又漲知識了!太陽為什麼那麼經燒,居然燃燒了50億年之久?
太陽為什麼那麼經燒,居然燃燒了50億年之久?
要解釋這個問題呀,首先我們還得了解兩個問題:一、太陽的體積、質量;二、太陽燃燒的原理。
第一、形象的來說吧!太陽體積非常巨大 ,直徑相當於110個地球;質量相當於33萬個地球。(儘管這樣,如果全是煤,發出的同樣的光和熱,只能燃燒幾千年。然而,它卻穩定的燒了五十億年之久)。
第二、太陽燃燒的原理:在我們的腦海中,燃燒的概念是火,點燃一堆樹枝進行燃燒(如圖1),當然也是我們獲取能量的最基本方式。 這個最基本的方式 一直主導著人類的文明 。在本質上,樹枝的燃燒只是原子們互換位置放出的一些化學能 ,而燃燒後原子核的質量一點也沒有減少(如圖2) 。
但是,太陽的燃燒和篝火原理完全不同,因為他是在讓原子核燃燒(如圖3)。那麼怎樣才能燃燒原子核呢? 這就要先看我們宇宙的物質結構了。我們大家都知道,物質本身是沒有行為的, 而物質中卻蘊含了四種力(強力、弱力、引力、電磁力),正是它們決定了宇宙的一切。
其中最強的是強力(如圖4),它存在於強子之中,核能就是靠它產生的。但這種力只在原子核的直徑範圍內起作用,所以產生核能就必須讓他們互相接觸,也就是核聚變;核聚變必須有中子,而第二種力--弱力,能使質子衰變成中子並釋放射線,這個力是核聚變所不可缺少的;而能否使核聚變發生?關鍵卻在於第三種力--電磁力(如圖4),它比強力大一百多倍,不過,它延伸的比強力遠,一般情況下, 強力被電磁力封閉著,如果突破不了電磁力,就不會有核聚變。第四種力----引力,是最弱的力,在單個原子中比電磁力弱幾萬萬億倍 ,構成我們生命的主要是電磁力。強力和弱力被封閉著,而引力在我們身體中可以被忽略。但我們身體卻能感覺到地球的引力,因為引力會隨著物質的增大而顯示出來。而且當一個物體變得像太陽這麼大的時候它的每個原子的引力,都向中心塌縮並輸送壓力和熱量,同時它的引力就可以積累到極高的溫度,溫度越高原子核運動速度越快,當溫度達到一千萬度時,原子核的電磁力將無法阻擋高速奔跑的原子核的相互碰撞。於是原子核的強力終於在瞬間結合併放出巨大能量,這就是核聚變 (如圖5、圖6)。
愛因斯坦用他著名的質能轉換公式(能量)E=(質量)M(光速)C2計算出:核能量是普通化學能量的兩千萬倍。宇宙中最高效的核能是氫聚變成氦,而太陽上每時每刻就是在發生這種核聚變,即四個氫原子聚變成一個氦原子 (如圖7),這個過程,有千分之七左右的物質轉化成了能量。雖然只有千分之七,但物質的能量非常巨大。如果把一千克氫原子中千分之七的物質轉化成能量,就相當於四千噸石油和六千噸煤所燃燒的能量(如圖8)。打個比方說,在一截只能燒幾分鐘的樹枝所蘊含的核能,足以把一盞100w的燈泡點亮100萬年。
太陽由於引力所造成的塌縮,不僅引發核聚變,而且塌縮的壓力還是約束核能聚變極好的容器,在這巨大的壓力下太陽每秒使用五億噸左右的氫原子參加核聚變(如圖9),其中有約四百萬噸的物質轉化為能量。這些數字聽起來挺大,但跟太陽的總質量相比就微不足道了。太陽自存在以來,只損失了萬分之一的物質,能量在它大約七十萬公里深處的核心產生,要經過一千萬年左右才能上升到表面(如圖10)。光在太陽的肚子里走的比蝸牛還慢,正因為這樣,這個能量的億萬富翁才能幸福地使用自己的存款,坐吃而不山空 。
所以,太陽可以穩定地燃燒50億年之久,並且還可以再燃燒這麼久。
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