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根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)識(shí),空間不空和物質(zhì)不實(shí),我們的宇宙是由不可再分的最小粒子構(gòu)成的。離散的最小粒子構(gòu)成了宇宙空間,占宇宙的絕大部分,類似大海??;由最小粒子的高速運(yùn)動(dòng)所形成的封閉體系,成為了宇宙中的物質(zhì),其產(chǎn)生的原因是宇宙早期的劇烈膨脹,因而只占宇宙中的極少部分,類似海水的涌動(dòng)所泛起的泡沫。

這些臨時(shí)泛起的泡沫即各種基本粒子,因?yàn)楹Kǹ臻g)的壓力會(huì)聚集在一起,生成更大的泡沫團(tuán),即形成各種不同層次的封閉體系如原子、分子和宏觀物質(zhì)。

恒星是宇宙中最為常見的物質(zhì)存在形式,其實(shí)質(zhì)上是由最小的元素——?dú)湓咏M成的等離子體。類似我們地球??上的空氣,恒星是一個(gè)巨大的氫元素聚集體。因此,恒星更像是氣體,而不是固體。

不過,由于恒星的質(zhì)量非常大,借助于引力的作用即由最小粒子構(gòu)成的空間所給予的壓力,使得恒星中氫原子的密度很大。而且,恒星的質(zhì)量越大,其氫原子的溫度即氫原子的運(yùn)動(dòng)速度和氫原子的密度就越大。特別是在恒星的中心區(qū)域,其溫度和密度就更大了。

于是,當(dāng)恒星的質(zhì)量增大到一定的數(shù)值時(shí),就會(huì)使該恒星內(nèi)核的溫度上升到幾千萬(wàn)度,氫原子的密度也大到使它們足夠的接近。

于是,滿足了核聚變的條件,在恒星的內(nèi)核處發(fā)生了核爆炸,由四個(gè)氫原子聚合為一個(gè)氦原子。這種核反應(yīng)是鏈?zhǔn)椒磻?yīng),即前一個(gè)反應(yīng)創(chuàng)造并引起后一個(gè)反應(yīng)。所以,在恒星的內(nèi)核處,會(huì)持續(xù)地發(fā)生由氫聚變?yōu)楹さ姆磻?yīng)。

四個(gè)氫原子的質(zhì)量略大于一個(gè)氦原子的質(zhì)量,兩者相差約為百分之0.7。這說明,在由氫聚變?yōu)楹さ姆磻?yīng)過程中,有部分質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰,即有部分被封閉的最小粒子釋放了出來,并經(jīng)過幾百萬(wàn)年的時(shí)間從恒星中逃逸了出來,輻射??向外部空間。

這就是為什么恒星會(huì)發(fā)光的原因。通過上述的分析,我們知道,恒星的發(fā)光取決于其質(zhì)量的大小,存在著質(zhì)量的下限。質(zhì)量過小,比如木星,就無(wú)法在其內(nèi)核處引發(fā)核聚變。

然而,并不是恒星的質(zhì)量越大越好。因?yàn)椋阈堑馁|(zhì)量越大,其引發(fā)核聚變的內(nèi)核區(qū)域就越大,進(jìn)而產(chǎn)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就越強(qiáng)烈。甚至,會(huì)導(dǎo)致核反應(yīng)的區(qū)域不斷地?cái)U(kuò)大。

作為極限,當(dāng)恒星的質(zhì)量大到一定的程度,使核反應(yīng)的區(qū)域擴(kuò)大到整個(gè)星球時(shí),就會(huì)使整個(gè)恒星爆炸??。因此,恒星的穩(wěn)定存在是有上限的。

如果恒星的質(zhì)量在其上下限之間的話,恒星就會(huì)持續(xù)發(fā)光,并穩(wěn)定地存在。這類恒星被稱為主序星。而且,越是靠近下限的恒星,其壽命就越長(zhǎng)。因?yàn),其發(fā)生核反應(yīng)的區(qū)域會(huì)比較小。這就好比爐子越小,則可供燃燒??的時(shí)間就越長(zhǎng)。

氫原子就是恒星燃燒的原料,當(dāng)全部的氫都轉(zhuǎn)化為氦及氧和鐵后,核反應(yīng)就停止了。于是,恒星內(nèi)部的溫度就會(huì)降低,從而無(wú)法抵御引力的作用而進(jìn)一步地收縮。

