ดวงอาทิตย์ นิวเคลียร์ฟิวชันของดวงอาทิตย์เกิดขึ้นในแกนกลาง

ดวงอาทิตย์ การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตนั้นแยกออกจากแสงและความร้อนของดวงอาทิตย์ไม่ได้แล้ว ทำไมดวงอาทิตย์จึงปล่อยพลังงานออกมามากมายขนาดนี้ จากพื้นโลก ดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะสงบนิ่งมาก เป็นดาวเคราะห์สีแดงที่ลุกเป็นไฟแต่ในความเป็นจริงแล้ว มันเคลื่อนที่อย่างรุนแรงทุกวินาที และเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเรียกอีกอย่างว่านิวเคลียร์ฟิวชัน

แตกต่างจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันที่มนุษย์ใช้อยู่ในปัจจุบัน กล่าวคือปฏิกิริยาที่นิวเคลียสหนักแตกออกเป็นหลายๆอะตอม ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันของยูเรเนียม-235 จำนวน 1,000 กรัม สามารถให้พลังงานเทียบเท่ากับถ่านหิน 2,000 ตัน นั่นคือ 20,000 เมกะวัตต์ชั่วโมง สิ่งนี้ทำให้เกิดระเบิดนิวเคลียร์ ซึ่งมีอานุภาพร้ายแรงถึงขนาดสามารถทำลายล้างโลกได้

พลังงานที่ผลิตโดยนิวเคลียร์ฟิวชันนั้นสูงกว่าพลังงานนิวเคลียร์ฟิชชันมาก แต่จนถึงขณะนี้มนุษย์ได้พัฒนาระเบิดไฮโดรเจนที่สามารถผลิตนิวเคลียร์ฟิวชันได้เท่านั้น และวิธีการทางเทคโนโลยีในปัจจุบันยังไม่สามารถนำนิวเคลียร์ฟิวชันไปใช้กับชีวิต เพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ 99 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมีประมาณ 24 เปอร์เซ็นต์ของรัศมี และแทบไม่มีปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกิดขึ้นเลยใน 30 เปอร์เซ็นต์ พลังงานที่นี่มหาศาลมาก

อุณหภูมิสูงถึง 15.7 ล้านเคลวิน และความดันเทียบเท่ากับ 300 พันล้าน ระดับความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้น ในระหว่างกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันของดวงอาทิตย์อะตอมของไฮโดรเจน 4 อะตอมในแกนกลางจะหลอมรวมกันเป็นอะตอมของฮีเลียม และประมาณ 0.7 เปอร์เซ็นต์ ของมวลจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานและปล่อยออกมาเป็นรังสี ซึ่งมีเพียง 1/2.2 พันล้านเท่านั้น ที่สามารถเข้าถึงโลกได้ พลังงานที่อ่อนแอเหล่านี้ได้กลายเป็นแหล่งพลังงานสำหรับชีวิตบนโลกเพื่อความอยู่รอด

จากการวิจัยและการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์พบว่าอะตอมไฮโดรเจนของดวงอาทิตย์ ที่เข้าร่วมในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่แกนกลางมีประมาณ 600 ล้านตันต่อวินาที และคำนวณตามความน่าจะเป็นการแปลง 0.7 เปอร์เซ็นต์ กล่าวคือ 4.2 ล้านตัน จะถูกใช้เป็นพลังงานจากสมการที่เกี่ยวข้อง E=mc^2 สรุปได้ว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ต่อวินาที เทียบเท่ากับไฟฟ้า 1.05 ล้านล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง

ดวงอาทิตย์เผาไหม้มาประมาณ 4.6 พันล้านปี กล่าวอีกนัยหนึ่งคือมันบริโภคสสารประมาณ 4.2 ล้านตันต่อวินาที เป็นเวลา 4.6 พันล้านปี ทำไมมันถึงไม่เผาไหม้จนถึงตอนนี้ ในศตวรรษที่แล้ว ไอน์สไตน์ นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ได้รับสมการมวลผ่านทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งทำให้ผู้คนค้นพบว่าดวงอาทิตย์กำลังเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เปลี่ยนอะตอมของไฮโดรเจนให้เป็นอะตอมของฮีเลียมอย่างต่อเนื่อง โดยการอนุรักษ์พลังงาน

ตามกฎหมายแล้ว การสูญเสียมวล 0.7 เปอร์เซ็นต์ จะเรียกว่าพลังงานมหาศาลที่แผ่ออกมา เราได้ข้อสรุปคร่าวๆว่า ดวงอาทิตย์ บริโภคสสาร 4.2 ล้านตันต่อวินาที ดังนั้นดูเหมือนว่าการสูญเสียมวลของดวงอาทิตย์จะมากแต่มวลรวมของดวงอาทิตย์คือ 200,000,000,000 ตัน ซึ่งไม่ใช่การพิมพ์ผิด แต่จริงๆแล้วมี 3 พันล้านดวง ซึ่งเป็นมวลของโลก 330,000 ดวง และคิดเป็น 99.86 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักระบบสุริยะ

