Jak svítí Slunce

Až si budete jednou užívat sluníčka na pláži a mysle na to, jaký je to milý a krásný společník, budiž vám předem odpuštěno. Realita je totiž mnohem drsnější...

Každou sekundu za posledních 5 miliard let Slunce přemění více než 4 miliony tun své hmoty na čistou energii. I přes takto vysoký výkon má Slunce palivo na dalších 5 miliard let svého života.

Podmínky jaderné fúze

Fúzní reakce jsou reakce mezi subatomárními částicemi, které se nacházejí v jádrech atomů. Běžně k nim nedochází. K tomu, aby probíhaly, jsou potřeba extrémní podmínky (vysoký tlak a teplota). To jsou přesně podmínky nacházející se v jádru Slunce, kde drtivá hmotnost sluneční hmoty vytváří teploty až 15 milionů °C a tlak až 250milionkrát vyšší, než je atmosférický tlak na Zemi. Hmota ve slunečním jádru je tak hustá, že kdybyste s ní naplnili kbelík, nikdy byste neměli šanci ho jakkoli zvednout.

Za takových podmínek však hmota nemůže existovat v běžném skupenství (jako pevná látka, kapalina nebo plyn). Stává se z ní plazma. Plazma je zvláštní skupenství hmoty, ve kterém dochází k uvolnění elektronů od jader atomů (k tzv. ionizaci). Hmota ve Slunci se nachází ve formě "horké polévky" složené z částic. To umožňuje těmto subatomárním částicím se k sobě přiblížit na menší vzdálenosti než obvykle. Přitom překonávají vzájemné odpuzování způsobené souhlasnými náboji a slučují se ve fúzních reakcích.

Energie jaderné fúze

Ve fúzní reakci typu proton-proton spolu reagují čtyři protony za vzniku helia. Díky obrovské energii, která se v každém kroku této reakce uvolní, září naše Slunce průměrným výkonem 4 x 1026 wattů. Dvěma miliardám nejvýkonnějších jaderných elektráren by trvalo jeden rok, než by vyrobily tolik energie, kolik vyrobí Slunce za jednu sekundu.

Fenomenální výkon Slunce je jednoduše důsledkem extrémně malého rozdílu v hmotnosti počátečních a konečných produktů v p-p reakcích. Hmotnost helia totiž není rovna čtyřnásobku hmotnosti jednoho protonu (přesně je to jen 3,97násobek). Toto malinkaté chybějící množství hmotnosti rovné pouhých 0,75 % hmotnosti protonu je během jaderné fúze přeměněno na energii podle slavné Einsteinovy rovnice E = mc2.

Gama-záření

Během fúzních reakcí typu proton-proton vzniká gama-záření - smrtící forma jaderného záření a hlavní příčina nemoci z ozáření. Slunce ve skutečnosti vytváří tolik gama-záření, že by jím mohlo sterilizovat celou sluneční soustavu. Jak je tedy možné, že za takových podmínek může přežít život?

Odpověď se nachází ve vysoké hustotě sluneční hmoty. Hmota v jádru je tak hustě stlačená, že vznikající gama-záření se neustále dostává do kolize s okolními částicemi. Paprskům gama může trvat dokonce tisíce let, než se z jádra dostanou na jeho povrch, kde potom mají již jen zlomek ze své původní energie.

Proton - kladná částice nacházející se v jádru atomu

Neutron - neutrální částice, která drží pohromadě protony

Pozitron - kladně nabitý elektron

Neutrino - extrémně rychle se pohybující částice s téměř nulovou hmotností

Gama-paprsky - smrtelné, vysoce energetické záření