Explain At Ions

Ανάδραση Ενίσχυση του φαινομένου Θα εξηγήσουμε τι είναι με ένα παραδειγμα Κάποια στιγμή κάποιοι αγρότες αποψίλωσαν μέρος δασών για να καλλιεργήσουν ρύζι. Η ελάττωση των δασών και η αύξηση της καλλιέργειας του ρυζιού ελευθέρωσε αρκετό CO2 και μεθάνιο, που μπορεί να προκαλέσει μια μικρή αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία στη συνέχεια πυροδότησε μηχανισμούς που ελευθέρωσαν περισσότερο CO2. Το τελευταίο γεγονός εν συνεχεία ανέβασε τη θερμοκρασία και ούτω καθεξής, ενισχύοντας έτσι την επίδραση των πρώτων αγροτών. Ότι υπάρχουν αυτοί οι μηχανισμοί ανάδρασης δεν τίθεται υπό αμφισβήτηση. Επιστήμονες του κλίματος, συμφωνούν όλοι ότι το μέγεθος των αλλαγών της θερμοκρασίας, καθώς η Γη εισερχόταν και έβγαινε από τις εποχές του πάγου δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από τις τροχιακές αλλαγές. Το θέμα είναι το κατά πόσο οι πρώτοι αγρότες θα μπορούσαν να έχουν 'ελευθερώσει' αρκετό CO2 και μεθάνιο για να προκαλέσουν ανατροφοδότηση, αρκετά μεγάλη ώστε να εξηγηθεί η συνολική αύξηση που παρατηρήθηκε στο CO2. Με τη βοήθεια των Vavrus και Kutzbach, ο Ruddiman χρησιμοποιεί κλιματικά μοντέλα για να διερευνήσει το κατά πόσο αυτή η άποψη είναι εύλογη. Τα μοντέλα δείχνουν ότι η πρώιμη ανθρώπινη επίδραση μπορεί να ήταν αρκετά μεγάλη για να κρατήσει τους ωκεανούς ζεστούς, σε σχέση με τις προηγούμενες διαπαγετωνικές περιόδους. Κι αυτό θα μπορούσε να ανεβάσει τα επίπεδα CO2 με δύο τρόπους. "Το διοξείδιο του άνθρακα είναι λιγότερο διαλυτό εάν οι ωκεανοί είναι πιο ζεστοί", διευκρινίζει ο Ruddiman.

ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΜΕ ΨΥΚΤΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ

Είναι αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα που αντανακλούν την ακτινοβολία και έτσι μειώνουν το ποσό της θερμότητας που φτάνει στην γη άρα συμβάλλουν στην ψύξη της ατμόσφαιρας Όταν τα σωματίδια και αεροζόλ εισέρχονται στην ατμόσφαιρα προκαλούν σκέδαση και ανάκλαση του ηλιακού φωτός με αποτέλεσμα να προκαλούν ψύξη του επιφανειακού αέρα στη διάρκεια της ημέρας. Ειδικά τα αεροζόλ του θείου όταν εισέρχονται στην ατμόσφαιρα ως διοξείδιο του θείου (SO2) εκτός του ότι εμποδίζουν τη διάχυση του ηλιακού φωτός έχουν τη δυνατότητα να εμποδίζουν και τη φυσική ανάπτυξη του των σύννεφων, και κατ’ επέκταση να ελαττώνουν και την επιφανειακή θερμοκρασία . Ηφαίστεια και ψύξη ! Καθώς τα ηφαίστεια εκπέμπουν σωματίδια σκόνης, στάχτης και αερίων, όταν εισέλθουν στην ατμόσφαιρα ανακατεύονται με τους υδρατμούς και παρουσία του ηλιακού φωτός παράγουν σωματίδια ή και σταγονίδια θειικών οξέων σε μορφή ενός πυκνού στρώματος ‘θολούρας’ (καταχνιάς). Η θολούρα μπορεί να παραμείνει στην στρατόσφαιρα για πολλά χρόνια απορροφώντας και ανακλώντας στο διάστημα μέρος της εισερχόμενης ηλιακής ενέργειας. Αυτή η επίδραση θερμαίνει την στρατόσφαιρα και ψύχει την υδρόγεια θερμοκρασία αέρα, ιδίως στο Ημισφαίριο εκείνο που συμβαίνουν οι εκπομπές.

