素食翁
太陽已經“燃燒”50億年,在地球上為我們人類積累了很多的能源(煤、石油等),它還會再“燃燒”50億年,屆時將步入生命的終點變成白矮星。
那麼這數十億年裡,太陽是怎麼“燃燒”的?它需要“氧氣”嗎?以上是太陽從原始星雲到最終白矮星一整個階段。首先來說太陽內部的反應是核聚變,並不是簡單的燃燒反應並不需要氧氣,太陽周圍幾乎是真空的存在根本沒有氧氣。
太陽的主要組成是氫還有一部分氦,由於高溫整體呈現等離子態。由於質量巨大產生向內的引力塌陷作用,太陽核心區有著巨大的壓力和極高的溫度滿足了氕的核聚變條件。
第一步:氕氕核聚變成氘,釋放能量;
第二部:氕氘核聚變成氦三,釋放能量;
第三部:氦三核聚變成氦四,釋放能量;
但是由於核聚變發生的條件極其苛刻,即使在巨大的壓力和溫度下也只能是在太陽內核處發生核聚變。核聚變釋放能量熱壓和自身的引力塌陷在一個動態的平衡過程中,直到有一天氫被耗殆盡,也就是太陽走向終點的時刻。
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科學黑洞
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
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。
SME科技故事
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
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。
川陀太空問答
這個問題現在已經有了一個標準的答案,那就是太陽中心的燃料是氫,氫在高溫高壓下發生熱核反應聚變成氦元素,在這個過程中釋放出了巨大的能量。這些能量就是維持太陽平衡和輻射向宇宙空間的能量。目前無論是從理論上還是從實際的觀測結果來說,都足以證明其正確性。
歷史上,人類對太陽能量的來源有一個漫長的認識過程。各種諸如"煤炭星球說"、"氫氧星球說"、"重力勢能說"、"衰變放熱說"等層出不窮,但通過計算發現如果真的是這樣的話,那太陽的壽命比目前的觀測結果應該要短的多的多,因此可以肯定這些說法都是錯誤的。
1920年,亞瑟.愛丁頓第一次提出了有可能是太陽中心的高溫高壓促使氫元素轉變為氦元素釋放出了能量;1925年時人類又發現了在太陽的組成中,氫元素的佔比很大的現狀;1930年,核聚變的理論正式被提出,核聚變理論的提出者漢斯.貝特在經過詳細的計算後,在1938年正式詳細闡明瞭太陽中心能量的來源機制。由於該理論與觀測結果十分符合,所以人們都相信它的正確性。
所以說,太陽燒的燃料是氫,氫在高溫高壓下經過一系列變化形成了氦,在這個過程中有一定的質量虧損,虧損的質量以光和熱的形式散發出來。其中又有22億分之一的能量照射到地球上,就是這22億分之一的能量,推動了地球上的大氣和洋流,促進了動植物的生長,孕育了地球上的萬物。
張家小智兒
太陽並不是在燃燒,太陽是靠自身的高溫高壓讓內部的氫不斷的進行核聚變反應來發光發熱的,屬於核反應。而燃燒是化學反應,並且能量釋放遠不及核反應。
核反應產生的能量要遠遠大於化學反應,所以以核反應為基礎發明的原子彈和氫彈要比普通的化學炸藥威力大得多,太陽就像是一個巨大的氫彈倉庫,每分每秒都在產生劇烈的核聚變反應,而太陽的巨大質量足夠核聚變反應持續100億年。
核聚變是人類目前掌握的最強大的能源形式,氫彈就是核聚變的產物,目前世界各國也都在研製可控核聚變技術,可控核聚變技術也被稱為“小太陽”,意思就是說可控核聚變技術可以像太陽一樣給人類提供幾乎無限的能源。
核聚變反應需要超高溫和超高壓來觸發,而太陽核心的溫度達到了1500萬攝氏度,壓力為3000億倍地球大氣壓,在這種環境下構成太陽的比較輕的氫原子就能聚變為一個比較重的氦原子,並且釋放出巨大的能量。
太陽內部的核聚變反應只需要有氫元素就行,並不需要氧氣,而氫元素佔據了太陽質量的73%,依靠著巨量的聚變材料和高溫高壓,太陽才能持續不斷的燃燒100億年。
太陽目前已經燃燒了50億年了,再過50億年太陽就會變成一個紅巨星,紅巨星再過幾百萬年就會成為白矮星,白矮星之後會成為一顆不發光的黑矮星。
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太陽靠的是氫元素在“燃燒”,不過這裡的“燃燒”是指核聚變,氫元素在不斷的聚變為氦元素,在這個過程中釋放大量的能量。
太陽的半徑約70萬公里,是地球的109倍。但太陽並不是全部都在進行核聚變,實際上它的聚變區域只在核心部分,日核的半徑是總半徑的1/4,而體積卻只有總體積的1.56%,因此太陽的“心臟”確實不怎麼大。
並且太陽每秒消耗的物質就有400多萬噸,而這些物質轉變成的能量,可以利用質能方程算出,結果顯示,太陽一秒產生的能量,以目前的科技水平為標準,足夠人類使用數千個世紀。
而且值得一提的是,我們現在使用的能源幾乎都是來自太陽,比如化石能源,石油是動植物的屍體演化而來,而動植物的能量攝取,歸根還是太陽。
此外多說一句,太陽再強,也有一死,它的歸途就是在50億年後成為紅巨星,然後變為白矮星,最後終結於黑矮星。