太阳会燃烧殆尽。
太阳会燃烧殆尽吗1
太阳每秒消耗420万吨物质,烧了46亿年,为何太阳还没烧完?
太阳是生命之源,没有太阳,地球上就不会存在生命。
植物利用光合作用自给自足,然后才有食草动物以及食肉动物。煤炭石油,这些化石燃料就是由远古植物的残骸形成的,太阳的能量就是这样被植物固定了下来,然后被人类发现、利用。
太阳燃烧着自己,照亮了周围的星空。地球上的大部分能量都来自于太阳的辐射。
太阳每秒钟大约辐射3.9×10∧26焦耳的能量,而地球上每秒钟大约会接收到7.3×10∧17焦耳的能量,这仅占太阳辐射总能量的20亿分之一。
这些到达地球的太阳辐射,其中只有1/10000能被人类利用。因此,人类所使用的能量仅占太阳总辐射能量的20万亿分之一。
太阳一秒钟辐射出的能量就够人类消耗一年。所以说,太阳辐射出的总能量是非常惊人的。
伟大的科学家爱因斯坦在上世纪初曾经提出了一个非常著名的公式——质能方程,即E=MC^2。
根据该公式可知,若太阳一直保持这样的辐射强度,每秒需要消耗420万吨质量的物质。
正是如此巨大的消耗,才使得太阳能够保持这样高强度的辐射。
地球的寿命为45.7亿年,而太阳的寿命大约为46亿年。燃烧了40多亿年,太阳为什么还没烧完呢?
要想弄清楚这个问题,首先要搞明白,太阳是如何燃烧的?
人类对太阳的认识,几乎全部源于最近100年的研究。
我们常常说太阳在燃烧,实际上是太阳内部在进行核聚变反应,这与日常生活中的燃烧现象截然不同,生活中的燃烧现象是一种化学反应,更准确点说是化学反应中的氧化反应。
现在科学家正在试图掌握人工核聚变技术,形象点来说就是在地球上造“人造小太阳”。
太阳是位于太阳系中心的一颗恒星,其质量为2.0×10^27吨,大约是地球质量的33万倍,占整个太阳系物质的总质量的99.86%。
太阳之所以会燃烧,就是因为它的质量极其的大。质量大,引力也就特别强。
核聚变的发生条件就是高温高压。在自身重力的作用下,太阳内部的温度和压力极高,温度至少在1500万摄氏度。
太阳主要由氢和氦构成,现阶段氢元素占太阳质量的'四分之三,剩下的几乎都是氦,还有不到2%的其它元素。
太阳能够燃烧100亿年,现阶段太阳已经进入了中年时期,在几十亿年前太阳内部的氢占比更多。木星这颗气态巨行星的组成成分就与太阳非常相似,也主要是由氢和氦构成的。
如果木星的质量再增加大约90倍,木星内部也能够引发核聚变,从而成为一颗恒星。
现阶段,太阳内部进行的是氢聚变为氦的反应 ,即4个氢原子核聚合生成氦-4原子核。
对于太阳这样的中低质量恒星,氢聚变为氦主要是通过质子-质子链反应来完成的,每一次反应大约能够释放4.2×10^-12焦耳的能量。
此外,太阳内部还会通过碳氮氧循环这种机制产生能量。
太阳每秒消耗420万吨的物质,这些物质以光等形式辐射到了宇宙空间中。在这40多亿年里,太阳大约损失了100个地球的质量。
然而,这仅占太阳总质量的0.03%。因此,并不会对太阳造成什么太大的影响,也很难削弱太阳的引力。
太阳能够燃烧这么久,除了质量大,还在于燃烧过程十分稳定,可以稳定地输出辐射。
那么,在40多亿年的时间里,太阳又为什么燃烧的这么稳定?
众所周知,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。
太阳内部的核聚变反应和氢弹还是有区别的。要想在地球上实现人工核聚变,至少要达到上亿度的温度。
由于太阳核心处的温度不够高,因此太阳内部的核聚变反应利用到了量子隧穿效应。
量子隧穿效应发生在微观世界中,所谓的量子隧穿就是即便能量不足,反应也有一定的概率会发生,只不过发生的概率极小。
太阳的个头非常大,参与反应的粒子数量极多。所以,即便发生反应的概率很低,在非凡的体量面前,也能够发生核聚变反应,释放出巨大的能量。
太阳能够燃烧的这么缓慢而稳定,正是因为是其内部的核反应需要依靠量子隧穿效应。
这就是太阳能够长期稳定地发光发热的原因。
不过太阳内部的核聚变反应也并非恒久不变。从太阳诞生,在这40多亿年的时间里,太阳的亮度已经比最初的时候增强了30%。
根据科学家的预测,未来太阳将会燃烧得更猛烈,太阳的辐射强度也会增强。当内部的氢燃烧殆尽后,太阳的体积将会成倍膨胀,演变成为一颗红巨星。
太阳会燃烧殆尽吗2
在地球上,都说水是生命之源。其实还有太阳,它是万物之源。
在宇宙中运行的星系有很多,我们所处在的太阳系之内也有很多的天体,但是作为目前人类能够探测到的,唯一一个有着高级生命存在的地球,最离不开的就是太阳。
经过近年来科学家对于我们生存环境的研究,对我们来说是重中之重的太阳成为了科学家眼中排名第一的研究对象。
我们知道的是,太阳已经“燃烧”了将近50亿年的时间,那么它的能量还剩下多少呢?为何这么久都没有熄灭呢?