ดังนั้น แม้ว่าดวงอาทิตย์จะเผาไหม้เป็นเวลา 4.6 พันล้านปี มวลที่ดวงอาทิตย์ใช้ไปนั้นค่อนข้างน้อย คือมากกว่า 100 เท่า ของมวลโลกเท่านั้น ซึ่งเทียบไม่ได้กับมวลรวมของดวงอาทิตย์ นับประสาอะไรกับมวลรวมนี้ ยังคงอยู่หลังจากการเผาไหม้ 4.6 พันล้านปี ดวงอาทิตย์ยังคงมีมวลที่น่าทึ่ง ในเวลาเดียวกัน เราทุกคนรู้ว่าระเบิดไฮโดรเจนที่เกิดจากหลักการของนิวเคลียร์ฟิวชันนั้นทรงพลังมาก มีพลังมากกว่าระเบิดปรมาณูหลายเท่า

จากนั้นแกนกลางของดวงอาทิตย์ก็เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ไกล โดยที่จะเกินกว่าระเบิดไฮโดรเจนในเวลาใดก็ได้ ดังนั้นพลังของการระเบิดควรจะรุนแรงมาก นี่เป็นเพราะมีเพียงแกนกลางของดวงอาทิตย์เท่านั้นที่สามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ และจะไม่มีปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกี่ยวข้องที่ระยะห่าง 30 เปอร์เซ็นต์จากศูนย์กลาง ดังนั้นพลังงานที่ดวงอาทิตย์สร้างขึ้น จึงถูกปล่อยออกมาจากภายในสู่ภายนอก

และเราทุกคนรู้ว่าดวงอาทิตย์มีแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงมากพอที่จะกักขัง เทห์ฟากฟ้าทั้งหมดในระบบสุริยะโดยรอบอย่างแน่นหนา ทำให้พวกมันไม่สามารถหลบหนีได้ ดังนั้นพลังงานจะเปลี่ยนจากภายนอกสู่ภายใน เนื่องจากแรงโน้มถ่วงจึงสร้างความสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงสมดุลไดนามิกทั่ว ภายในดวงอาทิตย์ทำให้ดวงอาทิตย์อยู่ในสภาพค่อนข้างคงที่ทำให้โลกกำเนิดชีวิตที่รุ่งเรือง

แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าดวงอาทิตย์จะเผาไหม้ต่อไป จนกว่าจะเผาผลาญมวลที่เหลือทั้งหมดโดยทั่วไป ดวงอาทิตย์ใช้ไฮโดรเจนตั้งแต่เริ่มสร้าง และอะตอมของไฮโดรเจนจะถูกหลอมรวมผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน เพื่อสร้างอะตอมของฮีเลียม จากการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันจำนวนอะตอมของไฮโดรเจน ในดวงอาทิตย์มีสัดส่วนประมาณ 73.46 เปอร์เซ็นต์ อะตอมของฮีเลียมคิดเป็น 24.85 เปอร์เซ็นต์ และส่วนที่เหลือเป็นองค์ประกอบอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม ธาตุไฮโดรเจนทั้งหมดไม่สามารถไปที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ เพื่อทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ อะตอมของไฮโดรเจนจำนวนมากจะอยู่นอกบริเวณแกนกลาง และจะไม่มีส่วนร่วมในกิจกรรมสุริยะเลยจนกว่าดวงอาทิตย์จะดับ ไฮโดรเจนเหล่านี้จะหลุดออกจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ และมาสู่จักรวาลแม้กระทั่งการปูทางสำหรับการกำเนิดของดาวฤกษ์ดวงต่อไป เช่น หลังจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา เมฆฝุ่นที่หลงเหลือตามทฤษฎีก็สามารถกลายเป็นดาวได้

เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์ไม่ใหญ่เกินไปในอนาคต อุณหภูมิของแกนกลางจะเปลี่ยนอะตอมของฮีเลียมเป็นอะตอมของคาร์บอนได้เท่านั้น แต่ไม่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันกับคาร์บอนได้อีกต่อไป ในที่สุดดวงอาทิตย์ก็ยุบตัวลงภายในกลายเป็นดาวแคระขาว และเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่กลืนกินเข้าไป มันจึงกลายเป็นวัตถุท้องฟ้าสีดำ

ในความเป็นจริง ตราบใดที่โลกยังมีความเกี่ยวข้อง ขณะที่ดวงอาทิตย์ยังเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง โลกจะยังคงมีอุณหภูมิสูงขึ้นบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์หลังจากผ่านไป 1 พันล้านปี ซึ่งจะทำให้น้ำที่เป็นของเหลวบนพื้นผิวเดือดและกลายเป็นก๊าซ หลบหนีไปในอวกาศและกลายเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่มีใครหยุดได้ ไม่มีดาวที่แห้งแล้งอีกต่อไปและมีโอกาสสูงที่ดวงอาทิตย์จะถูกเผาและกลืนกิน เนื่องจากการล็อกของน้ำขึ้นน้ำลงในอนาคต เมื่อถึงเวลานั้นมนุษยชาติอาจพัฒนายานอวกาศที่สามารถเดินทางระหว่างดวงดาวไปถึงดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งในทางช้างเผือกได้สำเร็จ และสร้างบ้านหลังที่สองของเรา

อ่านต่อได้ที่ : ความดันโลหิต อธิบายเกี่ยวกับอาการทางคลินิกของโรคหลอดเลือดแดงส่วนปลาย