03.02 太陽既然是核聚變反應,為什麼不像氫彈一樣瞬間炸完,而是持續不斷地聚變反應?

用戶60229042430


氫彈:我要是有太陽那麼大,你就不會這麼說了。

核武器,無論是原子彈,氫彈還是其他變種的核武器,都存在一個致命的問題,那就是它的裝藥總爆炸當量遠大於它的實際爆炸當量。這是因為爆炸產生的巨大能量把更多來不及參與核反應的裝藥材料給吹散了。而當核裝藥的密度或者質量低於裂/聚變的臨界值的時候,核反應就不在繼續了。

比如,把兩塊稍低於臨界值的丰度高於95%的核裝藥級的U235湊到一塊時,它會因為總質量超過了臨界值而立刻發生核裂變。但兩塊U235接觸的地方會因為核裂變產生的高能而瞬間分開。而分開後的兩塊U235就又都因小於其裂變的臨界值了而不會繼續進行裂變反應了,它們又成了兩塊由放射性元素組成的金屬塊了。當年,美國在廣島扔下的原子彈的裝藥是U235,其裝有60公斤U235,但實際參與了裂變的只有1.5公斤左右。其餘的U235都沒來得及裂變就被吹散了。這些被吹散的U235就是如今廣島核爆中心依舊不能住人的主要原因。

氫彈的情況也是大致如此。相比原子彈,氫彈的技術難度更高,這是因為氫發生核聚變的條件遠比原子彈苛刻。氫彈裝藥沒有臨界值,不會自行發生核聚變,聚變材料需要在數百萬℃的高溫下才會發生核聚變反應。因此,氫彈通常是要通過一個內置的小型原子彈來引爆的聚變材料。只是原子彈產生的高溫雖然可以引爆聚變材料,但原子彈爆炸和率先發生核聚變的部分核裝藥聚變時所產生的超高壓則會瞬間吹散剩餘的聚變材料。如何尋找它們之間的平衡點,趕在聚變材料被吹散之前能有儘可能多的聚變材料參與核反應,考驗著各國最頂級的核物理科學家。

換句話說,制約氫彈爆炸當量的,其實就是它本身。

而太陽的情況則完全不同了。因為太陽的質量和體積都足夠大,其內部發生核聚變時,所產生的巨大能量同樣會吹散其他參與聚變的聚變材料。但由於其超大質量產生的超大引力,被吹散的聚變材料又會被重新拉了回去繼續參與核聚變。只有那些超高速的高能粒子才能衝破引力,從太陽內部逃逸出來。

不過,由於太陽的體積和質量有些過大,從而導致了其除了核心區域外的氫元素難以進入核心區參與核聚變。這種情況,隨著恆星的質量增大而愈加嚴重。也就是說恆星越大,其內部對流越不順暢。而更大的質量又導致其核心區更劇烈的核反應。這就是質量越大的恆星,壽命越短的原因。

相比之下,比太陽小得多的另一種矮恆星---紅矮星就完全不同了。因為其質量要比太陽小得多,因此,其核心區的聚變反應要平穩的多,外部對流層和平流層異常活躍,外層的聚變材料可以進入核心區參與核聚變。因此數百億年的主序期已經不再是紅矮星追求的目標了,數千億年才是。

還有一種比紅矮星質量更小的另類恆星,那就是被稱作“失敗的恆星”的褐矮星。它們的情況就跟兩塊處於亞臨界的U235碰一塊的情況一樣。因為它們的質量不足以使其核心區發生持續的核聚變。因此,其核心區一旦有了聚變反應,就把其他聚變材料給“吹散”了。要等到它們重新聚集在核心區以後,才會繼續核聚變,然後又被“吹散”。。。。。。一直這樣無限循環下去。

雖然是太陽和氫彈的原理一樣,但質量是相差太多太多了。


陌上雲白


太陽之所以不會炸掉,是因為有萬有引力。

我們比較熟悉的氫彈,與太陽一樣,都是使用核聚變產生能量。而一個重要的差別,就是氫彈會炸掉,而太陽不會。更重要的是,太陽每秒鐘產生的能量,都遠遠超過一個氫彈爆炸的能量。

問題來了,為什麼太陽不會炸掉呢?

