Hvordan kan Solen brænde uden ilt?

**Thomas B.S. Hansen har et spørgsmål til Scientariet: **Da jeg havde brandbekæmpelse på teknisk skole, lærte vi 'brandtrekanten', mener jeg, den hed. Det er de tre ting, der skal til, før der kan opstå brand. Den ene er varme, den næste noget brændbart og den tredje ilt. Men ude i rummet er der ikke noget ilt, så hvordan kan Solen så overhovedet brænde uden ilt? Eller er der ilt på Solen?

Jesper Rasmussen, astrofysiker ved Dark Cosmology, svarer:

Det er korrekt at der hele tiden skal tilføres ilt for at opretholde en traditionel forbrænding. Men Solen brænder slet ikke i traditionel forstand, og denne 'forbrænding' kræver ikke ilt.

Varmeudviklingen i Solen skyldes derimod kerneprocesser i Solens indre. Specifikt foregår der en sammensmeltning (fusion) af brintkerner, hvorved der frigives store mængder energi. Denne energi modtager vi her på Jorden i sidste ende primært som lys, hvoraf en del omdannes til varme i Jordens atmosfære.

Brintkerner (protoner) er negativt ladede, så de vil normalt frastøde hinanden. Kun hvis der er en ekstremt høj tæthed af protoner, og kun hvis protonerne i gennemsnit bevæger sig meget hurtigt (dvs. at temperaturen er meget høj), kan de overvinde deres indbyrdes elektriske frastødning og hermed fusionere.

Disse forhold er til stede i Solens indre, hvor temperaturen anslåes til omkring 15 millioner grader og trykket til flere hundrede milliarder gange lufttrykket ved Jordens overflade. Nettoresultatet af denne fusion af brintkerner er dannelsen af heliumkerner. En heliumkerne er en anelse lettere end den samlede masse af de brintkerner, den er dannet af, og det er denne masseforskel, der frigives som energi i Solens indre i henhold til Einsteins berømte formel E = mc2.

Fusionen af brint til helium udgør den dominerende kilde til energi og lys fra Solen. Solen indeholder faktisk ilt, dog i relativt små mængder (mindre end 1 procent af dens samlede masse), og denne ilt indgår stort set ikke i fusionsprocesserne. I tungere stjerner end Solen kan der dog foregå fusion af tungere atomkerner end brint, og her kan ilt faktisk indgå, men der er stadig tale om en kerneproces frem for en almindelig 'forbrænding'.

Fusionsprocesser er i princippet langt mere effektive til at frigive energi end de nuværende metoder, der anvendes kommercielt her på Jorden, såsom forbrænding af kul og olie samt atomkraftværker - der i parentes bemærket producerer energi via spaltning af tunge atomkerner frem for sammensmeltning af lette.

Ved den internationale forsøgsreaktor ITER (se http://www.iter.org/) sigter man derfor nu mod at etablere og opretholde fusionsprocesser under kontrollerede forhold. Målet er i sidste ende at demonstrere fusion som en sikker og praktisk anvendelig energikilde, der på sigt kan supplere eller ligefrem erstatte traditionelle kraft- og atomkraftværker. De teknologiske udfordringer er dog store, og der går nok endnu 10-15 år, før eksperimenterne reelt kan begynde.

Dokumentation

Læs mere og stil dine egne spørgsmål

Spørg Scientariet

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til Scientariet.

Kommentarer (21)

En proton er positivt ladet og består af 2 up-kvarker og 1 down-kvark

Protonen er sammensat af 2 up-kvarker og 1 down-kvark får ladningen 2 x 2/3 x e + (-1/3 x e) = + e. - hvor e er elektronladningens størrelse.

  • 0
  • 0

Solens hovedbestanddele er gassen brint (hydrogen / H). Herefter kommer Helium, som er resultat er de mange fusionsprocesser der foregår i Solens midte. En fusionsproces er en sammensmeltning af atomer. For at starte sådan en proces skal der store mængder energi til, og det er der i solens kerne, hvor der er omkring 15 million grader Kelvin.

