太陽是怎樣構成的?它的燃料是什麼?

神仙爺爺23


太陽是一個巨大的,發光的恆星。太陽是由70%的氣體氫和28%的氣體氦組成的。除此之外太陽還有其他物質,碳、氮和氧佔1.5%,其餘0.5%由少量其他元素組成,如氖、鐵、硅、鎂和硫。



大家看著太陽之所以發光發熱,好像在燃燒,其實是因為太陽擁有極熱的核心融合過程,也是將氫轉化為氦的過程。這意味著,隨著時間的推移,太陽有更少的氫和更多的氦。


太陽大約是在46億年前開始的,核聚變的過程還將持續大約45億至55億年,屆時它將耗盡氫、氦的供應。不過在耗盡氫和氦之前,太陽還會轉變為紅巨星,最後將從內部崩塌,成為白矮星。

科學家發現,太陽內部的核聚變過程正在加快,太陽的輸出也隨之增加。目前,這導致每一億年的亮度增加1%,在過去45億年中增加30%。


再過11億年,太陽就會比現在亮10%,光度的增加也意味著熱能的增加,而地球的大氣層也會不斷地吸收熱能。這種自然的溫室效應會更明顯,甚至可以稱奇為失控的溫暖。

再過35億年,太陽就會比現在亮40%。這將導致海洋沸騰,冰蓋永久融化,大氣中的所有水蒸氣都會消失在太空中。在這種情況下,我們所知道的生命將無法在表面的任何地方生存……


宇宙與科學


在太陽內部,由於巨大的壓力和溫度下,氫原子將會聚變成氦原子,並損失一定的質量,同時釋放出巨大的能量。也就是說,太陽“燃燒”的燃料是“氫”。那麼,目前太陽有多少氫元素呢?目前太陽大約有四分之三的成分都是氫,其餘的成分主要是氦。

每秒鐘在太陽內部大約有400萬噸的物質通過核聚變反應轉化為了能量,太陽已經這樣持續燃燒了大約45億年之久,目前太陽燃料還十分豐富,大約還可以繼續穩定燃燒50億年。之後,太陽將會演化為紅巨星,同時可能引發氦元素的核聚變反應,從而生成碳元素,此時太陽的燃料就是“氦元素”,最後太陽將會演化為白矮星。


地理沙龍



太陽是怎樣構成的?它的燃料是什麼?如果題目改成“太陽是怎樣形成的?”應該更符合題主的意思,我們也可以科普出好多東西。如果單純問太陽的構成,那三言兩語即可說完。不管怎麼說,咱們先說說太陽的組成成分,然後再來說一說它是怎麼形成的。

先來說說太陽的化學成分和特徵

太陽的化學組成成分很簡單,太陽質量的四分之三是氫,其他的幾乎都是氦,包括氧、碳、氖、鐵和其他重金屬元素質量佔不到2%。太陽體積是地球的130多萬倍,直徑是地球的109倍,大約1392000公里;


質量是地球的33萬倍;太陽表面溫度約5500℃,中心溫度一千多萬度。太陽如此高的溫度使它整體成為一個等離子體,足以抹去在形成過程中吞噬上一代恆星殘骸的痕跡,而不會像地球地殼中會保留下地質變化的痕跡。這也讓太陽的球形率比太陽系的任何行星和衛星都高,與完美球形只相差了0.001%,

它的赤道半徑和極半徑只差了6公里(地球的這一差值為21公里,月球9公里,土星5500公里,木星6000公里),沒有任何高山大海嘛,就這小小的6公里也是因為它的自轉造成的。

好了,說完了太陽的組成和外貌特徵,咱再來說一下它的形成演化。

據科學研究表明,太陽是由45.9億年前的一團氫分子云迅速坍縮形成的一顆第三代第一星族恆星。

這與2013年太陽所處的主序星階段,通過對恆星演化和宇宙年代學模型計算機模擬的結果非常接近,模擬結果為45.7億年。也與此前通過對地球和月球最古老岩石的測齡,得出地球年齡為46億歲左右的推斷相符。

現代關於太陽系起源理論是在康德-拉普拉斯星雲假說的基礎上發展起來的,下面簡單地說一下演化過程。45.9億年前的這個氫分子云有數光年大小,



當時同時形成了數顆恆星,咱們的太陽是其中的一顆。根據現在太陽含有的重元素含量,顯示當時形成太陽系的那部分氫雲團必然在超新星殘骸附近,是超新星爆炸的震波使這塊星雲團密度升高,使得自身重力得以克服內部氣體分子膨脹的壓力造成坍縮,太陽系得以誕生。日後形成咱們太陽系的地區的那塊星雲團直徑當時大小有7000――20000多個天文單位(1天文單位即日地平均距離,大約是1.49億公里),星雲坍縮時,因角動量守恆使它開始旋轉,並且轉速越來越快,內部原子碰撞頻率加大,原始區域中央集中了大部分的質量,溫度也比周圍高。當引力、氣體壓力、磁場和自轉,作用在收縮的星雲時,它開始變得扁平,成為旋轉的“原行星盤”,直徑大約200天文單位,並且中心有一個稠密的原始恆星,稱為“原恆星”。


