Không có ngọn lửa nào trên trái đất có thể tiếp tục cháy trong thời gian dài như vậy, nhưng các nhà khoa học quả thực đã xác nhận rằng những gì chúng ta nhìn thấy thực chất là một trong những “ảo ảnh” ngoạn mục nhất trong vũ trụ . Mặt trời không thực sự cháy, ít nhất là không theo cách chúng ta hiểu trên Trái đất, vậy làm thế quái nào mà nó tạo ra nhiều năng lượng đến vậy?
Để một thứ gì đó bắt lửa, trước tiên nó phải đủ nóng và đạt đến điểm bắt lửa. Khi nhiệt độ đủ cao và đạt đến điểm bắt lửa, sau khi tiếp xúc với oxy trong không khí, kết quả sẽ là khác nhau. sự giải phóng ánh sáng và nhiệt, đó là Ngọn lửa mà chúng ta nhìn thấy.
Khi các chất khác nhau cháy, trạng thái của ngọn lửa cũng khác nhau. Ngọn lửa đỏ chậm khi đốt than và ngọn lửa xanh nhảy khi đốt khí tự nhiên thực sự hoàn toàn khác nhau. Cũng giống như một chất, các phương pháp đốt khác nhau cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất giải phóng năng lượng. Ví dụ, nếu một thùng xăng được đốt cháy trực tiếp, nó có thể cháy hết sau vài phút. Nhưng nếu sử dụng bình xăng này cho động cơ ô tô thì ô tô có thể chạy được hàng trăm km là do quá trình đốt cháy trong động cơ diễn ra hoàn thiện hơn và hiệu suất chuyển hóa năng lượng cao hơn.
Không chỉ mặt trời, mà nhận thức về toàn bộ vũ trụ cũng rất khác với môi trường trái đất trong nhiều bộ phim khoa học viễn tưởng, chúng ta thường thấy cảnh tàu vũ trụ phát nổ và bốc cháy trong không gian. Đây thực chất là một sự cường điệu mang tính nghệ thuật. Trong không gian thực tế hầu như không có oxy. Sau khi tàu vũ trụ phát nổ, nó sẽ chỉ nổ chứ không cháy. Ngay cả khi một lượng nhỏ oxy rò rỉ ra khỏi tàu vũ trụ và gây ra cháy nổ thì hiệu suất đốt cháy sẽ rất thấp.
Đầu những năm 1960, Mỹ tiến hành thử nghiệm vụ nổ hạt nhân ở độ cao lớn và kết quả cũng chứng minh điều này. Vào thời điểm quả bom hạt nhân phát nổ, trên bầu trời xuất hiện một quả cầu ánh sáng chói lóa , nhưng không có hiện tượng cháy nổ. Nhìn thấy điều này, bạn có tò mò hơn về sự “đốt cháy” của mặt trời không? Vì đây không phải là quá trình đốt cháy hóa học mà chúng ta quen thuộc nên làm thế nào mặt trời lại tạo ra năng lượng khổng lồ như vậy?
Sự kỳ diệu của phản ứng tổng hợp hạt nhân
Hãy quay ngược thời gian về khoảng 5 tỷ năm trước, khi đó vũ trụ chưa có mặt trời và trái đất. Nó chỉ là một nhóm bụi và khí khổng lồ liên sao gọi là “ tinh vân mặt trời nguyên thủy ”. Tinh vân này không tĩnh tại. Vật chất bên trong nó hút lẫn nhau dưới tác dụng của trọng lực và tiếp tục tập trung về phía trung tâm.
Giống như một quả cầu tuyết, trung tâm của tinh vân ngày càng dày đặc hơn, nhiệt độ và áp suất ngày càng cao hơn , cuối cùng, ở khu vực lõi, nhiệt độ đạt tới mức đáng kinh ngạc là 15 triệu độ C , và áp suất cũng cao đến mức đáng kinh ngạc. 300 tỷ lần áp suất khí quyển của trái đất.
Trong một môi trường khắc nghiệt như vậy, một điều kỳ diệu đã xảy ra. Phản ứng tổng hợp hạt nhân đã được đốt cháy và chuyển hóa thành năng lượng khổng lồ. Vụ va chạm xảy ra ở cấp độ vi mô của hạt nhân nguyên tử là sự thật đằng sau sự đốt cháy của mặt trời.
