Mỗi ngày, chúng ta đều cảm nhận được hơi ấm và ánh sáng từ Mặt Trời, nhưng bạn có bao giờ tự hỏi nguồn năng lượng khổng lồ đó đến từ đâu không? Vì sao Mặt Trời nóng đến mức có thể sưởi ấm cả hành tinh chúng ta từ xa 150 triệu km? Hãy cùng để khám phá bí mật về lò phản ứng hạt nhân vĩ đại nhất hệ Mặt Trời nhé!
Phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lõi Mặt Trời là gì?
Cội nguồn sức nóng của Mặt Trời nằm ở sâu trong lõi của nó, nơi diễn ra một quá trình gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân. Bạn có thể hình dung đây là một "nhà máy năng lượng" hoạt động không ngừng nghỉ.
Do lực hấp dẫn khổng lồ của Mặt Trời, áp suất và nhiệt độ trong lõi của nó đạt đến mức không tưởng (khoảng 15 triệu độ C). Dưới điều kiện khắc nghiệt này, các nguyên tử Hydro - thành phần chính của Mặt Trời - không còn tồn tại ở dạng thông thường.
- Sự ép chặt: Lực hấp dẫn nén các hạt nhân Hydro (proton) lại với nhau với một lực cực lớn.
- Sự hợp nhất: Chúng bị ép chặt đến mức vượt qua lực đẩy tự nhiên và hợp nhất lại với nhau để tạo thành một nguyên tố mới nặng hơn là Heli.
- Giải phóng năng lượng: Trong quá trình này, một phần rất nhỏ khối lượng của các hạt nhân Hydro ban đầu bị "mất đi" và chuyển hóa thành một lượng năng lượng khổng lồ theo công thức nổi tiếng của Einstein: E=mc2.
Chính nguồn năng lượng từ hàng tỷ phản ứng hạt nhân diễn ra mỗi giây đã giữ cho Mặt Trời luôn rực cháy.
>>> Xem chi tiết: Tua-bin gió biến năng lượng từ những cơn gió thành điện năng như thế nào?
Năng lượng từ lõi đã mất bao lâu để truyền ra đến bề mặt Mặt Trời?
Đây là một sự thật đáng kinh ngạc trong thiên văn học: năng lượng được tạo ra trong lõi Mặt Trời không ngay lập tức tỏa ra ngoài. Một photon ánh sáng (hạt năng lượng) phải thực hiện một hành trình cực kỳ dài và gian nan để thoát ra bề mặt.
Hãy tưởng tượng photon đó như một quả bóng trong một máy trò chơi pinball khổng lồ. Vùng bức xạ của Mặt Trời (nằm giữa lõi và bề mặt) cực kỳ đặc.
Photon vừa được sinh ra đã ngay lập tức bị một nguyên tử gần đó hấp thụ, rồi lại được phát ra theo một hướng ngẫu nhiên.
Quá trình hấp thụ và phát xạ này lặp đi lặp lại hàng tỷ tỷ lần. Photon di chuyển theo một đường "ziczac" ngẫu nhiên thay vì đi thẳng.
Vì vậy, một photon ánh sáng được tạo ra ở lõi hôm nay có thể mất từ 100,000 đến 1 triệu năm để đi hết quãng đường chỉ khoảng 700,000 km và đến được bề mặt Mặt Trời.
>>> Xem chi tiết: Lò năng lượng mặt trời tập trung tia nắng để nấu chín thức ăn ra sao?
Tại sao lớp khí quyển bên ngoài lại nóng hơn cả bề mặt Mặt Trời?
Đây là một trong những nghịch lý và bí ẩn lớn nhất về Mặt Trời khiến các nhà khoa học đau đầu. Bề mặt của Mặt Trời (quang quyển) có nhiệt độ khoảng 5,500°C.
Tuy nhiên, lớp khí quyển ngoài cùng của nó, gọi là vành nhật hoa (corona), lại có nhiệt độ nóng kinh hoàng, lên tới hơn 1 triệu độ C.
Điều này thật khó hiểu, giống như việc bạn càng đi xa khỏi ngọn lửa thì lại càng cảm thấy nóng hơn. Hiện tại, chưa có câu trả lời cuối cùng nhưng có hai giả thuyết chính đang được nghiên cứu:
Lý thuyết sóng
Năng lượng từ các chuyển động hỗn loạn bên dưới bề mặt Mặt Trời tạo ra các sóng từ trường cực mạnh.
Những con sóng này di chuyển dọc theo các đường sức từ lên vành nhật hoa, giải phóng năng lượng và làm nóng lớp khí quyển này, tương tự như cách một người vung một sợi roi da có thể tạo ra tiếng nổ ở đầu roi.
Lý thuyết "nanoflare"
Giả thuyết này cho rằng có vô số các vụ nổ năng lượng siêu nhỏ, gọi là "nanoflare" (pháo hoa nano), liên tục xảy ra trên khắp vành nhật hoa.
Mặc dù mỗi vụ nổ rất nhỏ, nhưng với số lượng cực lớn, chúng có thể giải phóng đủ năng lượng để duy trì nhiệt độ hàng triệu độ của vành nhật hoa.
Như vậy, câu trả lời cho câu hỏi vì sao Mặt Trời nóng chính là nhờ vào lò phản ứng nhiệt hạch vĩ đại trong lõi. Ngôi sao của chúng ta không chỉ là một quả cầu khí nóng đơn thuần mà còn là một thế giới đầy những hiện tượng vật lý phức tạp và cả những bí ẩn chưa có lời giải.
>>> Bài viết liên quan: Đồng hồ mặt trời hoạt động như thế nào để có thể xem giờ bằng bóng nắng?