大約1億年後,原恆星密度和溫度大到足以點燃內部的氫元素開始核聚變,釋放的能量能夠抵抗自身重力的收縮能,達到平衡不再收縮,這時的太陽才真正成為恆星,原行星盤邊緣物質最終形成行星。由於題目並未要求回答行星的形成,即太陽系的形成,所以關於太陽是如何形成的回答到此為止。


下面咱們再來談談它整天燃燒的燃料是什麼,再簡單說一下它的歸宿

上面也稍稍提到過,太陽之所以能夠幾十億年燃燒,發光發熱,是因為它的中心在進行熱核反應,這也是所有恆星發光發熱的原因。太陽是主序星,現在正在進行氫核聚變為氦核的熱核反應,學過高中物理的都知道,核聚變能釋放大量能量,我們的太陽每秒鐘消耗七億噸氫元素,每秒鐘大約有400萬噸物質轉化為了能量。每秒鐘向外釋放的能量,可以按照愛因斯坦的質能關係式E=mC²來計算。自太陽誕生之日起,燃燒這四十多億年,太陽一共損失了大約有100個地球質量,這對於太陽來說微不足道(上面說過太陽質量是地球的33萬倍),所以太陽現在還處在壯年,科學預測太陽壽命為100億歲,也就是說太陽還可以繼續燃燒50億年,其中在主序星(氫核聚變階段)還有40億年(所以大家放心哈),在40億年後,太陽會發生氦閃,即氦核聚變為碳的熱核反應,太陽會變為紅巨星,


在最後階段會拋掉膨脹的外殼,收縮的內核成為白矮星,
在宇宙太空中慢慢冷卻。


物原愛牛毛1


答:太陽主要是由氫元素和氦元素構成的等離子體,燃料就是氫元素,氫元素進行核聚變反應釋放大量能量,太陽的主序星壽命約100億年。


自從有了地球開始,太陽就照耀著地球,太陽的燃料似乎取之不盡用之不竭,其實在太陽內部,隨著核聚變的進行,氫元素的含量在逐漸減少,當氫元素含量低到一定程度後,氫元素的核聚變反應就會終止。

在45億年前,太陽系原始星雲在引力作用下坍縮,原始星雲的成分主要是氫元素和氦元素,坍縮形成了如今的太陽和八大行星。


太陽直徑高達140萬公里,但是隻有很小的一個核心區域能夠進行核聚變反應,核心溫度高達1500萬度,表面溫度大約5500℃,核心處進行核聚變反應後,能量再逐漸傳遞到太陽表面。

據估計,太陽在45億年的時間裡,根據質能方程消耗了近100個地球的質量,現在太陽質量是地球的33萬倍,所以太陽消耗的質量相對於自身來說微不足道。


在太陽的核心區域,主要進行著氫的同位素(氕氘氚)向氦元素聚變的過程,中間涉及十幾個反應,比如氕核聚變為氘核,氘核再聚變為氦-3等等,總反應方程式為:

4(1H)=4He+2(e+)+2v,ΔE=24.7MeV ;

經過45億年的燃燒,太陽還有大約70%的氫元素,根據恆星形成與演化理論,太陽的主序星時期還有55億年的時間,此後太陽的氫元素丰度將無法繼續維持燃燒,太陽也將逐漸演化為紅巨星。


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太陽的起源

關於太陽是如何構成的這個問題,其實目前來說,主流的是星雲假說

這個星雲假說的大概意思是:

40多億年前,在現在太陽系附近的位置有一片巨大的、跨度達到幾光年的分子云的碎片,然後由於某個位置的引力塌陷,在引力的作用下,逐漸形成了太陽。

科學家通過追溯隕石中的鐵-60等同位素髮現,太陽系只可能誕生於幾次壽命較短的恆星產生的超新星爆炸。超新星爆炸可以產生高於原子序數高於鐵元素的元素原子,這也就能解釋為什麼地球上,以及其他三個類地行星上會有這些元素原子。

所以,星雲假說總下來的就一句話:太陽是從一片分子云中誕生的

太陽的構成

當引力塌陷,在引力作用下會形成一個恆星胚胎,整個恆星配談會逐漸形成星盤。恆星胚胎會在引力作用下收縮形成原恆星,原恆星會繼續吸引周圍的物質。由於質量特別大其實就意味著自身引力特別大,引力使得恆星中心達到一定的溫度和壓強,直到點繞核聚變反應。