原因在於太陽除了有向外的能量,還有向裡面拉的力量。這個力量就是引力,熱核反應產生高溫,這個高溫確實會使得物質有向外運動的趨勢。但由於太陽巨大的質量,這些物質向外的速度會被引力勢能所削弱。

舉個例子,你向天上扔一個石頭,它最終會落下來。這是因為有引力。

太陽熱核反應產生的高壓,之所以不會產生爆炸,也是因為有引力。

氫彈則不一樣——它只有向外的力,而沒有相反的力,這就會爆炸,它不會有一個平衡點。

同樣的道理,如果太陽燃燒殆盡,先可能會膨脹,然後由於沒有了向外的力,就會被引力拉向中心,就是所謂的「坍縮」,成為白矮星。

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章彥博


首先氫彈並沒有炸完,大多數原料還來不及參與核聚變反應,反應就結束了。

讓我們用可控核聚變來進行解釋。可控核聚變的難度,並不在於無法發生核聚變,而在於如何延長核聚變的反應時間。


當從外界輸入巨大的能量,通常以激光、X射線等方式,讓處於中心的氫彈丸瞬間處於高溫高壓的狀態,高溫讓氫原子的速度上升,同時這些氫受到的是一個強大的指向中心的壓力。於是這些氫原子向中心疾馳,只要這個中心足夠的小,那麼這些氫原子中就總有一些要迎頭相撞,注意僅僅是一些氫原子迎頭相撞,不是所有的。

只要相撞的力度足夠大,氫原子彼此就會融合在一起,轉變成氦,在這個過程中損失的質量轉變為能量,釋放出來,這就是核聚變。這一過程主要發生在內核區。當能量被釋放出來,內核的氫原子就會受到一個向外推的力,如果沒有外力來和核聚變產生的外推力相平衡,那麼剩下的氫原子的飛行軌跡就變成了從內往外飛,它們將無法繼續相撞,於是聚變反應就會停止。


而可控核聚變的關鍵就在於,如何持續提供的一個足夠強大的外力,維持住核聚變的持續發生,或者至少要發生到讓輸出的能量大於輸入的能量,否則就成了虧能反應,而不是放能反應了。人類在發展可控核聚變技術時,發展了激光約束和磁約束等方法,試圖持續的約束反應原料,不四處亂飛,而只在一個極小的範圍內飛,這樣才有足夠多的機會彼此相撞。目前,約束時間的長短,是人類研發成功可控核聚變的關鍵,中國科學家已經能持續約束60秒,這是一個了不起的成績。


其次氫彈的一瞬間的複雜度,如果沒有了解,也會把這事想得過於簡單化。

氫彈利用原子彈爆炸釋放外力,將大量氫原子向內推擠,雖然核聚變依然只能發生短短的一瞬,但由於使用的氫原子足夠多,那麼在一瞬間之內有機會迎頭相撞的氫原子也足夠多,於是核聚變產生出來的能量也就會足夠多。當然,如何讓原子彈爆炸時的能量,能被利用起來,在從前也是最高軍事機密。

圖示:世界上當量最大的沙皇核彈爆炸過程示意圖。沙皇核彈爆炸當量5000萬噸TNT,設計當量一億萬噸TNT,但由於擔心當量太大引發不可控的問題,在實際引爆的那顆沙皇炸彈,將當量縮減了一半。


首先用TNT提供的壓力,讓鈾235彼此撞擊,於是鈾235發生鏈式反應,鏈式反應持續的時間越長,鈾235釋放出的能量越多,這涉及到原子彈如何設計的秘密。


利用鈾235裂變釋放出的大量能量,引發核聚變反應。氫彈雖然被稱為氫彈,但實際上它不用氫,而是使用氫的同位素,氘和氚,因為氘和氚更不穩定,更容易發生核聚變。


最後,為了進一步提高核彈釋放的能量,還裝填了大量鈾238,鈾238很穩定,但在核聚變釋放出的非常多超高速中子的撞擊之下,鈾238發生裂變釋放能量。


所以,氫彈爆炸的一瞬間,可遠沒有想象中那麼簡單呢。

但不管怎樣設計氫彈,由於缺乏外界約束,所有反應事實上都只能持續存在一瞬間,然後大多數原料就被炸飛了,並沒有真的反應完全。


太陽上的核聚變

太陽能點燃核聚變,是因為它巨大的引力,讓氫原子向內核壓縮,這種壓縮產生了足夠的高溫和高壓。高溫提高了原子的速度,高壓提高了原子在空間中的密度。於是原子彼此間的劇烈撞擊隨之發生,當撞擊力度超過臨界值,於是核聚變發生了。


