অক্সিজেন ছাড়া আগুন জ্বলে না। সূর্যে অক্সিজেন নাই তাও কেমনে আগুন জ্বলে?

Question

Answer 1

যদি তুমি সূর্যের রশ্মির মতো উজ্জ্বল হতে চাও, তাহলে তোমাকে প্রথমে সূর্যের রশ্মির মতো পুড়তে হবে। গভীর কালো মহা অন্ধকারের মহাকাশে আমরা একটুকরো আলো খুঁজে পাই সূর্যের কাছ থেকে। জীবনের আশার আলো দিয়ে যায় অনবরত। কিন্তু আমরা কি ভেবে দেখেছি কিভাবে এই আলো উৎপন্ন হয় গভীর কালো অন্ধকারে?

আমরা সবাই জানি যে দহনে অক্সিজেনের প্রয়োজন। কিন্তু মহাকাশ তো বলতে গেলে শুন্য। সূর্যে অক্সিজেন নাই তাও কেন আগুন জ্বলে? কিভাবে জ্বলে? সূর্যে আমরা যেটা দেখি তা আগুন নয়। আগুন বলতে আমরা যা বুঝি তা হলো অক্সিজেনের উপস্হিতিতে দহণ প্রক্রিয়া। কিন্তু সূর্যের ভেতরে যা ঘটে তা দহন নয়। বরং, নিউক্লীয় ফিউশন বিক্রিয়া।

নিউক্লীয় বিক্রিয়া হতে প্রচন্ড তাপমাত্রার দরকার, অক্সিজেনের দরকার হয় না। সূর্যে অক্সিজেন না থাকায় দহন বিক্রিয়ার পরিবর্তে ফিউশন বিক্রিয়া ঘটে। সূর্যের মূল অংশে, মাধ্যাকর্ষণ শক্তিগুলি প্রচণ্ড চাপ এবং তাপমাত্রা তৈরি করে। এই স্তরে সূর্যের তাপমাত্রা প্রায় ২৭ মিলিয়ন ডিগ্রি ফারেনহাইট।ফলে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি সংকুচিত এবং একসাথে ফিউজ হয়ে হিলিয়াম তৈরি করে। এই প্রক্রিয়াটিকে পারমাণবিক ফিউশন বলা হয়।

গ্যাসগুলি গরম হওয়ার সাথে সাথে পরমাণুগুলি চার্জযুক্ত কণায় বিভক্ত হয়ে গ্যাসকে প্লাজমাতে পরিণত করে। এভাবে প্রতিনিয়ত শক্তি উৎপন্ন হতে থাকে। আর এসব কণা মহাবিশ্বের সৃষ্টির সময় তৈরি হয়েছিল। নক্ষত্ররা মুলত হাইড্রোজেন ও হিলিয়াম দ্বারা গঠিত। যেসব বস্তুর ভর বেশি হয় তাদের কেন্দ্রে সৃষ্টি হয় প্রচন্ড চাপ ও তাপ। কারণ, বস্তুরটি চতুর্দিক থেকে সে অংশে চাপ দেয়। নক্ষত্রদের ভর অনেক বেশি হওয়ায় তার কেন্দ্রে সৃষ্টি হয় প্রচন্ড তাপ ও চাপ। আবার আমরা জানি, গ্যাসীয় পদার্থসমূহ অনবরত গতিশীল থাকে, যা তার তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে এ ছোটাছুটির গতি বৃদ্ধি পায়। কমলে, হ্রাস পায়। নক্ষত্রদের কেন্দ্রের তাপমাত্রা গড়ে থাকে সর্বনিম্ন ১০ মিলিয়ন কেলভিন থেকে তারও বেশি৷

তবে উল্লেখ্য, কেন্দ্রের এ তাপমাত্রা অবশ্যই নক্ষত্রদের ভরের উপর নির্ভরশীল। ভর যতো বেশি, তাপমাত্রা ততো বেশি সৃষ্টি হবে। কেন্দ্রে তাপ অত্যাধিক হওয়ায় এর কেন্দ্রের কোরে হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস এতো দ্রুত ছোটাছুটি করে যে, তারা একে অপরের সাথে তীব্র গতিতে সংঘর্ষে লিপ্ত হয় ও সংযুক্ত হয়ে যায়। এভাবে, দুটো হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস একত্রিত হয়ে হিলিয়ামে পরিণত হচ্ছে৷ সূর্যে যা ঘটে তা সাধারণ অর্থে আগুন জ্বলার মত রাসায়নিক বিক্রিয়া নয়।

