03.04 恆星內部核反應產生的能量是如何防止恆星自身在萬有引力作用下塌縮的?

陳德霖


恆星是內外壓力平衡

恆星就是一個大氣球,它是由氫原子構成的。氣體原子在熱運動下碰撞反彈,相互遠離。如果每個原子都相互遠離,則氣球總體就膨脹了。

所以,恆星就是在萬有引力下收縮,又在溫度壓力下膨脹,兩者平衡了。

能量損失和補充

如果恆星沒有能量損失,那麼它就永遠是穩定的氣球了。但是恆星表面在散熱,以巨大的光輻射向宇宙噴射。

那麼誰來補充這損失的能量呢?就是恆星內部的熱核反應。

熱核反應發生

氫原子的熱核反應,具體是4個氫原子核聚變成一個氦原子核。但是這裡有障礙,就是氫原子核很難靠近,因為它們其實就是質子,都是正電荷,同性相斥。所以,需要原子間的碰撞速度足夠高,才能將一個原子核打進另一個原子核裡。

原子的碰撞速度與壓力和溫度有關,壓力大,溫度高,原子碰撞速度就快。


好,我們來看恆星內熱核反應的動態平衡。

熱核反應的平衡

當恆星收縮,恆星內部壓力就上升了,氫原子的碰撞速度就提高了,於是熱核反應發生,釋放能量。

當恆星內部能量增加,溫度提高,則碰撞造成氣球體積膨脹,於是內部壓力下降,原子核碰撞速度下降了,熱核反應停止發生,於是能量供給沒了。

於是恆星的引力收縮到剛好讓內部少數原子核反應發生就停止繼續收縮,恆星內部的核反應釋放的能量也是剛能抵抗引力引起的壓力。這樣恆星就平衡了,穩定了。於是,穩定期的恆星,尺寸不變,能量也是緩慢釋放。


海螺008


聚變核反應所釋放出來的能量轉化為“熱能”了,通過等離子體的熱運動來抗衡“引力收縮”。

其實,科學的“定性解釋”通常都是很簡單的。如果某種“說法”很複雜,那不是錯誤的,就是“故弄玄虛”。


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