Mặt trời là nguồn sự sống của hành tinh chúng ta. Nó cung cấp năng lượng cho mọi sinh vật sống trên Trái Đất. Nhưng tại sao mặt trời lại có thể tỏa sáng như thế? Bí mật nằm ở quá trình nhiệt hạch diễn ra bên trong lõi của mặt trời.
Cấu tạo của mặt trời
Trước hết, chúng ta cần hiểu cấu tạo của mặt trời. Mặt trời được chia làm 3 phần chính: lõi, quyển bức xạ và quyển sáng.
Lõi của mặt trời chiếm khoảng 25-35% khối lượng và 50% bán kính. Nhiệt độ ở lõi mặt trời lên tới 15 triệu độ C và mật độ lên tới 150 g/cm3. Đây là nơi diễn ra phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra năng lượng cho mặt trời.
Bao quanh lõi là lớp quyển bức xạ, chiếm khoảng 60% khối lượng mặt trời. Ở đây nhiệt độ giảm dần từ 7 triệu độ C xuống còn khoảng 2 triệu độ C ở rìa ngoài. Ánh sáng được truyền dẫn qua lớp quyển bức xạ theo cơ chế khuếch tán và hấp thụ bức xạ.
Lớp ngoài cùng là quyển sáng mỏng, chiỿm chỉ khoảng 0.8% khối lượng mặt trời. Nhiệt độ ở đây thấp hơn, chỉ khoảng 5700 độ C. Ánh sáng cuối cùng thoát ra từ lớp này.
Quá trình tổng hợp hạt nhân
Quá trình tổng hợp hạt nhân chính là bí mật tạo ra ánh sáng cho mặt trời. Đây là phản ứng hạt nhân kết hợp hai hạt nhân hydro thành một hạt nhân heli, giải phóng năng lượng dưới dạng photon.
Cụ thể, 4 hạt nhân hydro (proton) sẽ kết hợp lại thành một hạt nhân heli. Khối lượng của 4 proton lớn hơn khối lượng của một hạt nhân heli, sự chênh lệch khối lượng này được chuyển thành năng lượng dưới dạng photon theo định luật bảo toàn năng lượng.
Quá trình này xảy ra liên tục tại lõi mặt trời ở nhiệt độ cao cực kỳ và mật độ lớn. Mỗi giây có hàng tỷ tỷ phản ứng như vậy diễn ra, giải phóng năng lượng khổng lồ dưới dạng photon.
Các photon này va chạm liên tục, mất nhiều thời gian mới có thể thoát ra khỏi lớp quyển sáng. Thời gian trung bình cần thiết để ánh sáng đi từ lõi ra bề mặt mặt trời là khoảng 100.000 năm.
Nguồn nhiên liệu của mặt trời
Để duy trì phản ứng tổng hợp hạt nhân, mặt trời cần nguồn nhiên liệu hydro. May mắn thay, khối lượng của mặt trời rất lớn, chứa đủ hydro để “đốt” trong khoảng 10 tỷ năm nữa.
Ước tính mặt trời đã “đốt” đi khoảng một nửa lượng hydro ban đầu từ khi hình thành cách đây 4,6 tỷ năm. Như vậy, mặt trời vẫn còn đủ nhiên liệu để tiếp tục chiếu sáng trong khoảng 5 tỷ năm nữa.
Sau khi hết hydro, mặt trời sẽ chuyển sang đốt heli thành carbon. Lúc này nó sẽ phình to ra thành một ngôi sao khổng lồ đỏ rồi cuối cùng sụp đổ thành sao neutron hoặc thiên hà.
Kết luận
Như vậy, mặt trời có thể tỏa sáng nhờ vào quá trình tổng hợp hạt nhân diễn ra liên tục ở lõi. Quá trình này biến khối lượng thành năng lượng dưới dạng photon, tạo thành ánh sáng và nhiệt cho mặt trời.
Nguồn nhiên liệu hydro dồi dào của mặt trời cho phép duy trì phản ứng trong hàng tỷ năm. Nhờ đó, mặt trời có thể chiếu sáng ổn định, nuôi sống các hành tinh xung quanh và Trái Đất của chúng ta.
