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回顧:太陽到底用了什麽當燃料,為啥燃燒了46億年還沒有燒完?

2024-10-24科學

在我們太陽系中,太陽的品質占到了太陽系總品質的99.86%左右,而其它天體加起來還不到太陽系總品質的1%,是我們太陽系當之無愧的「老大」,維持著我們太陽系的穩定。

太陽作為一顆恒星,源源不斷地向外釋放著光和熱,像一顆「燃燒」著的大火球,根據科學家的研究,太陽已經「燃燒」了將近50億年,但是在地球上卻沒有物質能夠燃燒這麽久,那麽太陽到底如何燃燒的?怎麽可以燒這麽久?

太陽的「燃燒」不是普通的燃燒。

地球上的燃燒反應是需要氧氣參與的化學反應,但是在太空中並沒有氧氣的存在,而太陽也確實在「燃燒」,很明顯太陽的「燃燒」與我們地球上的燃燒反應完全不同。

從科學的角度來看,太陽之所以會持續的發光發熱是因為太陽內部在無時無刻地進行核融合反應,這不是化學反應,而是屬於一種物理反應,因此太陽進行的並不是地球上普通的燃燒反應。

構成太陽的主要成分是氫原子,這是太陽發光發熱的「原料」,在太陽內部有著高達1500萬℃的溫度以及3000億個地球海平面的大氣壓,按理說這樣條件是不足以發生核融合反應的。

但在高溫高壓下,太陽內核物質呈現出了一種電漿態,導致太陽內部的粒子極其不穩定,增加了原子之間的碰撞頻率,再加上量子穿隧效應的存在,才使太陽內部的氫原子能夠發生核融合反應,並釋放出巨大的能量,而這些能量就是太陽發出的光和熱。

太陽內部發生的是可控核融合反應。

氫彈作為核武器的一種,其主要原理同太陽內部發生的反應一樣,也是透過氫的同位素(氘,氚)來進行核融合反應,釋放出巨大的能量,而氫彈是用它一瞬間爆炸所釋放出的能量去進行大規模的破壞。

氫彈爆炸的原理雖然和太陽類似,但氫彈爆炸發生在一瞬間,進行的是不可控核融合反應,而太陽內部的核融合是可控核融合,這又是為什麽?

眾所周知,太陽自身有著強大的向內坍塌的重力,當太陽內部發生核融合向外釋放能量時,又會產生一種對外的壓力,這樣一來,核融合向外的壓力與太陽外部向內的重力就能保持一個動態平衡。

當核融合反應產生的壓力大於太陽重力的時候,自身重力不能抵抗核融合反應對外產生的壓力, 會減緩核融合反應的程度,從而減小核融合產生的壓力。

反之,當太陽的重力大於核融合反應時,又會加劇核融合反應的程度,從而增大核融合產生的壓力,兩者的始終是平衡狀態,因此這才使太陽內部的核融合反應在這將近50億年來,既不明顯膨脹,也不會明顯的收縮。

太陽也會有壽終正寢的一天。

作為一顆黃矮星,太陽的正常壽命在100億年左右,而太陽目前已經燃燒了46億年,這也就是說如今的太陽還有50多億年的時間。

按照黃矮星的命運軌跡來看, 隨著太陽核融合不斷釋放能量,自身品質也會不斷虧損,當重力不足以對抗內部的核融合時,它的體積就會急劇膨脹而變成一個紅巨星。

到那個時候,膨脹成紅巨星的太陽會把周圍的行星給吞沒,在被吞沒的行星中可能還包括我們地球,而太陽的紅巨星階段大概會有百萬年的時間,到紅巨星階段末期,太陽內部還會急劇塌縮,最終變成一顆白矮星。

其實恒星會因為其品質不同而有不同的結局,品質比較大的恒星,一般會經歷超新星爆炸而變成一顆中子星或者黑洞,而品質較小的恒星最後會變成一顆白矮星。

總之,太陽內部的可控核融合還能再進行50多億年,最後太陽會變成一顆白矮星,然而很多人擔心的卻是等到太陽膨脹成紅巨星後,我們的地球該何去何從,人類又該怎麽辦?

其實這種擔心就是杞人憂天,因為50億年的時間對於人類或者地球來說簡直太漫長了,而且宇宙中存在著太多的不確定性,未來地球的命運究竟會怎麽樣,誰也不知道。