Mặt trời tiêu thụ khoảng 600 triệu tấn hydro mỗi giây . Ngay cả khi chỉ 0,72% khối lượng được chuyển hóa thành năng lượng thì đó cũng là một con số khá đáng kinh ngạc. Vậy làm thế nào mà năng lượng khổng lồ do lõi mặt trời tạo ra lại truyền xuống trái đất, giúp chúng ta cảm nhận được ánh sáng và sức nóng?
Năng lượng bên trong mặt trời chủ yếu được truyền ra bên ngoài dưới dạng photon . Những photon này không bay ra theo đường thẳng mà liên tục va chạm với các hạt khác trong plasma dày đặc, thay đổi hướng và di chuyển ra bên ngoài.
Không dễ để các photon được tạo ra ở trung tâm mặt trời đi ra ngoài bao lâu? Trung bình phải mất hàng chục nghìn, thậm chí hàng triệu năm. Điều này là do bên trong mặt trời quá "đông đúc" và các photon không thể đi theo đường thẳng. Chúng phải liên tục va vào và quay vòng trước khi có thể từ từ di chuyển lên bề mặt mặt trời.
Nhưng một khi chạm tới bề mặt, nó đột ngột được giải phóng. Các Photon có thể bay vòng quanh vũ trụ bao nhiêu tùy thích và chỉ mất khoảng 8 phút để đến được trái đất. Vì vậy, năng lượng của mặt trời đến từ phản ứng tổng hợp hạt nhân chứ không phải sự đốt cháy thực sự.
Tương lai của mặt trời
Thấy vậy, có lẽ nhiều người cũng tò mò, phương pháp này có thể duy trì được bao lâu? Các nhà khoa học ước tính rằng trong khoảng 5 đến 6 tỷ năm nữa, nhiên liệu hydro trong lõi mặt trời sẽ gần như cạn kiệt. Nhiên liệu hydro này là “xương sống” quan trọng, nó trải qua quá trình tổng hợp hạt nhân và có thể tạo ra lực hướng ra ngoài.
Một khi nhiên liệu hydro cạn kiệt, lõi mặt trời sẽ bị nghiền nát bởi lực hấp dẫn của chính nó và bắt đầu co lại vào trong. Lõi sẽ ngày càng nhỏ hơn, lượng hydro còn lại ở lớp ngoài của mặt trời sẽ bắt đầu trải qua quá trình tổng hợp hạt nhân ở ngoại vi, khiến thể tích của lớp ngoài của mặt trời sẽ giãn nở nhanh chóng lên gấp hàng trăm lần hiện tại. kích thước, biến thành một ngôi sao đỏ khổng lồ, một sao khổng lồ đỏ.
Sao Thủy , Sao Kim và thậm chí cả Trái Đất đều có thể bị ngôi sao khổng lồ đỏ này nuốt chửng. Trên thực tế, ngay cả khi ngôi sao này biến mất, các hành tinh ở khoảng cách đủ xa vẫn có thể tiếp tục tồn tại. Thật không may, trái đất quá gần mặt trời và rất có thể nó sẽ bị mặt trời giãn nở nuốt chửng. Mặc dù mặt trời trở thành sao khổng lồ đỏ không phải là hết cuộc đời mà chỉ là một giai đoạn mới nhưng đối với các sinh vật trên trái đất, đó có thể là dấu chấm hết.
Nhưng dù mặt trời vẫn chưa biến thành sao khổng lồ đỏ nhưng nguy hiểm đã rình rập trong thời gian sắp tới. Các nhà khoa học dự đoán rằng trong khoảng một tỷ năm nữa, bức xạ của mặt trời sẽ trở nên mãnh liệt đến mức sự sống trên trái đất sẽ không thể tồn tại được nữa.
Nhưng điều đáng mừng là hoạt động khám phá mặt trời của con người chưa bao giờ dừng lại. Chúng tôi phóng máy dò để quan sát hoạt động của mặt trời ở cự ly gần và chế tạo những kính thiên văn lớn để thu thập nhiều thông tin khác nhau từ mặt trời.
Nghiên cứu về phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể điều khiển cũng tràn đầy hy vọng. Nếu chúng ta có thể đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể kiểm soát được trên trái đất thì sẽ tương đương với việc có một " mặt trời nhân tạo " có thể giải quyết hoàn toàn vấn đề năng lượng.