太阳燃烧的是什么燃料?

素食翁


用“燃烧”这个词并不准确,而且也不需要氧气,太空中也没有氧气可供燃烧!

如今我们知道,太阳发光发热的能量来源是其核心的核聚变,不过我们了解到这些只是是一个世纪之前,仅仅有百年左右的时间!

在20世纪之前,人们并不知道太阳为何能持续发光,它的能量来源到底是什么。如果太阳就像我们日常见到的“木材燃烧”一样产生能量,在几千年内太阳就燃烧殆尽了。

科学家们明白,会有一种更高效的“燃烧”方式。在20世纪初,随着对于原子内部早就越来越深入,科学家们终于明白太阳“燃烧”的秘密!

核聚变!简单说就是把氢聚合成氦!而这一切都发生在太阳的内核中!

太阳的内核温度高达1500万度,压力极大,在高温高压下,氢原子开始变得不稳定,质子和中子开始聚合,成为质量更重的氦,同时释放出巨大能量!

太阳每秒消耗掉400万吨的氢,400万多看上去很多,但与太阳质量1.9891*10的30次方千克相比,简直太微不足道了,这也是为什么太阳能够持续稳定地燃烧50亿年,而且还会有50亿年的燃烧时间!

50亿年之后,随着氢燃料的耗尽,太阳开始逐步向红巨星过度,之后会一步步走向最终的“坟墓”-白矮星!


宇宙探索


早期的科学家没有搞明白,太阳为什么能够在这么长的时期内,产生如此多的能量。

在19世纪早期,科学家假设太阳就像地球上的火,使用像煤这样的燃料,慢慢地燃烧,然而这个理论有一个严重的问题:燃料。

假设你的面前有一个火堆,如果你想维持燃烧,就要不停地加入木柴。如果是像太阳那么大的一堆木头,在保证有足够的氧气来燃烧的情况下,也只能维持大约5000-6000年的燃烧。时间尽管很长,但却还不足以支持地球上的生命。

在20世纪早期,在研究地球岩石和化石的碳-14年代测定时证实,太阳在30亿年前就已经以足够维持生命的温度存在了,显然,必须有其他的一些方式供应着太阳。

1929年,阿特金森(Atkinson)和奥特麦斯(Houtermans)从理论上计算了氢原子在几千万度高温下聚变成氦原子的可能性,为以后的核聚变奠定了理论基础。在之后的氢弹研究中,也证实了这种理论。

原子弹:小男孩

质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)。

氢的三种同位素:H氕原子核内有1个质子,无中子;氘D(又叫重氢) ,原子核内有1个质子,1个中子;氚T(又叫超重氢),原子核内有1个质子,2个中子。

条件都必须恰到好处才能发生,为了让两个中子发生相互作用,它们各有一个正电荷,因此相互排斥,所以得让它们充分靠近,要做到这一点,就得加热,那就意味着粒子快速移动,当足够密集的时候,它们会相互撞击,之间足够的靠近,从而实现聚合。

太阳的内核是个核聚变完美的场所,它有15000000摄氏度,而且它也非常的密集,密度大约是铅(11.3437克/立方厘米)的10倍,如此高的密度,却不是以固体形态存在,由于超乎想象的高温,它保留着等离子状。

太阳里,这些氢原子在巨大的压力下,飞撞在一起,形成氦原子,在这个聚合过程中,原来的原子比产生的原子质量稍微小一点,缺少的质量作为能量释放了。每一秒中太阳内部有6亿吨氢聚合,产生5.95亿吨氦,缺失的500万吨质量转换成了能量,相当于10亿个万吨级的氢弹。

而,那只是每一秒。


SMETalk


自古以来,人类仰望天空,对天体感到无尽好奇。闪闪发光的星星和炽热的太阳,充满着神秘。对于天文学家而言,太阳只不过是一颗正在走向死亡的恒星。但对于其他人而言,太阳是一个熊熊燃烧的大火球,为我们能提供光和热。

太阳已经持续燃烧了大约50亿年,是什么在维持太阳的燃烧呢?我们都知道,太空中没有空气,因此没有氧气可用于太阳的燃烧。在我们的日常经验中,我们所熟悉的唯一燃烧是火焰燃烧。本质上,这是一种放出光和热的氧化反应。但这不是唯一的反应类型。太阳确实在“燃烧”,但它是一种核反应,而不是化学反应。

