太空里明明連氧氣都沒有,怎么這顆大火球就能一直燒下去,還把光和熱送遍整個太陽系。其實很多人都誤會了,根本不是太陽在燃燒,我們平時見的柴火、汽油燃燒,和太陽釋放能量的方式,完全是兩回事。
平時燒東西,不管是煮菜的煤氣還是點著的蠟燭,可燃物得有,氧氣也得幫忙,溫度夠了才能燒起來。這個過程里,原子外層的電子只是換了個搭檔,重新組合成新的化合物,比如碳和氧湊一起變成二氧化碳,能量就跟著放出來了。但太陽的反應要劇烈得多,直接往原子核里動手腳的是它,讓氫原子核撞在一起,變成更重的氦原子核,屬于核物理反應,跟電子沒關系,自然也用不上氧氣。
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能量差距更是大到離譜。發生聚變的1克氫原子核,釋放的能量差不多等于15噸汽油燒完的效果。普通燃燒靠的是化學鍵斷裂重組,在太陽面前這點能量,就像劃了根火柴和引爆一顆恒星的區別。太陽的能量來源,也不是什么燃料燃燒,而是質量憑空少了一點,四個氫原子核變成一個氦原子核后,總質量會輕一點,按照質能方程把這部分消失的質量轉化成能量,就是太陽發光發熱的秘密。
想知道這一切在太陽內部是怎么發生的,得先看清太陽的結構。不是實心球,它是一個巨大的等離子體團,71%是氫,27%是氦,剩下的都是些重元素。真正產生能量的,只有核心那一小塊區域,外面的圈層,其實都是能量傳遞的通道。
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太陽核心的環境,說出來你可能不敢信。能飆到1500萬攝氏度的是溫度,壓力更是相當于3000億個地球大氣壓。在這種極端條件下,才能讓氫原子核攢夠力氣,沖破彼此間的排斥力,撞在一起抱成團,這就是太陽主要的聚變方式,質子-質子鏈反應。簡單說,四個氫原子核經過幾步反應,最終變成一個氦原子核,同時把那點消失的質量變成能量。
這些剛產生的能量,可不是馬上就能傳到地球的。一開始它們是高能的伽馬射線光子,在太陽內部要繞無數個彎,走一條漫長又曲折的路。從核心到太陽表面,快則1萬年,慢則17萬年,會慢慢降級的是這些光子的能量,最后變成我們能看到的可見光,還有能感受到的熱量,再輻射到宇宙里,經過8分多鐘飛到地球。
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所以不是太陽在燒燃料,而是在慢慢消耗氫。科學家算過,已經這樣穩定釋放能量46億年的是它,現在核心里的氫還很充足,再燒50億年完全沒問題。
等核心的氫用完,才會開始太陽的晚年生活。到時候會轉而聚變氦生成更重元素的是它,體積也會慢慢膨脹,變成一顆紅巨星,那時候它的邊緣,可能會超出地球現在的軌道。再往后,會慢慢飄散的是外層物質,核心則會坍縮成一顆白矮星,安安靜靜地散發余熱,直到最后徹底冷卻。
所以啊幾萬年前在太陽核心誕生的能量,可能就是我們每天看到的陽光,原來這顆看似永恒的恒星,也有自己的生命周期。看完這些,是不是你對頭頂的太陽,多了點不一樣的認識?
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