Güneş nasıl ısı ve ışık üretiyor?

Yaşam kaynağımız Güneşten gelen ışık ve ısı olmasaydı Dünya’da hiçbir canlı türü oluşamazdı. Dünyamız Güneş’e 150 milyon kilometre uzakta olmak yerine çok daha yakın olsaydı radyasyon ve yüksek ısı Dünyamızı kavurur  denizlerin, atmosferin ve hayatın oluşmasına izin vermezdi.

Peki Güneş bu hayati enerjiyi nasıl üretiyor?

Güneşimiz Dünya’mıza Güneşten ışık hızı ile 8 dakikada gelen bu enerjiyi çekirdeğinde yüksek basınç ve sıcaklıkta nükleer füzyon diye bilinen bir doğal olayla üretir. Nükleer füzyon elementlerin atom çekirdeklerinin birleşerek başka bir element ve enerji üretmeleridir. Atom çekirdeği düzeyinde birleşmenin yani nükleer füzyonun gerçekleşebilmesi için çok yüksek basınç ve ısı ortamı gerekir. Bu nedenle nükleer füzyon Dünyamızdaki normal koşullarda gerçekleşemez. Ancak Güneşimiz ve yıldızların çekirdeklerinde gerçekleşerek ısı ve ışık yanında evrendeki elementleri de oluştururlar. Güneşin çekirdeğinde ısı 15 milyon derece Celsius, basınç ise Dünya’da deniz seviyesindeki hava basıncının  340 milyar katıdır. Bu basıncı yaratan Güneş’in yerçekimi  gücüdür (gravity).

Peki nükleer füzyon neden sadece yüksek basınç ve ısı ortamında gerçekleşebilir ?

Bunun sebebi atomların çekirdeğinde bulunan protonların + yüklü olmaları ve elektromanyetik güç ile birbirlerini itmeleridir. Çekirdekteki protonları birbirlerini itmelerine rağmen bir arada tutan çekirdekte bulunan kuvvetli nükleer güçtür. Bu güç protonların birbirlerini itmelerine üstün gelerek onları tutkal gibi birbirine yapıştırır. Ancak farklı elementlerin atomlarını çekirdek düzeyinde birleştirmeye kalkınca da birleştirilmeye çalışılan elementlerin protonları da birbirlerini iterler. Tıpkı mıknatısların benzer kutuplarını birbirlerine yaklaştırmaya çalıştığımızda birbirlerini ittikleri gibi. Atom çekirdeklerindeki protonların bu birbirlerini itmelerini yenebilmek için çok yüksek basınç ve ısı bu nedenle gereklidir. Çekirdekte bulunan nötronlar yüksüz oldukları için bir itme yapmaz ve nükleer füzyonu etkilemezler. Çekirdek etrafında dolanan eksi yüklü elektronların da nükleer füzyon açsından bir etkileri yoktur.

Güneşimiz Hidrojen ve Helyum elementlerinden oluşur. 5 milyar yıldır Güneş Hidrojen’i nükleer füzyon ile Helyum’a dönüştürmektedir. Daha spesifik olarak aşağıdaki resimde görülen Hidrojen izotopları ( izotop = proton sayısı aynı  nötron sayısı farklı elementler) Deuterium ( çekirdeğinde bir proton ve bir nötron) ve Tritium ( çekirdeğinde bir proton ve iki nötron ) nükleer füzyon ile Helyum elementine dönüşür. Oluşan Helyum’da her iki proton yer alır ama şekilde görüldüğü gibi 3 nötrondan ikisi Helyum çekirdeğine girerken bir tanesi atılır. Buna ilaveten ısı enerjisi ve fotonlardan oluşan ışık enerjisi de oluşur.

Bu enerji nasıl meydana gelir ?

Nükleer füzyondan sonra oluşan Helyum atomunun çekirdeğindeki proton ve nötronları bir arada tutmak için gerekli olan kuvvetli nükleer güç miktarı nükleer füzyondan önce Hidrojen izotopları Deuterium ve Tritium’un çekirdeklerini ayrı ayrı bir arada tutmak için gerekli olan kuvvetli nükleer gücün toplamından azdır. Aradaki fazlalık, enerji olarak serbest kalır. Bunu da Dünya’nın en ünlü formülü Einstein’ın bulduğu e = mc kare izah eder. Bu formüle göre enerji ve madde birbirine dönüşebilmektedir. Nükleer füzyon maddenin bir kısmının enerjiye dönüştüğü doğal olaylara en iyi örneklerden biridir.

Kaynak: Teknoloji Oku