大質(zhì)量的恒星會(huì)因?yàn)槭湛s過猛而發(fā)生爆炸,使其體積迅速增大,但溫度卻會(huì)由此而降低,成為紅巨星;小質(zhì)量的恒星就會(huì)塌縮為白矮星,靠電子的簡(jiǎn)并壓來抵抗引力的進(jìn)一步壓縮。

幸運(yùn)的是,我們太陽(yáng)的質(zhì)量比較適中,其既大到可以產(chǎn)生核反應(yīng),又小到只在極小的區(qū)域進(jìn)行核反應(yīng),從而使太陽(yáng)??具有較長(zhǎng)的壽命,其壽命約為一百億年。

總之,由于太陽(yáng)質(zhì)量的適中,使其發(fā)生核反應(yīng)的區(qū)域很小,使太陽(yáng)的燃燒已經(jīng)持續(xù)了四十多億年的時(shí)間,從而使地球??有足夠長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)化出我們?nèi)祟;使太?yáng)還能夠繼續(xù)燃燒五十多億年的時(shí)間,從而使我們?nèi)祟愑凶銐蜷L(zhǎng)的時(shí)間來發(fā)展科技,進(jìn)而最終走出太陽(yáng)系。

最佳貢獻(xiàn)者
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其實(shí)太陽(yáng)自身?yè)碛幸豁?xiàng)人類夢(mèng)寐以求的技術(shù):可控核聚變反應(yīng)。

那具體咋回事呢?

我們需要先來了解一下太陽(yáng)形成。話說宇宙大爆炸之后,經(jīng)歷了兩代恒星。在目前太陽(yáng)系附近位置,第二代恒星發(fā)生了超新星爆炸,把物質(zhì)拋到了太空當(dāng)中。

后來,在現(xiàn)在太陽(yáng)系附近的位置,星云物質(zhì)開始在引力的作用下形成了太陽(yáng)以及太陽(yáng)系早期的其他天體。而太陽(yáng)和其他行星最大的區(qū)別在于,太陽(yáng)占據(jù)了太陽(yáng)系99.86%以上的質(zhì)量,99%以上是氫元素和氦元素組成。在這個(gè)尺度下,太陽(yáng)的物質(zhì)在引力作用下都在向中心壓縮,當(dāng)中太陽(yáng)核心的位置溫度變得特別特別高,其實(shí)本來是達(dá)不到足以引發(fā)氫的核聚變反應(yīng)的溫度。但由于量子隧穿效應(yīng)的存在,所以可以發(fā)生了核聚變反應(yīng)。

這里,我們要注意了,這種反應(yīng)其實(shí)和氫彈的原理是一樣的,但是太陽(yáng)沒有像氫彈一下子炸掉,

是因?yàn)樘?yáng)的核心的核聚變反應(yīng)和溫度是相關(guān)的,而溫度高低其實(shí)取決于太陽(yáng)核心受到的壓力作用的大小。這其中有一對(duì)相互博弈的力,一個(gè)是太陽(yáng)自身引力,一個(gè)是核聚變向外產(chǎn)生的向外壓力。

如果太陽(yáng)自身引力占據(jù)上風(fēng),而核聚變向外壓力處于下風(fēng),那說明太陽(yáng)核心的受到的壓力是比較大的,溫度就會(huì)上升,這時(shí)核聚變反應(yīng)就會(huì)更劇烈一些,產(chǎn)生更大的向外壓力,去和引力抗衡。這時(shí)候,中心的受到的壓力就會(huì)下降,溫度就會(huì)降低。

如果核聚變向外的壓力處于上風(fēng),而太陽(yáng)引力處于下風(fēng),那說明太陽(yáng)核心受到的壓力是比較小的,溫度就會(huì)下降,核反應(yīng)的程度也就會(huì)減弱,這時(shí)候向外的壓力就會(huì)減弱。這時(shí)候,引力就會(huì)慢慢占據(jù)上風(fēng)的位置,讓核反應(yīng)的程度加強(qiáng)。

因此,太陽(yáng)自身引力其實(shí)和核聚變向外的壓力使得太陽(yáng)的核反應(yīng)處于一種動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài),這才使得太陽(yáng)不會(huì)一下子炸掉。

