Vì sao Mặt trời phát sáng và phát nhiệt?
Mặt Trời giống như một quả cầu lửa nóng bỏng và chói lòa. Từng giờ từng phút, nó đều bức xạ một lượng năng lượng khổng lồ, phát ánh sáng và nhiệt vào vũ trụ, trong đó có Trái Đất chúng ta. Tuy nhiên, lượng ánh sáng Mặt Trời mà Trái Đất nhận được chỉ bằng 1/2,2 tỉ tổng năng lượng bức xạ của Mặt Trời. Có thể hình dung uy lực của Mặt Trời như sau: nếu có một lớp băng dày 12 m bao kín bề mặt Mặt Trời, chỉ sau 1 phút, nhiệt lượng của Mặt Trời đã có thể làm tan chảy toàn bộ lớp băng ấy. Điều khiến con người càng kinh ngạc hơn là Mặt Trời đã chiếu sáng như vậy trong hàng tỉ năm.
Từ rất lâu, con người đã đặt câu hỏi: nguồn năng lượng khổng lồ của Mặt Trời đến từ đâu?
Dĩ nhiên, Mặt Trời không cháy theo cách đốt lửa thông thường. Bởi cho dù có khí oxy và than chất lượng tốt nhất, với khối lượng lớn bằng Mặt Trời, sự cháy đó cũng chỉ có thể duy trì khoảng 2500 năm. Trong khi tuổi của Mặt Trời dài hơn con số ấy rất nhiều, có thể tính bằng hàng tỉ năm.
Năm 1854, nhà khoa học Đức Kaimuhop lần đầu tiên đưa ra một giả thuyết khoa học về nguồn năng lượng Mặt Trời. Ông cho rằng khí trên Mặt Trời không ngừng phát nhiệt, vì vậy dần nguội đi và co lại. Những vật chất co lại này lại rơi vào Mặt Trời, sinh ra năng lượng để bù đắp phần năng lượng Mặt Trời đã bức xạ ra ngoài. Theo tính toán, nếu đường kính Mặt Trời mỗi năm giảm 100 m, năng lượng do co ngót tạo ra đủ để bù lại năng lượng nó bức xạ. Nhưng đáng tiếc là, cho dù đường kính ban đầu của Mặt Trời có lớn bằng đường kính quỹ đạo của hành tinh xa nhất trong hệ Mặt Trời, quá trình co ngót ấy cũng chỉ duy trì được ánh sáng Mặt Trời khoảng 20 triệu năm.
Trong thế kỷ XIX, một số nhà khoa học từng cho rằng Mặt Trời phát sáng do vẫn tinh rơi xuống, do phản ứng hóa học hoặc do sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ. Nhưng tất cả các cách giải thích đó đều không thể tạo ra nguồn năng lượng khổng lồ đủ để Mặt Trời phát sáng mạnh và lâu dài như vậy.
Năm 1938, khi phản ứng hạt nhân nguyên tử được phát hiện, câu đố về nguồn năng lượng Mặt Trời cuối cùng đã được giải thích. Mặt Trời phát ra nguồn năng lượng khổng lồ nhờ các phản ứng hạt nhân nguyên tử diễn ra bên trong nó. Mặt Trời chứa rất nhiều hydro. Ở tâm Mặt Trời, dưới điều kiện nhiệt độ rất cao, khoảng 15 triệu °C, và áp suất cực lớn, các hạt nhân nguyên tử hydro kết hợp với nhau để tạo thành hạt nhân nguyên tử heli, đồng thời giải phóng ánh sáng và nhiệt gần như vô tận.
Vì vậy, quá trình Mặt Trời phát nhiệt không phải là hiện tượng cháy thông thường như ta vẫn tưởng. Bên trong Mặt Trời, phản ứng nhiệt hạch biến hydro thành heli chính là nguồn năng lượng lớn nhất của nó. Lượng hydro tham gia phản ứng này trên Mặt Trời rất phong phú, ít nhất còn có thể cung cấp năng lượng để Mặt Trời tiếp tục chiếu sáng và tỏa nhiệt thêm 5 tỉ năm nữa. Về sau, dù toàn bộ hydro trên Mặt Trời có thể bị dùng hết, vẫn còn các phản ứng nhiệt hạch của những nguyên tố khác, nên Mặt Trời có thể tiếp tục phát sáng và phát nhiệt.