但必須指出,所有撞擊都是概率事件,實際上對於單個原子來說,發生撞擊的可能性都十分低,每時每刻只有極少數氫原子有機會相撞,產生核聚變反應。不過由於聚變釋放出的能量非常巨大,因此哪怕只是很少一點點原子發生的核聚變反應,也已經讓太陽發光發熱成為一顆恆星,或者被稱為太陽了。


伴隨著核聚變的發生,太陽的體積會隨之向外膨脹,伴隨著體積的膨脹,高壓狀態會隨之下降,原子在空間中的密度也隨之降低,核聚變反應速度隨之下降,釋放的能量變少,於是太陽在引力的作用下又會回縮,太陽的回縮引發核聚變反應加速,在經過許多次的振盪後,太陽得到一個相對穩定的狀態,此時引力產生的內壓與核聚變反應產生的外推力達到平衡。這個平衡也就讓太陽上的核聚變能源源不斷髮生,而不會熄火。




完成942答。歡迎瀏覽我的個人頁面,說不定這942答中就有你感興趣的問題呢。


裸猿的故事


太陽持續燃燒“核聚反應”…都是假設的。如果不明白太陽生成的原理,一切皆空談。

簡單點講,太陽持續燃燒的原理是歸於平衡。凡五星七曜,九天八地,任何一個星出現了問題都會影響太陽持續燃燒,這是必然的。

太陽內部結構,核心層分為五層,上下兩層對稱,螺旋結構,交叉點是最核心層。由於受天體方向牽引,核心層結構與太陽赤道呈十字架,是包狀。核心層的初始溫度不算很高。包外有兩層色澤深淺不一,質地比較堅硬。核心包的十字架呈螺旋穿透包外兩層物質,於是產生熱量。兩層之外,是一個非常深厚呈氣態又非氣態的物質,層層包裹,一共有七層。內層熱反應是五進制,外層熱反應是四進制。太陽的結構大致是這樣。

太陽持續燃燒,主要能量是來自外界,是不平衡獲得平衡造成。這個問題比較複雜。首先,在北極星這個位置為起點,拉條虛線貫穿上下,古人叫做九重天。九重天是有物質存在的,它把整個太陽系包裹起來。木星的暗物質彌布九重天內,這現象古人叫做八重地,八重地是暗物質,來自歲星(木星)盡是螺旋風氣,鼓滿九重天,居九重天之內,太陽之外。如果走出太陽系,就會發現太陽系是一個大泡泡。泡泡邊緣上千上萬盡是碎片,往內是小行星、掃帚星(慧星),非常多。再往內就是天冥天王海王…都是八重地風氣的產物。嚴格講,天與海是算是星,冥內核結構尚未完善。

八重地的暗物質是太陽持續燃燒的主要能量。啟動太陽內核制熱機制是感應火星,而太陽燃燒是木星類的暗物質。太陽強勁的壓力產生聚合力,暗物質被引燃,光是這樣來的。觀慧星靠近太陽時尾巴越來越長就知道了。八重地全是暗物質,豈不是造成類似粉塵爆炸?複雜就複雜在這裡。太陽能夠持續燃燒,單靠暗物質還遠遠不夠。在天頂(北極星),古人講的三垣的紫微垣,有一個大氣旋,也就是九九歸一(九重天)那個位置,對應八重地也有一個氣旋在地球北極上一點這個位置。兩個氣旋轉向相反,貫徹九重天,統一太陽系,又帶來無限暗物質,確保泡泡不會大爆炸。而氣旋還有一個功能,主要影響金星,啟動九重天大泡泡收縮運動,八重地的暗物質結合土星就源源不斷保護泡泡,風靡太陽系了,確保光明瞭。

太陽燃燒就是旋轉造成,造成旋轉就是不平衡而平衡。


庚不離甲


簡單講,太陽就是一個我們經常所說的“可控核聚變”的標準存在形式,因為太陽的核聚變是可控的,所以它才沒有像氫彈一樣炸開,這也是科學家一直在研究探索的方向,努力實現可控核聚變!