在整個過程中,主要是圍繞著太陽進行展開的,太陽佔據了整個太陽系99.86%的質量,而其他行星實際上是太陽形成過程中的邊角碎料在引力的作用下逐漸形成的。

當太陽被點燃後,就正是進入了主序星時代,咱們的太陽可以持續大概100億年的主序星時期,這段時期相對穩定。

其中組成太陽的主要成分是氫和氦,如果按照質量來計算的話,氫元素佔據了太陽總質量的74.9%,氦元素佔據了太陽總質量的23.8%。剩餘的最多的是氧元素大概佔到了1%,碳只有0.3%,當然還包括不到2%的金屬元素,也就是重元素。

不過,太陽內部的情況,並不是像我們想象中的那樣,一個個原子或者分子組成的,太陽其實是一個等離子體,不屬於氣液固三態中的任何一個狀態。這其實是由於其中的溫度造成的,所以太陽內部原子核,電子都是自由的狀態。

當然,之前我們是從微觀上來看的,如果從宏觀上來看,太陽可以分得像地球分層那樣細緻,有核心、輻射區、對流區等等。當然,這是科學家用來區別各部位的功能時做的區分,並不是說太陽就是有明顯的的一層層的結構。實際上,我們並不能夠觀測到太陽內部,畢竟由於太陽是等離子體,因此,電磁波沒辦法穿透它(說白了,就是光子進入後,就開始跌跌撞撞,沒辦法走直線了。),也就是說,太陽並不是透明的。因此,我們是通過日震學來測量並明確太陽內部的具體結構。

太陽的燃料

至於太陽的燃料,其實也是要看具體來看的,如果是處於主序星時期的太陽,那燃料其實就是氫,具體燃燒的機制被叫做質子-質子反應鏈。氫原子核(質子)通過核聚變反應生成氦-4氦,並釋放大量能量。

當然,還有極其少量的碳氮氧循環反應,這裡碳氮氧充當的是催化劑的作用。而整個反應的本質還是氫核(質子)通過核聚變反應生成氦-4核,並釋放大量能量。

整個過程大概該可以持續100億年的時間,當氫被燒的差不多的時候,太陽核心會在引力的作用下持續壓縮,溫度急劇升高(之前只有1500萬度),溫度能夠升高到1~2億度,然後點燃氦的核聚變反應,所以下一個階段的燃料就成了氦。

緊接著,氦核聚變會生成碳和氧,這個過程大概會持續10億年左右的時間,然後氦就會被燒完。由於此時的引力不夠大,以至於不足以點燃碳和氧的核聚變反應,因此,太陽就會停在這個階段,成為一顆白矮星,坐等涼透。

所以,太陽從開始核聚變反應,到最終涼透,其實只有氫和氦作為了核聚變的燃料。


鍾銘聊科學


太陽作為太陽系的中心天體,是一個燃燒的氣體球。 太陽在原始狀態是星雲的狀態,其主要成分是氫(3/4)、氦、氧等,然後大致在50多億年前星雲開始重力潰縮,體積不斷縮小,溫度不斷提高,然後其內部的氫在高溫高壓下等條件下進行核聚變反應,反應成為氦,並釋放出更高的能量,然後在太陽系中逐漸穩定下來,成為我們現在看到的太陽,他目前屬於中年狀態。當其內部氫元素全部燃燒殆盡的時候太陽壽命就結束了。


太陽主要是由太陽內部、光球、色球和日冕層構成,在太陽內部裡包括核反應區、輻射區以及對流層,太陽主要的核反應則發生在核反應區,通過氫的核聚變釋放能量,從而給我們帶來光和熱。而太陽所發射出來的輻射和粒子流則主要從輻射區發散出去。光球外則稱之為太陽大氣,我們所看到的太陽外貌則主要是太陽外部的光球層發射出的可見光,色球和日冕亮度比較低,只有在日食情況下或者專門的儀器才能看到。

太陽是個極其高溫的火球,其能量來源於其內部的核反應區的核聚變反應,太陽內部進行著一系列的核反應鏈,簡單地說就是由四個質子聚變為一個氦(He)核和兩個電子,同時釋放出大量的能量,也就是四個氫核聚變成為一個氦核的熱核反應,其每秒鐘有質量為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,因此給我們地球帶來了充足的光和熱,維持著我們地球生命繁衍生息。


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小八愛地理


太陽目前的組成成分大約是75%的氫元素和23%的氦元素以及其他包括氧碳鐵等眾多的重元素。

由這些物質組成的太陽的物質態是物理學上稱為第四態的熱等離子態(一種由電子和原子核相互分離後組成的混合態)。

圖:常見的等離子態

它的直徑有近140萬公里,是地球的109倍,質量是地球的33萬倍,佔據了太陽系總質量的99.86%,以250㎞/m的速度帶領太陽系圍繞銀河系每2.5億年公轉一週。