太阳的燃料为氢原子,73%的太阳质量由这种化学元素组成。太阳的光和热都来自于它的中心区域,那里的温度高达1500万摄氏度,压力高达3000亿个地球大气压。在这样的极端高温高压下,四个氢原子能够聚变成一个氦原子,并释放出能量。因此,氢核聚变无需氧气的参与,太阳的“燃烧”不用氧气。

太阳每秒要烧掉426万吨的氢原子,根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2,可以计算出太阳的功率为3.85×10^26瓦,相当于每秒9.19×10^10吨的TNT爆炸。

那么,太阳最终会熄灭吗?

答案是显然的,太阳最终会燃烧殆尽,只不过还要一段非常漫长的时间,因为太阳的燃料非常充足。自诞生数十亿年以来,太阳已经燃烧了一半的氢燃料。目前,太阳所包含的氢燃料还足够再烧50亿年。当氢燃料耗尽,核心坍缩,温度升高,太阳将开始燃烧氦。此时,太阳将会膨胀成红巨星。之后,太阳外层被剥离,结果留下白矮星。再经过数十亿的冷却,白矮星最终完全变暗,在宇宙中彻底死去。


火星一号


在早期,有过主流观点认为太阳是一个燃烧的巨大碳火球,给人类提供光和热。

现在,虽然对太阳的能量来源以及释放依然有一些问题有待解决,但是太阳依靠核聚变释放能量已成为共识。现在研究可控核聚变的装置叫做“人造太阳”或“仿星器”,就是因为太阳上进行着核聚变。不过太阳上的核聚变和人类能够操作的核聚变有着完全的不同,人类还无法实现太阳上那样的核聚变。


太阳上的质子-质子链核聚变是从宇宙中含量最多的氕原子核(质子)开始,到最后生成氦4的过程。氕的原子核里没有中子只有一个质子,而氦3氦4中却是有中子的。人类现在能够实现的核聚变,反应前后质子数、中子数都是保持不变的,能够改变质子数和中子数的核聚变需要的条件非常高。

太阳核心处的压强约有几千亿个标准大气压,温度也能达到上千万摄氏度。即使如此强大的压力,也不能克服质子间的库伦斥力完成质子-质子链反应的第一步。这一步之所以能够完成,依靠的是势垒贯穿。在量子力学中,低于势垒能量的粒子也有一定的几率穿过势垒,就好像困在屋子里的人能够穿墙而过一样。可以想象这个几率有多低。正是因此,保证了太阳不会在短期内将核聚变燃料耗尽。

如果恒星的质量比太阳大很多,这样恒星内部的压力及温度就会使得恒星内部的核聚变非常剧烈,使得大质量的恒星寿命反而短,质量很大的恒星寿命可能只有几百万年,质量小的恒星寿命能够超过一千亿年。像太阳这样质量的恒星寿命大约为100亿年,目前太阳正处在大约50亿岁的中年时期,还能继续工作四五十亿年。


刁博


太阳是位于太阳系中心的恒星,目前太约50亿岁,太阳直径相当于地球直径的109倍;体积大约是地球的130万倍;其质量大约是地球的33万倍。

太阳质量大约四分之三都是氢,剩下的几乎都是氦,其他的重元素少于2%。其能源来源于它直径不到50万千米的核心部分,温度高达1,500万度,压力极大。在这样高温、高压条件下,产生核聚变反应,而太阳就是采用核聚变的方式向太空释放光和热的。

太阳燃烧使用得最多的燃料是氢元素,但并不是普通的氢氧化学燃烧,而是太阳使用氢-氢之间的核聚变来提供能量的。其燃烧过程并不需要氧气,并且比氢氧燃烧能量高数千倍。在核聚变的过程中,太阳释放大量的能量需要通过损耗质量来实现,所释放的这种能量能使太阳发光。每秒钟,太阳由于核聚变而损耗的质量大约为400万吨,而按照其本身巨大的质量和这样的消耗速度,在过去50亿年中,太阳只消耗了其0.03%的质量。