太陽是如何控制核聚變的呢?

很簡單,巨大質量產生的強大萬有引力,這種力量向內,與向外的核聚變力量形成了完美的平衡,所以太陽既不會因為核聚變炸開,也不會因為強大的萬有引力向內塌陷!

如今科學家們研究的可控核聚變道理是一樣的,必須控制核聚變的強大能量,目前可以想到的方式就是利用強大的磁場進行控制,我國實現了一億度高溫的人造太陽實際上就是可控核聚變的範疇!

不過太陽並不是一直保持平衡。隨著燃料的燃燒殆盡,核聚變逐漸停止,萬有引力佔據絕對上風,太陽開始向內塌陷,內核溫度壓力急劇上升,這時的太陽會膨脹為紅巨星,然後成為白矮星!

不過那是幾十億年之後的事情,距離我們還非常遙遠,所以我們完全沒有必要擔心太陽走向死亡,那時人類恐怕早就飛出太陽系了,尋找新的家園!


宇宙探索


太陽的氫元素要聚變100億年,現在已聚變了50億年,預計太陽還有50億年的氫氦聚變。



現在太陽的質量約有2×10³⁰kg,約3/4的氫,那麼太陽氫的質量約為1.5×10³⁰kg,也就是15萬億億億kg。

這些氫元素還能讓太陽進行氫核聚變約50億年之久。

太陽內部的溫度高達1500℃,有3000億個氣壓,每時每刻都在E=mc²的作用下進行兩個氫原子或四個氫原子聚變為一個氦原子的反應,每秒約有6億噸氫轉化為5.858億噸氦,其中消失的420億噸物質就轉換為能量散發到了太空。地球就只接收到1/22億的能量(相當4000萬噸TNT)便演化出了萬紫千紅的世界。

也正是太陽內部的高溫高壓才讓它能源源不斷的進行氫核聚變反應,並使它們在高壓和巨大的引力下不被巨大的核聚變衝擊力衝得滿太空都是,也就是爆炸。簡單的說就是太陽憑著巨大的高壓及引力將所有的氫等物質牢牢地困在內部直到所有的氫元素都聚變完。不過要50億年後了。

這就是太陽為什那麼氫彈為什麼會在一瞬間就爆炸了,相信大家心中也有點輪廓了。

是的,氫彈就是有再大的力量、再多的氫(而事實上人類做不出那麼多氫)在爆炸後就都炸到了四面八方,實際上還有大量氫元素並沒有聚變完就被炸飛了。

而這也就說明了人類能力是有限的。因此人類要突破這個侷限,也要製造像太陽那樣的能將氫完全聚變的可控核聚變——人造太陽。目前中國的可控核聚變已能維持1分鐘,這已經是領先世界的水平了。


弄潮科學


其實太陽內部就是在爆炸,只是在連續的爆炸。

爆炸就是指在短時間內放出大量能量的過程,在太陽內部的核聚變本身就是核爆炸,題主好奇的一定是太陽為啥不會像普通炸藥那樣瞬間將能量釋放,然後發生解體。太陽沒能瞬間解體,主要有以下幾方面:

與其質量之大,瞬間無法消耗完

固有的意識認為爆炸是幾秒內完成的,我們提到的爆炸本質上大多數化學反應,化學反應就需要時間。


爆炸物越多,爆炸時間就會越長,所以爆破拆除樓房不可能瞬間完成。太陽每秒聚變發生質量虧損質量大約是400萬噸,太陽的質量為1.989×10^23萬噸,就按這樣的連續爆炸法,大概需要100億年。

