Solens ”växthushölje” Del 5

Temperaturen i Solens heliumkärna är ≈15.7 miljoner K och ≈7-8 miljoner K där den egentliga nukleära fusionen sker. Hur kan det då komma sig att energiproduktionen per kubikmeter inte är högre än den i 1 kubikmeter kompost?

Solen omger sig med isolerande material, som en tät vägg för de strålningsfrekvenser (gammastrålning) som fusionen producerar! Men hur kan den vara varmare i kärnan (heliumplasma är fusionens ”aska”[1]) än där fusionen pågår?

• Helium har större densitet än alla tre väteisotoperna och gravitationen kommer därför att dra in det mot kärnan.
• Den frigjorda energin från fusionen (14.1 + 3.5 MeV / megaelektronvolt[2]) i form av fotoner (högfrekvent gammastrålning) vet vare sig upp eller ner. De som av slumpen (hälften?) rör sig mer mot centrum än utåt ökar tillsammans energidensiteten och därmed temperaturen i kärnan. De övriga glesar gradvis ut, knuffande avtar och temperaturen sjunker.

Mellan 0.3R_sol och 0.7R_sol[3], strålningszonen, sker överföring enbart via strålning. Den ”hoppar” mellan tätt liggande vätekärnor (plasma) i slumpartad riktning. Energi från en enstaka kärnfusion kan ta mellan 10 000 och 170 000 år innan den slutligen trasslar sig förbi detta formidabla ”pinball-spel” och kan ”åka snabbhiss” i konvektionszonen.

Strålningszonen motsvarar Jordens växthusgaser, försenar värmestrålning utåt och innesluter den ganska mesiga energiproduktionen under lång tid.

[1] Heliumplasma kan med tiden bilda tyngre element, upp till järn (Fe). Vid det laget, ett skapligt antal miljarder år framåt i tiden, är både mänskligheten och Jorden sedan länge historia.

[2] Elektronvolt är ett energimått, den en elektron förvärvar när den rör sig över ett spänningsfall av en volt i ett elektriskt fält. I en gammal ”tjock-TV” finns en spänningsskillnad mellan bildrörets framsida och elektronkanonen längst bak på cirka 15 000 Volt. Den attraherar elektroner som nådde framsidan med rörelseenergin 15 keV. På utsidan drog den till sig damm. Damer som jobbade framför högupplösta dataskärmar (hög upplösning kräver högre spänningar) noterade ibland att ”dammet” var mörkt, uppblandat med mascara.

[3] R_sol är Solens radie, cirka 700 000 kilometer.