I Solen eksisterer der som sagt meget hydrogen, som består af en proton i kernen. De primære kerneprocesser i solen starter ved at to normale hydrogen atomer er støder sammen med høj fart, pga. den store varme i solens kerne som gør at partikler får fart på. Dette danner så Helium med to Protoner og ingen neutroner, men da der ingen ligevægt er mellem kernekræfterne i atomet så bliver det ved hjælp af radioaktive Beta-henfald til brint med en neutron og en proton. Vi har så brint i den isotop, der kaldes deuterium. Deuterium støder så sammen med et normalt brintatom og det danner helium med to protoner og en neutron. Der løber jo rigtig mange af sådanne processer i gang samtidig, og derfor er der nu mange heliumatomer med to protoner og en neutron. Disse heliumatomer rammer så mod hinanden og danner så helium med to protoner og to neutroner, som er det normale for helium. Hvis du er hurtig, har du lagt mærke til at to gange to protoner plus to gange én neutron ikke passer med to protoner og to neutroner. Processen danner nemlig også to normale brint atomer, som så kan gå ind i nogle nye processer. Disse processer kan skrive sådan her:

H-1 + H-1 > H-2 + positron (Beta+ partikel og antipartikel til elektron) + neutrino
H-2 + H-1 > He-3 + gamma stråle
He-3 + He-3 > He-4 + H-1 + H-1

Under alle disse processer er der udløst en masse energi, og det er den energi der giver solen sin varme, og dermed opvarmer Jorden go alle de andre planeter. Nogen kunne måske undre sig over hvordan en sammensmeltning af atomer kan giver Solen al den energi. Det får den ud fra Einsteins ligning E=mc². Denne ligning betyder at Energi er lig med masse gange lysets hastighed i anden. Denne ligning gør sig gældende på Solen idet, der er et (meget) lille massetab per reaktion. Dette tab er alligevel stort nok til, at der hvert sekund bliver omdannet flere millioner tons gas til energi per sekund. Nogle af disse heliumatomer forsætter så videre i andre processer og laver tungere grundstoffer men disse er ikke så ofte fremkomne. Den anden mest brugte i Solen er CNO-reaktionen, og selvom den ikke forekommer så ofte er den hver at tage med da den forekommer meget ofte i tungere stjerner, og i stjerner der går under betegnelsen ”Rød Gigant”. I dette cyklus støder kulstof-12 (C-12) sammen med fire hydrogen atomer og danner kulstof-12 og helium-4. Kulstof bliver altså brugt som en genvej, til at danne helium. Men inden det har kernen været igennem nitrogen-13, kulstof-13, nitrogen-14, oxygen-15 og nitrogen-15 i nævnte rækkefølge. Dette kan skrives på denne måde:

C-12 + H-1 > N-13 + gammastråle
N-13 (gennem beta+ henfald) > C-13 + positron + neutrino
C-13 + H-1 > N-14 + gammastråle
N-14 + H-1 > O-15 + gammastråle
O-15 (gennem beta+ henfald) > N-15 + positron + neutrino
N-15 + H-1 > C-12 + He-4

Men denne reaktion kræver at der er noget kulstof, og for at danne kulstof-12, skal der nogle heliumatomer gennem en nukleonssyntese hvor to heium-4 slår sig samme til beryllium-8. Denne isotop er dog ikke særlig stabil. Den lever faktisk kun i 10-17 sekunder. På den tid skal der så nå at komme endnu et helium-4 ind i den. Det er utroligt at dette kan forekomme men oppe på solen, hvor der er så stor del helium og de bevæger sig så hurtig sker det. På den måde er der så dannet kulstof-12. Dette kaldes en tredobbelt-alfa-reaktion. Disse processer begynder dog først rigtig at tage til når stjernen udvikler sig til en rød gigant. Hvis man bliver ved med at tilføje helium-4 atomer kan man danne grundstoffer helt op til jern (Fe) som er så stabil at den ikke kan fusionere med helium-4 under de forhold der er på normaler stjerner som solen. For at danne disse tungere grundstoffer skal en stjerne eksplodere i en supernova, hvor trykket er stor nok til at atomer kan blive trykket sammen til tungere grundstoffer.