Φαινόμενο του θερμοκηπίου •

Η Γη δέχεται συνολικά ηλιακή ακτινοβολία, που αντιστοιχεί σε ροή περίπου 1366 W/m2, στο όριο της ατμόσφαιρας. Ένα μέρος αυτής απορροφάται από το σύστημα Γης-ατμόσφαιρας, ενώ το υπόλοιπο διαφεύγει στο διάστημα. Περίπου το 30% της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας ανακλάται, σε ποσοστό 6% από την ατμόσφαιρα, 3% από τα νέφη και 4% από την επιφάνεια της Γης. Το 70% της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται, κατά 16% από την ατμόσφαιρα (συμπεριλαμβανομένου και του στρατοσφαιρικού στρώματος του όζοντος), κατά 3% από τα νέφη και κατά το μεγαλύτερο ποσοστό (51%) από την επιφάνεια και τους ωκεανούς.

•

Λόγω της θερμοκρασίας της, η Γη εκπέμπει επίσης θερμική ακτινοβολία (κατά τρόπο ανάλογο με τον Ήλιο), η οποία αντιστοιχεί σε μεγάλα μήκη κύματος, σε αντίθεση με την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία, που είναι μικρού μήκους κύματος. Η ατμόσφαιρα της Γης διαθέτει μεγάλη αδιαφάνεια στην, μεγάλου μήκους κύματος, γήινη ακτινοβολία, έχει δηλαδή την ικανότητα να απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της, ποσοστό περίπου 71%. Η ίδια η ατμόσφαιρα επανεκπέμπει θερμική ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, μέρος της οποίας απορροφάται από την επιφάνεια της Γης, η οποία θερμαίνεται ακόμη περισσότερο. Η γήινη ατμόσφαιρα συμπεριφέρεται, με τον τρόπο αυτό, ως μία δεύτερη - μαζί με τον Ήλιο - πηγή θερμότητας.

•

Αποτέλεσμα του συνολικού φαινομένου είναι η αύξηση της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά τη Γη κατοικήσιμη. Χωρίς το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, η θερμοκρασία της γήινης επιφάνειας θα ήταν σε παγκόσμια και ετήσια βάση περίπου -18°C.

•

Ο μηχανισμός του φαινομένου ταυτίζεται συχνά με τη λειτουργία ενός πραγματικού θερμοκηπίου, ωστόσο η ταύτιση αυτή αποτελεί υπεραπλούστευση, καθώς τα θερμοκήπια στηρίζονται στην "απομόνωση" της θερμότητας και την εξάλειψη φαινομένων μεταφοράς της.

ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο σχηματίζουν ένα φυσικό διαχωριστικό γύρω από τη Γη. Πάντως η καύση ορυκτών καυσίμων έχει οδηγήσει στην αύξηση του ποσού του CO2 αλλά και άλλων αερίων όπως το μεθάνιο και οξείδια του αζώτου, που εκλύονται στην ατμόσφαιρα.

Η επιφάνεια της Γης θερμαίνεται από τον ήλιο. Καθώς θερμαίνεται, ανακλά πίσω προς την ατμόσφαιρα θερμότητα

Περίπου το 70% της ενέργειας του ήλιου, ακτινοβολείται προς τα πίσω, στο διάστημα. Αλλά κάποιο ποσό της υπέρυθρης ακτινοβολίας παγιδεύεται από τα αέρια του θερμοκηπίου, που θερμαίνουν ακόμη περισσότερο την ατμόσφαιρα.

Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, η Γη να διατηρείται θερμή και να εμφανίζεται το φαινόμενο της ζωής. Αλλά οι αυξημένες ποσότητες των εκπομών των αερίων, αλλάζουν την ισορροπία του σύνθετου αυτού συστήματος, προξενώντας την παγκόσμια άνοδο της θερμοκρασίας

