מצוידים בידע על גודל, הרכב ומקור האנרגיה של השמש, אסטרונומים יכולים לפתח מודל המתאר את התנאים הפיזיים בכל נקודה בתוך השמש. מודל זה נקרא לעתים קרובות מודל השמש התקני. כתוצאה מלחץ הכבידה, הטמפרטורה במרכז השמש הגיעה ל- 15 מיליון קלווין כאשר החלו להתרחש התגובות של הפרוטון-פרוטון. גם כיום זוהי הטמפרטורה בליבת השמש, שבה האנרגיה הגרעינית נוצרת. ניתן לחשב מה מתרחש באזור שבין הליבה לבין פני השטח באמצעות משוואות המתארות את הלחץ הפנימי, צפיפות החומר וקצב ייצור האנרגיה בתוך השמש. הקשרים בין טמפרטורה ללחץ ולנפח פועלים לפי אותם חוקי גזים החלים גם על האטמוספירות של כוכבי לכת ענקיים.
באדיבות וויקיפדיה
חישובים אלה מצביעים כי לחץ הגז בליבת השמש גדול פי 250 מיליארד מלחץ האוויר על פני כדור הארץ. לחץ כה גבוה דוחס את הגז בליבה לצפיפות הגדולה פי 158 מצפיפות המים או פי 20 מצפיפות הברזל. סנטימטר מעוקב של גז מליבת השמש שוקל 2.5 ק"ג לערך או כ- 25 ניוטון. עד כמה שהדבר נראה מוזר, חומר צפוף יכול להיות במצב גזי, המצב הזה מתקיים בשל הטמפרטורות הגבוהות השוררות בליבה. החלקיקים נעים במהירות כה גבוהה כך שאינם יכולים להישאר יחד כמוצק. גז בטמפרטורה כה גבוהה, שבו כל האלקטרונים כבר אינם קשורים לגרעין האטומי, נקרא פלזמה.
למרות התגובות האלימות המתרחשות בליבה, השמש עצמה יציבה. חרף העובדה שאנו קושרים היתוך בכדור הארץ עם נשק גרעיני, השמש איננה פצצה והיא אינה מתפוצצת. בכל נקודה בתוך השמש, כוח המשיכה פועל כלפי פנים, ומאוזן על ידי לחץ הפועל כלפי חוץ בשל האנרגיה המשוחררת מתגובות גרעיניות. השמש נמצאת בשיווי משקל הידרוסטטי. מוקדם מאוד בהיסטוריה שלה, השמש כנראה קרסה מענן גז ענק. שלב הקריסה נמשך רק 50 מיליון שנים, והסתיים לפני 4.5 מיליארד שנה. מאז, השמש ממירה מימן להליום בתגובות גרעיניות יציבות.
ליבת השמש, שבה מתרחש ההיתוך הגרעיני, מסתיימת ברבע הפנימי של רדיוס השמש. כלומר רק 1/64 מנפח השמש מכיל את מחצית מסת השמש ומייצר 99% מהאנרגיה שלה. השמש אטומה. לכן, אנו רואים רק את השכבה החיצונית שלה, בעלת טמפרטורה של כ- 5700K, שהיא קרירה ביותר בהשוואה לטמפרטורת הליבה. פוטונים נעים החוצה מהליבה ומתפזרים בכל חלל השמש. כלומר איננו יכולים לראות את המתרחש בתוך השמש, בדיוק כפי שאיננו יכולים לראות מה קורה בתוך ענן, כי פוטונים מקפצים בין טיפות המים הזעירות המרכיבות את הענן. מאחר ולא ניתן לראות את ליבת השמש ישירות, האמירות על פנים השמש מבוססות על מודלים של ההרכב הכימי של השמש ושלבים שונים בשחרור אנרגיה המתרחשים בה.
Author: Chris Impey