素食翁
用“燃燒”這個詞並不準確,而且也不需要氧氣,太空中也沒有氧氣可供燃燒!
如今我們知道,太陽發光發熱的能量來源是其核心的核聚變,不過我們瞭解到這些只是是一個世紀之前,僅僅有百年左右的時間!
在20世紀之前,人們並不知道太陽為何能持續發光,它的能量來源到底是什麼。如果太陽就像我們日常見到的“木材燃燒”一樣產生能量,在幾千年內太陽就燃燒殆盡了。
科學家們明白,會有一種更高效的“燃燒”方式。在20世紀初,隨著對於原子內部早就越來越深入,科學家們終於明白太陽“燃燒”的秘密!
核聚變!簡單說就是把氫聚合成氦!而這一切都發生在太陽的內核中!
太陽的內核溫度高達1500萬度,壓力極大,在高溫高壓下,氫原子開始變得不穩定,質子和中子開始聚合,成為質量更重的氦,同時釋放出巨大能量!
太陽每秒消耗掉400萬噸的氫,400萬多看上去很多,但與太陽質量1.9891*10的30次方千克相比,簡直太微不足道了,這也是為什麼太陽能夠持續穩定地燃燒50億年,而且還會有50億年的燃燒時間!
50億年之後,隨著氫燃料的耗盡,太陽開始逐步向紅巨星過度,之後會一步步走向最終的“墳墓”-白矮星!
宇宙探索
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
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
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
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。
川陀太空問答
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
眾所周知,太空中接近絕對真空,那裡是沒有氧氣的,所以可以肯定的是,太陽能夠發光與發熱絕對不是靠燃燒,不是像我們在地球上看到的那樣,柴火燃燒釋放出光和熱,這種反應只是普通的化學反應罷了,燃燒一會兒,就熄滅了。
思考太陽的能量是怎麼產生的,直至得出正確的答案,這同樣也是一個慢慢求證的過程,最初最初的觀點是,太陽靠的是自身物質不斷向內部收縮釋放出來能量,但是,觀點被提出之後,就遭受到了人們的質疑,因為,如果太陽是按照這種方式產生能量的話,那麼3000萬年就是太陽的壽命,可是之前的科學家測出地球岩石的年齡都在38億年以上,怎麼著,太陽的年齡都要比地球大吧,所以,最初的這個觀點就被徹底否定掉了。
科技在發展,時代在進步,科學家終於弄清了太陽能量的來源,其實太陽的能量來源於核心反應區,來自於那個半徑不到20萬千米的核心核反應區,那裡每時每刻都在進行著氫聚變,每4個氫原子核聚變為1個氦原子核,同時釋放出大量的能量,這就是我們在地球上天天沐浴的光和熱。
而這個過程足足可以持續100億年,因為太陽上的氫原料實在是太豐富了。現在太陽的年齡是50億歲,所以太陽還有50億年的壽命。
一枚遊戲科幻迷
太陽燃燒的是什麼燃料?
太陽的燃燒過程是一個真正的物質轉變的過程,太陽上每時每刻都在進行著這樣的轉變,太陽內核1500萬度和超過2500億個大氣壓的作用下,每秒都有5.645億噸氫聚變成5.6億噸氦。四個氫核聚變為一個氦核的過程可以寫成以下方程式:
您是否有發現在這個過程中少了400多萬噸質量?如您所想,這400多萬噸質量就完全轉換成了能量!
聚變過程中的質量損失通過這個公式轉換成巨大的能量,地球僅僅是獲取到了太陽輻射能量的1/22億即造就了地球上有生機勃勃、豐富多彩的生命世界!
您認為每秒消耗5.6億噸氫元素很多嗎?看上去確實有點多,但太陽的總質量高達1.9891*10^27噸,您可以算算可以消耗多久?
太陽的發光發熱完全不需要氧氣的參與,相反它還能創造氧元素,當然以太陽的體量,未來最多隻能從氫聚變成氦然後到碳氧......就結束了,未來太陽內核將在沒有輻射壓的支撐下坍縮成白矮星,外殼擴散成行星狀星雲!當然這個時間還有50億年左右。
太陽的生命歷程,未來走向紅巨星最終成為白矮星是無可避免的。
星辰大海路上的種花家
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。