Sunce svake sekunde oslobađa golemu količinu energije, a na Zemlju od nje stiže tek maleni dio. Ipak, taj je dio dovoljan da zagrijava planet, pokreće klimu i omogućuje život. Izvor te energije nalazi se duboko u njegovoj jezgri, gdje se vodik spaja u helij.
Taj proces, nuklearna fuzija, traje već oko 4,6 milijardi godina. Prema sadašnjim modelima, Sunce ima dovoljno goriva za još približno pet milijardi godina stabilnog sjaja. Ne gori poput drva ili plina: nema plamena, kisika ni kemijskog izgaranja. Riječ je o promjenama u samim atomskim jezgrama.
U središtu Sunca spaja se vodik
Sunce je golema kugla vruće plazme, sastavljena uglavnom od vodika i helija. U njegovoj jezgri temperatura doseže oko 15 milijuna Celzijevih stupnjeva, a tlak je toliko velik da se jezgre vodika mogu dovoljno približiti i spojiti. Iz četiri jezgre vodika nakon nekoliko koraka nastaje jezgra helija.
Helij ima neznatno manju masu od početnih čestica. Ta se razlika pretvara u energiju, u skladu s Einsteinovom vezom između mase i energije. U svakoj sekundi Sunce na taj način pretvori oko četiri milijuna tona mase u energiju.
U reakcijama nastaju i neutrini, gotovo neuhvatljive čestice koje kroz Sunčevu unutrašnjost prolaze mnogo lakše od svjetlosti. Do Zemlje stižu za nešto više od osam minuta. Detektori neutrina pružaju rijedak izravan uvid u ono što se događa u središtu zvijezde koju ne možemo pogledati izravno.
Fuziju ne treba miješati s fisijom, procesom u današnjim nuklearnim elektranama. Fisija cijepa teške atomske jezgre, a fuzija spaja lake. Sunce je prirodni primjer fuzije, ali njezino ponavljanje na Zemlji iznimno je zahtjevno. Pokušaji poput njemačkog reaktora Wendelstein 7-X pokazuju koliko je teško dovoljno dugo održati užarenu plazmu stabilnom.
Svjetlost ne stiže iz jezgre ravno do Zemlje
Sunčevu svjetlost vidimo osam minuta i dvadeset sekundi nakon što napusti površinu Sunca. Energija koja je nastala u jezgri do te je površine putovala neusporedivo dulje. Fotoni se neprestano sudaraju s česticama, mijenjaju smjer i ponovno bivaju apsorbirani. Put kroz unutrašnjost zato traje tisućama, a prema nekim procjenama i stotinama tisuća godina.
Tek na površini, u fotosferi, svjetlost može slobodnije krenuti u svemir. Mali dio tog zračenja presreće Zemlja. On grije kopno i oceane, pokreće kruženje vode i daje energiju fotosintezi.
Gravitacija pritom stalno pritišće Sunce prema središtu, dok energija iz fuzije stvara tlak prema van. Ravnoteža između tih dviju sila održava zvijezdu stabilnom. Kada bi se fuzija ubrzala, jezgra bi se proširila i ohladila, pa bi se reakcije usporile. Kada bi oslabila, gravitacija bi jezgru dodatno stisnula i zagrijala. Taj mehanizam sprječava da Sunce naglo “potroši” gorivo.
Pjege i baklje nisu znak da Sunce ostaje bez energije
Sunčeve pjege, baklje i koronalni izbačaji masa nastaju u vanjskim slojevima Sunca i povezani su s njegovim magnetskim poljem. Njihova aktivnost raste i pada u ciklusu koji traje oko jedanaest godina. Pjege su tamnije jer su hladnije od okolne površine, ali su i dalje daleko toplije od bilo koje vatre na Zemlji.
Takvi događaji mogu poremetiti radioveze, navigaciju i rad satelita te izazvati geomagnetske oluje. Više o tome objašnjava naš vodič o svemirskom vremenu i Sunčevim olujama. Ne govore, međutim, ništa dramatično o količini goriva u Sunčevoj jezgri. Za dug život zvijezde važna je fuzija u njezinu središtu, a ne trenutačna aktivnost na površini.
Sunce ima još oko pet milijardi godina mirnog rada
Sunce je otprilike na polovici stabilne faze života, koju astronomi zovu glavni niz. U toj fazi helij nastaje iz vodika u jezgri. Kako se helij nakuplja, područje u kojem se vodik može spajati postupno se smanjuje, a Sunce vrlo polako postaje sjajnije.
To povećanje sjaja odvija se toliko sporo da ga ljudski život ne može primijetiti. Na geološkoj skali ipak je važno. Za otprilike milijardu godina Zemlja bi zbog većeg Sunčeva sjaja mogla postati pretopla za današnje oceane i život kakav poznajemo. Točan tijek ovisi o atmosferi i klimatskim povratnim vezama, ali dugoročni smjer dobro je poznat.
Drukčije zvijezde žive drukčijim ritmom. Masivne zvijezde brzo troše gorivo i kratko sjaje, dok manje mogu ostati aktivne mnogo dulje od Sunca. Najčešće zvijezde u Galaksiji često su manje i hladnije, ali njihova dugovječnost sama po sebi ne znači da su i najbolja mjesta za život.
Sunce neće eksplodirati, nego će narasti
Kada u jezgri ponestane vodika, Sunce neće nestati ni eksplodirati. Jezgra će se stisnuti i zagrijati, a vanjski slojevi proširiti. Sunce će ući u fazu crvenog diva te će postati mnogo veće i sjajnije nego danas.
Merkur i Venera tada će gotovo sigurno biti progutani. Za Zemlju je ishod manje izvjestan jer će Sunce prije toga gubiti dio mase, što može promijeniti njezinu orbitu. Čak i ako Zemlja izbjegne izravno uništenje, na njoj će već mnogo prije nestati uvjeti pogodni za današnji život. Pitanje hoće li Sunce progutati Zemlju zato je zanimljivo, ali ne mijenja širu sliku.
Nakon faze crvenog diva Sunce će odbaciti vanjske slojeve. Oko preostale jezgre nastat će planetarna maglica, a u središtu će ostati bijeli patuljak — vruć i vrlo gust ostatak zvijezde približno veličine Zemlje. Fuzija će prestati, a bijeli će se patuljak zatim milijardama godina hladiti.
Sunce nema dovoljno mase da završi kao supernova. Takav kraj očekuje znatno masivnije zvijezde. Njegova budućnost nije velika eksplozija, nego dug i predvidiv prijelaz kroz faze koje astronomi već dobro poznaju.
Najbliža zvijezda i dalje je najbolji laboratorij
Sunce je jedina zvijezda čiju površinu možemo promatrati u tolikom detalju. Mjerenja njegova sjaja, sastava, oscilacija i neutrina omogućuju astronomima da provjeravaju modele unutrašnjosti.
Opažanja iz svemira dodatno povezuju događaje na površini s magnetskim poljem i česticama koje Sunce šalje kroz Sunčev sustav. Misija Solar Orbiter promatra te procese iz blizine, dok se na Zemlji istražuje njihov utjecaj na satelite i komunikacije.
Odgovor na pitanje zašto Sunce sjaji jednostavan je samo na prvi pogled. U njegovoj se jezgri vodik spaja u helij, a energija te fuzije održava Sunce stabilnim već milijardama godina. Isti će ga proces držati sjajnim još otprilike pet milijardi godina.