  • 0
  • 0

At stille spørgsmålet her vidner om dovenskab, fordi jeg er ret sikker på, at langt de fleste internetbrugere kender til Google og hvad Google kan!

http://en.wikipedia.org/wiki/Sun

Allerede på linje 9 kan man læse at energien kommer fra fusion. Okay, hvad er fusion?

Klik på linket på siden og du ender her:
http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion

Kom nu, der må seriøst være flere spørgsmål indsendt, der er sværere at besvare, end en så banal som denne.

  • 0
  • 0

Hvis man bliver ved med at tilføje helium-4 atomer kan man danne grundstoffer helt op til jern (Fe) som er så stabil at den ikke kan fusionere med helium-4 under de forhold der er på normaler stjerner som solen. For at danne disse tungere grundstoffer skal en stjerne eksplodere i en supernova, hvor trykket er stor nok til at atomer kan blive trykket sammen til tungere grundstoffer.

Lille rettelse, grunden til at der ikke dannes grundstoffer over jern/nikkel er at der ikke kan frigøres energi ved at fusionere jern med brint eller helium (eller nogen andre grundstoffer for den sags skyld) da der er tale om en endotherm proces (forbruger energi).
Grundstofferne over jern kan kun dannes når der er så meget energi til rådighed at det endotherme tab ved fusionen ikke betyder noget samt at neutronfluxen er tilstrækkeligt stor til at de dannede atomkerner ikke når at henfalde før de absorberer nye neutroner som stabiliserer kernerne.
Lette atomkerner har ca lige mange protoner og neutroner mens tunge har markant flere neutroner end protoner:
C12: 6 neutroner og 6 protoner,
U238; 92 protoner og 146 neutroner

Derfor er det ifølge de nuværende teorier kun ved supernovaeksplosioner at der kan dannes grundstoffer over jern. Jeg mener at man inden for de seneste 10 år har fået bevis for dette ved at man observerede gammastråling fra koboltkerner (med kort halvereingstid) fra en fjern supernovaeksplosion, hvilket indikerer at det ovbserverede kobolt måtte være dannet ved denne.

  • 0
  • 0

Det må være et krav, at spørgsmål til Scientariet ikke umiddelbart må kunne googles. I det her tilfælde er svaret på spørgsmålet og indlægene derfor også overvejene supplerende informationer. Jeg giver Nicky Torstensson ret. Det er for tyndt.

  • 0
  • 0

Lille rettelse, grunden til at der ikke dannes grundstoffer over jern/nikkel er at der ikke kan frigøres energi ved at fusionere jern med brint eller helium (eller nogen andre grundstoffer for den sags skyld) da der er tale om en endotherm proces (forbruger energi).

Det håber jeg ikke du mener alvorligt da det jo nærmest ville indikere en eller anden form for intelligens - "vi vil godt bygge grundstoffer op til jern, men ikke over, for så producerer vi ikke længere energi".

Heldigvis giver du lidt mere fornuft til sidst :

Derfor er det ifølge de nuværende teorier kun ved supernovaeksplosioner at der kan dannes grundstoffer over jern. Jeg mener at man inden for de seneste 10 år har fået bevis for dette ved at man observerede gammastråling fra koboltkerner (med kort halvereingstid) fra en fjern supernovaeksplosion, hvilket indikerer at det ovbserverede kobolt måtte være dannet ved denne.

;-)

M

  • 0
  • 0

Spørgsmålet må være en joke.
Jeg mener, et nysgerrigt ungt menneske kan da vel ikke afslutte folkeskolen i den tro at solen "brænder" i gængs forstand?
Tilbage står så spørgsmålet, hvorfor redaktionen hoppede på den...

  • 0
  • 0

[quote]Lille rettelse, grunden til at der ikke dannes grundstoffer over jern/nikkel er at der ikke kan frigøres energi ved at fusionere jern med brint eller helium (eller nogen andre grundstoffer for den sags skyld) da der er tale om en endotherm proces (forbruger energi).

