Aurinko ja ydinfuusio kansankielellä

Aurinko ja ydinfuusio kansankielellä

Tästäkin aiheesta on tällä palstalla ainakin jossain määrin käyty voimakasta depattia, eli mitä auringossa ja sen ytimessä tapahtuu. Yksinkertaisuuden vuoksi ja kansankielellä, sekä nykyisten tutkimusten ja oppikirjojen mukaan, aihetta voisi lähestyä vaikkapa näin.

Auringon ytimessä vety muuttuu heliumiksi. Tätä kutsutaan ydinfuusioksi. Jokaisen heliumatomin sulautumiseen tarvitaan neljä vetyatomia. Prosessin aikana osa massasta muuttuu energiaksi.

4:n H-atomin massa on 4.03130 AMU

1:n He-atomin massa on 4.00268 AMU

1 atomimassayksikkö (AMU) on 1.67 x 10-27 kg

Ero 4:n H-atomin ja 1:n He-atomien massojen välillä on 0.02862 AMU, mikä on vain 0.71% alkuperäisestä massasta. Tämä pieni osa massasta muuntuu energiaksi. 

Eli jos 4 g H:ta muunnetaan He:ksi, vain 2.8×10-3 g massasta muuntuu energiaksi:

Kuinka paljon energiaa syntyy muuntamalla näin pieni määrä massaa? 

Voimme laskea tämän käyttämällä Einsteinin kuuluisaa kaavaa:

E = mc2

E = (2.8 x 10-3 g) x c2

E = (2.8 x 10-6 kg) x (3 x 108 m/s)2

E = 2.6 x 1011 J

Eli tämä energia vastaa ~60W:n hehkulamppua, joka loistaisi yli 100 vuotta!

Toisaalta aurinko tuottaa tehona ~3.846 x 1026 W sen tilavuudella ~1.412 x 1027 m3. Kun nämä jaetaan keskenään saadaan:

3.846 x 1026W / 1.412 x 1027 m3 ≈ 0.272W/m3

Tämä lukema vastaa auringon tehotiheyttä, joka ei ole kovin mairitteleva, jos sitä hyödynnettäisiin maan päällä.

Auringossa on erilaisia kerroksia, joilla on erilaiset ominaisuudet. Nämä kerrokset koostuvat materiaalista, jonka massasta on noin 75% vetyä ja 25% heliumia. Yksinkertaisesti sanottuna, Aurinko on suuri kaasupallo, joka on tarpeeksi kuuma hehkumaan joka tasolla. 

Auringon sisimmässä osassa, jota kutsutaan sen ytimeksi, lämpötila on noin:

15 milj. K.

Tiheys on 150 kertaa veden tiheys ja paine on yli 200 miljardia kertaa suurempi kuin ilmanpaine täällä maan päällä. Tämä raskas ydin on paikka, jossa Aurinko tuottaa energiaa tunnetulla prosessilla, jota kutsutaan lämpöydinfuusioksi.

Vaikka fuusiota on vaikea jäljitellä maan päällä, Auringon ja muiden tähtien ydin on täydellinen ympäristö sille. Täällä lämpötilat ovat riittävän korkeat, jotta vety-ytimet voivat törmätä yhteen ja muodostaa helium-ytimiä, vapauttaen valtavia määriä energiaa eri muodoissa. 

Valon (fotonien) muodossa tuotettu energia pomppii jatkuvasti Auringon sisällä, ikään kuin aurinko olisi valmistettu kokonaan peileistä. Valohiukkasella (fotonilla) voi kestää yli 30 000 vuotta päästä pintaan ja poistua avaruuteen! Pieniä energiahiukkasia lukuunottamatta, joita kutsutaan neutriinoiksi, voivat kuitenkin kulkea suoraan Auringosta aurinkokuntaan.

Ei aurinko tämän ihmeellisempi ole, jos sen ydinfyysiota ja energiaa, sekä tehotiheyttä tarkastellaan.

HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut.)

FMI / Geofysiikan os. / avaruustutkimus & HAV-laboratoriopalvelut

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu