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太阳用了什么燃料?为什么烧了几十亿年还没烧完?

巴赫旧约 发表于 2022-10-20 18:46:24 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 湖北武汉
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已往的研究表明,太阳诞生于大约46亿年前,这就令人感到好奇,太阳毕竟用了什么燃料?为什么烧了几十亿年还没烧完呢?

太阳用的燃料实在就是氢元素,这是宇宙中丰度最高,也最简朴的元素,不过太阳对氢元素的“使用方法”并不是将氢元素直接点燃,而是在其高温高压的核心,通过一系列的核聚变反应,由于氢原子核实在就是质子,因此这也被称为“质子-质子链反应”。
“质子-质子链反应”可以简朴地分为三个步骤,第一步:两个质子结合,然后其中的一个质子发生β衰变转变成中子,并与另一个质子结合成氘原子核;第二步:氘原子核和质子结合,形成氦-3原子核;第三步:两个氦-3原子核结合后释放出两个质子,形成氦-4原子核。



这一系列的核聚变反应可以释放出蕴含在氢原子核中的能量,而太阳的光和热实在就是来自于此。
由此可见,只管太阳看上去很像是一个熊熊燃烧的火球,但太阳实在并没有燃烧,因为太阳的能量来自核聚变反应,而我们常见的燃烧现象,却是一种放热发光的化学反应,这两者存在着本质上的区别。不过为了方便形貌,我们还是可以将太阳形容为“燃烧”,各人知道区别就行了。
太阳之所以可以大概烧了几十亿年还没烧完,主要有两个缘故起因,一个是太阳的燃料足够多,另一个则是太阳的燃料斲丧速率极为迟钝。

“燃料足够多”这个缘故起因不必过多解释,毕竟太阳的质量是地球的33万倍,体积更是高达地球的130万倍,据此各人也可以想象出太阳有多巨大,那为什么太阳的燃料斲丧速率会极为迟钝呢?
这主要是因为“质子-质子链反应”的第一步的实现难度相当高,前面我们已经讲了,这一步就是两个质子形成氘原子核,要知道质子都是带正电的,所以在质子之间会存在着很大的库伦斥力。
用专业一点的话来讲就是,质子之间存在着一个由库伦斥力造成的“能量势垒”,只有突破了它,两个质子才可以发生碰撞。

如何突破质子之间的“能量势垒”呢?答案就是速率,只要质子的速率足够快,它们就可以撞在一起,而我们都知道,温度实在就是微观粒子热活动的猛烈程度,因此可以说,在足够高的温度下,质子就可以突破“能量势垒”,具体要多高的温度呢?至少需要上亿摄氏度。
然而太阳核心的温度却只有1500万摄氏度,这显着就不敷啊,也就是说,以太阳核心的温度,根本就不可能发生“质子-质子链反应”,但我们明明看到了太阳确着实发光发热,这是为什么呢?
现实上,这个问题曾经困扰了科学界很久,直到人们发现了“量子隧穿效应”。简朴来讲,“量子隧穿效应”可以答应微观粒子在能量不敷的环境下,穿过在经典力学中不可能穿过的“能量势垒”,这也被人们戏称为“量子世界中的穿墙术”。

需要注意的是,“量子隧穿效应”的发生是有概率的,能量差距越大,发生的概率就越低,由于太阳核心的温度远远低于理论值,因此在太阳核心,两个质子通过“量子隧穿效应”撞在一起的概率可以说是低得可怜。
然而即使两个质子发生了碰撞,也很难形成氘原子核,因为两个撞在一起的质子通常都会敏捷分开,只有在极少数的环境下,才会出现“一个质子发生β衰变转变成中子,并与另一个质子结合成氘原子核”这样的环境。

本来“量子隧穿效应”发生的概率就非常低了,再加上这一出,就使得“质子-质子链反应”的第一步的实现更加困难,以至于在太阳的核心,一个特定的质子通常都需要长达几十亿年的时间,才能与另一个质子撞在一起并形成氘原子核。
只管这个概率是如此之低,但架不住太阳的燃料多啊,正所谓“东边不亮西边亮”,在太阳核心巨量的质子中,总会有极少数的质子会“非常荣幸”地形成氘原子核,进而发生“质子-质子链反应”,也正是因为如此,太阳的燃料斲丧速率就变得极为迟钝,烧了几十亿年还没烧完,而根据科学家的估算,太阳的燃料大概还可以烧50亿年的时间。
<hr>好了,今天我们就先讲到这里,欢迎各人关注我们,我们下次再见。
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全部回复(20)
一路向东 来自 湖北武汉
我一本正经的看完了,一脸懵逼的退出
2022-10-21 22:57:32
马兴 来自 湖北武汉
所有恒星里的核反应都是星核的裂变!因为核反应在恒星的核心区域,实际上就是星核的表面。由万有引力现象可知:核反应区内的密度非常大。这表明核原料的密度非常大,恒星里的氢根本不可能沉入到核反应区内发生氢聚变,核反应区内的核反应只可能是重核的裂变。由此推测:恒星核就是一个原子核,核反应就是恒星核表面在发生着核裂变。所以太阳里的核反应是太阳核表面在发生着核裂变,太阳里的氢是核裂变的产物。
2022-10-21 02:36:08
睿智睿智 来自 湖北武汉
我感觉太阳是天然的,并不是烧的什么东西,就象地球南北磁场一样。
2022-10-21 13:38:12
精诚至 来自 湖北武汉
那么太阳上是不是会有生物存在呢?
2022-10-21 07:37:40
唐军太 来自 湖北武汉
就算人类造出了人造太阳,也没有这么多燃料啊,所以想与太阳媲美是不现实的,地球就是地球,太阳就是太阳。人类迟早会被自己的工业化给毁灭。
2022-10-22 07:40:52
一路向东 来自 湖北武汉
太阳是神仙专门为类设计定做的!
2022-10-21 16:16:17
人安全 来自 湖北武汉
人不可能知道天上的事
2022-10-21 07:14:14
戚哥 来自 湖北武汉
太阳里面的柴火不受潮,所以一直在燃烧[呲牙][呲牙][呲牙][呲牙][呲牙][呲牙][呲牙]
2022-10-21 14:42:58
精诚至 来自 湖北武汉
我一个小学生居然把看完了[捂脸]
2022-10-21 08:14:52
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