সূর্যে পারমাণবিক বিক্রিয়া ঘটে। সূর্যসহ সব নক্ষত্র নিজের শক্তি নিজে তৈরি করে। নিউক্লিয়ার ফিউশনের মাধ্যমেই এই শক্তি উৎপন্ন হয়। নিউক্লিয়ার ফিউশনে দুইটি হাইড্রোজেন পরমাণু যোগ হয়ে একটা হিলিয়াম পরমাণুর সৃষ্টি হয় এবং কিছু শক্তির সৃষ্টি হয়। এরকম কোটি কোটি হাইড্রোজেন পরমাণু একই সঙ্গে হিলিয়াম পরমাণুতে রূপান্তরিত হয় বলে একই সাথে বিপুল পরিমাণ শক্তি উৎপন্ন হয় সূর্যে। আর, এ হাইড্রোজেন থেকে হিলিয়াম হওয়ার সময় প্রচন্ড শক্তি নির্গত হয়, যা তাপ ও আলো রুপে দৃশ্যমাণ হয়। এ বিক্রিয়াকে বলে নিউক্লীয় ফিউশন। আইনস্টাইনের তত্বমতে, এই যে সূর্যের শক্তি নির্গত হয় সেখানে সূর্যের গাঠনিক উপাদান হাইড্রোজন নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরীণ শক্তিরই কিছু অংশ মুক্ত হয়, যা আলো ও তাপরুপে দৃশ্যমাণ হয়। আর, সূর্যসহ নক্ষত্রদের সকল শক্তির উৎস এটিই।

তথ্যসূত্রঃ https://www.wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/03/20/why-does-the-sun-not-run-out-of-oxygen-as-it-burns/

লিখেছেনঃ আনিকা আনতারা প্রধান | টিম সায়েন্স বী 

Answer 2

সূর্যের অক্সিজেন ফুরিয়ে যায় না কারণ এটি জ্বলতে অক্সিজেন ব্যবহার করে না। সূর্যের পোড়া রাসায়নিক দহন নয়। এটি নিউক্লিয়ার ফিউশন। সূর্যকে একটি বিশাল ক্যাম্পফায়ার মনে করবেন না। এটি অনেকটা দৈত্যাকার হাইড্রোজেন বোমার মতো।

স্ট্যান্ডার্ড কার্বন দহনে, জ্বালানীতে থাকা কার্বন পরমাণুগুলি বাতাসে অক্সিজেন পরমাণুর কাছাকাছি চলে যায় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড এবং কার্বন মনোক্সাইড তৈরি করতে একসাথে বন্ধন করে। একই সময়ে, অক্সিজেন পরমাণুর সাথে জ্বালানী বন্ধনে হাইড্রোজেন পরমাণু জলের অণু তৈরি করে। কার্বন-ভিত্তিক আগুনে প্রায়শই অন্যান্য রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে, তবে কার্বন এবং হাইড্রোজেন পরমাণুর দহনই প্রধান। এই দহন শক্তি প্রকাশ করে যা আমরা শিখা দ্বারা প্রদত্ত তাপ এবং আলো হিসাবে অনুভব করি। দৈনন্দিন জীবনে আমরা যে আগুন দেখতে পাই তার বেশিরভাগই হল কার্বন দহন: ক্যাম্প ফায়ার, চুলার শিখা, মোমবাতির শিখা, বারবিকিউ গ্রিল, বনের আগুন, গ্যাস ফার্নেস, ইঞ্জিনে পেট্রোল পোড়ানো ইত্যাদি। মনে রাখার মূল বিষয় হল কার্বন দহনের জন্য অক্সিজেনের প্রয়োজন। অক্সিজেন অবশিষ্ট না থাকায় কার্বন দহন বন্ধ হয়ে যায়।

নিউক্লিয়ার ফিউশনে, পরমাণুর নিউক্লিয়াস একত্রে মিশে নতুন, বড় নিউক্লিয়াস তৈরি করে। যেহেতু একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াস নির্ধারণ করে পরমাণুটি কী এবং এটি কীভাবে আচরণ করে, তাই নিউক্লিয়াসে পরিবর্তনের ফলে পরমাণুটি একটি নতুন উপাদানে পরিণত হয়। উদাহরণস্বরূপ, দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু একসাথে ফিউজ হয়ে একটি হিলিয়াম পরমাণু তৈরি করে। নিউক্লিয়ার ফিউশনে অক্সিজেনের প্রয়োজন হয় না। আসলে, আপনার অন্য কোন উপাদানের প্রয়োজন নেই। পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে এতটা কাছে চেপে দেওয়ার জন্য আপনার কেবল যথেষ্ট চাপ বা তাপ দরকার যে তারা তাদের ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণ এবং একক নিউক্লিয়াসে বন্ধন কাটিয়ে উঠতে পারে। পারমাণবিক ফিউশন বোমায়, তীব্র চাপ এবং তাপমাত্রা অন্যান্য বোমা দ্বারা সরবরাহ করা হয়। একটি টোকামাক পারমাণবিক ফিউশন চুল্লিতে, তীব্র চাপ এবং তাপমাত্রা চৌম্বক সীমাবদ্ধ ক্ষেত্র দ্বারা, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের সন্নিবেশ দ্বারা এবং উচ্চ-শক্তির কণার ইনজেকশন দ্বারা সরবরাহ করা হয়। তারাগুলিতে, তীব্র চাপ এবং তাপমাত্রা মাধ্যাকর্ষণ দ্বারা সরবরাহ করা হয়। একটি নক্ষত্রের এত বড় ভর রয়েছে যে এই ভর দ্বারা সৃষ্ট মাধ্যাকর্ষণ নক্ষত্রটিকে পারমাণবিক ফিউশন জ্বালানোর জন্য যথেষ্ট ভিতরের দিকে চূর্ণ করে। নক্ষত্রে পারমাণবিক ফিউশন প্রচুর পরিমাণে শক্তি প্রকাশ করে, যা আমরা শেষ পর্যন্ত সূর্যালোক হিসাবে অনুভব করি। ফিউশন দ্বারা নির্গত শক্তিও পারমাণবিক ফিউশন বিক্রিয়াকে টিকিয়ে রাখতে সাহায্য করে। আমাদের সূর্যের মূল তাপমাত্রা 16 মিলিয়ন কেলভিন এবং প্রতি বর্গমিটারে 25 হাজার ট্রিলিয়ন নিউটনের মূল চাপ রয়েছে। সূর্য তার পারমাণবিক সংমিশ্রণ থেকে এত গরম হয়ে যায় যে এটি জ্বলতে থাকে এবং আলো নির্গত করে, ঠিক যেমন একটি ধাতুর টুকরো যদি আপনি এটিকে গরম করেন তবে কীভাবে লাল হয়ে যায়।

