Hoe kan de zon zoveel licht en warmte produceren en dat gedurende al miljarden jaren?

De energie (het licht en de warmte) van de Zon wordt geproduceerd in haar centrum. Het centrum van de Zon kent een hoge dichtheid (ongeveer 150 g/cm3) en temperatuur (zo'n 16 miljoen graden). Onder deze omstandigheden kan kernfusie plaatsvinden. Bij de Zon gaat het hier om waterstoffusie: bij iedere reachtie worden vier waterstofatomen gefuseerd tot één heliumatoom (zie Figuur 1).

Figuur 1: Door waterstoffusie worden 4 waterstofatomen omgezet in 1 heliumatoom en energie.

Figuur 2: Wanneer een kilogram waterstof wordt gefuseerd tot helium, levert dit 993 gram helium. Er gaat dus 0,7% van de massa verloren. Deze massa wordt omgezet in energie.

Uitgedrukt in atomaire massa-eenheiden (AMU, 1 AMU = 1,660540x10-27 kg) heeft een waterstofatoom een massa van mH = 1,007825 AMU en een heliumatoom mHe = 4,002603. De massa van de vier waterstofatomen min de massa van het heliumatoom dat eruit voortkomt is dus: 4 x mH - mHe = 0,028697 AMU. Deze massa, ongeveer 0,7% van het totaal, 'verdwijnt' dus bij een fusiereactie. De materie gaat echter niet zomaar verloren, maar wordt omgezet in energie, volgens de bekende formule van Einstein:     E = m c2. Die formule zegt dat de energie E die correspondeert met een hoeveelheid massa m gelijk is aan die massa maal de lichtsnelheid c in het kwadraat. Bij 1 reactie verdwijnt ongeveer m = 0,0287 AMU = 4,765x10-29 kg. De waarde van de lichtsnelheid is c = 299.792.458 m/s, en dus is E = m x c2 = 4,28x10-12 Joule. Dit is maar heel weinig energie, er gaat immers ook maal een heel klein beetje massa verloren. Maar bedenk dat dit slechts de energie is die bij één kernreactie vrijkomt. In het centrum van de Zon vinden iedere seconde ongeveer 9x1037 (90.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000, een 9 gevolgd door 37 nullen) van deze reacties plaats! Bij elkaar leveren al die recties een vermogen van 3,85x1026 Watt, precies de hoeveelheid energie die uit de Zon komt.