素食翁
太陽的光和熱不能說是燃燒,燃燒是化學反應,準確來說,太陽的光和熱是核聚變產生的,屬於物理現象。太陽體積比較大,壓強最高能達到地球標準大氣壓的2500億倍。是天然的熱核反應堆,每時每刻都在進行著氫核聚變。所以我們不能認為太陽像燒煤炭一樣,很快會燃燒殆盡。如果人類能夠不再使用裂變催發就能控制氫核聚變,那麼地球上的氫,也夠人類“燒”幾十億甚至上百億年的。人類從此不需要再考慮能源問題了。現在人類掌控的核聚變,就是氫彈,但是氫彈是由原子彈做引擎激發的,所以仍然是有大面積放射汙染。
老隱隱於巔
早期的科學家沒有搞明白,太陽為什麼能夠在這麼長的時期內,產生如此多的能量。
在19世紀早期,科學家假設太陽就像地球上的火,使用像煤這樣的燃料,慢慢地燃燒,然而這個理論有一個嚴重的問題:燃料。
假設你的面前有一個火堆,如果你想維持燃燒,就要不停地加入木柴。如果是像太陽那麼大的一堆木頭,在保證有足夠的氧氣來燃燒的情況下,也只能維持大約5000-6000年的燃燒。時間儘管很長,但卻還不足以支持地球上的生命。
在20世紀早期,在研究地球岩石和化石的碳-14年代測定時證實,太陽在30億年前就已經以足夠維持生命的溫度存在了,顯然,必須有其他的一些方式供應著太陽。
1929年,阿特金森(Atkinson)和奧特麥斯(Houtermans)從理論上計算了氫原子在幾千萬度高溫下聚變成氦原子的可能性,為以後的核聚變奠定了理論基礎。在之後的氫彈研究中,也證實了這種理論。
原子彈:小男孩
質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦)。
氫的三種同位素:H氕原子核內有1個質子,無中子;氘D(又叫重氫) ,原子核內有1個質子,1箇中子;氚T(又叫超重氫),原子核內有1個質子,2箇中子。
條件都必須恰到好處才能發生,為了讓兩個中子發生相互作用,它們各有一個正電荷,因此相互排斥,所以得讓它們充分靠近,要做到這一點,就得加熱,那就意味著粒子快速移動,當足夠密集的時候,它們會相互撞擊,之間足夠的靠近,從而實現聚合。
太陽的內核是個核聚變完美的場所,它有15000000攝氏度,而且它也非常的密集,密度大約是鉛(11.3437克/立方厘米)的10倍,如此高的密度,卻不是以固體形態存在,由於超乎想象的高溫,它保留著等離子狀。
太陽裡,這些氫原子在巨大的壓力下,飛撞在一起,形成氦原子,在這個聚合過程中,原來的原子比產生的原子質量稍微小一點,缺少的質量作為能量釋放了。每一秒中太陽內部有6億噸氫聚合,產生5.95億噸氦,缺失的500萬噸質量轉換成了能量,相當於10億個萬噸級的氫彈。
而,那只是每一秒。
SMETalk
自古以來,人類仰望天空,對天體感到無盡好奇。閃閃發光的星星和熾熱的太陽,充滿著神秘。對於天文學家而言,太陽只不過是一顆正在走向死亡的恆星。但對於其他人而言,太陽是一個熊熊燃燒的大火球,為我們能提供光和熱。
太陽已經持續燃燒了大約50億年,是什麼在維持太陽的燃燒呢?我們都知道,太空中沒有空氣,因此沒有氧氣可用於太陽的燃燒。在我們的日常經驗中,我們所熟悉的唯一燃燒是火焰燃燒。本質上,這是一種放出光和熱的氧化反應。但這不是唯一的反應類型。太陽確實在“燃燒”,但它是一種核反應,而不是化學反應。
太陽的燃料為氫原子,73%的太陽質量由這種化學元素組成。太陽的光和熱都來自於它的中心區域,那裡的溫度高達1500萬攝氏度,壓力高達3000億個地球大氣壓。在這樣的極端高溫高壓下,四個氫原子能夠聚變成一個氦原子,並釋放出能量。因此,氫核聚變無需氧氣的參與,太陽的“燃燒”不用氧氣。
太陽每秒要燒掉426萬噸的氫原子,根據愛因斯坦的質能方程E=mc^2,可以計算出太陽的功率為3.85×10^26瓦,相當於每秒9.19×10^10噸的TNT爆炸。
那麼,太陽最終會熄滅嗎?
