التفاعلات النووية في الشمس

تقسم الشمس إلى جزأين أساسيين هما:

الجزء الداخلي وهو منطقة كروية معتمة للضوء المرئي وهي نسبياً عالية الكثافة. يحيط الأتموسفير بالجزء الداخلي للشمس وهو شفاف للضوء المرئي وتسبياً منخفض الكثافة يحاط سطح الشمس بين الجزء الداخلي والأتموسفير، وهو أكثر أو أقل من الذي (يرى) عندما ينظر إليه في الشمس. يحدد حجم الشمس من نصف القطر الداخلي،RSun مضافاً له السطح.

بالرغم من أن الكثافة الداخلية نسبياً عالية وأن الأتموسفير نسبياً منخفض الكثافة، فليس من إسقاط محكم للكثافة كما يحصل للأرض. الشمس ساخنة جداً لدرجة أن جزيئاتها تحولت إلى ذرات. والتي غالباً ما تكون قد تحولت إلى بلازما الجسيمات المشحونة: من الذرات المتأينة الموجبة (متضمنة العارية النوى) والالكترونات السالبة. إذا الشمس هي بالون كبير من البلازما، والمتماسكة مع بعضها بفعل ما تمتلكه من الجاذبية.

حجم الشمس لا يتغير، لذا فهي في حالة توازن ميكانيكي. وبما أن الشمس مكونة من مانع fluid فهي تسمى أيضاً في توازن هيدروستاتيكي. ولكي يكون مثل هذا التوازن، يجب أن يكون ميزان بين قوى الجاذبية باتجاهها، والتي تحاول رص (ضغط) الشمس، والضغط باتجاه الخارجي للمائع، والذي يقاوم الانضغاط الخارج وكلما تعمقت في داخل الشمس كلما زاد وزن الكتلة فوقه، لذلك فإن الضغط المضاد كذلك يزداد مع العمق.

وكلما زاد الضغط، زادت معه درجة الحرارة والكثافة. ​ dT ∼ P

لذلك يجب أن تكون درجة الحرارة عالية جداً في مركز الشمس. وتم حساب أن:

Pcenter = 340 Gbar

Tcenter = 15.5 MK

dcenter = 160 g/cm3.

سؤال: إذا كان معدل كثافة الشمس هي فقط g/cm3 1.4. ما الذي سيكون عليه كثافة الغلاف الجوي للشمس؟

بما أن للشمس طبيعة المائع، فيكون من المحتمل أن تزداد كثافته قليلاً أو بدون زيادة في الضغط، وهذا يتطلب حفظ درجة حرارته: (P (no change) - d (up)T (down فيكون من المحتمل للجاذبية أن تضغط الشمس أكثر مما هي عليه حالياً. ولكي تحتفظ الشمس في حالة التوازن الميكانيكي، يستوجب ذلك منع درجة حرارتها من الانخفاض. تحتفظ الشمس بدرجة حرارتها بواسطة إنتاج الطاقة في جوهرها.

سؤال: فإذا لم تحتفظ الشمس بدرجة حرارتها، فمن الذي يمنعها من الانهيار التام؟