每秒消耗426万吨物质?太阳都烧了46亿年了,为啥还没有烧完?

太阳的起源‍

我国古代人民觉得太阳是三足金乌,日出东方,日落西山,古代埃及觉得太阳是第一代国王拉众神之父。

但实际上太阳演化于46亿年前的分子云中,其中一块引力坍塌,其混乱物,冰云,流层,尘埃集中在坍塌中心形成了太阳,这个是初始。

后面因为部分没有受到引力影响,在坍塌中心周围形成了一块面积相当大的原行星盘。这个是地球、火星等八大行星的前身


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太阳系八大行星

在太阳发展出雏形的时候,星云坍塌转动加速,在引力、气体压力、磁场力和转动惯性的作用下,星云开始收缩,在中心形成一个原恒星,在这个情况下的太阳有了发展的资本。

因为核心的温度和压力开始飙升,氢开始聚变,放射能量,这个时期散发出来的能量相当暴躁。尽管如今的能量也很暴躁,但因为大气层的拦截,已经有所缓和,仅占总宇宙空间的二十三亿分之一。

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地球大气层能抵挡一部分能量

这个时期,引力开始急剧增加,其他星系漂流的陨石因为时间的关系漂流到太阳附近,受到引力影响开始撞击星云,大碰撞开始。

陨石刚好带来大量的冰河与其他的矿物质,大部分的碎片被磨灭吸收,形成多个球形星球,地球也在这个时候形成,部分冰融入到地球表面,为地球带来了水,也为太阳带来大量燃烧物质。

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太阳燃烧

太阳的燃烧方式‍

众所周知,人类经过冷兵器时代后步入工业时代,在这个过程中产生了有火药爆炸的化学性武器,发展到20世纪前中期,各国发展出了终章——原子弹、氢弹

实际上原子弹的生产是由铀235中的原子被中子撞击后裂变出两个较轻的原子,同时释放出数个中子,释放方式为以伽马射线的力度和能量为主,所以有余力继续撞击原子,从而形成连锁反应。

原子被撞击后除了释放中子外还会释放热能,这就是它有巨大杀伤力的原因之一。

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原子弹爆炸原理

而更强级别的氢弹则是不一样的操作,它是“核聚变”,两个质量小的原子,比方说两个氚原子,在一定条件下会发生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-3,并伴随着巨大的能量释放。

而太阳的燃烧方式便是核聚变,反应的区域就在太阳的核心。它的聚变过程被称为质子-质子链反应,就是将氢融合成氦的几种核反应中的一种。

太阳核心每秒会产生9.2×1037次质子-质子链反应,每次氢原子核聚变时只有大约0.7%的质量才会转化为能量,因此,太阳每秒大概的转换量是426万吨。 而据悉,到如今,太阳已经燃烧了46亿年了。

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太阳核聚变

为何太阳还没烧完?‍

如今,我们肉眼看着太阳觉得不过盘子大小,但实际上太阳大的离谱。

因为前期星云的压缩和坍塌,发展到后面,太阳就成了一个很完美的球体。根据科学家对太阳的轨道和运行的速度及释放的段泊研究得出,太阳平均半径在696000公里。换个通俗的说法,需要将109个地球并排在一起才能与太阳的直径相当。

太阳的质量大约是二乘十的三十次方,没有想象空间可以理解为地球的330000倍,约占太阳系总质量的99.86%。我们从化学组成来看,太阳质量的大约四分之三都是氢气,剩下的几乎都是氦气,只有不到2%是氧、碳、氖、铁和其他混合气体。

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太阳的元素组成质量百分比

别看释放的能量特别大,但对于整体来讲,算不了什么,前面提到太阳的产生,是数量巨大的坍塌星云吸引周围的物质融合而成,在这其中所储存的元素就不是一个小数目。

且由于面积过大,哪怕燃烧到现在也不过是消耗了大约100个地球单位的质量,这也只是占太阳总质量的0.03%。

看这数据哪怕再燃烧几百亿年估计还有,但别忘了,这个占比是太阳总质量,并不是太阳所储蓄的氢氦二气。根据科学家的计算,大约再燃烧50亿年,太阳会步入红巨星-红矮星-白矮星的过程,后面会扩大自己的体积向外扩张,吸收元素物质。

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太阳的生命周期

除了本身质量大,氢氦气多以外,太阳其实还有一个因素让自己可以一直燃烧下去没有消耗完,那就是它的燃烧过程是属于可控的,燃烧十分稳定,可以稳定输出辐射

在21世纪的如今,各国拥有氢弹的国家对于氢弹的保养一直是花费大头的,这里纠正一下 核聚变不是不可控,是目前的技术不能让其长期稳态可控并获取足够能量增益。

人类手里的氢弹是需要各种材料来进行一个包容或者说存放核原子,比如第一笔壁材料,应对等离子体破裂带来的破坏力、极向场、VDE控制等等,因为理论的缺少,材料的不足,导致现在到处是难关。