答案是顯然的,太陽最終會燃燒殆盡,只不過還要一段非常漫長的時間,因為太陽的燃料非常充足。自誕生數十億年以來,太陽已經燃燒了一半的氫燃料。目前,太陽所包含的氫燃料還足夠再燒50億年。當氫燃料耗盡,核心坍縮,溫度升高,太陽將開始燃燒氦。此時,太陽將會膨脹成紅巨星。之後,太陽外層被剝離,結果留下白矮星。再經過數十億的冷卻,白矮星最終完全變暗,在宇宙中徹底死去。
火星一號
太陽是位於太陽系中心的恆星,目前太約50億歲,太陽直徑相當於地球直徑的109倍;體積大約是地球的130萬倍;其質量大約是地球的33萬倍。
太陽質量大約四分之三都是氫,剩下的幾乎都是氦,其他的重元素少於2%。其能源來源於它直徑不到50萬千米的核心部分,溫度高達1,500萬度,壓力極大。在這樣高溫、高壓條件下,產生核聚變反應,而太陽就是採用核聚變的方式向太空釋放光和熱的。
太陽燃燒使用得最多的燃料是氫元素,但並不是普通的氫氧化學燃燒,而是太陽使用氫-氫之間的核聚變來提供能量的。其燃燒過程並不需要氧氣,並且比氫氧燃燒能量高數千倍。在核聚變的過程中,太陽釋放大量的能量需要通過損耗質量來實現,所釋放的這種能量能使太陽發光。每秒鐘,太陽由於核聚變而損耗的質量大約為400萬噸,而按照其本身巨大的質量和這樣的消耗速度,在過去50億年中,太陽只消耗了其0.03%的質量。
太陽目前正處於中年期,一旦它的氫燃料消耗殆盡,太陽將變為所謂的"白矮星"。據科學家估計,其壽命還有大約50到60億年。在這之後,太陽內部的氫元素耗盡,其核心將發生坍縮,導致溫度上升。知道太陽開始把氦元素聚變成碳元素,這種現象才會停止。轉向新元素過後,太陽的質量將會有所下降,這會導致地球或者火星離太陽更遠。而太陽的外層則會延伸到地球或者火星目前運行的軌道處。
因此,總結來說,太陽體積和質量十分龐大,目前還很長壽,它靠核聚變產生強大的能量,主要的燃料是氫氣,燃燒的過程也不需要氧氣的參與。
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鎂客網
在早期,有過主流觀點認為太陽是一個燃燒的巨大碳火球,給人類提供光和熱。
現在,雖然對太陽的能量來源以及釋放依然有一些問題有待解決,但是太陽依靠核聚變釋放能量已成為共識。現在研究可控核聚變的裝置叫做“人造太陽”或“仿星器”,就是因為太陽上進行著核聚變。不過太陽上的核聚變和人類能夠操作的核聚變有著完全的不同,人類還無法實現太陽上那樣的核聚變。
太陽上的質子-質子鏈核聚變是從宇宙中含量最多的氕原子核(質子)開始,到最後生成氦4的過程。氕的原子核裡沒有中子只有一個質子,而氦3氦4中卻是有中子的。人類現在能夠實現的核聚變,反應前後質子數、中子數都是保持不變的,能夠改變質子數和中子數的核聚變需要的條件非常高。
太陽核心處的壓強約有幾千億個標準大氣壓,溫度也能達到上千萬攝氏度。即使如此強大的壓力,也不能克服質子間的庫倫斥力完成質子-質子鏈反應的第一步。這一步之所以能夠完成,依靠的是勢壘貫穿。在量子力學中,低於勢壘能量的粒子也有一定的幾率穿過勢壘,就好像困在屋子裡的人能夠穿牆而過一樣。可以想象這個幾率有多低。正是因此,保證了太陽不會在短期內將核聚變燃料耗盡。
如果恆星的質量比太陽大很多,這樣恆星內部的壓力及溫度就會使得恆星內部的核聚變非常劇烈,使得大質量的恆星壽命反而短,質量很大的恆星壽命可能只有幾百萬年,質量小的恆星壽命能夠超過一千億年。像太陽這樣質量的恆星壽命大約為100億年,目前太陽正處在大約50億歲的中年時期,還能繼續工作四五十億年。
