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地球的能量主要来自于太阳光 , 如果我们把太阳单位时间内辐射的能量比喻成向外撒钱 , 那么 , 太阳相当于在单位时间内向太空当中撒66万亿元 , 被地球所捡到的只有3万块元 , 而最终被人捡到的不足3块钱 , 人类对于太阳能量的使用竟然不足22万亿分之一 , 由此可见人类对太阳能的利用率有多低 。
可令人绝望的是 , 太阳不是烧了几百年 , 几千年 , 而是从46亿年前就开始这么烧 。 不仅如此 , 它还要继续这么烧50、60亿年 , 然后换个方式再继续烧10多亿年 。 也就是说 , 太阳要保持燃烧上百亿年的时间 。 那么问题来了 , 太阳到底是用的什么当燃料 , 可以烧这么久?
可能很多人要说了 , 太阳是靠核聚变反应进行燃烧的 。 可是我们要知道 , 氢弹的原理也是核聚变反应 , 可为什么氢弹是一下子炸得渣都不剩 , 而太阳却可以持续燃烧上百亿年?
所以 , 事实上 , 并没有想象中的那么简单 。 这回我们就来详细得讨论一下这个问题 。
太阳的燃烧机制要聊这个话题之前 , 我们首先要对数量级有个概念:太阳究竟有多大?
太阳的直径是地球的109倍 , 体积和直径是呈三次方的关系 , 所以太阳的体积是地球的130万倍 , 说白了就是太阳可以装下130万个地球 。
不仅如此 , 太阳除了体积大 , 它的质量也非常大 。 地球的质量是5.965×10^24千克 , 接近于60万亿亿吨 , 太阳呢?它是地球质量的33万倍 , 达到了1.989×10^30千克 , 也就是2千亿亿亿吨 。 从数量级上看 , 地球相对于太阳几乎是可以忽略不计的存在 。
事实上 , 太阳自己的质量就占据了整个太阳系质量的99.84% , 相当于是说整个太阳系其他天体的质量加起来 , 也仅仅只有太阳的千分之一 。 太阳可以说是整体太阳系当之无愧的主宰 , 正是因为超大的质量 , 才可以通过万有引力束缚着太阳系中的天体 。
这么大的引力也会压迫太阳自身 , 使得太阳内核的温度急剧升高 , 达到了1500万度 。 要知道构成太阳的主要物质就是氢元素 , 那会不会也像氢弹那样进行氢的核聚变反应呢?
实际上 , 太阳并不会像氢弹那样进行核聚变反应 。 氢弹的反应条件十分苛刻 , 需要高温高压 , 温度起码要达到上亿度 , 引爆氢弹之前是先引爆了一颗原子弹 , 制造出了局部的超高温和超高压 , 从而引爆氢弹 。 因此 , 氢弹是一下子全炸掉 。
太阳内核的温度和压强达不到氢弹那种核聚变反应的要求 。 不过 , 由于内核温度达到了1500万度 , 太阳内部呈现出了等离子态 , 电子摆脱了原子核的束缚 , 太阳内部是犹如一锅带电粒子的粥 , 当中有氢原子核 , 电子 , 光子等离子 。
核聚变反应实际上就是原子核发生融合 。 氢原子核都是带正电的 , 它们要发生融合就需要克服斥力 , 这概率非常地低 , 一对氢原子核要发生核聚变反应大概需要10亿年的时间 。 客观地说 , 如果太阳只有地球那么大 , 基本上也就不可能燃烧了 。
不过 , 好在太阳足够大 , 粒子数足够多 , 即便是再小的概率 , 到了太阳这样规模的面前 , 也是可以发生的 。 所以 , 太阳内核中每四个氢原子核会发生融合 , 生成一个氦原子核 , 这也被称为质子-质子反应链 。 也就是说 , 太阳烧的是氢原子核 , 而留下来的“渣”是氦原子核 。
在这个过程中 , 会释放出巨大的能量 , 同时产生对外的压力与引力进行对抗 。 因为太阳内核中氢原子核发生核聚变反应的概率很低 , 所以太阳内核的反应并不剧烈 , 而是缓慢地在燃烧 。 因为太阳足够大 , 氢原子核的数量超级多 , 所以可以持续燃烧上百亿年 , 而不是像氢弹那样一下全炸掉 。
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