私たちが快適な生活を送れるのも何を隠そう太陽のおかげですよね。
太陽の光や熱エネルギーは地球の生命体に多大な恩恵を与えてくれています。
その太陽が放出する光が地球に届くまで８分２０秒かかることはよく知られた話です。
なぜなら太陽から地球までそれだけ距離が離れているということ。
しかし太陽の中心部で作られた光が太陽の表面まで届くのに１００万年もかかるということはご存知でしょうか？
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今回は太陽が作り出す光についてのお話です。
太陽の中心部は天然の原子炉
太古の昔から燃え続けている太陽は何をエネルギー源にしているのだろうか？
１９世紀まで現実にこんなことを考えていたんです。
もし太陽の大きさに匹敵する薪があったとしても5000～6000年もすれば燃え尽きてしますはず・・・
そんな謎を解明したのが1920年代、科学者達により太陽が放出する莫大なエネルギーは核融合によるものであることを発見したのです。
つまり太陽は天然の原子炉ということ。
太陽が誕生した46億年も前から太陽は核融合により膨大なエネルギーを放出し続けているのです。
核融合とは、原始同士がぶつかって重い原子に変換されることを言い、太陽の内部では水素が核融合によりヘリウムに変換されています。
その核融合の条件が整った場所というのが太陽の中心部ということです。
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核融合が起きるには質量が必要
宇宙には太陽のように自ら光を放つ恒星が数多く存在していますが、いずれも内部で核融合が起きています。
しかし中には内部で核融合を起こすだけの条件に至らないために屑ぶっている恒星も存在しています。
その条件とは星の中心部が高温、高圧であること。
核融合を起こすには高温、高圧が条件となるため、周囲から圧力がかかる状態が必要になります。
それが可能になるのが星の中心部です。
星の中心部であれば自らの重力により中心部への縮もうとする圧力により高温、高圧となります。
こうした環境になるためには星の質量が必要になります。
太陽が核融合を継続できているのも質量が条件を満たしているからです。
中心部で出来た光の粒子は表面に届くまで100万年かかる
太陽の中心核で核融合により放出された光の粒子は、太陽表面に向かって長い旅が始まります。
こうして出来た光の粒子を「光子」と呼んでいます。
太陽の半径は70万km。
光子は何も無ければ2秒くらいあれば表面に到達します。
ところが太陽を構成している膨大な水素やヘリウムが高密度になった「放射層」を通り抜けなければなりません。
身近なものに例えるなら、力いっぱい握った「おにぎり」って感じでしょうか・・・
この中を光子は障害物にぶつかりながら通り抜けるのに100万年もかかるというのです。
中には1000万年もかかる光子もあるといい、私たちが日頃目にする太陽表面の光は、100万年以上前に太陽の中心部で作られたものです。
ただし、放射層を抜ければ後は対流層ですが、対流層は太陽表面から21万ｋｍありますが、対流層はいわばやかんの中でお湯が沸騰しているようなもので、光子は巨大なガスに乗って時速数百キロというスピードで運ばれるので、対流層通過には僅か10日程度しかかからないといいます。
したがって光子が太陽表面までの難関は放射層だけだといっても良いでしょう。
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太陽の中心核で消費される水素は毎秒400万ｔ
現在も継続している太陽中心核の核融合ですが、これも温度が1500万℃、気圧は地球の大気の240兆倍に達するような環境だからといいます。
さらに太陽の中心核にあるような物質は高密度のために物凄い重さとなっているような極限状態となっているため、固体、液体、気体のような通常の状態では存在することが出来ず、所謂プラズマと呼ばれる状態となっているのだとか。
太陽の中心核はこうした環境下にあるので水素の核融合が可能になるのだそうです。
核融合による水素の消費量は毎秒400万ｔともいわれ、このプロセスで残りの水素で後50億年も継続できるというのですから、太陽の核融合って凄い省エネなんですね。
太陽は爆発しないのか？
核融合というと多くの人は水素爆弾をイメージするのではないでしょうか？
だとしたら気になるのが「爆発」と「放射能」ですよね。
爆発ですが、水素爆弾と太陽とでは基本的に大きさが違います。
水素爆弾は密閉した容器の中で核融合を起こして容器を粉砕することで、通常のＴＮＴ火薬の2500万ｔ分に匹敵する破壊力を発生させますが、太陽は中心に向かう巨大な重力と膨張しようとする核融合とで大きさが保たれているため爆発するような急激な反応は起きないのです。
次に放射能ですが、太陽が核融合により発生する放射線は、放射線病の主な原因とも言われている「ガンマ線」が大量に作られ、その量は太陽系全体を不毛の地にするほどの量に匹敵するといいます。
しかし、中心核の物質は非常に密度が高いため、ガンマ線は頻繁に粒子に衝突することになり、太陽表面に到達する頃には壊滅的なエネルギーは失われ、エックス線や紫外線といったより小さなエネルギーに変換され放出されるといいます。
また、地球には磁場があるためこれらの放射線も吸収してくれるため地球上では安全とされています。
現在の太陽は誕生してから46億年という、人間でいえば働き盛りの真っ只中。
まだまだ地球を温めてくれているわけですが、私たちも太陽のありがたみを心に刻み地球環境を大切にしていきたいものですね。