不過,太陽(yáng)的穩(wěn)定并不是持續(xù)不變的,要知道太陽(yáng)要時(shí)時(shí)刻刻向外輻射能量,每秒大約有400萬(wàn)噸的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰,也就是損失掉這么多的質(zhì)量。隨著質(zhì)量的減少,太陽(yáng)的引力也就會(huì)減弱,當(dāng)減弱到一定程度之后,引力就不足以對(duì)抗核聚變產(chǎn)生的向外壓力,太陽(yáng)就會(huì)膨脹得特別大。太陽(yáng)的大氣可以差不多擴(kuò)大到地球軌道附近。地球甚至有被吞沒的可能性。

這時(shí)候的太陽(yáng)其實(shí)變成了一顆紅巨星,而我們現(xiàn)在的太陽(yáng)其實(shí)處于青壯年的狀態(tài),在天文學(xué)上也叫做主序星時(shí)期。這個(gè)時(shí)期大概會(huì)持續(xù)100億年,現(xiàn)在是已經(jīng)度過了46億年。也就是說,再過50多億年后,太陽(yáng)將會(huì)控制不住自己,膨脹開來。

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答:太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng),只在太陽(yáng)中心的一小塊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行,由于太陽(yáng)巨大的引力,核聚變釋放能量產(chǎn)生的熱膨脹和引力相互平衡,所以太陽(yáng)不會(huì)瞬間解體。


太陽(yáng)每秒鐘釋放大約4*10^26焦耳能量,相當(dāng)于5萬(wàn)億顆廣島原子彈釋放的能量總和,在太陽(yáng)內(nèi)部,主要進(jìn)行著氫元素向氦元素的聚變反應(yīng),和氫彈的核反應(yīng)原理類似。

之所以太陽(yáng)不會(huì)瞬間爆炸解體,主要是太陽(yáng)有著巨大的引力,核反應(yīng)釋放能量產(chǎn)生的熱膨脹,還不足以讓太陽(yáng)物質(zhì)完全脫離太陽(yáng)引力;而太陽(yáng)真正的核反應(yīng)區(qū),大約只有0.25個(gè)太陽(yáng)半徑,中心區(qū)域的溫度高達(dá)1500萬(wàn)度,壓力高達(dá)3000億個(gè)大氣壓。

太陽(yáng)表面溫度只有大約5500℃,所以太陽(yáng)從內(nèi)到外,溫度梯度是非常大的,只有中心的核反應(yīng)區(qū)才進(jìn)行著核聚變反應(yīng),接近太陽(yáng)表面的絕大部分區(qū)域,都是太陽(yáng)物質(zhì)的對(duì)流區(qū),熱膨脹和太陽(yáng)引力相互平衡。


氫彈的核反應(yīng)原理雖然和太陽(yáng)類似,但是氫彈瞬間釋放的能量無(wú)法被束縛,所以氫彈隨著爆炸就解體了;在人類進(jìn)行的可控核聚變裝置中,比如托卡馬克裝置,內(nèi)部進(jìn)行的核聚變與氫彈類似,但是托卡馬克裝置中的超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng),可以把核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的高能粒子束縛在裝置內(nèi),然后慢慢釋放出來。

所以,太陽(yáng)可以看成核聚變反應(yīng)和引力相互平衡的結(jié)果,但是這種平衡并不會(huì)一直持續(xù)下去,天文學(xué)家預(yù)測(cè)在60億年后,太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)材料將會(huì)消耗殆盡,到時(shí)候太陽(yáng)引力將會(huì)占據(jù)主導(dǎo),使太陽(yáng)收縮成一顆白矮星。

對(duì)于超過10倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星,在演化末期還有可能出現(xiàn)核聚變反應(yīng)失控,然后以超新星的形式結(jié)束生命,這樣的事件,在我們銀河中大約每百年會(huì)出現(xiàn)兩次。


我的內(nèi)容就到這里,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯!

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我們地球生命每天沐浴著太陽(yáng)的光輝,生機(jī)勃勃,這一切完全依賴于太陽(yáng)提供的能量。假如沒有太陽(yáng),地球?qū)⑹且粋(gè)冰冷黑暗的世界。
既然我們?nèi)绱艘蕾囂?yáng),就該認(rèn)真理解它的工作機(jī)制和結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)的能量從何而來?為何可以持久穩(wěn)定?

