Så uppkommer den helt naturligt:

Solens fusionskraft

- en funktion av Solens tillräckligt stora massa och de därigenom uppkomna enorma gravitationskrafterna i dess centrum som får väteatomer att gnidas så hårt mot varandra att temperaturer på 13,5 miljoner grader skapas i dess centrum och atomers kärnomsmältning omskapas från väte till helium.

av Rune Ekman, Bionic, Tågarp, Sweden

 www.bionic.nu

 

En vuxen människa väger normalt mellan 50 - 150 kg - d v s storleksordningen 100 kg. Ett hundra kg kan skrivas i s k potensform och skrivs då i s k potensform som 102 kg. Talet 10 kallas bas och 2 är potensen ("krafttalet"). Principen är alltså att man anger att tal med basen 10 samt hur många nollor som ingår i talet. Skriver jag t ex 6*102 betyder det således 6*100 d v s ett annat sätt at skriva talet 600 . Fördelen med detta skrivsätt framgår först sedan man ska ange betydligt större tal och beräkna storleksrelationer mellan dem. Här kommer nu ett sådant exempel.

Jorden massa är ungefär 6 *1024 kg.  Således ett kompakt sätt att skriva 6 miljoner miljoner miljoner miljoner kg. Nu förstår Du det smarta i att skriva stora tal på detta sätt - d v s i potensform. Photo: Courtesy of NASA SOHO Satellite.

Solens massa är betydligt större och bestämd ett stort antal gånger av ett antal forskare på flera olika sätt. Deras beräkningar av Solens massa ligger alltid mycket nära talet 2 *1030 kg.
 

Om vi dividerar Solens massa med jordens (=latinets "Tellus") massa får vi hur många gånger större Solens massa är än Tellus massa.

 

Delar vi 2 med 6 får vi som bekant 1/3. Om vi dividerar  1030 med 1024 k kan det skrivas 1030 -24 - d v s 106.

Solens massa är således 1/3 av 1 miljon gånger större än Tellus massa - d v s Solens massa är ungefär 333 000 gånger större än Tellus.

Just den stora skillnaden i massa mellan Tellus och Solen utgör den innersta hemligheten till att Solen sedan minst 5 000 miljoner år är en gravitationsstyrd fusionsreaktor som ligger på lagom avstånd från Tellus blott 8 ljusminuter från Tellus.  Den betydligt måttligare gravitation som råder på Tellus kopplad till planetens totala massa ger upphov till temperaturer på "blott ca 5700 °C. En sådan temperatur ligger ungefär - bildligt talat 5 - 6  mm upp på en "värmestege" som måste vara minst 20 m hög för att kärnreaktioner ska kunna uppstå. Den mest styrande faktorn bakom om en himlakropp ska kunna tändas till en stjärna är således dess totala massa samt att massan måste ha hunnit koncentreras till en punkt - det räcker inte med ett gasmoln (en nebulosa) som rusar in mot ett gravitationscentrum. Just den temperaturen  som råder i Tellus mitt orsakad av gravitationskrafterna utgör faktiskt  yttertemperaturen på Solen. I den zonen i Solens inre där kärnreaktioner sker tycks enligt beräkningar temperaturen ligga på ca 20 miljoner grader.

- Hur kan det bli såvarmt ?

Courtesy:  NASA at http://data.giss.nasa.gov/gistemp/2008/Fig4.gif

Som synes finns en viss variation i den s k solkonstanten inom en 11-årsperiod, men variationen ligger på under 1‰. Någon ökning i solens instrålning till Tellus kan inte noteras . Mot slutet av mätperioden visas t o m en viss nedgång. År 2005 noterades exempelvis den svåraste torkan sedan väderobservationer påbörjades i Amazonas med helt uttorkade sjöar och fiskdöd etc som således inte kan tillskrivas Solen utan andra faktorer. Solkonstantens medelvärde under perioden blir således 1366 W/m2.

 

Stjärnserien

Hela det universum vi idag kan observera massan av anses idag ha en ålder av 13 700 miljoner år.

Varje stjärna har en utveckling med ett antal för astronomerna kända faser som Du kan fördjupa Dig i på svenska exempelvis här .

