Home

Waar komt de energie van de zon vandaan?

De energie van de zon komt tot stand door kernfusie. Waterstof wordt tot helium omgevormd, waarbij veel energie vrijkomt.

De zon is de energiebron voor geologische processen op aarde. Zonder de zon zou er geen wind waaien, zou er geen watercyclus zijn en zou er geen leven mogelijk zijn. De hoeveelheid energie die de zon produceert is gigantisch. Iedere seconde komt er voldoende vrij om de Verenigde Staten 50 miljoen jaar van elektriciteit te voorzien.

In de negentiende eeuw hadden wetenschappers al bepaald dat de zon uit helium en waterstofgas bestond. Volgens de Duitse natuurkundige Von Helmholtz was de zon ontstaan doordat materie uit de ruimte samenklonterde onder invloed van de zwaartekracht. De warmte die daarbij vrijkwam zorgde ervoor dat de temperatuur van de zon opliep tot vijftien miljoen graden Celsius. Von Helmholtz's theorie over het ontstaan van de zon wordt nog steeds aangehangen. Maar die theorie verklaart niet waarom de zon nog steeds zoveel energie produceert.

Kernfusie

Volgens Von Helmholtz drukt de zwaartekracht de zon nog steeds verder in elkaar, waarbij nog steeds energie vrijkomt. Maar met dit model kan de zon slechts enige tientallen miljoenen jaren voldoende warmte leveren. Toen uit isotopenonderzoek bleek dat het zonnestelsel ruim†vier miljard jaar oud is, moest dus een andere oplossing worden gevonden.

Welk proces zorgt er dan voor dat er zoveel energie vrijkomt? Het antwoord kwam in 1938 van de Amerikaanse natuurkundige Bethe. Die stelde dat de energie van de zon afkomstig is van kernfusie, waarbij twee waterstofatomen samengaan tot heliumatomen.

De proton-proton reactie

In de zon vindt kernfusie plaats volgens de proton-proton reactie. Dit is ťťn van de mogelijke kernfusiereacties. Andere sterren kennen vaak een ander energiesysteem. De proton-proton reactie begint als twee atoomkernen van waterstof, zogenaamde protonen, samenkomen. Op aarde zou dat onmogelijk zijn, omdat de twee positief geladen kernen elkaar afstoten. In de extreme hitte van de zon is het echter wel mogelijk.

Eťn van de twee protonen verliest zijn lading. Zo ontstaat deuterium, een zware variant van waterstof. Bij dit proces komt energie vrij. Als het deuteriumatoom samensmelt met een proton, ontstaat een licht soort heliumatoom. Weer komt bij deze reactie energie vrij. Het echte helium ontstaat pas als twee van die lichte heliumatomen samensmelten. Bij deze reactie komen protonen vrij, die weer met waterstof- of deuteriumatomen kunnen reageren. Zo houdt de reactie zichzelf in stand.

Energiecrisis

Natuurlijk kan dit proces niet eeuwig doorgaan. Op een gegeven moment is al het waterstof omgevormd tot helium. Wij hoeven ons daar gelukkig geen zorgen over te maken: de zon heeft nog voor enige miljarden jaren brandstof in huis.

Als uiteindelijk alle waterstof is verbruikt, breekt er een nieuwe fase aan in het leven van de zon. De kernfusie is dan niet beperkt tot de kern van de zon, maar vindt ook plaats in de buitenste regionen. De zon zwelt dan op tot vijftigmaal zijn huidige omvang en wordt een zogenaamde rode reus. Dat gebeurt allemaal over zo'n zes miljard jaar. De planeet Mercurius zal dan helemaal door de zon worden verzwolgen. De aarde blijft bestaan, maar met een temperatuur van zo'n 1500įC zal er geen leven meer op mogelijk zijn.