Η ΑΝΟΔΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

•

• •

Πολύπλοκα μαθηματικά μοντέλα, γνωστά ως GCM (General Circulation Models), τα οποία επεξεργάζονται όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες για να προβλεφθούν οι μελλοντικές κλιματικές αλλαγές, δείχνουν ότι η μέση θερμοκρασίας της Γης θα αυξάνεται κατά μέσο όρο περίπου 0,3οC ανά δεκαετία για τα επόμενα 100 χρόνια. Αν συμβεί όμως μια τέτοια αύξηση, που φαινομενικά είναι μικρή, μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές κλιματικές αλλαγές με απρόβλεπτες συνέπειες. Οι προβλέψεις των μοντέλων -βασισμένων στους υπολογιστές- λένε επίσης πως μέχρι το τέλος του αιώνα θα ανυψωθεί η θερμοκρασία μέχρι 5.8C. Ένα σημαντικό θέμα είναι η επίδραση που θα έχει η αύξηση της θερμοκρασίας στο επίπεδο της θάλασσας. Αναμένεται άνοδος της επιφάνειας που θα οφείλεται στη θερμική διαστολή των ωκεανών και στο λιώσιμο των πάγων των οροσειρών και σε μικρότερο ποσοστό σε λιώσιμο των πάγων της Γροιλανδίας. Παράλληλα η κατανομή και η συχνότητα των βροχοπτώσεων θα μεταβληθούν. Θα αυξηθούν οι πλημμύρες, οι καταιγίδες και γενικά οι ακραίες καιρικές συνθήκες θα είναι συχνότερες και εντονότερες.

IPCC Η Διακυβερνητική Επιτροπή για τις Κλιματικές Αλλαγές που έχει συσταθεί από κοινού από τον Οργανισμό Περιβάλλοντος του ΟΗΕ και τον Παγκόσμιο Οργανισμό Μετεωρολογίας. •

Η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) ιδρύθηκε το 1988 από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό (World 2007. Meteorological Organization - WMO) και το Πρόγραμμα Περιβάλλοντος (United Nations Environment Programme - UNEP) του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών. Ο σκοπός της επιτροπής είναι η αξιολόγηση της επιστημονικής γνωστικής βάσης και των ερευνών που διεξάγονται για τη μελέτη των κλιματικών αλλαγών. Η επιτροπή αξιολογεί επίσης τις συνέπειες των κλιματικών μεταβολών που προέρχονται από ανθρώπινη δραστηριότητα, μελετώντας πιθανές πολιτικές και δράσεις για την αντιμετώπιση των ενδεχόμενων κινδύνων. Συντονίζει επιστήμονες από ολόκληρο τον κόσμο και μέχρι το 2007 είχε δημοσιεύσει τέσσερις εκθέσεις (1990, 1995, 2001 και 2007) σχετικά με τις κλιματικές αλλαγές που παρατηρούνται και τις πιθανές επιπτώσεις τους. Οι εκθέσεις της IPCC αποτελούν σημείο αναφοράς για τα ζητήματα που άπτονται της παγκόσμιας θέρμανσης και βασίζονται σε επιστημονικές δημοσιεύσεις ειδικών ερευνητών.

•

Η επιτροπή είναι ένα διακυβερνητικό σώμα, ανοιχτό σε όλες τις χώρες μέλη της Παγκόσμιας Μετεωρολογικής Οργάνωσης και του Προγράμματος για το Περιβάλλον του ΟΗΕ. Συνέρχεται μία φορά ετησίως, προκειμένου να καθοριστούν η εσωτερική λειτουργία, οι αρχές και το πρόγραμμα εργασίας της ή να εγκριθούν οι εκθέσεις της. Περιλαμβάνει τρεις ομάδες εργασίας για την αξιολόγηση των επιστημονικών παραμέτρων των κλιματικών μεταβολών, των κοινωνικών και οικονομικών επιπτώσεών τους και των πιθανών πολιτικών που μπορούν να εφαρμοστούν για την αντιμετώπισή τους αντίστοιχα. Οι δραστηριότητες της επιτροπής χρηματοδοτούνται από εθελοντικές συνεισφορές των κυβερνήσεων, ενώ πρόσθετη οικονομική στήριξη παρέχουν η Παγκόσμια Μετεωρολογική Οργάνωση και το Πρόγραμμα Περιβάλλοντος του ΟΗΕ. Η επιτροπή μοιράστηκε με τον Αλ Γκορ το Νόμπελ Ειρήνης

