Sulla superficie terrestre, fuori dall’atmosfera, arriva la radiazione solare con una potenza di 1355 W/m2 (costante solare). La distanza della terra dal sole in media è di 149,6 milioni di km. Dalla moltiplicazione della costante solare con la superficie di una sfera con il raggio uguale alla distanza media sole – terra si ottiene che la potenza totale delle radiazioni dal sole è di 3,805 x 1026 W (3.846×1026 W da http://en.wikipedia.org/wiki/Sun).
Nel sole idrogeno viene trasformato in elio. Il primo passo è la reazione di due protoni che diventano un nucleo di idrogeno pesante o deuterio. L’energia totale liberata dalla fusione di 4 protoni in un nucleo di elio è di 26,12 MeV. Nelle reazioni nascono anche due neutrini che portano via un’energia che al massimo è di 471 keV ciascuno. L’energia portata via dai neutrini non riscalda il sole, i neutrini lasciano il sole senza interagire (in linea di massima). L’energia che riscalda il sole è di circa 25,65 MeV per ogni atomo di elio creato.
1 eV corrisponde a 1,609 x 10-19 J. L’eV (electron Volt) è una misura di energia come il Joule. Dalla potenza totale del sole di 3,805 x 1026 W si calcola che il sole produce 6,15 x 1011 kg di elio al secondo. (6,2 x 1011 kg/s da http://en.wikipedia.org/wiki/Sun).
Assumendo l’età del sole in 4,6 miliardi di anni (= 1,45 x 1017 secondi) e assumendo una reazione costante nel tempo si calcola che il sole ha prodotto 8,93 x 1028kg di elio nel frattempo, il 4,6% della propria massa si è trasformato in elio.
La composizione della superficie del sole, determinata con mezzi spettroscopici è:
| Elemento | Percentuale numero di atomi | Percentuale della massa | |
| Idrogeno | 91,2 | 71,0 | |
| Elio | 8,7 | 27,1 | |
| Ossigeno | 0,078 | 0,97 | |
| Carbonio | 0,043 | 0,40 | |
| Azoto | 0,0088 | 0,096 | |
| Silicio | 0,0045 | 0,099 | |
| Magnesio | 0,0038 | 0,076 | |
| Neon | 0,0035 | 0,058 | |
| Ferro | 0,0030 | 0,14 | |
| Zolfo | 0,0015 | 0,040 | |
| . | |||
Da: http://en.wikipedia.org/wiki/Sun
I dati usati per calcolare la quantità di elio creati nel sole:
| massa solare | 1,9891E+30 | kg |
| Distanza terra sole | 149 600 000 000 | m |
| Costante solare | 1353 | W/m^2 |
| Energia di fusione di 4 protoni in un nucleo di elio senza l’energia dei 2 neutrini | 25,65 | MeV |
| Equivalente eV/Joule | 1,602E-19 | eV/J |
| Massa nucleo di elio | 4,0026026,646476E-27 | AMUkg |
| Età del sole | 4,6E91,45E17 | Annisecondi |
Risulta che il contenuto di elio nel sole non corrisponde alla quantità di elio prodotta nel sole. C’è ne molto di più. Il dilemma si risolve con l’assunzione di un contenuto elevato di elio prima dell’inizio della reazione termonucleare. Si presume che la composizione di giove corrisponda alla composizione del sole prima dell’accensione. Giove contiene il 25% di elio.
Elmar Pfletschinger