Door Joseph NicholsonBijgewerkt 24 maart 2022

De oorsprong van energie

De zon is een kolossale waterstofverbrandingsoven die ongeveer 4 × 10^26 watt uitstraalt elke seconde. Deze continue output zorgt niet alleen voor het licht en de warmte die we voelen, maar ook voor alle energie die uiteindelijk de aarde bereikt, inclusief de fossiele brandstoffen die onze moderne wereld aandrijven. Het mechanisme achter deze wonderbaarlijke productie is kernfusie.

Voortgang van waterstoffusie

Waterstof – het lichtste en eenvoudigste element – bestaat uit één proton en één elektron. In de koele buitenste lagen van een opkomende ster houdt de positieve lading van de protonen ze uit elkaar. Terwijl de protoster onder invloed van de zwaartekracht instort, stijgen de temperaturen en druk in de kern totdat de waterstofkernen hun Coulomb-barrière kunnen overwinnen. Bij grofweg **8 miljoen K** ondergaan vier protonen de proton-protonketen, waarbij ze samensmelten tot een helium-4-kern, terwijl een klein deel van de massa wordt omgezet in energie via E = mc² . Naarmate de kerntemperatuur verder stijgt, worden zwaardere kernen toegankelijk; bij ongeveer **100 miljoen K** smelten drie helium-4-kernen samen in het triple-alfa-proces om een koolstof-12-atoom te creëren.

Lagen van de zon

De energie die vrijkomt bij fusie verschijnt eerst als hoogenergetische gammastraling. Deze fotonen moeten het binnenste van de zon doorkruisen voordat ze de ruimte in kunnen ontsnappen. Direct rondom de kern bevindt zich de stralingszone, die zo dicht is dat fotonen er gemiddeld **171.000 jaar** over doen om hun weg naar buiten te vinden – soms wel enkele miljoenen jaren. Vervolgens komt de convectiezone, waar heet plasma opstijgt en koeler plasma zinkt in een turbulente dans. In deze zone worden gammastraling geleidelijk afgebroken tot fotonen met lagere energie, voornamelijk zichtbaar licht, terwijl de energie zich naar het oppervlak voortplant.

Wat de aarde bereikt

De fotosfeer – het zichtbare oppervlak van de zon – heeft een temperatuur van grofweg **4.500–6.000 K**. Daarboven ligt de corona, de plaats van zonnevlekken en zonneprotuberansen. Wanneer de fotonen uiteindelijk de fotosfeer verlaten, bestaat ongeveer de helft van de energie die op aarde aankomt uit zichtbaar licht, de andere helft uit infrarood en een kleiner maar aanzienlijk deel uit ultraviolette straling, die gevaarlijk kan zijn voor levende organismen. Zonnefotonen reizen met de snelheid van het licht en leggen de afstand van ~150 miljoen kilometer tot de aarde af in ongeveer **acht minuten**.