•

ΗΛΙΑΚΟΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ •

Ο ηλιακός μαγνητικός κύκλος έχει μια περίοδο 22 χρόνων

•

Οι προηγούμενες εκτιμήσεις δείχνουν ότι το ηλιακό μαγνητικό πεδίο έχει έναν κύκλο 22 χρόνων, ακριβώς δύο φορές του κύκλου των ηλιακών κηλίδων, επειδή η πολικότητα του πεδίου επιστρέφει στην αρχική τιμή της κάθε δύο ηλιακούς κύκλους. Έτσι, η θεμελιώδης περίοδος που ελέγχει την ηλιακή δραστηριότητα είναι ο μαγνητικός κύκλος των 22 ετών, ενώ ο κύκλος των ηλιακών κηλίδων, που είναι ακριβώς το μισό του, είναι ακριβώς μια ειδική εκδήλωση του μαγνητικού κύκλου. Όπως γνωρίζουμε, το μαγνητικό πεδίο διαδραματίζει έναν σημαντικό ρόλο στις περισσότερες πτυχές της δραστηριότητες του ήλιου (ηλιακές κηλίδες, προεξοχές, εκλάμψεις, ηλιακός άνεμος, και τη φύση του στέμματος), έτσι ο μαγνητικός κύκλος των 22 ετών είναι κεντρικός στην περιοδικότητα του ενεργού ήλιου.

•

Το φαινόμενο του 11-ετούς κύκλου εξηγείται από το μοντέλο της ηλεκτρομαγνητικής γεννήτριας ή του δυναμό. Η ζώνη μεταφοράς, κάτω από τη φωτόσφαιρα, συμπεριφέρεται σαν περιστρεφόμενο ρευστό. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι περιοχές του ήλιου κοντά στους πόλους να περιστρέφονται πιο αργά (περίοδος 31 ημέρες) από ότι οι περιοχές του ισημερινού (περίοδος 25 ημέρες). Αυτή η διαφορική περιστροφή του ήλιου προκαλεί περιπλοκή των μαγνητικών γραμμών και το πεδίο γίνεται πιο ισχυρό σε μεγάλα πλάτη. Αλληλεπιδράει τότε με τα ανερχόμενα ρεύματα της ιονισμένης ύλης και αυτή η αλληλεπίδραση είναι που δημιουργεί τα φαινόμενα δράσης.

ΗΛΙΑΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ • •

• • •

Ηλιακή σταθερά ονομάζεται η ποσότητα της θερμότητας και γενικότερα της ηλιακής ενέργειας που δέχεται επιφάνεια ίση προς 1 cm2 όταν εκτεθεί κάθετα στις ηλιακές ακτίνες επί 1 min. Έχει δε βρεθεί ότι η ηλιακή σταθερά είναι ίση προς 1,938 θερμίδες, ότι δηλαδή μπορεί να ανεβάσει τη θερμοκρασία νερού μάζας 1 γραμμαρίου (gr) κατά 1°,938 C σε 1 min. Όπερ και σημαίνει ότι σε 1 λεπτό ,(min), ανέρχεται κατά 1° C η θερμοκρασία μάζας νερού 1,938 γρ (gr). Αν, ακόμη, ληφθεί υπ΄ όψη και η ενέργεια του Ήλιου, την οποία απορροφά η ατμόσφαιρα της Γης και που δεν φτάνει ποτέ στην επιφάνειά της τότε η ηλιακή σταθερά ανέρχεται στις 2,04 θερμίδες. Σημειώνεται ότι η ηλιακή σταθερά με τιμή 1,938 θερμίδες είναι ισοδύναμη με 1,35 Χ 106 erg/sec. Επίσης η Ηλιακή σταθερά ως μέτρο της θερμικής ενέργειας του Ήλιου που φτάνει στη Γη ισούται με 1400 τζάουλ, υπολογιζόμενη το δευτερόλεπτο ανά τετραγωνικό μέτρο της γήινης επιφάνειας.

ΩΚΕΑΝΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ

• •

Μια παγκόσμια ωκεάνια κυκλοφορία μεταξύ του βαθιών πιο ψυχρών υδάτων και των επιφανειακών υδάτων επηρεάζει έντονα τα περιφερειακά κλίματα γύρω από όλο τον κόσμο. Ο χειμώνας 2007/2008 ήταν ασυνήθιστα ψυχρός, έτσι ώστε ψυχρά γλυκά νερά από το λιώσιμο των Αρκτικών πάγων άρχισε να χύνεται και πάλι στη λεκάνη του Λαμπραντόρ. Ο ψυχρός χειμώνας μαζί με το λιώσιμο των πάγων οδήγησε σε αύξηση της θερμικής ροής μεταξύ των ωκεανών και της ατμόσφαιρας, καθιστώντας έτσι την επιφάνεια αρκούντως ψυχρή και πυκνή που επέτρεψε την ανάμειξη των υδάτων.

