מדע השמש - מקור האנרגיה של השמש

משחר ההיסטוריה ידוע שקרינת השמש חיונית לחיים על כדור הארץ, אך לקדמונים לא הייתה כל דרך למצוא מה גורם לשמש לבעור.

את הניסיון הראשון בכיוון זה עשה ב-1848 רופא גרמני בשם יוליוס מאייר (Mayer), שחישב כי אם השמש (שממדיה כבר היו ידועים באותה עת) הייתה עשויה כולה פחם, היא הייתה יכולה לספק אנרגיה בקצב הנוכחי במשך 5,000 שנה בלבד. הוא בחן גם את האפשרות שמקור האנרגיה של השמש הוא מטאוריטים הפוגעים בה, אלא שכדי להקרין די אנרגיה באופן כזה, היה על המסה של השמש לעלות עם הזמן במידה משמעותית, בניגוד לתצפיות האסטרונומיות.

ב-1854 הציעו פון הלמהולץ ולורד קלווין שמקור האנרגיה של השמש בהתכווצות הגז המרכיב אותה. הם חישבו שבאופן כזה תוכל השמש לבעור כשלושים מיליון שנה. בתחילת המאה העשרים שער אדינגטון שהשמש מנצלת תגובות גרעיניות. מכניקת הקוונטים לא הייתה קיימת אז, וכך לא יכול היה אדינגטון להוסיף פרטים להשערה זו.

בשנת 1925 הייתה ססיליה פיין-גפושקין לאדם הראשון שקיבל דוקטורט באסטרונומיה מאוניברסיטת הרווארד. בתוקף עבודתה הייתה הראשונה שפירשה נכון את ספקטרום אור השמש, והראתה שהשמש עשויה בעיקר ממימן ומעט הליום. מכיוון שעד לאותם הימים רווחה הסברה כי השמש מורכבת ברובה מברזל, פיין הוכרחה לחזור בה מדבריה.

ב-1938 הציע הנס בתה סדרה מורכבת של תגובות גרעיניות המתאימות לטיפוסי הקרינה הנפלטים מן השמש; תגובות אלה הן הבסיס למה שמכונה היום "המודל הסטנדרטי של השמש". לפי בתה, בשרשרת תגובת של היתוך גרעיני המכונה שרשרת פרוטון-פרוטון, בסה"כ 4 אטומי מימן הופכים לאטום אחד של הליום (למעשה במהלך התהליך 6 אטומי מימן מגיבים ליצור אטום הליום אחד תוך פליטת 2 אטומי מימן). הפסד המסה, 0.71%, הופך לאנרגיית חום, הקורנת מן הפוטוספירה. בקצב הקרינה שלה השמש יכולה לפעול כ-10 מיליארד שנים, וכיוון שהיא כבר קיימת כ-5 מיליארד שנים, הרי שנותרו לה עוד 5 מיליארד שנים להקרין אנרגיה.