Mặt Trời: lò phản ứng giữ cả hệ hành tinh

Mặt Trời là một ngôi sao lùn vàng loại G, tuổi khoảng 4,6 tỉ năm và đang ở khoảng giữa vòng đời của nó. Với đường kính 1,39 triệu km, nó đủ chỗ để chứa 1,3 triệu Trái Đất.

Năng lượng đến từ đâu

Ở lõi Mặt Trời, nhiệt độ đạt khoảng 15 triệu °C và áp suất lớn tới mức các hạt nhân hydro vượt qua được lực đẩy tĩnh điện để hợp nhất thành heli. Chuỗi phản ứng proton–proton này chuyển khoảng 4 triệu tấn vật chất thành năng lượng mỗi giây, theo đúng quan hệ E = mc².

Điều đáng chú ý là năng lượng ấy không thoát ra ngay. Một photon sinh ra ở lõi phải mất hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn năm để len qua vùng bức xạ dày đặc trước khi tới bề mặt. Ánh sáng bạn thấy hôm nay đã bắt đầu hành trình từ rất lâu trước khi loài người xuất hiện.

Cấu trúc theo lớp

Một nghịch lý lâu đời của vật lý mặt trời nằm ở hai dòng cuối bảng: nhật hoa nóng gấp vài trăm lần bề mặt ngay bên dưới nó. Các sứ mệnh như Parker Solar Probe được thiết kế riêng để tìm lời giải, và bằng chứng hiện nay nghiêng về việc các sóng từ và những vụ tái kết nối từ trường quy mô nhỏ liên tục bơm năng lượng lên phía trên.

Chu kỳ 11 năm

Từ trường Mặt Trời đảo cực khoảng 11 năm một lần. Ở đỉnh chu kỳ, số vết đen tăng vọt, các vụ bùng phát (solar flare) và phóng khối lượng vành nhật hoa (CME) diễn ra thường xuyên hơn.

Khi một CME hướng về phía Trái Đất, hạt tích điện tương tác với từ quyển và tạo ra cực quang. Ở mức mạnh, chúng có thể gây nhiễu vệ tinh, tín hiệu GPS và thậm chí làm quá tải lưới điện — như sự kiện Québec năm 1989 khiến 6 triệu người mất điện trong 9 giờ.

Tương lai

Trong khoảng 5 tỉ năm nữa, hydro ở lõi cạn kiệt. Mặt Trời sẽ phồng lên thành sao khổng lồ đỏ, nuốt chửng Sao Thuỷ và Sao Kim, rồi trút bỏ các lớp ngoài thành tinh vân hành tinh, để lại một sao lùn trắng nguội dần.

Mặt Trời không vĩnh cửu — nó chỉ đủ ổn định trong một khoảng thời gian đủ dài để sinh quyển phức tạp kịp hình thành.