ทำไม “ดวงอาทิตย์” จึงร้อน ?

ดวงอาทิตย์ร้อนด้วยเหตุผลง่าย ๆ ครับ มันมีมวลมหาศาล แรงบัดอัดมหาศาลเกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงที่บีบอัดสสาร ณ ใจกลางดวงอาทิตย์

เมื่อก๊าซถูกบีบ มันจะร้อนขึ้น คนที่เคยสูบลมจักรยานคงทราบกันดี ในแกนกลางดวงอาทิตย์ ก๊าซถูกบีบจนอุณหภูมิพุ่งสูงถึง 15 ล้านองศาเซลเซียส

ด้วยอุณหภูมิที่สูงเช่นนั้น สสารหลอมรวมเป็นเนื้อเดียวกันไม่สามารถระบุสถานะได้ หรือเรียกว่า “พลาสมา” ซึ่งมีลักษณะเหมือนกันไม่ว่าจะเป็นสสารชนิดใดก็ตาม

ดวงอาทิตย์คือก๊าซไฮโดรเจนหนักล้านล้านตัน ต่อให้เป็นกล้วยหนักล้านล้านตันกองไว้ในที่เดียวกันก็คงร้อนพอกัน

ข้อเท็จจริง : อุณหภูมิของดวงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับปริมาณสสารที่อยู่ในดวงอาทิตย์ หาใช่ส่วนประกอบไม่ (แม้ส่วนประกอบจะมีส่วนเล็กน้อยในการกักเก็บความร้อนภายใน)

แต่การที่สสารถูกบดอัดในศูนย์กลางดวงอาทิตย์อธิบายเพียงว่า ทำไมดวงอาทิตย์จึงยังร้อนอยู่ในขณะนี้ แต่ไม่ได้อธิบายว่าทำไมมันจึงยังร้อนต่อเนื่องซึ่งเป็นคนละคำถามโดยสิ้นเชิง

ดวงอาทิตย์สูญเสียความร้อนสู่อวกาศอย่างต่อเนื่อง แต่กระนั้นมันก็ไม่เคยเย็นลง ดังนั้น ต้องมีบางอย่างที่คอยสร้างความร้อนทดแทนได้เร็วพอ ๆ กับที่มันสูญเสียความร้อน แต่มันคืออะไรล่ะ ?

คำตอบคือ พลังงานนิวเคลียร์ ดวงอาทิตย์กำลัง “หลอมรวม” แกน หรือ “นิวคลิไอ” ของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นธาตุที่เบาที่สุด ให้กลายเป็นธาตุที่เบาเป็นอันดับสอง ฮีเลียม ผลพลอยได้ก็คือแสงอาทิตย์

เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ไร้ประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่เราจะนึกได้ โดยเฉลี่ยนิวเคลียสของไฮโดรเจน 2 ตัวในดวงอาทิตย์ต้องใช้เวลาถึงหมื่นล้านปีกว่าจะเจอและรวมตัวกันได้

แต่เราควรจะดีใจที่การรวมตัวนั้นกินเวลานาน และดวงอาทิตย์ต้องใช้เวลานับหมื่นล้านปีในการเผาผลาญเชื้อเพลิง ซึ่งนานพอสำหรับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตชั้นสูงเช่นเรา

เพื่อให้เข้าใจเรื่องความเชื่องช้าของดวงอาทิตย์ ลองนึกถึงกระเพาะของคุณ เทียบกับแกนของดวงอาทิตย์ที่มีปริมาตรเท่ากระเพาะของคุณ กระเพาะของคุณจะผลิตความร้อนมากกว่า

คำถาม : ถ้าการผลิตความร้อนของดวงอาทิตย์นั้นไม่มีประสิทธิภาพ ทำไมดวงอาทิตย์จึงร้อน ? คำตอบ : เพราะมันมีปริมาตรเท่ากระเพาะจำนวนนับไม่ถ้วนเรียงกันไงล่ะครับ !

ขอบคุณที่มาจากหนังสือ “ทวิตภพสยบจักรวาล  Tweeting the Universe” มาร์คัส โชวน์และโกเวิร์ท ชิลลิ่ง เขียน รุ่งกานต์ รุจิวรางกุล แปล จากสำนักพิมพ์มติชน  สั่งซื้อหนังสือส่งตรงถึงบ้านได้ที่ www.matichonbook.com