【科學向日葵】源源不斷的太陽



文章作者:許文

文章校對:宋媛媛 虞陽

錄音:趙菁


從夜空中最容易觀察到的月球,到我們賴以生存的地球,天文課堂已經陪伴大家十期了,接下來的幾期我們將繼續探究“身邊的天體”——一個源源不斷提供我們能量的恆星,太陽!


在宇宙間所有天體中,與人類關係最密切的就是太陽,正是太陽的光和熱溫暖著地球,維持著地球上一切生命所必須的適當環境。四季變化、晝夜交替、風雲雨雪、植物生長......無一不與太陽有關。


太陽的直徑約為1392000千米,約是地球直徑的109倍,這個數字很大,對大家來說也許沒有什麼深刻的認識。但是如果你把地球當作是一個直徑1米的球體,那麼太陽的直徑就達到109米,大概有普通30層樓房的高度。太陽的體積更是巨大,130萬個地球才能比得上它,33萬個地球質量才等於一個太陽的質量。細心的聽眾可能就會發現了,太陽的密度沒有地球大。其實太陽是一個巨大熾熱的氣體恆星,它的表面溫度能達到5700℃,且持續不斷地向外輻射能量,足以維持自身存續100億年。


【科學向日葵】源源不斷的太陽

發光發熱的太陽


太陽燃燒的不是煤炭、也不是石油,我們生活中常見的能源是不能提供這麼高的能量的。太陽燃燒利用的是原子能,四個氫原子聚合成一個氦原子核的過程,會釋放能量,這樣的反應被稱為“氫核聚變反應”。


這樣的“氫核聚變反應”只能在太陽中心的一個小區域裡完成。讓我們鑽到太陽中心去看一看吧!那裡的溫度約為1500萬攝氏度,壓力相當於地球表面大氣壓的3000億倍,密度是水的160倍。在這種高溫高壓高密度的情況下,原子被“壓碎了”,原子核不得不脫下了電子的外衣暴露出來。這些原子核在異常擁擠的情況下還做著高速的運動,雜亂無章地飛跑著,碰撞著,聚合著。在這個過程中,質量較輕的氫原子核聚合成較重的氦原子核,同時釋放出了一部分能量,這是個相當複雜的過程。太陽每秒鐘“燃燒”4億噸的氫原子核,但損失的質量也只有400萬噸。天文學家通過測量和計算發現,對於這樣的消耗,太陽至少能承受100億年,這樣算來,如今49億歲的太陽還能繼續照耀我們50億年以上!人類文明史區區數千載,與太陽的歷史相比實在太過短暫!


【科學向日葵】源源不斷的太陽

氫核聚變圖


太陽這顆恆星也像人一樣有出生、成熟、衰老和死亡的過程。目前研究的結果表明,太陽大約是在46億年前形成的。相對於太陽的成長過程,人的一生只是微不足道的一瞬間,那麼太陽的一生是怎樣的呢?


在浩瀚無垠的宇宙之中,到處瀰漫著星際氣體和塵埃物質,這些物質聚集時,會因碰撞而破裂,一些氫原子就形成了新核,這個過程被稱為原恆星階段。一段時間以後,原恆星成長為少年星,這是主序前星階段。一顆恆星最“風華正茂”的時期便是主序星階段了,也就是現在太陽所處的時期。大約50億年後,隨著時間的流逝,核反應向外推進,星體達到不穩定狀態,此時便是紅巨星階段。最後,內部物質消耗殆盡,演化至白矮星階段。這也是太陽的死亡階段,太陽的熱量逐漸消散,絢爛的一生宣告結束。


【科學向日葵】源源不斷的太陽

恆星的一生


上期答案


針對暗夜保護,你有什麼好的建議和想法?

針對我們賴以生存的地球,我們需要反思人類與地球的多關係,要積極倡導人類命運共同體意識,攜手應對挑戰,尊重自然、順應自然、保護自然,才能更好地守護地球母親!


本期問題

從地球上看太陽和月亮,它們看上去的大小如何?


下期預告

下期主題將探究太陽的“裡三層”和“外三層”,什麼是“裡三層外三層”呢?下期節目將揭曉答案。


【科學向日葵】源源不斷的太陽


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【科學向日葵】源源不斷的太陽


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