Kako i zašto sunce sija?

Sunce, zvezda zahvaljujući kojoj na našoj plavoj planeti postoji živi svet, predstavlja najsvetlije nebesko telo na našem nebu. Njen sjaj milionima puta prevazilazi sjaj koji dolazi sa svih drugih zvezda vidljivih na noćnom nebu Zemlje. Naime, Sunce se nalazi na oko samo 8 svetlosnih minuta od nas (a svetlost u jednoj sekundi kroz vakuum pređe put od skoro 300 000 km), dok se najbliže druge zvezde nalaze na više od 4 svetlosne godine od Zemlje.

Smatra se da Sunce sija već više od 4 i po milijarde godina, kao i da ćemo još najmanje nekoliko milijardi godina moći da posmatramo svitanje i radujemo se njegovoj svetlosti, ovde, na našoj planeti.

Najveći deo Sunca čine lagani atomi vodonika (sastoje se od po jednog protona i elektrona, a čine 74% Sunčeve mase) i helijuma (koji se sastoji od po dva protona, neutrona i elektrona, a čini 25% Sunčeve mase) kojih u Suncu ima toliko mnogo (masa Sunca iznosi 1,99 · 10³⁰ kg, što je jednako 330 000 masa Zemlje, a u svakom gramu atomske materije postoji zajedno 6,02 x 10²³ protona i neutrona) da oni svojom gravitacijom održavaju sve Sunčeve čestice na okupu, kao i mnogobrojne planete, asteroide, komete i zvezdanu prašinu u stalnoj orbiti oko Sunca.

U jezgru Sunca koje se proteže duž četvrtine Sunčevog prečnika jednakog 1 392 000 km, ogromna sila gravitacije teži da što više približi atomske čestice tako da se u takvim uslovima velikog unutrašnjeg pritiska i temperature (oko 15,5 miliona stepeni) odigrava lančana reakcija termonuklearne fuzije u okviru koje se atomi vodonika pretvaraju u atome helijuma uz nastajanje energije. Najpre se dva protona jedine formirajući atom deuterijuma (izotopa vodonika koji u svom jezgru osim jednog protona poseduje i jedan neutron), pozitron (antičestica elektrona) i neutrino. Atom deuterijuma se zatim jedini sa jednim protonom pri čemu nastaju atom helijuma-3 (izotopa helijuma koji umesto dva neutrona u svom atomskom jezgru poseduje samo jedan) i foton gama talasa (najenergetskiji oblik elektromagnetnih talasa). Dva atoma helijuma-3 se zatim jedine pri čemu nastaju atom helijuma i dva protona. Atomi helijuma su manje masivni od četiri vodonikova atoma neophodna za njihov nastanak, tako da se izgubljena masa u skladu sa Ajnštajnovom jednačinom E = mc² prevodi u energiju koja se emituje u obliku različitih vidova elektromagnetnih talasa (gama talasi, X talasi, ultraljubičasti talasi, vidljiva svetlost, infracrvena svetlost, mikrotalasi ili radio talasi) i Sunčevog vetra (energetskih čestica – protona, elektrona, neutrina).

Ova energija dolazi i do naše planete, zagreva je, utiče na vremenske prilike i pruža nam energiju neophodnu za život. U reakcijama fuzije vodonika u helijum nastaje 85% Sunčeve energije, dok ostalih 15% nastaje u lančanoj fuzionoj reakciji u okviru koje se helijum-3 i helijum-4 jedine stvarajući gama foton i atom berilijuma-7 (u čijem atomskom jezgru se nalaze 4 protona i 3 neutrona), koji zatim zahvata jedan elektron i postaje litijum-7 (u čijem atomskom jezgru se nalaze 3 protona i 4 neutrona) uz oslobađanje jednog neutrina, da bi se zatim litijum-7 sjedinio sa protonom i pretvorio u dva atoma helijuma.

U radijacionoj zoni Sunca koja se proteže duž 55% Sunčevog prečnika iznad jezgra, energija nastala u jezgru se u obliku fotona prenosi ka površini Sunca. Svaki foton pređe oko jedan mikrometar puta pre nego što ga apsorbuje neki atom gasa, čime jedan njegov elektron ili atomsko jezgro u slučaju apsorpcije gama fotona prelaze na pobuđeno energetsko stanje, da bi povratkom na osnovno energetsko stanje bio re-emitovan foton iste frekvencije.

Na ovaj način se usporava kretanje fotona ka površini, a svaki foton u proseku biva 10²⁵ puta apsorbovan i re-emitovan pre nego što stigne do površine Sunca, za šta mu je potrebno 100 000 do 200 000 godina. Sunčeva konvektivna zona čini 30% njegovog prečnika neposredno ispod površine i u njoj se prenos energije ka površini dešava putem podizanja toplijih i tonjenja hladnijih gasova, čime se fotoni ka površini znatno brže prenose.