ΙΣΟΤΟΠΑ •

• • • •

Ραδιοϊσότοπο ή ραδιενεργό ισότοπο ονομάζεται κάθε ισότοπο ενός χημικού στοιχείου που είναι ασταθές και διασπάται εκπέμποντας ραδιενέργεια. Συνεπώς με τον όρο αυτό χαρακτηρίζεται η ραδιενεργή μορφή που μπορεί να παρουσιάζει κάποιο χημικό στοιχείο. Οι πυρηνικοί φυσικοί δημιουργούν τεχνητά ραδιοϊσότοπα βομβαρδίζοντας κάποιο στοιχείο με νετρόνια ή άλλα σωματίδια. Τα ραδιοϊσότοπα χρησιμοποιούνται ως ασθενείς πηγές ραδιενέργειας στην πυρηνική ιατρική, τη βιομηχανική ραδιογραφία κ.α. Η παραγωγή μεταφορά και διάθεση αυτών γίνεται υπό καθορισμένα μέτρα ασφαλείας. Τα χρησιμοποιημένα ραδιοϊσότοπα αποτελούν πυρηνικά κατάλοιπα.

Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο 1 –Φως (φωτόνια) 2 –επαφή (πάνω επιφάνεια) 3 –στρώμα με αρνητικό φορτίο 4-Ενδιάμεσο στρώμα 5 –στρώμα με θετικό φορτίο 6 –επαφή (κάτω επιφάνεια)

Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο • Το ηλιακό φως είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που λέγονται φωτόνια. Τα φωτόνια περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος του ηλιακού φάσματος. Το γαλάζιο χρώμα ή το υπεριώδες π.χ. έχουν περισσότερη ενέργεια από το κόκκινο ή το υπέρυθρο. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο (που είναι ουσιαστικά ένας “ημιαγωγός”), άλλα ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από το φωτοβολταϊκό. Αυτά τα τελευταία φωτόνια είναι που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Τα φωτόνια αυτά αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του φωτοβολταϊκού να μετακινηθούν σε άλλη θέση και ως γνωστόν ο ηλεκτρισμός δεν είναι τίποτε άλλο παρά κίνηση ηλεκτρονίων. Σ’ αυτή την απλή αρχή της φυσικής λοιπόν βασίζεται μια από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού στις μέρες μας.

Φωτοβολταϊκό σύστημα •

Το φωτοβολταϊκό σύστημα μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρισμό (Φωτοβολταϊκό φαινόμενο) για χρήση σε καθημερινές ανάγκες κατοικιών. • Ανάλογα με την σύνδεση τους τα φωτοβολταϊκά συστήματα διακρίνονται σε αυτόνομα και διασυνδεδεμένα. • Τα αυτόνομα διαθέτουν συσσωρευτή ο οποίος φορτίζει από τα φωτοβολταϊκά και με την χρήση του μετατροπέα παράγει 230V κατάλληλα για κάθε ηλεκτρική συσκευή. • Τα διασυνδεδεμένα δεν διαθέτουν συσσωρευτή και όλη η παραγόμενη ενέργεια αυτοκαταναλώνεται ή διοχετεύεται στο δίκτυο της ΔΕΗ προς πώληση. Στους μεγάλους σταθμούς παραγωγής από φωτοβολταϊκά όλη η παραγόμενη ενέργεια πωλείται από τον παραγωγό στη ΔΕΗ και στη συνέχεια μεταπωλείται στους κοντινούς καταναλωτές (κατοικίες, αρδευτικά, βιομηχανίες κ.α.).

