Energie van de zon
Hoe produceert de zon haar energie? Wat is het proces? En als de energie eenmaal geproduceerd is, hoe reist die dan naar de aarde om onze Lichte Blauwe Stip in stand te houden?
Het snelle antwoord is dat de zon (en alle andere sterren in het heelal) in staat zijn energie op te wekken omdat ze in feite massieve bollen zijn van fusiereacties.
Maar dat zegt niet zo veel, tenzij je natuurlijk al bekend bent met hoe sterren ontstaan en hoe fusie werkt.
Wetenschappers verklaren dit proces van stellaire energieopwekking door terug te gaan naar hoe sterren worden gevormd, wat teruggaat op de neveltheorie. Deze theorie stelt dat de kernreactie binnenin een ster begon toen een enorme wolk van gas en deeltjes – bekend als een “nevel” – ineenstortte onder de druk van zijn eigen zwaartekracht. Het is deze ineenstorting die uiteindelijk de grote lichtbol in het midden van ons zonnestelsel heeft doen ontstaan, omdat er een proces op gang kwam waarbij atomen door de overdruk en hitte met elkaar begonnen te fuseren.
In de kern van sterren die ongeveer zo groot zijn als de zon, wordt energie geproduceerd wanneer waterstofatomen (H) worden omgezet in helium (He). Tijdens dit fusieproces blijft een deel van de materie van de fuserende kernen niet behouden, en wordt het omgezet in fotonen. Hoeveel energie produceert onze zon precies? Welnu, in één seconde fuseert de zon ongeveer 620 miljoen ton waterstof in haar kern. Dat betekent dat de zon in één seconde genoeg energie produceert om New York City ongeveer 100 jaar van energie te voorzien.
Grote sterren hebben meer hitte en druk; daardoor zijn ze in staat om zwaardere elementen samen te smelten. Omdat er zwaardere elementen samensmelten, is er meer materie die niet behouden blijft en, ergo, is er meer hitte en druk.
Where Earth Fits In
Dit samenvoegen van atomen staat bekend als kernfusie. En zoals gezegd, is het een proces waarbij een enorme hoeveelheid energie vrijkomt in de vorm van warmte en licht. Met name de lagen van de zon spelen elk een rol bij het verzekeren dat de zonne-energie ver genoeg wordt verspreid om het leven op onze planeet in stand te houden.
99% van de energie die door de zon wordt geproduceerd, vindt plaats in de kern. Voorbij deze laag is de fusie bijna volledig gestopt. De rest van de zon wordt verwarmd door de energie die zich vanuit de kern door de verschillende lagen verplaatst, en uiteindelijk de buitenste laag bereikt en als zonlicht of deeltjesenergie in de ruimte ontsnapt.
De opeenvolgende lagen van de zon zijn de stralingszone, de convectieve zone en de fotosfeer. Deze lagen worden steeds koeler naarmate ze verder van de kern verwijderd zijn. In de meeste van deze lagen vinden geen fusiereacties meer plaats. Zij vergemakkelijken echter wel de overdracht van warmte en energie naar buiten, weg van de kern en naar de ruimte.
Wanneer deze warmte en energie de aarde bereikt, filtert de ozonlaag van de atmosfeer een groot deel van de ultraviolette straling van de zon, maar laat een deel door. Deze energie is essentieel voor het leven op onze planeet.