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太陽究竟使用了什么當(dāng)燃料,為什么燃燒了46億年還沒有燒完?

來源:hao123百家號(hào)     時(shí)間:2022-03-29 11:57:40

綜述

太陽系是我們所處的基礎(chǔ)天體系統(tǒng)中最大的天體,也正是因?yàn)樗拇嬖?,地球上才得以誕生我們這樣的生命與文明。太陽無時(shí)無刻不向外拋灑著熱量與光能,使其周圍的行星與物質(zhì)都多多少少受到了影響。

作為人類社會(huì)目前所擁有的最穩(wěn)定的能源,太陽已經(jīng)熊熊燃燒了至少46億年。很多人可能會(huì)對(duì)太陽背后燃燒的秘密產(chǎn)生好奇:太陽究竟是使用什么物質(zhì)作為燃料進(jìn)行燃燒的呢?為什么在燃燒了46億年之后還是沒有燒完?

太陽的構(gòu)成

太陽是宇宙中一顆十分普通的恒星,其主要構(gòu)成是氫元素和氦元素,這兩種元素在宇宙中極為常見。

據(jù)科學(xué)家統(tǒng)計(jì),在宇宙最初形成的那段時(shí)間里,整個(gè)宇宙75%的物質(zhì)都是氫元素,剩下的25%之中,氦元素也占很大一部分比重。所以這兩種元素也就自然而然的構(gòu)成了無數(shù)美麗的天體,太陽就是其中之一。

太陽的構(gòu)成就是如此簡單:氫,氦兩種元素,以及許多占比極小的微量元素。

在地球上的我們其實(shí)也經(jīng)常能夠見到氫氣和氦氣,這兩種氣體中自然也含有氫元素和氦元素,而且地球上的氫氣具有極強(qiáng)的可燃性,那么太陽上的氫元素是否就如同地球上的氫氣一樣,無時(shí)無刻的不在進(jìn)行著化學(xué)燃燒呢?

太陽燃燒的原理

太陽的燃燒和地球上的燃燒反應(yīng)有著明顯的差別。首先,任何處于地球上的燃燒反應(yīng)都需要一定的氧氣作為介質(zhì),而太陽處在真空環(huán)境的宇宙,周邊自然沒有任何氧氣作為反應(yīng)介質(zhì)。

所以嚴(yán)格來講,太陽表面雖然看上去是一種燃燒過程,但其實(shí)和我們平常理解的燃燒現(xiàn)象有著本質(zhì)上的差別。

太陽的表面溫度可以達(dá)到6000℃,這種高溫的產(chǎn)生和一種名叫核聚變的現(xiàn)象離不開關(guān)系。從本質(zhì)上來說,核聚變反應(yīng)的產(chǎn)生是原子核物質(zhì)與電子之間的碰撞。太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)自然也是如此。

太陽內(nèi)部有無數(shù)的氫原子,這些原子在太陽內(nèi)部呈現(xiàn)一個(gè)極為不穩(wěn)定的狀態(tài)。因?yàn)樘栠@樣的星體是物質(zhì)的集合,在對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行聚攏的過程之中,會(huì)使得物質(zhì)自身的密度以及質(zhì)量受到一定程度的壓縮。

整個(gè)過程會(huì)提高物質(zhì)原子的活躍性,導(dǎo)致不同原子之間的碰撞加劇,兩種原子在碰撞的過程之中,就會(huì)釋放出一定的光能和熱能。

而太陽的體積巨大,在它的表面上隨時(shí)都發(fā)生著無數(shù)起類似的碰撞事件,所以太陽就一直保持著向外發(fā)光發(fā)熱的狀態(tài)。

核聚變的背后

其實(shí)我們?nèi)祟愒谖锢韺W(xué)得到一定發(fā)展之后,也一直十分關(guān)注核聚變這樣的物理反應(yīng),讓人談之色變的高殺傷性核武器:原子彈和氫彈,其背后的原理其實(shí)就是核聚變反應(yīng),兩種元素之間的碰撞就能釋放出殺傷力極強(qiáng)的能量。

很多人可能好奇:核武器可以輕而易舉地摧毀一座城市,甚至可以改變地形地貌,而太陽上則無時(shí)無刻不上演著與核武器的爆炸十分類似的核聚變反應(yīng),為什么太陽沒有受到影響而爆炸呢?

這個(gè)問題的答案其實(shí)很簡單,因?yàn)樘柹纤M(jìn)行的核聚變反應(yīng)是可以被其自身所控制的,而我們?nèi)祟愡\(yùn)用到核武器上的核聚變反應(yīng)則是不可控的。

簡單來說:太陽自身有著十分強(qiáng)大的引力,所以才會(huì)有星體圍繞著它進(jìn)行規(guī)律的旋轉(zhuǎn)。正是因?yàn)檫@種引力太陽表面的所有物質(zhì)才會(huì)附著在太陽上,否則這些元素將會(huì)飄蕩在宇宙之中。

這種引力的作用還遠(yuǎn)不止如此,除了使太陽誕生之外,太陽的引力還使得太陽能夠一直保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)存在于宇宙之中。

雖然太陽的表面與內(nèi)部無時(shí)無刻不進(jìn)行著核聚變反應(yīng),但是太陽自身的引力可以使得這種核聚變所產(chǎn)生的向內(nèi)的光能與熱能被很大程度的減少。

核聚變的產(chǎn)生與太陽引力的塌縮作用是一個(gè)相輔相成的過程,二者之間此消彼長的相互拉扯確保了太陽的穩(wěn)定性,也是太陽能夠一直熊熊燃燒的最主要原因。

太陽的未來

任何事物都有著終結(jié)的一天,體型龐大,壽命漫長的太陽也是如此。

據(jù)科學(xué)家統(tǒng)計(jì),太陽內(nèi)部所含有的氫元素還足夠支撐它燃燒五十億年,而我們的太陽在今天已經(jīng)燃燒了46億年,因此我們可以推斷,目前的太陽是處于一個(gè)最穩(wěn)定最安全的時(shí)期,是恒星中的壯年恒星,一般情況下不會(huì)對(duì)周圍的天體造成不良影響。

但是在未來的幾十億年后,太陽自身的燃燒所消耗的物質(zhì)會(huì)越來越多,這種現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致太陽的引力與質(zhì)量下降,核聚變反應(yīng)的速率將會(huì)更高。最終太陽會(huì)在很短的一段時(shí)間內(nèi),將自身的物質(zhì)全部燃燒,至今變成一顆體型巨大無比的紅巨星。

在自身可燃物質(zhì)耗盡之后,太陽再也無法進(jìn)行核聚變反應(yīng),只能一步一步變成一個(gè)體積較小,亮度極低的白矮星。

結(jié)語

好在對(duì)于我們當(dāng)代人來說,我們不用擔(dān)心太陽的消亡,我們?nèi)祟惖膲勖噍^于宇宙中的天體來說,實(shí)在是太過短暫了。不過這群壽命短暫的人類正在一步一步揭開宇宙的面紗,推測宇宙的未來,這無疑也是一件十分浪漫的事。

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