如今我們知道,太陽(yáng)是銀河系中千萬(wàn)顆恒星中的一員,是一顆光譜為G2V的黃矮星。太陽(yáng)壽命大約100億年,目前其年齡大約46億歲。太陽(yáng)的直徑約為140萬(wàn)公里,是地球直徑的100倍。其質(zhì)量約為2x10^30公斤,約為地球質(zhì)量的33萬(wàn)倍。太陽(yáng)中心溫度大約1500萬(wàn)K、表面溫度為5770K。

太陽(yáng)從內(nèi)向外分別是中心核聚變反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對(duì)流層和太陽(yáng)表面大氣層。
科學(xué)家告訴我們,現(xiàn)在的太陽(yáng)是由71%的氫、27%的氦(自然界中第二簡(jiǎn)單元素)和2%的其他重元素(氧、碳、氖、鐵等)構(gòu)成,以核聚變的方式向太空釋放著能量(光與熱)。

那么,太陽(yáng)的核聚變的過程為什么能夠維持穩(wěn)定而不發(fā)生爆炸呢?

首先,太陽(yáng)質(zhì)量巨大,內(nèi)部的溫度、密度和壓力隨深度而增大。核心區(qū)如同受控的“氫彈”爆炸,是一個(gè)持續(xù)“受控”的核聚變。

在太陽(yáng)核心區(qū),氣體被外層的質(zhì)量因引力作用而強(qiáng)烈向內(nèi)壓縮,密度達(dá)到鉛的13倍。在這極端壓力下,原子核聚合在一起發(fā)生核聚變反應(yīng),使得核心區(qū)壓力進(jìn)一步增大(約是2500億個(gè)地球大氣壓),產(chǎn)生巨大的向外壓力。這個(gè)由熱核反應(yīng)產(chǎn)生的向外壓力,與外層質(zhì)量因引力而產(chǎn)生的向內(nèi)壓縮力形成抗衡。最終結(jié)果是,太陽(yáng)總體處于一個(gè)在天體物理學(xué)中叫做“流體靜力平衡”的狀態(tài)。
這種持久平衡,可使得太陽(yáng)有一個(gè)持續(xù)上百億年相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。它
既不會(huì)像炸彈一樣立刻爆炸解體,也不會(huì)因引力作用立刻坍塌。宏觀上力的平衡維系太陽(yáng)的長(zhǎng)久穩(wěn)定。

其次,由于太陽(yáng)核心區(qū)的密度非常大,1500萬(wàn)K的氣體幾乎是致密不透明。每秒約400萬(wàn)噸的質(zhì)量在核心區(qū)轉(zhuǎn)化為純粹的能量,產(chǎn)生輻射。輻射粒子流與氣體粒子發(fā)生激烈的反應(yīng),無(wú)法傳播的很遠(yuǎn)。結(jié)果是,核聚變釋放的能量在太陽(yáng)內(nèi)部各個(gè)方向上的輻射多次被物質(zhì)吸收、再發(fā)射以及散射,循環(huán)往復(fù)。
由于太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)出的輻射能量不能像真空中的光速一樣快速傳播,核心區(qū)的輻射需要花費(fèi)10萬(wàn)年的時(shí)間才能到達(dá)太陽(yáng)表面,雖然這段路程只有70萬(wàn)公里(半徑)。之后,只需8分30秒的時(shí)間,陽(yáng)光就能穿過浩瀚的太空到達(dá)地球。

OMG!今天我們正沐浴著的是10萬(wàn)年前遠(yuǎn)古智人時(shí)期的陽(yáng)光!

(謝謝閱讀)

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其實(shí)這是一個(gè)很好的問題,很多人都知道太陽(yáng)和氫彈都是利用的核聚變反應(yīng)。但是偏偏是氫彈一下子全炸了,但是太陽(yáng)卻可以保持一個(gè)溫和和穩(wěn)定的反應(yīng)趨勢(shì)。

但這個(gè)問題其實(shí)很好回答,我們初高中都學(xué)過化學(xué)反應(yīng)的過程,要知道,同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)也有快有慢的,比如:加不加催化劑,就會(huì)讓化學(xué)反應(yīng)的劇烈程度發(fā)生質(zhì)的變化。雖然核聚變反應(yīng)是在原子核層面進(jìn)行的,但是道理其實(shí)和化學(xué)反應(yīng)是一樣的。

氫彈之所以一下子全炸了,說白了就是引爆氫彈的條件滿足了核聚變快速反應(yīng)的條件,而太陽(yáng)之所以燒的很慢,說白了就是引發(fā)太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)的條件只能讓他達(dá)到這個(gè)反應(yīng)速率。那具體是咋回事呢?我們就來具體地聊一聊。

氫彈

首先,我們先從氫彈說起,氫彈的核聚變反應(yīng)用的是氫原子核的核聚變反應(yīng)。這里的氘和氚其實(shí)是氫元素的同位素,也是質(zhì)子數(shù)為1的元素,反應(yīng)生成的是氦元素。

那要快速引爆氫彈的條件是什么呢?