Gravitationskraften från en given massas storlek bestämmer om en himlakropp är stor nog att tändas upp till stjärna. Massans storlek bestämmer således gravitationskraftens storlek i dess centrum och därmed temperaturen stjärnan kommer att uppnå. Solen är en jämförelsevis liten stjärna. Av det skälet kan blott det näst lättaste grundämnet produceras i solen. I betydligt större stjärnor - kokas efter sin stjärnstorlek andra grundämnen. De spårmängder uran som finns såväl i vår hemstjärna Solen och på Tellus har mest sannolikt kommit från en supernovaexplosion i närheten av vårt solsystem någon gång i historien.

För att en stjärna ska kunna uppstå krävs således en viss minsta massa koncentrerad inom en visst volym. Hade exempelvis  planeten Jupiters massa varit 4 - 10 gånger större än den nu råkar vara hade den varit en stjärna idag. F n hörs vätet i dess inre bara "mullra", men Jupiter kan aldrig tända upp under nuvarande betingelser - d v s  åtminstone inte under de närmaste 5 000 miljoner åren när Solen väntas bete sig som den idag gör.  Därefter komme den expandera till en en intensivt värmestrålande röd jätte som expanderar förbi Tellus (Tyvärr!) med låg densitet. Därefter kommer den dra ihop sig till en otroligt tät neutronstjärna - en s k vit dvärg. Så livet på Tellus kommer finnas till minst dubbelt så länge till som det tycks ha existerat hittills. Var därför glad att Du lever just nu !

Enligt Isaac Newtons (1843 - 1727) gravitationslagar utövar alla kroppar - små som stora -  en gravitationskraft (F) på varandra som är proportionell mot produkten av deras enskilda ingående massor ( t ex Din Massa  gånger Tellus massa) men avtar med kvadraten på avståndet från deras tyngdcentrum. Du behöver egentligen inte förstå detta. Det finns egentligen inget inget att förstå i detta - åtminstone inte så länge Du inte bestämt Dig för att forska på det. Det handlar därför initialt blott om att acceptera denna fysiska naturlag som Isaac Newton var den förste att var början till att människan började förstå världsalltets struktur och funktioner. Denna lag kan enkelt och på miljarder sätt med precision och reproducerbart lätt bevisas till skillnad från exempelvis religiösa påståenden. En vanlig våg är ett exempel på gravitationslagens tillämpning för olika syften.

Newtons gravitationslag säger således att två kroppar med massan m1 och m2  dras mot varandra med en kraft (F) som är lika stor som produkten av de båda kropparnas massa och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan kropparna. För att kraftens styrka ska bli rätt om man räknar i kända enheter - detta fallet kraftenheten Newton(N) måste uttrycket även multipliceras med en konstant - gravitationskonstanten (G) som Newton kunde beräkna. Rent matematiskt skrivs detta på enklast möjliga sätt bland matematiker som:

 F = G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2}

där:

m = massa
r = avståndet mellan kropparnas respektive masscentra
G = en universell proportionalitetskonstant, gravitationskonstanten ≈ 6,7 · 10-11 N•m²/kg²

Talet G är således ett mycket litet tal med en enhet som är något svår att förstå. Enklast är dock att Du blott accepterar vad det står. N står som bekant för Newton - d v s en kraft som har en viss riktning och en viss styrka. Kraften är blott 67 st hundramiljarddelar av en Newton som dessutom fördelas på en yta av hela 1 m2 för varje massa mätt i "kilogramkvadrat" . Kilogramkvadraten kommer sig av  - om Du tittar i formeln ovan - att man ju multiplicerar t ex två himlakroppars massa med varandra för att få kraften som verkar mellan dem. Kraften avtar dessutom - enligt formeln ovan - med kvadraten på avståndet mellan himlakropparna eller bara 2 vanliga stålkulor som ligger intill varandra - de "klistrar" gärna ihop p g a gravitationskraften. Avståndet ska mätas i meter (m).

Har Du blivit lite klokare av dessa försök att förklara något hur "gravitationskraften fungerar eller resonerar i universum" så är jag nöjd. Det jag lärt mig av mångåriga naturvetenskapliga studier är att det är en bra utgångspunkt att bara acceptera det Du ser. En djupare förståelse kommer ofta senare med t ex frekvent tillämpning.

