為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

氫彈想必你一定非常的熟悉,我們都知道它的原理是核聚變反應。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

可為什麼氫彈是一次性的,一下子全炸了。但同樣是利用核聚變才能燃燒的太陽,沒有一下子全炸了?

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

今天,我們就來具體聊一聊這到底是咋回事?

太陽燃燒機制的猜測

很早以前就有很多人在思考太陽到底是咋燃燒,有人猜是燒煤。後來隨著人類對於原子的結構越來越瞭解,尤其是對原子核及其內部結構的瞭解,天文學家愛丁頓就猜測,太陽的燃燒機制是核聚變反應

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

但當時的科學家對這種猜測不屑一顧。這是因為當時已經知道太陽內部主要是氫,還有一部分是氦。如果太陽要發生核聚變反應,那就說明太陽正在進行氫核聚變

問題來了,按照理論,要發生氫核聚變的條件特別苛刻,溫度至少要達到一億度。問題是太陽內核的溫度只有1500萬度,雖然還有250萬個大氣壓,但這也根本不滿足氫核聚變的條件。所以,這一度陷入了僵局。

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是什麼阻礙了核聚變?

不過好在,那個年代量子力學得到大力的發展,最終科學家發現了為什麼太陽在1500萬度,250萬個大氣壓的情況下也能氫核聚變。

這個過程大致是這樣,按照目前主流的太陽起源假說,太陽誕生於一大片分子云的引力坍塌。在引力的作用下,分子云聚合成了太陽。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

要知道太陽佔據整個太陽系總質量的99.86%,所以它自身引力巨大,太陽內核的物質其實受到了巨大的壓力,因此太陽內核的溫度可以達到1500萬度,250萬個大氣壓。

其次,由於微觀世界的隧穿效應,意思是:

像電子等微觀粒子能夠穿入或穿越位勢壘的量子行為,儘管位勢壘的高度大於粒子的總能量。

說白了就是原來在宏觀世界很難做成的事情,比如,翻過一座山,你需要出工出力,否則就過不去,但是在微觀世界,即使沒有出工出力,也有一定概率發生。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

到底是什麼阻礙了太陽系內核發生核聚變反應呢?

這裡我們要先對太陽的狀態有一個瞭解,它其實是一個等離子體。什麼是等離子體呢?我們都知道物質是由分子,原子構成的。但其實原子還是可以繼續往下分。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

由於太陽溫度極其高,導致構成原子的電子不在被束縛在原子內,電子和原子核可以到處亂撞,就像一鍋粒子粥。等離子態並不是液態,它區別於三態的相態。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

上文也說到太陽含氫量最高,還有一部分氦,剩餘的元素極其少。這就帶來一個問題,太陽內部主要是電子和氫原子核(質子),也就是說太陽主要是一鍋電子和質子的粒子粥。

核聚變反應說白了就是要讓原子核之間發生反應,氫核聚變其實就是質子和質子之間要發生反應。但是質子是帶正電同性電荷相斥,這個庫倫力就是阻礙太陽發生核聚變的主要原因。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

正是隧穿效應的存在,使得一對質子發生核聚變的概率大概是十億年能發生一次。這個概率看起來很低,可是太陽夠大,質子數量特別多,所以發生核聚變反應是必然的。

當核聚變反應被點燃之後,就會產生一個對外的壓力,這個壓力可以和引力形成動態平衡。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

具體來說是這樣的,當對外壓力佔據上風時,內核受到的壓力就會減弱,溫度和壓強就會下降,這時候核聚變的劇烈程度就會被削弱,對外壓力減弱,逐漸和引力實現再一次平衡。

同理,如果引力佔據上風,太陽內核溫度和壓強就會特別高,這時候就會使得核聚變變得劇烈,產生更大的對外壓力來和引力抗衡。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

不過,剛才我們這是宏觀地來看,從微觀上看,溫度變高會使得分子的運動更加劇烈,壓強變大的效果也是類似的,本質上溫度高和壓強大,都會提高粒子相遇的概率,也就是提高發生反應的概率,宏觀上就是使得反應變得劇烈。

為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?

所以,太陽沒有一下子全炸了的原因,首先是因為溫度和壓強不夠,在微觀上是因為庫倫斥力的阻礙。而量子隧穿效應只能使得核聚變反應只能緩慢進行。


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