刁博
川陀太空解答:恆星產能的兩種重要機制分別是引力收縮和核反應。引力收縮是恆星向外的壓力不能與向內的擠壓平衡(沒達到流體動力學平衡),恆星會收縮。勢能減少,動能增加,使得恆星發光。由地質學可知,地球已是幾十億歲了,太陽的年齡應該與地球的年齡相同,或者比地球的年齡要大。
因此在某一時期,太陽的產能機制是引力收縮,但肯定存在另外的產能機制。太陽現今處於主序星階段,中心氫燃燒,即氫的聚變反應,為太陽持續發光提供能量。在太陽內部,四個氫核經過P-P鏈產生一個氦,CNO循環也可以產生這一過程。每秒消耗3.6乘以10的38次方氫核,根據愛因斯坦質能關係,可知這一聚變過程產生巨大的能量。經推算,太陽以現在的光度還能存在10的11次方年,太陽的年齡大約為45億年,它的中心氫只消耗了5%。P-P鏈是兩個氫核聚合成氫,氫和一個氫核聚合成氦三,最後兩個氦三聚合成氦四,釋放一個氫核,在此過程中,釋放能量和光子。
如果溫度超過1.4乘以10的7次方 K時,兩個氦三聚合成鈹,鈹同電子和質子發生反應生成鋰和中微子,鋰與氫核生成兩個氦,在反應過程中產生能量、光子和中微子等。在溫度較低時,P-P鏈產能率高,溫度較高時,後一個產生氦的反應產能率高。此外,太陽還存在CN和CNO循環。CN循環是氫核與碳十三生成氮,氮與氫核生成氧十五,反應過程中釋放能量。當溫度高於1.4乘以10的7次方 K時,發生CNO反應。
川陀太空
太陽的燃料非常簡單,就是氫,和我們小時候玩的氫氣球裡面是同一種元素。
為啥普普通通的氫這麼耐燒呢?
第一點可能不少答主都說了,因為太陽核心進行的並不是燒木頭燒煤那種普通的燃燒,而是核聚變反應。既然是核反應,就不用考慮氧氣的事情了。更何況即使是普通的燃燒也不都需要氧氣參與的,不信可以回去翻翻中學化學書。
第二點可能講的比較少,核電站核彈那種好像反應速率很快,那為啥太陽裡面的核反應能持續幾十億年呢?
如果說核彈像是放鞭炮,一眨眼功夫就炸光了,核電站像是燒爐子,得控制火力,不要太冷也不能太熱,那麼太陽核心的聚變反應更像是在抽彩票,而且是中獎率極低的彩票。
原子核之間要想發生作用,聚變成一個新的原子,是非常困難的,需要極高的溫度和壓力,原子就好像要翻越一堵能量的高牆,即使在太陽核心也是很難達到。幸虧原子世界是講概率的,翻不過去可以“穿”過去,只不過這種“穿過去”的概率很小,小到一萬億億億分之一。太陽上參加核聚變抽獎的粒子非常多,約有一億億億億億億億個,這樣一來,即使中獎率奇低,也總有中獎的。
這就好比有個700億的大獎,每張獎券一塊錢,但中獎率只有100億分之一,地球上70億人,每人買一張,都未必會有人中獎;這時候比爾蓋茨來了,拿出700億買了700億張獎券,能中獎的話就一點也不奇怪了。
太陽上的氫元素就是普通的氫元素,比爾蓋茨的一塊錢也是普通的一塊錢,但是當大量的氫或者大量錢聚集到一起的時候,就可以做到普通人難以想象的事情,不論是發光發熱幾十億年還是努力消滅某種疾病。
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喬小海
太陽是一顆恆星,位於太陽系的正中間。太陽已經有50億歲了。照現在燃燒速度,太陽還能繼續燃燒50億年。可是是什麼燃料讓太陽燃燒這麼長時間呢?