太阳目前正处于中年期,一旦它的氢燃料消耗殆尽,太阳将变为所谓的"白矮星"。据科学家估计,其寿命还有大约50到60亿年。在这之后,太阳内部的氢元素耗尽,其核心将发生坍缩,导致温度上升。知道太阳开始把氦元素聚变成碳元素,这种现象才会停止。转向新元素过后,太阳的质量将会有所下降,这会导致地球或者火星离太阳更远。而太阳的外层则会延伸到地球或者火星目前运行的轨道处。

因此,总结来说,太阳体积和质量十分庞大,目前还很长寿,它靠核聚变产生强大的能量,主要的燃料是氢气,燃烧的过程也不需要氧气的参与。

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镁客网


川陀太空解答:恒星产能的两种重要机制分别是引力收缩和核反应。引力收缩是恒星向外的压力不能与向内的挤压平衡(没达到流体动力学平衡),恒星会收缩。势能减少,动能增加,使得恒星发光。由地质学可知,地球已是几十亿岁了,太阳的年龄应该与地球的年龄相同,或者比地球的年龄要大。

因此在某一时期,太阳的产能机制是引力收缩,但肯定存在另外的产能机制。太阳现今处于主序星阶段,中心氢燃烧,即氢的聚变反应,为太阳持续发光提供能量。在太阳内部,四个氢核经过P-P链产生一个氦,CNO循环也可以产生这一过程。每秒消耗3.6乘以10的38次方氢核,根据爱因斯坦质能关系,可知这一聚变过程产生巨大的能量。经推算,太阳以现在的光度还能存在10的11次方年,太阳的年龄大约为45亿年,它的中心氢只消耗了5%。P-P链是两个氢核聚合成氢,氢和一个氢核聚合成氦三,最后两个氦三聚合成氦四,释放一个氢核,在此过程中,释放能量和光子。

如果温度超过1.4乘以10的7次方 K时,两个氦三聚合成铍,铍同电子和质子发生反应生成锂和中微子,锂与氢核生成两个氦,在反应过程中产生能量、光子和中微子等。在温度较低时,P-P链产能率高,温度较高时,后一个产生氦的反应产能率高。此外,太阳还存在CN和CNO循环。CN循环是氢核与碳十三生成氮,氮与氢核生成氧十五,反应过程中释放能量。当温度高于1.4乘以10的7次方 K时,发生CNO反应。


川陀太空问答


太阳的燃料非常简单,就是氢,和我们小时候玩的氢气球里面是同一种元素。

为啥普普通通的氢这么耐烧呢?

第一点可能不少答主都说了,因为太阳核心进行的并不是烧木头烧煤那种普通的燃烧,而是核聚变反应。既然是核反应,就不用考虑氧气的事情了。更何况即使是普通的燃烧也不都需要氧气参与的,不信可以回去翻翻中学化学书。

第二点可能讲的比较少,核电站核弹那种好像反应速率很快,那为啥太阳里面的核反应能持续几十亿年呢?

如果说核弹像是放鞭炮,一眨眼功夫就炸光了,核电站像是烧炉子,得控制火力,不要太冷也不能太热,那么太阳核心的聚变反应更像是在抽彩票,而且是中奖率极低的彩票。

原子核之间要想发生作用,聚变成一个新的原子,是非常困难的,需要极高的温度和压力,原子就好像要翻越一堵能量的高墙,即使在太阳核心也是很难达到。幸亏原子世界是讲概率的,翻不过去可以“穿”过去,只不过这种“穿过去”的概率很小,小到一万亿亿亿分之一。太阳上参加核聚变抽奖的粒子非常多,约有一亿亿亿亿亿亿亿个,这样一来,即使中奖率奇低,也总有中奖的。

这就好比有个700亿的大奖,每张奖券一块钱,但中奖率只有100亿分之一,地球上70亿人,每人买一张,都未必会有人中奖;这时候比尔盖茨来了,拿出700亿买了700亿张奖券,能中奖的话就一点也不奇怪了。

太阳上的氢元素就是普通的氢元素,比尔盖茨的一块钱也是普通的一块钱,但是当大量的氢或者大量钱聚集到一起的时候,就可以做到普通人难以想象的事情,不论是发光发热几十亿年还是努力消灭某种疾病。