Har Du t ex tänkt på att Newtons gravitationslag tillämpas av alla Tellus fotbollsspelare. Jeeesus vilken tillämpning av Newtons gravitationslag man kan få se under en fotbollsmatch. Fotbollsspel är således en av de kanske mest konstfulla tillämpningar av Newtons gravitationslag man kan se. Det är inte så konstigt att många blir fascinerade av spelet. Som det kan gå till. Så påstå inte för mig att gravitationslagen saknar betydelse för världens fotbollspelare. De hade alla stått sig slätt utan den hela matchen om den plötsligt inte fungerade.   Men på naturen kan Du alltid reproducerbart lita.

 

Solen har dragit till sig 99,8% av hela solsystemets materia.

Genom en serie tillfälligheter har således ett gravitationscentrum successivt skapats i den position som idag är den punkt vi på Tellus ser som Solen. Orsaken till detta är att en allt större mängd väte dragits in i detta gravitationscentrum från omgivningen av en tillfällig anhopning av väte. Når denna massa far genom rymden - genom sin tillhörighet i vår galax Nintergatan med en hastighet av 250 km/sek har det uppenbarligen hänt att den dragit till sig en del av de ytterst tunna mörka vätemoln som finns "överallt" eller åtminstone här och där i universum. Denna anhopning av uppfångat väte har dragits samman till det gravitationscentrum som vätemassan själv alstrar. I takt med att successivt allt mer väte rusar till mot detta gravitationscentrum skapas allt större gravitationskrafter som dragit till sig ännu mer väte från omgivande världsrymd.

Genom att under mycket lång tid allt större mängder väte samlats i det område vi kallar Solen - under kanske uppemot 7 000 miljoner år  - uppkommer till slut gravitationskrafter som är så enorma att temperaturen mellan de allt oftare och våldsammare krockande väteatomerna i solen når flera miljoner grader. Vid ca 20 miljoner grader är krockenergin så enorm att de normalt repellerande atomkärnorna fått en så hög rörelseenergi att de inter längre avböjer i sin bana när de kommit på kollissionskurs med varandra. De första kärnreaktionerna är då ett faktum . Solen har då uppnått en så stor ansamlad mängd väte att den totala gravitationskraften är så stor att en naturlig fusionsreaktor har bildats. Fyra vägteatomer som krockar med tillräckligt kort tidsintervall ger då upphov till en heliumatom. Väte omvandlas till helium. Som ett litet litet "energispill" från denna process kastas en  ofantlig mängd energi ut som värme och som ljus - s k fotoner. På ca 8 ljusminuters avstånd ligger planeten Tellus och cirklar ("orbiterar") - d v s far i en gravitationsstyrd bana runt solen orsakad av gravitationsjämvikten mellan Solen och Jorden(Tellus) på just detta inbördes avstånd mellan de två himlakropparna  osakad av deras inbördes massor.

Din massa är statistiskt sett som människa ca 75 kg. Tellus massa är 6 *10 24 kg. Solens massa däremot är 2 * 10 30 kg. Om Du dividerar solens massa med jordens massa får Du ett tal som anger hur många gånger större solens massa är än Tellus massa. Solens massa är då 333 000 gånger större än planeten Tellus massa. Enligt Isaac Newtons gravitationslag innebär det att gravitationskrafterna från Solen totalt är 333 000 gånger större än den gravitaionskraft som Tellus genererar i omvärlden i universum. Därav uppstår Tellus relativt jämna gång runt sin "hemstjärna" Solen.  Hade Tellus massa inte varit på väg i sidled runt Solen hade vi antingen dragits in i Solens gravitationsfält eller ramlat ur solsystemet som en fjärran komet. I det läget hade Tellus inte haft en jämn temperatur som nu. Men det finns således en historisk anledning tillatt just den massa som utgör Tellus råkat hamna i just den bana runt sin hemstjärna Solen som den nu gör.

P g a gravitationsförtätningar som finns på många ställen in universum dras således inte 100 ,000 % av all massa in till det dominerande gravitationscentrat i varje stjärna. I fallet med Tellus råkade således 1/333 000- del av massan ha fastnat i den bana som idag beskrivs av planeten Tellus.  Och Tellus har ju ett antal planeter i sällskap runt sin hemstjärna på olika lika väl definierade avstånd från Solen.