早期科學家以為太陽跟我們地球一樣,是燒炭的。但其實太陽燒的是宇宙裡最輕的元素—氫。氫是宇宙裡誕生的第一種元素。但是它用什麼方式來燒氫呢?不是我們理解的氧化反應,而是跟核彈一樣使用的核聚變。就是說把氫原子對撞在一起,從而產生更重的原子以及能量。就是那一部分能量,使得太陽發光發熱。
可是太陽上的氫元素終將耗盡,太陽上的氫元素耗盡後,就會開始燃燒氦元素。氦比氫重一些。太陽跟原來一樣,把氦原子對撞在一起,形成新的原子—鋰原子和能量。鋰原子燃燒的過程和氦原子以及氫原子一樣。當太陽一直下去,燃燒到碳的時候,太陽就不能繼續燃燒了。太陽內部的壓力再也沒有力量把碳繼續對撞了。於是太陽就會變成紅巨星,把地球吞併掉。
而更大的恆星則會繼續燒下去,因為更大的恆星有更大的壓力。所以它們可以一直燒到鐵。但是他們也有末日,這個末日就是等他們燒到鐵的時候。恆星想繼續把鐵撞擊在一起,但是因為鐵會吸收能量,所以這是不可能的事兒。核聚變一旦沒有了力量,引力就會把恆星擠在一起,擠到連原子中的中子也給擠到了一起。恆星在那一瞬間崩塌,引發宇宙中最劇烈的爆炸—超新星。
文史大世界
太陽是太陽系的中心天體,佔有太陽系總體質量的99.86%。太陽系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等,都圍繞著太陽公轉,而太陽則圍繞著銀河系的中心公轉。
太陽是位於太陽系中心的恆星,它幾乎是熱等離子體與磁場交織著的一個理想球體。太陽直徑大約是1392000(1.392×10⁶)千米,相當於地球直徑的109倍;體積大約是地球的130萬倍;其質量大約是2×10³⁰千克(地球的330000倍)。從化學組成來看,現在太陽質量的大約四分之三是氫,剩下的幾乎都是氦,包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質量少於2%,採用核聚變的方式向太空釋放光和熱。
太陽目前正在穿越銀河系內部邊緣獵戶臂的本地泡區中的本星際雲。在距離地球17光年的距離內有50顆最鄰近的恆星系(與太陽距離最近的恆星是稱作比鄰星的紅矮星,大約4.2光年)。
太陽是一顆黃矮星(光譜為G2V),黃矮星的壽命大致為100億年,目前太陽大約45.7億歲。 在大約50至60億年之後,太陽內部的氫元素幾乎會全部消耗盡,太陽的核心將發生坍縮,導致溫度上升,這一過程將一直持續到太陽開始把氦元素聚變成碳元素。雖然氦聚變產生的能量比氫聚變產生的能量少,但溫度也更高,因此太陽的外層將膨脹,並且把一部分外層大氣釋放到太空中。當轉向新元素的過程結束時,太陽的質量將稍微下降,外層將延伸到地球或者火星目前運行的軌道處(這時由於太陽質量的下降,這兩顆行星將會離太陽更遠)。
核反應區
主詞條:核反應區
從中心到0.25太陽半徑是太陽發射巨大能量的真正源頭,也稱為核反應區。在這裡,太陽核心處溫度高達1500萬度,壓力相當於3000億個大氣壓,隨時都在進行著四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應。根據原子核物理學和愛因斯坦的質能轉換關係式E=mc²,每秒鐘有質量為6億噸的氫經過熱核聚變反應為5.96億噸的氦,並釋放出相當於400萬噸氫的能量,正是這巨大的能源帶給了我們光和熱,但這損失的質量與太陽的總質量相比,卻是不值一提的。根據對太陽內部氫含量的估計,太陽至少還有50億年的正常壽命。
輻射區
主詞條:輻射區