科學(xué)家發(fā)現(xiàn),要讓氫彈引爆的反應(yīng)條件是1億度。這個(gè)溫度對(duì)于人類來說是難以企及的溫度,為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)溫度,科學(xué)家利用的辦法其實(shí)是先引爆一顆原子彈,原子彈爆炸后產(chǎn)生的溫度就能達(dá)到1億度,然后利用原子彈產(chǎn)生的高溫來引爆氫彈。

太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)

那我們繼續(xù)來看看太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)。實(shí)際上,反應(yīng)原理和氫彈的類似,也就是氫原子核的核聚變反應(yīng)。一般來說有兩條路徑,分別稱為質(zhì)子-質(zhì)子反應(yīng)鏈碳氮氧循環(huán)。但本質(zhì)實(shí)際上和氫彈的核聚變是類似的,就是氫原子核核聚變生成氦原子核。

但是,兩者的差別就差在了反應(yīng)條件上了。氫彈的反應(yīng)條件是1億度,而太陽(yáng)內(nèi)核的溫度只有1500萬(wàn)度。要知道,這么大的溫度差,使得氫彈的反應(yīng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)是很正常的。

但同樣的,這里也存在著一個(gè)矛盾。上文我們也提到了,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)要使氫彈發(fā)生核聚變反應(yīng)至少需要1億度。但是為什么太陽(yáng)的內(nèi)核只有1500萬(wàn)度就可以被點(diǎn)燃呢?

具體來說是這樣的,太陽(yáng)其實(shí)處于一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)。我們常見的物質(zhì)狀態(tài)是:固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。

而太陽(yáng)則是等離子態(tài),這是由于自身的質(zhì)量巨大,占到了太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%,導(dǎo)致自身引力巨大,引力會(huì)使得恒星內(nèi)核的溫度特別高,從而使得電子獲得足夠多的能量,擺脫了原子核的束縛。所以,太陽(yáng)內(nèi)核更像是一鍋粒子湯。其中,原子核和電子到處亂串。這無(wú)形當(dāng)中就增加了原子核相撞的概率。但我們要知道的是,原子核是帶正電,這是因?yàn)樵雍耸怯少|(zhì)子和中子構(gòu)成的。質(zhì)子是帶正電的,中子是不帶電的,因此,原子核是帶正電的。

而同種電荷是相互排斥,也就是說,原子核會(huì)在靜電斥力下被相互排斥,這其實(shí)增加了核聚變反應(yīng)難度,核心問題就是需要克服這個(gè)靜電斥力,這就需要額外的能量輸入。照理說,如果沒有外人來給這個(gè)系統(tǒng)輸入能量,太陽(yáng)的核聚變反應(yīng)應(yīng)該是不會(huì)發(fā)生。

不過,在微觀世界中存在這一種量子效應(yīng),被我們稱為隧穿效應(yīng)。意思是說,原本在宏觀世界中不可能的事情,或者說需要額外輸入能量的事情,在微觀世界中就有一定的概率發(fā)生。通過統(tǒng)計(jì),科學(xué)家就發(fā)現(xiàn),一對(duì)原子核每10億年才發(fā)生一次核聚變反應(yīng)。

照理說,這個(gè)概率是特別特別低的,低到幾乎不會(huì)發(fā)生。不僅如此,如果我們仔細(xì)觀測(cè),就會(huì)發(fā)現(xiàn),氫原子核中存在著一個(gè)質(zhì)子,而氦原子核是2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子。這就是說,在這個(gè)過程中發(fā)生了4個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為了2個(gè)質(zhì)子和中子,也就意味著有2個(gè)質(zhì)子要轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶印_@其實(shí)是需要弱力參與的,而弱力是真的很難,發(fā)生的概率也很低。

我們要知道的是,偏偏太陽(yáng)是足夠大,粒子數(shù)足夠多,因此再小的概率到了這里,都變成了大概率事件。但是由于“隧穿效應(yīng)”和“弱力”的發(fā)生概率都很低,它們控制著核聚變的反應(yīng)速率。所以,太陽(yáng)不可能像氫彈那樣一下全炸了,而是需要慢慢地?zé)?/p>

