Come spiegare ai bambini la fusione idrogeno elio del sole

Fusione nucleare nel sole

Il Sole è una stella al centro del Sistema Solare. È una sfera quasi perfetta di plasma caldo,[18][19] riscaldata fino all'incandescenza dalle reazioni di fusione nucleare nel suo nucleo. Il Sole irradia questa energia principalmente sotto forma di luce, radiazioni ultraviolette e infrarosse ed è la più importante fonte di energia per la vita sulla Terra.

Il raggio del Sole è di circa 695.000 chilometri (432.000 miglia), ovvero 109 volte quello della Terra. La sua massa è circa 330.000 volte quella della Terra e comprende circa il 99,86% della massa totale del Sistema Solare.[20] Circa tre quarti della massa del Sole sono costituiti da idrogeno (~73%); il resto è per lo più elio (~25%), con quantità molto minori di elementi più pesanti, tra cui ossigeno, carbonio, neon e ferro.[21]

Il Sole è una stella di sequenza principale di tipo G (G2V). Come tale, viene informalmente, e non del tutto accuratamente, definita una nana gialla (la sua luce è in realtà bianca). Si è formata circa 4,6 miliardi[a][14][22] di anni fa dal collasso gravitazionale della materia all'interno di una regione di una grande nube molecolare. La maggior parte di questa materia si è raccolta al centro, mentre il resto si è appiattito in un disco orbitante che è diventato il Sistema Solare. La massa centrale divenne così calda e densa che alla fine iniziò la fusione nucleare nel suo nucleo. Si pensa che quasi tutte le stelle si formino attraverso questo processo.

Cosa si libera attraverso la fusione nucleare nelle stelle?

raggio solare (140.000 - 170.000 chilometri)[1]. È la parte più calda del Sole e del Sistema Solare. Ha una densità di 150 g/cm3 al centro e una temperatura di 15 milioni di kelvin (15 milioni di gradi Celsius, 27 milioni di gradi Fahrenheit)[2].

Il nucleo è costituito da plasma caldo e denso (ioni ed elettroni), con una pressione stimata a 265 miliardi di bar (3,84 trilioni di psi o 26,5 petapascal (PPa)) al centro.[3] A causa della fusione, la composizione del plasma solare scende dal 68-70% di idrogeno in massa nel nucleo esterno, al 34% di idrogeno nel nucleo/centro del Sole.[4]

Il nucleo all'interno del 20% del raggio solare contiene il 34% della massa del Sole, ma solo lo 0,8% del suo volume. All'interno del 24% del raggio solare si trova il nucleo che genera il 99% della potenza di fusione del Sole. Esistono due reazioni distinte in cui quattro nuclei di idrogeno possono alla fine risultare in un nucleo di elio: la reazione a catena protone-protone - che è responsabile della maggior parte dell'energia rilasciata dal Sole - e il ciclo CNO.

L'età del sole

Gli scienziati del National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory sono entrati nella storia producendo con successo una reazione di fusione nucleare che ha portato a un guadagno netto di energia, una scoperta salutata dai funzionari statunitensi come un "risultato storico" e una "pietra miliare per il futuro dell'energia pulita".

La fusione nucleare è un processo artificiale che riproduce la stessa energia che alimenta il sole. La fusione nucleare avviene quando due o più atomi si fondono in uno più grande, un processo che genera un'enorme quantità di energia sotto forma di calore.

Gli scienziati di tutto il mondo studiano la fusione nucleare da decenni, nella speranza di ricreare una nuova fonte che fornisca energia illimitata e priva di carbonio, senza le scorie nucleari create dagli attuali reattori nucleari. I progetti di fusione utilizzano principalmente gli elementi deuterio e trizio, entrambi isotopi dell'idrogeno.

Mentre la fusione fonde due o più atomi insieme, la fissione è l'opposto: è il processo di scissione di un atomo più grande in due o più atomi più piccoli. La fissione nucleare è il tipo di energia che alimenta i reattori nucleari di tutto il mondo. Come la fusione, anche il calore creato dalla scissione degli atomi viene utilizzato per generare energia.

L'elio sarà convertito in cosa dopo la sua fusione con altri due atomi di elio

La gravità del Sole, che è quasi 28 volte quella della Terra, "intrappola" l'idrogeno dalla sua atmosfera e questo idrogeno alimenta la reazione di fusione del Sole. A temperature di 15 milioni di gradi Celsius nel nucleo del Sole, l'idrogeno gassoso diventa plasma, il quarto stato della materia. In un plasma, gli elettroni carichi negativamente degli atomi sono completamente separati dai nuclei atomici (o ioni) carichi positivamente. La forza gravitazionale del Sole confina i nuclei di idrogeno con carica positiva e, grazie alle alte temperature, i nuclei si muovono furiosamente, si scontrano ad alta velocità superando la naturale repulsione elettrostatica che esiste tra le cariche positive e si fondono per formare il più pesante elio.

Nel suo nucleo, il Sole fonde 620 milioni di tonnellate metriche di idrogeno ogni secondo. In totale, quattro protoni vengono convertiti in un nucleo di elio. L'energia viene rilasciata perché il nucleo di elio ha una massa leggermente inferiore a quella dei quattro protoni originali. La quantità totale di energia rilasciata per ogni conversione di quattro nuclei di idrogeno in un nucleo di elio è circa 10 milioni di volte superiore a quella prodotta dalla reazione chimica quando l'idrogeno si combina con l'ossigeno per formare l'acqua.