0.25太陽半徑~0.86太陽半徑是太陽輻射區,它包含了各種電磁輻射和粒子流。輻射從內部向外部傳遞過程是多次被物質吸收而又再次發射的過程。從核反應區到太陽表面的行程中,能量依次以X射線、遠紫外線、紫外線,最後是可見光的形式向外輻射。太陽是一個取之難盡,用之不竭的能量源泉。
對流層
主詞條:太陽對流層
對流層是輻射區的外側區域,其厚度約有十幾萬千米,由於這裡的溫度、壓力和密度梯度都很大,太陽氣體呈對流的不穩定狀態。使物質的徑向對流運動強烈,熱的物質向外運動,冷的物質沉入內部,太陽內部能量就是靠物質的這種對流,由內部向外部傳輸。[3]
大氣層
太陽光球以上的部分統稱為太陽大氣層,跨過整個電磁頻譜,從無線電、可見光到伽馬射線,都可以觀察它們分為5個主要的部分:溫度極小區、色球、過渡區、日冕、和太陽圈,太陽圈可能是太陽大氣層最稀薄的外緣並且延伸到冥王星軌道之外與星際物質交界,交界處稱為日鞘,並且在那兒形成剪切的激波前緣。色球、過渡區和日冕的溫度都比太陽表面高,原因還沒有獲得證實,但證據指向阿爾文波可能攜帶了足夠的能量將日冕加熱。
光球
主詞條:光球
對流層上面的太陽大氣,稱為太陽光球。光球是一層不透明的氣體薄層,厚度約500千米。它確定了太陽非常清晰的邊界,幾乎所有的可見光都是從這一層發射出來的。[3]
色球
主詞條:色球
色球位於光球之上。厚度約2000千米。太陽的溫度分佈從核心向外直到光球層,都是逐漸下降的,但到了色球層,卻又反常上升,到色球頂部時已達幾萬度。由於色球層發出的可見光總量不及光球的1%,因此人們平常看不到它。只有在發生日全食時,即食既之前幾秒種或者生光以後幾秒鐘,當光球所發射的明亮光線被月影完全遮掩的短暫時間內,在日面邊緣呈現出狹窄的玫瑰紅色的發光圈層,這就是色球層。平時,科學家們要通過單色光(波長為6563埃)色球望遠鏡才能觀測到太陽色球層。[3]
日冕
主詞條:日冕
日冕是太陽大氣的最外層,由高溫、低密度的等離子體所
太陽大氣(2張)
組成。亮度微弱,在白光中的總亮度比太陽圓面亮度的百分之一還低,約相當於滿月的亮度,因此只有在日全食時才能展現其光彩,平時觀測則要使用專門的日冕儀。日冕的溫度高達百萬度,其大小和形狀與太陽活動有關,在太陽活動極大年時,日冕接近圓形;在太陽寧靜年則呈橢圓形。自古以來,觀測日冕的傳統方法都是等待一次罕見的日全食——在黑暗的天空背景上,月面把明亮的太陽光球面遮掩住,而在日面周圍呈現出青白色的光區,就是人們期待觀測的太陽最外層大氣——日冕。
皇家大總管
1、太陽是以核聚變方式來提供能量。本質上它可以使用一切比鐵原子量更小的元素為燃料,合成更重的元素,釋放巨大的核聚變能量。當然太陽使用得最多的燃料是氫元素,它生命的90%的時間都是燃燒氫氣,只不過不是普通的氫氧化學燃燒,那點化學能只是九牛一毛而已,實際上太陽使用氫-氫之間的核聚變提供能量,比氫氧燃燒能量高數千倍。
2、氫-氫核聚變產生氦,氫消耗完畢後改為3氦核聚變產生碳,然後碳繼續核聚變可以產生硅、氧等一系列原子,但這個核聚變鏈條抵達合成鐵原子之後就抵達太陽最後時光了。
3、因為鐵元素是核能最低也是最穩定的元素,無論是鐵核聚變還是核裂變,都需要吸收能量而不是釋放能量,所以當太陽燃燒到硅氧階段後,產生鐵元素,便開始積累鐵元素並停止核聚變了,此時太陽的命運就取決於初始質量。
4、小質量的恆星變成無趣的白矮星,陰冷冷的死去,大質量的恆星則在大爆炸中結束生命,核心留下中子星或則黑洞。
5、但不要小看這最後階段的超新星爆炸,雖然是極其短暫的一瞬間,但確實宇宙中最有意義的大爆炸,所有構成生命要素的比鐵重的元素都是在這一瞬間產生的,可以說沒有超新星大爆炸,就不會有生命存在。
所以,不要想象地獄是什麼模樣,看看我們自己的身體吧,它就曾來自比地獄惡劣100倍的地方。