Ann-Cecilie Larsen er i fistel n?r Apollon ber henne fortelle om hvordan energien dannes i solen.
– Solen er fascinerende og spennende. Vi kan l?re veldig mye om universets historie ved ? se p? v?r egen sol, forteller Ann-Cecilie Larsen, som er professor i kjernefysikk p? Norsk nukle?rt forskningssenter ved UiO.
Hun er spesielt interessert i de kjernefysiske reaksjonene i solen. Her skjer det noe som kalles for fusjon.
I fusjon sl?s to lette atomkjerner sammen samtidig som det frigj?res enorme mengder med energi. Mennesker har klart ? gjenskape dette ved ? sprenge hydrogenbomber, men forel?pig har ingen klart ? bruke fusjon til ? skape energi i et vaskeekte kjernekraftverk.
– P? solen fungerer dette helt av seg selv. Det er veldig artig.
Solen best?r f?rst og fremst av hydrogen, men ogs? en god del helium. Hydrogen er det letteste grunnstoffet v?rt. Helium er det nest letteste. Hydrogenet og mesteparten av heliumet er fra selveste Big Bang.
Sammensmeltingen
I solen blir fire hydrogenkjerner smeltet sammen til en heliumkjerne. For hver reaksjon dannes det 10-12 joule.
– Dette er lite energi. Men solen er sv?r. S? antall fusjonsreaksjoner per sekund er 1038, det vil si 1 etterfulgt av 38 nuller.
– Hva betyr dette i antall tonn?
– 600 millioner tonn hydrogen blir omdannet til 596 millioner tonn helium. Hvert sekund!
– Hvor blir de resterende fire millioner tonnene av?
– Dette handler om den ber?mte formelen til Einstein: E = mc2. Hver sekund blir fire millioner tonn masse omdannet til energi. Det betyr at solen frigj?r 1026 joule hver sekund. Det er vanvittig mye.
Noe treffer Jorden.
– Da f?r vi den solenergien vi trenger for ? holde oss passe varme.
Hvert sekund blir fire millioner tonn masse i solen omdannet til energi.
Varme og trykk
De kjernefysiske reaksjonene kan bare skje i den innerste delen av solen. Denne delen kalles for solens kjerne. Her er det 15 millioner grader. Lenger ute i solen er ikke temperaturen h?y nok.
Det m? v?re h?yt nok trykk og h?y nok temperatur for ? overvinne b?ygen. F?rst da vil hydrogenkjernene, som alle har positiv ladning, bli presset nok sammen.
Trykket i solens kjerne er 265 milliarder ganger atmosf?retrykket p? Jorden.
– Her hadde du blitt most, men du hadde nok smeltet lenge f?r, ler Ann-Cecilie Larsen.
Det er likevel relativt sjelden at hydrogenkjernene klarer ? hekte seg sammen.
– Det er enda godt. Slik solen fungerer n?, er det balanse mellom gravitasjonskreftene som presser massen innover og de kreftene som dytter den utover.
Hvis en stjerne hadde v?rt mange ganger st?rre enn solen, ville den ha ?brent lyset i begge ender?.
– Med mye h?yere trykk og temperatur vil reaksjonene skje oftere.
Da ?ker forbrenningen.
– Store stjerner brenner derfor opp hydrogenet mye fortere enn solen v?r.
– Hvor sm? kan stjerner v?re?
– Hvis de er for sm?, skjer det ingenting. Da antenner de aldri. Stjerner har en minimumsst?rrelse. De m? v?re minst 80 ganger st?rre enn Jupiter.
Solens endelikt
Solen er n? 4,5 milliarder ?r gammel.
– Den er middelaldrende, akkurat som meg. Solen holder p? en god stund til. Det er heldigvis lenge til den d?r ut. N?r solen v?r har brukt opp hydrogenbrenselet, vil den begynne ? forbrenne helium.
Da er solen eldgammel. Det store sp?rsm?let er hvor vanskelig det er ? omdanne helium til karbon.
Her m? tre heliumatomer kunne smelte sammen til karbonatom. Den f?rste b?ygen er ? f? to heliumatomer til ? smelte sammen til en variant at et beryllium-atom, kalt beryllium-8.
Levetiden til akkurat denne varianten er én hundretusendedels av et trilliondels sekund. I l?pet av denne korte tiden m? beryllium smelte sammen med enda et heliumatom. F?rst da kan solen skape karbon. Kjernefysikere p? UiO forsker n? p? hvor fort det kan skje.
I den siste livsfasen blir solen som en l?k med mange skall med ulike grunnstoffer. De tyngste vil v?re oksygen og neon. S? vil solen ese ut, bli en r?d kjempe og svelge planetene Merkur og Venus.
– Da er det p? h?y tid at vi mennesker emigrerer fra Jorden og finner et annet sted ? bo.
Store stjerner brenner opp hydrogenet mye fortere enn solen v?r.
Signatur fra fortidens stjerner
Selv om det er en forsvinnende liten andel av tunge grunnstoffer i solen, er det likevel betydelige mengder. En liten prosent av solen best?r av andre grunnstoffer som kalsium, titan, jern og gull.
– Disse grunnstoffene kommer fra andre stjerner som sendte ut g?rra si f?r solsystemet v?rt ble dannet.
Gamle stjerner i universet inneholder nesten ingen tunge grunnstoffer. Mengden av de ulike grunnstoffene i solen er signaturer fra andre stjerner f?r solen ble dannet. Da hadde universet allerede eksistert i ni milliarder ?r.
De mange grunnstoffene i solen kan skyldes en rekke ting. B?de jernet, fosforen og titanen i solen v?r kan komme fra en tidligere supernova. Thoriumet og uranet stammer sannsynligvis fra kollisjoner mellom to n?ytronstjerner.
Det er med andre ord mange ulike kjernefysiske prosesser i universet som har beriket den gasskyen som la grunnlaget for solsystemet v?rt.
– Fordelingen av grunnstoffer er et fingeravtrykk fra hva som har skjedd f?r solen ble dannet. Det er kjempespennende.
Verdens f?rste oversikt
Den f?rste personen i verden som pr?vde ? kartlegge all informasjon om fordelingen av grunnstoffer i solsystemet, var UiO-professor Victor Goldschmidt (1888–1947). I 1937 publiserte han resultatene i tidsskriftet til Det Norske Videnskaps-Akademi.
– Det er morsomt. Jeg f?r g?sehud av dette.
Siden den gangen er fordelingen av grunnstoffer blitt oppdatert.
– Det er utrolig hva vi kan l?re av ? studere solen. N?r vi skal pr?ve ? simulere andre stjerner, kan vi lage modeller ved ? studere v?r egen sol.
Lyset bruker lang tid
Lyspartiklene p? vei ut fra solens indre, krasjer hele tiden med partikler i den tettpakkete plasmasuppen. Lyset g?r derfor i sikksakk f?r det kommer frem til overflaten. Noen mener at lyset endrer retning for hver tiendels millimeter. Andre mener retningen f?rst endrer seg etter noen millimeter.
Avhengig av hva som er riktig, kan lyset bruke alt fra 10 000 ?r til én million ?r for ? komme seg ut av solen.
– N?r lyset har klart ? trenge seg ut av solen, bruker lyset bare dr?ye ?tte minutter f?r det er fremme p? Jorden.
Det betyr at det lyset som vi ser i dag, er skapt inne i solen rett etter siste istid eller kanskje allerede den gangen mennesket for f?rste gang klarte ? kontrollere ild.