宇宙浩瀚无垠,个人水平有限,图片来自网络。如有疏漏,请多指教。


乔小海


众所周知,太空中接近绝对真空,那里是没有氧气的,所以可以肯定的是,太阳能够发光与发热绝对不是靠燃烧,不是像我们在地球上看到的那样,柴火燃烧释放出光和热,这种反应只是普通的化学反应罢了,燃烧一会儿,就熄灭了。

思考太阳的能量是怎么产生的,直至得出正确的答案,这同样也是一个慢慢求证的过程,最初最初的观点是,太阳靠的是自身物质不断向内部收缩释放出来能量,但是,观点被提出之后,就遭受到了人们的质疑,因为,如果太阳是按照这种方式产生能量的话,那么3000万年就是太阳的寿命,可是之前的科学家测出地球岩石的年龄都在38亿年以上,怎么着,太阳的年龄都要比地球大吧,所以,最初的这个观点就被彻底否定掉了。

科技在发展,时代在进步,科学家终于弄清了太阳能量的来源,其实太阳的能量来源于核心反应区,来自于那个半径不到20万千米的核心核反应区,那里每时每刻都在进行着氢聚变,每4个氢原子核聚变为1个氦原子核,同时释放出大量的能量,这就是我们在地球上天天沐浴的光和热。

而这个过程足足可以持续100亿年,因为太阳上的氢原料实在是太丰富了。现在太阳的年龄是50亿岁,所以太阳还有50亿年的寿命。


一枚游戏科幻迷


太阳燃烧的是什么燃料?

太阳的燃烧过程是一个真正的物质转变的过程,太阳上每时每刻都在进行着这样的转变,太阳内核1500万度和超过2500亿个大气压的作用下,每秒都有5.645亿吨氢聚变成5.6亿吨氦。四个氢核聚变为一个氦核的过程可以写成以下方程式:

您是否有发现在这个过程中少了400多万吨质量?如您所想,这400多万吨质量就完全转换成了能量!

聚变过程中的质量损失通过这个公式转换成巨大的能量,地球仅仅是获取到了太阳辐射能量的1/22亿即造就了地球上有生机勃勃、丰富多彩的生命世界!

您认为每秒消耗5.6亿吨氢元素很多吗?看上去确实有点多,但太阳的总质量高达1.9891*10^27吨,您可以算算可以消耗多久?

太阳的发光发热完全不需要氧气的参与,相反它还能创造氧元素,当然以太阳的体量,未来最多只能从氢聚变成氦然后到碳氧......就结束了,未来太阳内核将在没有辐射压的支撑下坍缩成白矮星,外壳扩散成行星状星云!当然这个时间还有50亿年左右。

太阳的生命历程,未来走向红巨星最终成为白矮星是无可避免的。


星辰大海路上的种花家


太阳是一颗恒星,位于太阳系的正中间。太阳已经有50亿岁了。照现在燃烧速度,太阳还能继续燃烧50亿年。可是是什么燃料让太阳燃烧这么长时间呢?

早期科学家以为太阳跟我们地球一样,是烧炭的。但其实太阳烧的是宇宙里最轻的元素—氢。氢是宇宙里诞生的第一种元素。但是它用什么方式来烧氢呢?不是我们理解的氧化反应,而是跟核弹一样使用的核聚变。就是说把氢原子对撞在一起,从而产生更重的原子以及能量。就是那一部分能量,使得太阳发光发热。



可是太阳上的氢元素终将耗尽,太阳上的氢元素耗尽后,就会开始燃烧氦元素。氦比氢重一些。太阳跟原来一样,把氦原子对撞在一起,形成新的原子—锂原子和能量。锂原子燃烧的过程和氦原子以及氢原子一样。当太阳一直下去,燃烧到碳的时候,太阳就不能继续燃烧了。太阳内部的压力再也没有力量把碳继续对撞了。于是太阳就会变成红巨星,把地球吞并掉。

而更大的恒星则会继续烧下去,因为更大的恒星有更大的压力。所以它们可以一直烧到铁。但是他们也有末日,这个末日就是等他们烧到铁的时候。恒星想继续把铁撞击在一起,但是因为铁会吸收能量,所以这是不可能的事儿。核聚变一旦没有了力量,引力就会把恒星挤在一起,挤到连原子中的中子也给挤到了一起。恒星在那一瞬间崩塌,引发宇宙中最剧烈的爆炸—超新星。


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