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氢弹爆炸

但对于太阳就没有这么多限制,氢弹就是失控的核聚变。太阳之所以没有爆炸,是因为太阳内部核聚变反应产生的辐射压和引力形成了动态平衡

实现核聚变需要达到上亿的温度才能剥离原子,但太阳深处也才1500万温度,这个温度是明显不够的,所以相应的出现了一个效应——量子隧穿效应

所谓的量子隧穿是指反应能量不足时,反应也有概率发生,只不过几率很小。

换句话说就是质变引起量变,太阳体积大,参与反应的粒子几乎覆盖整个表面积,所以即便反应的概率低,也架不住数量多。

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量子隧穿效应

所以,哪怕太阳燃烧了这么长时间也还能继续燃烧,这个点是很重要的——缓慢而稳定。

之前有提到过太阳早期形成时候引力吸引陨石从而导致超新星爆发,在后面太阳形成后也在无时无刻在散发自己的引力吸收着各个区域的陨石。

因为这些陨石带有大量的矿物质和元素,能够在太阳表面燃烧这些物质,以前出现过很多彗星流星什么的,但现在几乎看不到了,虽然有光污染的原因,但大部分是因为还没等流星的光照耀在地球上时已经被太阳钩走了。

没有足够质量的陨石会被木星土星吸引,有足够质量的在太阳系环震带就被压缩进太阳系外围了。像1915年发现的哈雷彗星所处的太阳系位置就是和地球做相对平行的极远距离,所以只能用天文望远镜观看,要是靠近一点基本上就是燃料了。

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哈雷彗星

所以,这三个就是太阳一直燃烧到现在都还没影响的原因了。

有人或许会觉得量多有什么用,每秒426万吨,40多亿年怎么可能才燃烧这么一点,这里举个小例子:

2008-2010年这几年里农村是一直烧柴火做饭的,蒸一锅子饭需要大概9斤的木头(这里说明的是碎柴,不是房梁那种大的)而在过年前几天打工的父母回来买了几十斤碳,一斤碳差不多就够燃一天了。

这个差异可以比较一下,压缩后燃烧久且缓慢,这个仅仅是碳而言,在太阳上有多少这种压缩后的物资,200AU的数量,加上它本身聚变的稳定以及偶尔吃个回扣,太阳真的可以一直燃下去。

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烧柴火的能量缓慢且稳定

太阳的作用‍

地球的大气循环,日夜交替,冷暖四季,光合作用,潮汐涨落都是太阳作用的结果,太阳是我们唯一能看到表面细节的恒星,也是我们关注各类恒星最好的助手。

太阳能是目前仅有的几种可再生资源,相信大部分90后农村的年轻人就有很深的感触, 10-15年的太阳能热水器算是家家户户都有的一个家具了,虽然需要电力抽水 但热水完全是白天的热能转化的,那几年的秋冬天是最幸福的。

关键最重要的一点在于地球上不可再生资源例如煤矿、石油等在使用过程中不可避免地会毁坏大自然的环境,如废气排放,尘埃飘散,像核聚变这种就不用提了,危险性十足。

相比之下的太阳能就没有这么多的问题,它最大的好处在于目前而言是取之不尽的,同时没有问题危害。

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太阳能电板

光合作用就不用说了,帮助植物尤其是海中藻类成长并间接促进氧气的生成,光含有的多种物质色素使得植物叶绿素释放,形成我们眼中五颜六色的世界奇观。

绿色植物通过日光能转化为化学能生长,而植物被草食性动物消耗,肉食性动物又吃掉草食性动物,根据营养方面的关系计算,形成食物链。

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植物的光合作用

太阳的引力是巨大的,如果说木星的引力让我们安枕无忧,那太阳的引力则让我们可以探索太空 ,木星吸引着大部分的小型陨石,而太阳则泯灭大的陨石,同时我们向太空发射的载人火箭脱离地心后便受到太阳的牵引。

结语‍

尽管我们对于太阳没有太大的应用资源方式,但也不可懈怠,说不定哪天国家的科研部就弄出了装备呢,正好可以去参与关注和思考。

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太阳能量

我们会发挥人类的智慧,探索未知的存在,改变一切,尽管现在的航天事业没有突破,但回顾我们的发展历史,已经算是飞速前进了,这一点是我们值得骄傲的。

太阳的活动虽然隔着无尽的距离,但来到我们这里也只需要8分钟多一点的时间,如果地球环境因为现在的改变而变得脆弱不堪,那么到时候太阳就会给地球生物带来灾害,我们也需要及时的反应,不能放松对于太阳及其他天体的关注。

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页面更新:2024-04-14

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