Utgå därför ifrån - liksom jag själv antagit sedan barnsben i 10 årsåldern att de flesta stjärnor med liknande utseende som vår sol under sin tillkomsthistoria inte lyckades samla upp allt "materia-skröfs" som ligger utanför stjärnan. Detta "materia-skröfs" bildar så småningom planeter runt hemstjärnan. Dessa planeter får en yttemperatrur som står i direkt proportion till stjärnans utstrålade energi och planetens avstånd till stjärnan. Eftersom ljusstyrka avtar med kvadraten på avståndet avtar tämligen snabbt planetens yttemperatur med avståndet från sin hemstjärna.

Personligen har jag sedan tonåren efter omfattande inläsning av en astronomisk litteratur antagit att på åtminstone 5 - 10% av alla stjärnor i universum med en stjärna av ungefär vår hemstjärna Solens massa borde kunna finnas planeter som hamnat på ett sådant avstånd i från sin hemstjärna att planetytan bestrålas med en energimängd som gör att temperaturen blir ungefär densamma som på Tellus. Det borde kunna vara så. På alla dessa planeter har jag tidigt haft en uppfattning att livet uppstår spontant p g a främst kolatomens  "kedjehållande" egenskaper. Detta utgör grunden för att "DNA-script" ska kunna uppstå. Atomerna är således bevisligen de principiellt "programelement" som  varhelst betingelserna i universum är de rätta kan alstra liv. Jag är själv skolad genetiker så jag vet in i minsta detalj hur det fungerar på atomnivå liksom hur genetisk variation uppstår - grunden för all stegvis livsutveckling - evolution. 

På "solytan" Du ser på bilden t v är temperaturen ca 5 500 °C , men i dess centrum ligger temperaturen på ca 13 500 000 °C  och väteatomerna i Solens kärna är så sammantryckta att densiteten är 150 gånger högre än vattnets densitet på Tellus.  Det är i den "miljön" fusionsreaktionerna sker. När Solen en gång tändes tycks den ha fått starthjälp från chockvågor kommande från en Supernova. I Solens centrum finns nämligen en rad tunga atomer inklusive uran som solen inte själv kunnat framställa p g a att dess temperatur är alldeles för låg för att dessa tunga element ska kunna uppstå där.

För att fusionsreaktioner ska kunna ske krävs överallt i universum samma sak: dels att en tillräckligt stor mängd atomer av väte  - den vanligaste atomen i universum - har samlats på en viss plats i universum och kommit så nära varandra att de pressas ihop av "magnetiseringen" från alla atomers samlade gravitation. Gravitationskrafterna från en så stor massa som Solens blir i centrum helt enorm. Densiteten ligger som sagt på 150 gånger högre än vattnets på Tellus som sagt. Det gör att allt fler väteatomer börjar krocka med varandra så våldsamt att trots de elektriska repelltionskrafterna från två krockande vätekärnor blir så enorma att protonernas kärnor rent fysiskt kan sägas krocka med varandra. Om detta sker tillräckligt våldsamt uppkommer ett helt nytt grundämne - helium (He).  Varje sekund omvandlas på detta sätt 3,4 *1038 protoner till helium. Den frisatta effekten varje sekund motsvarar 3,83 *1026 W - en ofattbart stor effekt som utsänds "globalt" i den omgivande rymden.  Solen har bränsle att bete sig som den Sol vi idag känner den under ytterligare 5 000 miljoner år - en period som gränsar till oändligheten för en liten människa i universum. Så mycket vet vetenskapen och vi således idag.

En i de flesta sammanhang "försumbart liten andel av solenergin" träffar Tellus belysta klothalva kontinuerligt och levererar 1,368 kW/m2 utanför jordatmosfären - den s k solkonstanten. Av denna effekt når genom atmosfären nere vid jordytan ganska exakt 1 kW/m2

Det innebär faktiskt att Solens fusionskraft motsvarar på det avstånd som Tellus befinner sig från Solen en nere vid jordytan levererad effekt som är ca 1 000 gånger större än den totala energikonsumtionen hos hela mänskligheten räknat per sekund eller år.

Om Du således från och med nu börjar att alltmer stringent och systematiskt koppla upp Dig till detta recenta energiflöde behöver mänskligheten inte bekymra sig om att spara energi. Lär Dig i stället att - liksom växterna sedan 1200 miljoner år - öka utnyttjandegraden av det ständigt inkommande Solljuset i stället, så skapar vi gemensamt en bättre framtid för alla nu levande livsformer på Tellus.

2009-01-12 Rune Ekman