核聚變需要高溫,高壓等極端的條件。

太陽只是在核心的,小範圍內發生核爆炸,大部分的外圍部分並不具備聚變的溫度,因此一下子整體聚變完是不可能的。

太陽是一個氣體星球,能量可通過輻射釋放。

太陽是一個氣體星球,爆炸產生向外的作用力向外,巨大的向心引力與中心區域核反應產生的力相平衡,無法解體,同時釋放出的熱量也通過輻射的形式源源不斷傳遞出去。

綜上,太陽不可能像氫彈一樣瞬間爆炸完。


核先生科普


這首先應該說到大陽這個行星,當初成為恆星時的星雲物質的積聚量說起才好理解!現代科學家通過現代衛星、天文望遠鏡對木星的觀測瞭解,以知道木星的直經是142000公里,它的體積比咱們的地球大1316倍。它的質量比地球多318倍的氣態行星,還知道木星的主要星體物質成份又是和太陽相同的,它為什麼還不能成為恆星?我們通過一些科普書中知道,這是木星雖然很大了,可它離成為恆星內部核聚變所須的1千5百攝氏多萬度的高溫高壓還遠遠不夠。也可以說木星的物質總量還差的多。科普知識還讓人們知道太陽的直經約140萬公里。太陽內部的超高溫高壓是氫氦核聚變要得到的特定條件。氫氦核聚變有了這個超高溫高壓的特定條件,這也讓太陽中心核爆產生的熱能炸不爛這個大球體,太陽在繞銀河中心遠轉和自轉產生的強磁電又讓太陽這個球體的星雲氣態物質不能逃離這個球體,這個球體的氫氦物質只能在運動中不斷的落入太陽內部進行著不停的核聚變反應。太陽內部每天核聚變消耗的氫氦物質,也是科學家算出太陽還能存活的大至壽命!


辰悟1


太陽俗稱,半導體核反應堆,核聚變理論上還是需要各項物質融合才會引起核聚變,瞭解核電站的應該能明白核聚變氫元素需要某種物質介入才會引起核聚變,雖然我解釋不清楚那種物質,但是零星的明白一點點,如同豆腐腦的形成,沸水豆漿需要石膏粉冷水點漿比例精準調配才能成為豆腐腦,變成豆腐,核聚變也是這麼如此,如果大量鐵,銅,各類礦物質,如同大理石,同時融入太陽燃燒成流體,產生爆炸,雖然這些言論都是構思,但是也沒法去嘗試,說的透徹點太陽高高在上,到底什麼介質形成的太陽,都是未知的對吧?這些就得依靠國家的力量了,科學界的難題需要科學家在地球實驗室才能得到答案,我們這樣試想地球上的,導體,各種化學原料,礦物質,都是太陽高溫煅燒分離排洩的流體,遇冷凝固形成的地球,然後才有了適合人類,可以棲息的地球,總歸一句話概括了,在地球做太陽核聚變爆炸的實驗是不成立的,只能設想,即使勉強突破這種核聚變爆炸實驗,也不能到達太陽五尺遠,地球上目前還沒有出現各類介質可以抵禦太陽的溫度,還沒到達太陽就變成流體氣化,溶解分飛在太陽系中了。


科創Vlog007


爆炸是指在極短時間內,瞬間釋放出大量能量併產生高溫,在周圍介質中產生高壓的巨烈反應。核反應與化學反應是不同的,核爆炸與化學爆炸也是不同的。要想發生核聚變反應,必須要高溫高壓條件才行,太陽中心部位就有1500萬℃。

氫彈的核聚變反應並不是自發的,氫彈爆炸必須要利用原子彈進行引爆。原子彈爆炸時產生的高溫高壓,才能使氫彈中的核材料發生核聚變反應,並且這個過程是不可控的。如果核聚變反應可以緩慢而穩定的發生,那麼就不是爆炸了,可以像受控核裂變反應一樣成為新能源。只是目前人類還沒有辦法實現穩定可控的核聚變反應。現在的核聚變反應堆都是靠激光進行點火的,使用的則是電磁約束。



太陽可以持續而穩定的發光發熱,是因為太陽只有核心處才有條件發生核聚變反應,而維持核聚變反應時所需的高溫高壓則是由太陽的巨大引力所提供的。太陽內部核聚變反應產生的輻射壓與太陽的引力保持著平衡,太陽也不會因此被撕裂,這樣太陽中心的核聚變反應才可以穩定而持續的進行下去。太陽中心的核聚變反應在引力約束下,發生得非常緩慢,因此根本不能稱之為爆炸。

太陽目前的年齡大約46億年,未來還將持續而穩定的燃燒50億年之久。每秒鐘有大約400萬噸的氫在太陽的核心聚變為氦,以這個速率,到目前為止,太陽通過聚變反應大約轉化了100個地球質量的氫成為能量,但這僅佔太陽總質量的約萬分之一。50億年之後,太陽核心的氫燃燒殆盡,太陽將演變為紅巨星,最終成為一顆白矮星,這中間的過程非常複雜,有興趣的可以去了解一下。



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