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簡(jiǎn)單來說,這是因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)只發(fā)生在太陽(yáng)的內(nèi)部,并且太陽(yáng)自身?yè)碛袕?qiáng)大的引力來對(duì)抗輻射壓。

太陽(yáng)的主要成分是氫和氦,氫原子核的比結(jié)合能更低,更容易發(fā)生核聚變反應(yīng)。盡管如此,氫核聚變反應(yīng)所需的條件仍然非?量獭S捎谠雍硕际菐д姾,電磁力會(huì)導(dǎo)致它們互相排斥,所以它們很難結(jié)合到一起。為了使氫原子核互相碰撞,就需要使氫原子核的運(yùn)動(dòng)速度足夠高,動(dòng)能足夠大,它們碰撞的概率才會(huì)更大。

在太陽(yáng)自身重力的作用下,太陽(yáng)核心部分被擠壓,產(chǎn)生了高溫(1500萬(wàn)度)和高壓(地球大氣壓的2600億倍)的環(huán)境。只有在這樣的極端環(huán)境下,氫原子核才更有可能互相碰撞聚變成氦原子核。據(jù)估計(jì),太陽(yáng)核心區(qū)域的半徑最多為太陽(yáng)半徑的四分之一。在核心之外的其他部分,均沒有足夠的溫度和壓力來引發(fā)氫核聚變,能夠進(jìn)行核聚變反應(yīng)的只有核心部分。

即便在太陽(yáng)核心的高溫高壓環(huán)境中,氫原子核的碰撞概率只是變高了,所有氫原子核并不會(huì)一下子全部碰撞在一起。據(jù)估計(jì),太陽(yáng)核心每秒會(huì)有400多萬(wàn)噸的氫原子核被聚變,其中有0.7%的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量——高達(dá)3.85×10^26焦耳,這相當(dāng)于18億枚人類史上最強(qiáng)氫彈同時(shí)爆炸。

雖然太陽(yáng)核聚變會(huì)釋放出巨大的能量,但由于太陽(yáng)自身具有很強(qiáng)的重力可以與之抗衡,所以太陽(yáng)能夠保持穩(wěn)定,既不會(huì)發(fā)生引力坍縮,也不會(huì)爆炸。太陽(yáng)內(nèi)部的氫核聚變已經(jīng)持續(xù)了大約46億年,按照目前的速度,這個(gè)過程還能再持續(xù)50億年。

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太陽(yáng)發(fā)生核聚變?yōu)槭裁床槐ǎ刻?yáng)是由古老天體大爆炸的回落能量聚變而來,是向內(nèi)塌陷。大爆炸時(shí)所有能量向外釋放是裂變現(xiàn)象。太陽(yáng)是由古老天體撞擊或太空渦流潮形成的黑洞引發(fā)的太空局部宇宙大爆炸后,回落的微能量粒子向回塌縮形成的太空星云演變而來。它己經(jīng)歷了中子星,質(zhì)子星,現(xiàn)在己聚變到原子星的過程。太陽(yáng)聚變爆炸釋放的能量,來自它本身旋轉(zhuǎn)的能量與外來射入的能量發(fā)生撞擊釋放而形成的。釋放的能量隨太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)渦流潮,能量渦流潮帶動(dòng)它周圍的天體星球一起,在更大的銀河系中心發(fā)出的旋轉(zhuǎn)能量潮的作用下一起隨銀河系旋轉(zhuǎn)。

太陽(yáng)的能量之所以回落并旋轉(zhuǎn)是受銀河系中心旋轉(zhuǎn)能量的向心力控制,使它不能無(wú)限向外逃逸釋放,同時(shí)太陽(yáng)也有一個(gè)自轉(zhuǎn)的向心力,這個(gè)向心力來直周圍恒星發(fā)射的能量,以及周圍所有天體的反射能量。太陽(yáng)聚變的過程實(shí)質(zhì)是太陽(yáng)的能量粒子與外來能量粒子相互撞擊聚合的過程。當(dāng)太陽(yáng)的光子與外來的光子撞擊成夸克粒子后,夸克粒子再撞擊聚變成質(zhì)子和中子,質(zhì)子和中子撞擊后聚變成原子核,最初的原子核便是現(xiàn)在太陽(yáng)聚變成的氫元素同位素的各種原子核。