太阳燃烧的能量从何而来?
在物理学上,我们都学过能量守恒定律,就是说世界上所有的东西都是有能量存在的,没有凭空消失的,也无法凭空产生,只能从一种形式转换成另外一种形式,或者是从一个物体上转移到另外一个物体上,而保证能量的总量不变。
所以从这个观点上来说,太阳燃烧的能量也不能被当作是一台永动机,也是应该由某些东西产生,从而转变成我们所需要的光能、热能等等。
然而就我们目前所拥有的认知和经验来说,太阳就像一个巨大的火球,在星系中不停地燃烧着自己,而散发出整个星系所需要的光和热,同样透过大气层,抵达到地球上,为人类提供生物生存所需要的光能和热能。
但太阳明显不是一个火球,它存在于星系中并没有可以提供燃烧的材料,所以也是不存在太阳“燃烧”了这么久,总有一天会燃烧殆尽的担心的。
那么太阳的能量具体是从何而来呢?这个问题困扰了人类很多年,直到近百年来科技快速发展,对于宇宙天体的认知逐渐系统化,科学家们这才将太阳能量的知识系统化。
现在我们了解到,太阳的“燃烧”其实是氢核聚变产生的,简单来说,太阳上的气体主要是氢气,而两个氢原子合并成一个氦原子,这个化学反应释放出的原子之间相互排斥所产生的'的巨大的能量。
核聚变的巨大能量
核聚变又称为热核反应,是一些小而轻质量的原子,例如氘和氚,在超高温和高压等的特殊条件下,能够让原子核外电子摆脱原子核的束缚,单独的两个原子核相互吸引碰撞到一起时,就会发生原子核相互聚合作用,生成新的原子核。
在这种化学反应过程中,热核反应释放出来的能量是巨大的,并且我们知道,原子是由原子核、核外电子和中子共同组成的,原子核可以相互作用,被分离开的核外电子和中子也会因为原子核的相互反应而被释放,这样就会伴随着巨大的能量释放。
不过核聚变有太多的不可控性,例如说氢弹的爆炸。
科学家也一直在致力于研究更多能够可控的核聚变,这样一来,这个重大的发现不仅为人类提供了未来能源的来源,还为人们对太阳能量的研究提供了进一步的思路。
经过探测发现,太阳的能源来源于太阳内部的热核聚变,太阳内部的核心温度很高,甚至达到了一千五百万度,而且有着两千五百亿个大气压,在这样的高温、高压的条件下,氢原子便可以发生核聚变反应,产生巨大的能量释放出来。
而在太阳发生核聚变时释放的能量,就是让太阳能够发光发热的主要能量来源。而这个能量是巨大的。
经过研究后发现,一克的氢发生核聚变反应的时候,释放出来的能量相当于燃烧15吨汽油释放的能量。
这样看来,核聚变的能量的确是巨大的。而且从太阳到地球的距离是1.5亿千米,在地球外层的大气层表面测量的太阳能量为一千三百多瓦每平方米,但是这些能量也只占到了太阳总释放能量的22亿分之一。
从这个数据来看,可以想象得到,太阳发射出来的能量到底有多大。
太阳不是在燃烧,所以不会熄灭
我们所说的太阳能,表面上的意义指的是光能、热能和化学能等,但其实太阳对地球的影响不仅仅于此。
从广义上来说,太阳能还包括因为太阳而引起的地球上一系列的反应,例如风能、水能、潮汐能等等。
所以说,太阳是地球生物的能源之母,一点也不为过。那么现代人类已经发展到了一个相对文明度比较高的阶段,总有人开始担心未来的生活问题。
比如现在最为严重的环境污染、水污染、地球变暖等等,这些时刻影响到人类生存的问题,而最令人担心的,就是有关太阳能的问题。
我们都知道,太阳是生命不可缺少的最重要的一个能量来源,从古代神话中我们就可以知道。
例如说后羿射日,是因为太阳太多而使地表温度太高,高温环境下人类无法生存。还有夸父逐日,就是因为如果没有了太阳,人类一样无法生存。这是从古至今人类都明白的一个问题。
科学家表示:太阳燃烧了五十亿年仍然没有消耗殆尽的原因,是太阳根本没在燃烧,而是因为核聚变产生的巨大能量,也不存在太阳会“熄灭”的说法。
在验证了这一说法后,人类开始对太阳还能再“燃烧”多久的问题又开始了研究和思考。
太阳在宇宙中已经存在了五十亿年之久,释放的能量也是巨大的,那么在这五十亿年中,对于太阳到底消耗了多少能量的问题,经过科学家的研究计算后,给出了较为有说服力的结论。
太阳的能量大约是由核心部分产生的,而在这里,太阳每秒钟因为核聚变损耗的质量大约为400万吨,经过五十亿年之久,也不过消耗了太阳质量的百分之零点几而已。
我们知道,太阳其实是一颗黄矮星,而一颗黄矮星的寿命大概在100亿年左右,也就是说,太阳以黄矮星的形态至少还能够再存在五十亿年以上,才会逐渐向下一个形态红巨星或者白矮星转变。
所以现在人们对太阳能源会不会消耗完而造成的后果,完全不用担心!
何况,我们现在的科学家还有着很发达的技术,人造太阳也有了新一步的进展,相对于“听天由命”,我们更应该相信自己!
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