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太阳可以亮100亿年为什么那么长寿?

归属类别:未知 发布时间:2020-01-06 08:55 录入:admin 热量值:
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  我们很多人可能都听说过这样一种观点——太阳上每秒都在发生着猛烈的核聚变,每秒消耗的物质达400万吨。释放出惊人的光与热,功率高达3.86×10^w。人类史上最大的氢弹当量为5800万吨TNT,而太阳每秒释放的能量折合为9,212,410,500,400万吨TNT,相当于每秒在太阳中引爆了1,588,346,638枚这样的氢弹!

  所以我们常常认识太阳的中心正在进行着疯狂的核爆,是太阳巨大的引力将能量束缚在了核心,所以才没有表现出一直爆炸的样子。可为什么氢弹一瞬间就没有了,而太阳却可以雄雄燃烧百亿年?

  好,在见识了太阳的耀武扬威之后,我要给它泼一点冷水——其实太阳弱爆了,甚至连地球上的一只普通的爬行动物都不如。

  我是在耸人听闻博眼球吗?不全是,有一点是真的,那就是太阳的平均质量功率其实非常低,太阳总质量1.989×10^30千克,用功率除以它的总质量得到结果0.0002w/kg,也就是每千克太阳物质每秒可以释放0.0002焦尔的能量,而非洲重3克的壁虎每天要消耗230J的能量,计算可得平均质量功率为0.88w/kg,壁虎是太阳的4400倍!

  是不是没想到?太阳原来连地球这种宇宙尘埃上生活的小东西的呼吸作用所释放的能量都远远不及,难怪那么长寿。

  主要是因为“食材”实在是太难啃,太阳又因为个头不够大,温度太低而“消化”得慢。

  太阳的温度低?这是线万度的高温,这看起来已经非常高非常高了,但是经不起比较,对手还是在地球这颗微小的太阳系尘埃上,曾经存在着太阳系中最高的温度——3.5亿℃。当然,还是那个可爱的“沙皇炸弹”搞出来的,这可是太阳内核20倍以上的温度呀!

  按早期核物理学家的计算,太阳可以发生聚变简直匪夷所思。虽然太阳核心的压力非常强,达到了2.334*10^16 Pa相当于2500亿个大气压,但是因为温度太低了,依然不足以将两个氢原子“挤”到一起引发聚变。

  后来还是量子力学给救场了,通过量子隧穿解释了太阳可以启动核心聚变的原因——氢的原子核也就是质子有极小的概率会“越位”,出现在它本不该出现的地方,所以本来无法相遇的两个质子就会碰在一起,发生聚变。

  那为什么氢弹会发出如此高的温度呢?因为氢弹用的可不是一般的氢,是专门为爆炸而特别筛选的特殊氢——氘与氚

  这与一般的氢有什么区别呢?我们这个世界是含量最多的氢是只有一个质子一个电子组成的,占99.985%,别名氕。氘与氚分别是自带一个中子与两个中子的氢原子。而氢聚变的产物正是二号元素氦。

  氦的原子核只有8种不同结构,但是只有2种是稳定的——两个中子两个质子的氦-4或一个中子两个质子氦-3,其它都只能存在一瞬就会分解。其中氦-4在宇宙中含量最高,占99.999863%。

  相信你们已经注意到一个问题了,如果是宇宙含量最多的独质子氕发生聚变,中子要从哪里搞呢?

  这就是我说“食材难啃”的原因了,要想得到必须的中子,就得让质子变成中子,但是中子比质子要重呀!这就意味着必须要让质子吸收能量,也就是说两个碰撞聚变的氢核必须要拥有较高的速度才有可能让其中一个变成中子。

  而温度是宏观世界对粒子动能取的平均值,也就是说即使在1500万度的“低温”中,也可能存在极少粒子拥有3亿度的平均动能,这些质子碰到一起的时候就会发生聚变生成氘核。也就是说这种聚变发生的概率极低,表现为反应慢。

  两个氕核变成一个氘核并释放出一个中微子与一个正电子。之后的聚变就比较快了,氘核出现后就可以与氕核进行下一步聚变生成氦-3并释放能量,然后两个氦-3会再次聚变生成一个氦-4与两个氕核并释放能量,这样太阳中的主要聚变就算完成了。

  最阻碍聚变速度就是需要吸收能量的第一步,后面都是释放能量的,速度非常快,而制造氢弹所用的氘与氚都自带中子的,理所当然地,它们的聚变就会非常顺畅,中子多多的管够,当然就会瞬间引爆啦!

  我们人类虽然弱小,但并不渺小,就算辉煌如太阳,也有它做不到但我们可以做到的事情。当然了,我们还是希望太阳可以健康长寿的嘛,这样地球才能保持一个美好家园的形象呢!

  之前听过的一个核物理学家的解释是,太阳可以启动核心聚变,就是把它的能量都束缚在核心,就不会产生爆炸的。

  我觉得是因为太阳内部的能量是非常大的,虽然它一直在消耗非常大的能量,但是它也是可以吸收很多的能量,这个能量一直在循环,所以就可以长寿。

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