氫的原子核繼續(xù)與夸克粒子撞擊就聚變成了氦元素的原子核。太陽(yáng)在不斷向外發(fā)射能量粒子的過程中會(huì)與射向太陽(yáng)的微能量粒子聚變成元素周期表中的所有元素,最終會(huì)演變成行星,然后演變成慧星,最終成為小行星。

所有的太空天體星球都是由微能量粒子聚變而成,最終又裂變成微能量粒子,這就是宇宙能量的不滅性,和虛實(shí)能量無(wú)限循環(huán)的變化性。

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“我們有理由相信,在不久的將來,能夠理解恒星是如何工作的!薄⑸鄱☆D,1926年

太陽(yáng)和所有的恒星一樣,通過核反應(yīng)發(fā)光,發(fā)熱,在數(shù)十億年的時(shí)間里將能量送入宇宙空間。但是我們知道太陽(yáng)的質(zhì)量大約是地球的30萬(wàn)倍,主要以氫的形式存在,那太陽(yáng)為什么沒有發(fā)生失控的核聚變,在很短的時(shí)間內(nèi)消耗所有的燃料?而是穩(wěn)定的在燃燒。

恒星為什么不會(huì)失控

要知道這個(gè)問題的答案,我們就要進(jìn)入太陽(yáng)的內(nèi)部看一下為什么太陽(yáng)需要數(shù)十億年的時(shí)間才能緩慢的耗盡燃料。我們先把太陽(yáng)和太陽(yáng)系中的行星做一個(gè)比較!

當(dāng)我們觀察太陽(yáng)系的內(nèi)行星時(shí),體積最小的行星水星也是質(zhì)量最小的。下一個(gè)是火星,其次是金星和地球,內(nèi)行星的質(zhì)量和大小都很接近。當(dāng)我們把越來越多的原子堆在一起的時(shí)候,原子數(shù)越多,組成的物體體積越大質(zhì)量越大。但對(duì)于外行星來說。土星是太陽(yáng)系中第二大的行星,其大小與木星差不多,直徑約為木星的85%。但是在質(zhì)量方面呢?土星的質(zhì)量只有木星的三分之一!這個(gè)大小和質(zhì)量不成比例啊,為了理解發(fā)生了什么,我們必須深入到原子層面。

木星是由氫和其他密度極高的元素構(gòu)成。土星幾乎是由相同的物質(zhì)構(gòu)成的,但木星的質(zhì)量是土星的三倍。

所以木星的壓力更大,原子會(huì)在更大的引力下向中心收縮,隨著質(zhì)量的增加,原子之間的距離也越來越近。

當(dāng)質(zhì)量越來越大的時(shí)候,核心會(huì)不斷的收縮。當(dāng)質(zhì)量大約是木星質(zhì)量的70倍或者是太陽(yáng)質(zhì)量的8%,核心的氫原子將會(huì)在巨大的壓力下開始融合成更重的元素!

當(dāng)核心點(diǎn)燃核聚變的時(shí)候整個(gè)行星就會(huì)膨脹。這是為什么呢?

當(dāng)一顆行星在引力的作用下壓縮原子的時(shí)候,原子本身的結(jié)構(gòu)就可以抵抗引力。但是一旦壓力過高,密度過大,發(fā)生核聚變的時(shí)候,質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。而能量就以光子的形式向外輻射,產(chǎn)生輻射壓力,將整個(gè)恒星的原子向外推。

此時(shí)就不是原子在抵抗引力了,而是核聚變產(chǎn)生的輻射壓力。這樣恒星就進(jìn)入了一個(gè)主序星階段,輻射和引力基本平衡,元素也會(huì)緩慢的沉降到核心!這樣恒星就不會(huì)發(fā)生失控的核聚變了。那么是什么決定了恒星的反應(yīng)速率呢?

恒星質(zhì)量的大小決定了其壽命

一顆像紅矮星這樣的低質(zhì)量恒星要比木星大很多倍,而一顆像太陽(yáng)這樣的恒星則要大得多。

對(duì)于太陽(yáng)來說,每一秒鐘就會(huì)把6億噸氫聚變成氦!這六億噸的核聚變發(fā)生在太陽(yáng)的核心(太陽(yáng)半徑的20%)。但是要記住,太陽(yáng)的半徑是70萬(wàn)公里;在其直徑上可以排列100多個(gè)地球!如果我們把太陽(yáng)核聚變的區(qū)域和它整個(gè)體積相比,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)每立方米“只”產(chǎn)生大約300瓦的熱量,也就是兩個(gè)成年男性所產(chǎn)生的熱量。理論上,一群太陽(yáng)核心大小的人可以產(chǎn)生和太陽(yáng)一樣多的熱量。

核聚變的速率很大程度上取決于恒星核心的大小。對(duì)于我們的太陽(yáng)來說,99%的聚變發(fā)生在恒星最內(nèi)部24%的區(qū)域。對(duì)于質(zhì)量較低的恒星來說,核心越來越小,這就大大降低了聚變的速率。

也就說說恒星的質(zhì)量越低,就越暗,越冷,越紅,壽命也就越長(zhǎng)!