Det håber jeg ikke du mener alvorligt da det jo nærmest ville indikere en eller anden form for intelligens - "vi vil godt bygge grundstoffer op til jern, men ikke over, for så producerer vi ikke længere energi". [/quote]
Det er nu rigtig nok, Michel.
http://da.wikipedia.org/wiki/Stjerne#Kerne...

Hvor mener du intelligens kommer ind i billedet?
- Det er jo "bare" kernefysik. ;-)

  • 0
  • 0

Det er nu rigtig nok, Michel. http://da.wikipedia.org/wiki/Stjerne#Kerne... Hvor mener du intelligens kommer ind i billedet? - Det er jo "bare" kernefysik. ;-)

Hej Karin

Jeg har nogenlunde styr på hvad der sker - det var mere formuleringen jeg opponerede imod. Den manglende dannelse af jern skyldes næppe at det ikke er muligt at frigive energi i den proces. Det er faktisk noget sludder ;-)

M

  • 0
  • 0

Kommer der så heller ikke røg fra solen - eller partikler :-)

LOL! Sikkert ikke meget røg, men helt sikkert "partikler".
- Nævn det endlig ikke for DØR. ;-)

Michel!
Nå'e, du ordkløver bare. ;-)

  • 0
  • 0

At jern og nikkel kun kan dannes via en supernova eksplosion er ikke korrekt

Denne ensidige forklaring forekommer fordi man overser hvilken formativ proces der finder sted i en galakses centrum hvor der sker nukleare processer der energimæssigt langt overstiger formations-energien i en nova og en supernova.

  • 0
  • 0

Denne ensidige forklaring forekommer fordi man overser hvilken formativ proces der finder sted i en galakses centrum hvor der sker nukleare processer der energimæssigt langt overstiger formations-energien i en nova og en supernova.

Ja, men du har jo også en særlig indsigt som ikke er almindelige mennesker forundt. Det er bestemt ikke alle der kan se lige ind i galaksens centrum fra deres altan på 3. sal eller hvor du nu opholder dig når du modtager åbenbaringer fra det ydre rum.

  • 0
  • 0

Søren "Niels" har en forståelse af dette univers som ingen andre har - vi andre må nøjes med at støtte os til de data vi indsamler - observationer og data er dog intet at regne mod de tanker "Niels" tænker hjemme i sin lænestol og de 7 år han har gået i skole gør jo at han ikke er belastet af unødvendig viden - viden der sidder som en klods om benet på alle os andre der konstant lader os distrahere af fakta.

  • 0
  • 0

Vær så venlige at forholde Jer sagligt til indlæggene og ikke personligt nedgørende fordi nogen har en alternativ opfattelse af tingene.

  • 0
  • 0

Vær så venlige at forholde Jer sagligt til indlæggene og ikke personligt nedgørende fordi nogen har en alternativ opfattelse af tingene.

Det gør vi skam også - jeg minder dig blot om dine egne ord og når du forsætter med at skrive indlæg der strider mod de faktiske observationer og forsætter med at sætte din "forståelse" højre end videnskaben så få du altså slag

Det er dig der mener du ved bedre end alle forskerne tilsammen - hvis du i stedet for igennem årene viste at du rent faktisk lytter og tager ved lærer ville tingene se anderledes ud - men du forsætter med at benægte fakta og insister på at du har ret og det uden at have data til at støtte op om dine ideer.

  • 0
  • 0

Vær så venlige at forholde Jer sagligt til indlæggene og ikke personligt nedgørende fordi nogen har en alternativ opfattelse af tingene.

Jeg er skam så saglig jeg kan være Niels. Hvis du vil have mere saglighed, så må du gøre rede for grundlaget for dine meninger i stedet for bare at lufte dem. Man kan jo ikke forholde sig seriøst til dine "alternative" opfattelser når du blot fremlægger dem som åbenbaringer og uden at gøre rede for hvad de bygger på.

  • 0
  • 0