圖:地球木星和太陽的比例示意圖

這顆巨大的恆星已經燃燒了50億年了,理論上它還有50億年的壽命,現在正值它的青壯年時期,所以以後的地球還會比現在更熱。從裡向外,太陽依次由核心區、輻射層、對流層、光球層、色球層、日冕層,而我們看到的基本輪廓為太陽的光球層。

圖:太陽結構示意圖

太陽之所以能聚變燃燒幾十億年,關鍵是來自巨大的氫氦儲量和聚變釋放的驚人能量。

太陽巨大的核心壓和高溫,在核心不斷進行著氫轉變成氦的聚變,每秒需要燃燒6億噸的氫核燃料,聚變成氦時實際上只消耗了400萬噸氫,相當於4億億顆廣島原子彈爆炸釋放的能量。l

圖:氫核聚變示意圖


這看起來驚人的量對於太陽的氫儲備不堪一提,太陽依舊能繼續燃燒50億年,釋放的能量以各種波段的電磁波輻射出去,其中的22億分之一給了我們地球,並孕育了萬物。


圖:太陽能量釋放輻射示意圖


科學新視野


起源於康德時期的“星雲假說”經過幾個世紀以來的不斷完善已經成了描述太陽起源最合適的理論


在星雲假說中太陽誕生於46億年前一片稀薄的分子云,這片分子云周圍的超新星爆發使得分子云中的一部分發生了坍塌,而氫元素和氦元素就在這種坍塌中繼承了分子云的角動量進而開始形成扁平狀的原行星盤,這個盤的中央位置便是巨量的氫和氦,它們在數百萬年的時間裡不斷聚集並摩擦產生熱量使得整個“雲團”不斷升溫。

當內部溫度達到2500萬℃並且壓強達到地球的3000億倍後,氫元素就會在高溫高壓下發生核聚變反應從而產生巨大的能量,這種能量將讓太陽得以保持流體靜力平衡,因此太陽才不會像氫彈一樣瞬間爆炸。



往最簡單了說太陽就是一團氫和氦,但這些氫和氦因為質量極大所以內部溫度和壓力也極大,這樣一來原本“人畜無害”的氫元素就被迫發生了核聚變反應從而早就了太陽。

事實上人類直到上個世紀初放射性研究獲得突破後才知道了太陽的能量來源是氫元素核聚變

如今的太陽每秒會把420萬噸的氫元素進行核聚變反應來產生光和熱,這一秒鐘內產生的能量可以供人類使用20萬年,因此才會有類似“戴森球”和“戴森環”這種大規模利用太陽熱量科幻裝置出現。



然而核聚變反應的能量釋放雖然大,但每秒420萬噸的消耗量也註定了太陽的壽命是有限的,準確來說太陽的壽命在100億年左右,大約50億年後太陽就會因為氫元素的耗盡而變成紅巨星並開始進行氦聚變。

當氦聚變到達末期後,已經膨脹到火星軌道附近的“紅巨星太陽”最後會變成一個緻密的白矮星。


宇宙觀察記錄


以人類現有的知識是解釋不清楚太陽的活動的。就象我們當初說石油是動物的屍體變成的都是一知半解的癔測。



泰山124453211


太陽只是宇宙中一顆普普通通的黃矮星而已,迄今為止它已經在核聚變的作用下燃燒了50億年


我們的宇宙自138.2億年前大爆炸那一刻開始就產生了物理定律,一系列定律就好像宇宙的框架一樣約束著一切物質,恆星就是引力與核反應的產物。

在空曠的宇宙中存在著若干星雲,我們的太陽在46億年前還是一團巨大的分子云,但外部作用加上引力讓這團分子云發生了坍縮,角動量造成的旋轉讓這團分子云的溫度越來越高,逐漸扁平化的恆星盤瘋狂吸收周圍物質,最終讓核心區域的氫原素達到了核聚變要求,我們的太陽從此誕生。

太陽就是天然的可控核聚變反應堆,它100億年的壽命全仰仗氫元素核聚變,愛因斯坦的質能方程告訴我們原子核就是能量的寶庫,核反應的能量釋放要遠遠大於普通的化學反應,原子彈和氫彈就是最好的證據。

人類費盡心機掌握的核能其實在宇宙中比比皆是,夜晚天空中大部分亮點都是一顆熊熊燃燒的核火球,氫元素在太陽核心3300億大氣壓和2000萬攝氏度的環境下不斷髮生聚變反應,每秒都有400萬噸的質量被核聚變反應虧損掉,因此當50億年後氫元素消耗殆盡之日 就是太陽死亡之時。


現在世界各國都在研究地球上的可控核聚變技術,一旦成功就代表著人類從此擁有了“小太陽”,可控核聚變的巨大能量將讓這個國家甚至是全人類都擺脫能源困境。


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