Η θερμοπυρηνική σύντηξη •

•

Η θερμοπυρηνική σύντηξη είναι μια ιδιαίτερα ελκυστική ενεργειακή λύση δεδομένου ότι χρησιμοποιεί καύσιμα που είναι άφθονα ή μπορούν να παρασκευαστούν εύκολα. Τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται στη σύντηξη είναι ισότοπα του ελαφρού στοιχείου υδρογόνου. Με τη συγχώνευση των ισοτόπων αυτών σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες είναι δυνατό να παραχθούν μεγάλα ποσά ενέργειας. Τα ισότοπα του υδρογόνου που χρησιμοποιούνται είναι το δευτέριο, που μπορεί να εξαχθεί εύκολα από το νερό (υπάρχουν γύρω στα 30g δευτερίου σε κάθε κυβικό μέτρο νερού) και το τρίτιο, το οποίο μπορεί να παραχθεί από το λίθιο, ένα άφθονο ελαφρύ μέταλλο. Στα περισσότερα άτομα υδρογόνου, ο πυρήνας περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο. Στο δευτέριο ο πυρήνας περιέχει ένα επιπλέον νετρόνιο, ενώ στο τρίτιο υπάρχουν δύο νετρόνια μαζί με ένα πρωτόνιο. Η πυρηνική σύντηξη ενός πυρήνα δευτερίου με έναν πυρήνα τριτίου παράγει έναν πυρήνα του στοιχείου ηλίου (γνωστού και ως σωματίου άλφα), ένα νετρόνιο και ενέργεια. Ένα γραμμάριο καυσίμων θερμοπυρηνικής σύντηξης θα μπορούσε να παράγει 100.000 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή έχει τη θερμογόνο δύναμη οκτώ τόνων άνθρακα! Το πρόσθετο νετρόνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παράγει περισσότερα καύσιμα τριτίου από το λίθιο.

Η θερμοπυρηνική σύντηξη εμφανίζεται φυσικά στον ήλιο σε θερμοκρασίες 10 - 15 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, παράγοντας την ενέργεια που στηρίζει τη ζωή στη γη. Εντούτοις, στον ήλιο τα καύσιμα της θερμοπυρηνικής σύντηξης θερμαίνονται και συμπιέζονται από τις τεράστιες δυνάμεις βαρύτητας που επικρατούν εκεί. Στη γη δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη βαρύτητα, έτσι η πρόκληση για τους ερευνητές της θερμοπυρηνικής σύντηξης είναι να την αντισταθμίσουν με τη θέρμανση ενός πλάσματος χαμηλής πυκνότητας σε μια υψηλότερη θερμοκρασία (περίπου 100 εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου, ή 10 φορές πιο υψηλή από του πυρήνα του ήλιου), με άριστη συγκράτηση του πλάσματος, ώστε να αυτοσυντηρούνται οι αντιδράσεις θερμοπυρηνικής σύντηξης. Οι αντιδράσεις θερμοπυρηνικής σύντηξης εμφανίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες, όταν συγκρούονται οι πυρήνες με ικανοποιητική ενέργεια ώστε να υπερνικήσουν τις φυσικές απωστικές δυνάμεις των ηλεκτρικών φορτίων τους. 100 εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου είναι αρκετά παραπάνω από τη θερμοκρασία στην οποία ένα αέριο ιονίζεται εντελώς και γίνεται πλάσμα, η τέταρτη κατάσταση της ύλης. Σε ένα ιονισμένο πλάσμα οι θετικά φορτισμένοι πυρήνες και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια των ατόμων είναι χωρισμένα και κινούνται ελεύθερα, όπως τα μόρια σε ένα αέριο. Περισσότερο από το 99% του σύμπαντος έχει τη μορφή πλάσματος. Για να φθάσουμε σε τέτοιες θερμοκρασίες, είναι απαραίτητη ισχυρή θέρμανση, ενώ η απώλεια θερμότητας ή μέρους του θερμού πλάσματος πρέπει να περιοριστεί στο ελάχιστο, με συγκράτηση (περιορισμό) του θερμού πλάσματος, είτε με κατάλληλα ισχυρά μαγνητικά πεδία, είτε αδρανειακά. Αυτό είναι μια εξαιρετικά δύσκολη διαδικασία, τόσο από την άποψη της κατανόησης των σύνθετων φυσικών διαδικασιών που συμβαίνουν σε τέτοιες τιμές της θερμοκρασίας, όσο και από την ανάγκη για περίπλοκες τεχνολογίες.