像太陽(yáng)這樣的g型恒星可能會(huì)存活100 - 150億年,而一顆低質(zhì)量、昏暗的紅矮星(m型恒星)可能存在幾千億到幾萬(wàn)億年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過宇宙的年齡!

但另一方面,當(dāng)恒星變得越來越大,聚變核心就會(huì)變得越來越大。最大、最藍(lán)的o型星的質(zhì)量是太陽(yáng)的100多倍,在不到100萬(wàn)年的時(shí)間里就會(huì)燃燒完全部的氫燃料!

對(duì)于所有像像太陽(yáng)一樣燃燒氫的恒星來說,決定恒星壽命的唯一因素是恒星的自身質(zhì)量。

因此太陽(yáng)以現(xiàn)在這樣均衡緩慢的速度進(jìn)行核聚變是因?yàn)樗幵谝粋(gè)合適的質(zhì)量。核聚變產(chǎn)生的輻射也足以抵消太陽(yáng)內(nèi)部的引力,正是正是核聚變和引力的平衡阻止了太陽(yáng)的膨脹或收縮。恒星越大,釋放出的輻射就越多,燃料的燃燒速度也就越快。這就是太陽(yáng)由內(nèi)而外的工作原理!

9

太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生著劇烈的爆炸,每秒損耗420萬(wàn)噸物質(zhì),釋放的能量超過人類有史以來制造的所有核彈,但太陽(yáng)引力又十分強(qiáng)大,可以將爆炸限制在一定范圍內(nèi)。

太陽(yáng)內(nèi)部由于壓力、溫度都十分的高,等離子體物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)十分迅速,氫核在這樣的情況下劇烈的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),就可能相互碰撞,碰撞的時(shí)候氫核結(jié)合在一起形成氦核,同時(shí)伴隨著質(zhì)量損失和能量釋放,這個(gè)過程就是一次微型的爆炸,而太陽(yáng)核心區(qū)域物質(zhì)異常稠密,這樣的事情發(fā)生的很頻繁,于是就組成了太陽(yáng)系最猛烈的爆炸,向外噴發(fā)的能量在太陽(yáng)表面掀起“巨浪”,日冕等結(jié)構(gòu)的形成就是太陽(yáng)能量波動(dòng)。

但是太陽(yáng)引力又十分強(qiáng)大,可以將“爆炸”的影響降到最低,爆炸的力和引力形成平衡,使得太陽(yáng)維持在目前的主序星階段,持續(xù)穩(wěn)定地燃燒。而隨著太陽(yáng)內(nèi)部參與核聚變的氫核的減少,太陽(yáng)內(nèi)核會(huì)收縮,啟動(dòng)氦的聚變反應(yīng),短時(shí)間內(nèi)釋放的能量,將推動(dòng)外層物質(zhì)突破引力的束縛劇烈的膨脹,這就是太陽(yáng)的紅巨星階段,這樣的現(xiàn)象是根據(jù)人類觀測(cè)得出的結(jié)論,不是純理論,更不是猜想。

而氫彈那樣的核聚變過程是不同的,利用爆炸形成的高溫高壓點(diǎn)燃核聚變,釋放龐大的能量,地球的引力、大氣壓力環(huán)境無(wú)法束縛這樣劇烈的能量沖擊,因此會(huì)造成巨大的破壞,但氫彈的核聚變?cè)牧洗蟛糠侄祭速M(fèi)了。

10

太陽(yáng)是個(gè)大火球,每天燃燒自己。釋放能量,照射大地。但是太陽(yáng)周圍有很多天體,恒星質(zhì)子變是永恒的定律。鐵元素是最終的變化,比較穩(wěn)定。太陽(yáng)有一個(gè)通紅的恒星質(zhì)子變磁場(chǎng),可以釋放體內(nèi)的能量源頭。所以不發(fā)生爆炸。

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