নিউক্লিয়ার ফিউশনে দুটি প্রধান শক্তি কাজ করে: ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফোর্স এবং শক্তিশালী নিউক্লিয়ার ফোর্স। ধনাত্মক চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াসের মধ্যে বিকর্ষণকারী তড়িৎ চৌম্বকীয় বল দীর্ঘ-পাল্লার কিন্তু তুলনামূলকভাবে দুর্বল, অন্যদিকে আকর্ষণীয় শক্তিশালী পারমাণবিক বল স্বল্প-পাল্লার কিন্তু শক্তিশালী। যখন দুটি নিউক্লিয়াস পর্যাপ্ত দূরত্বে থাকে, তখন বিকর্ষণকারী তড়িৎ চৌম্বকীয় বল আধিপত্য বিস্তার করে, নিউক্লিয়াসকে আলাদা করে রাখে। দুটি নিউক্লিয়াস কাছাকাছি আসার সাথে সাথে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকর্ষণ শক্তিশালী হয় এবং নিউক্লিয়াসকে একসাথে ধাক্কা দেওয়া কঠিন থেকে কঠিন হয়। যখন দুটি নিউক্লিয়াস যথেষ্ট কাছাকাছি আসে, তখন আকর্ষণীয় স্বল্প-পরিসরের পারমাণবিক বল আধিপত্য বিস্তার করে এবং দুটি নিউক্লিয়াস একসঙ্গে লেগে থাকে এবং একটি নতুন নিউক্লিয়াস তৈরি করে। এই কারণে, নিউক্লিয়াসকে এতটা কাছাকাছি ঠেলে দিতে অনেক চাপ লাগে যে তারা একসাথে ফিউজ হয়ে যায়।

নীতিগতভাবে, যে কোনো দুটি নিউক্লিয়াস একক নিউক্লিয়াসে মিশে যেতে পারে। যাইহোক, অল্প বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয় বিকর্ষণ আছে এমন নিউক্লিয়াসগুলিকে ফিউজ করা (এবং সবচেয়ে বেশি শক্তি থেকে নিঃসৃত হয়) করা সবচেয়ে সহজ কারণ তাদের অল্প বৈদ্যুতিক চার্জ থাকে। সর্বনিম্ন বৈদ্যুতিক চার্জ সহ নিউক্লিয়াস হল হালকা উপাদান, যেমন হাইড্রোজেন এবং হিলিয়াম। নক্ষত্রে, বেশিরভাগ ফিউশন ঘটে হাইড্রোজেন নিজের সাথে বা অন্যান্য আলোক উপাদানের সাথে মিশে যাওয়া। যেহেতু মহাকর্ষই নক্ষত্রে পারমাণবিক ফিউশন জ্বালানোর জন্য চাপ সরবরাহ করে এবং যেহেতু মাধ্যাকর্ষণ ভরের কারণে হয়, তাই জ্বলন্ত তারার সাথে শেষ হওয়ার জন্য আপনার যা দরকার তা হল যথেষ্ট পরিমাণ হাইড্রোজেনের ভর। নক্ষত্রে খুব কম অক্সিজেন আছে। সেখানে যে অক্সিজেন আছে তা হাইড্রোজেন বারবার ফিউজ করে অক্সিজেন তৈরি করা পর্যন্ত তৈরি হয়েছিল।

বিষয়: জ্বলন, দহন, আগুন, নিউক্লিয়ার ফিউশন, সূর্য