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燃烧需要氧气,为什么太阳没有氧气也会持续燃烧呢?

2024-08-05科学

当你点燃一根木柴,待火焰升腾而起后,你用一个玻璃罩把燃烧的木柴罩住,很快木柴就会熄灭,因为有限空间内的氧气被消耗完了。

奇怪的一点在于,宇宙空间中并不存在氧气,或者说浓度低到可以忽略,但是我们的太阳,却在冰冷寂寥的太空中足足燃烧了46亿年,并且据科学研究,太阳还将继续燃烧约54亿年。

为什么太阳没有氧气也能燃烧?

46亿年前,我们所在的太阳系还是一片虚无,但却存在着大量星云物质,这些东西哪来的?

主流的说法是,如今宇宙物质起源于一场大爆炸,也就是说,136亿年前,宇宙空间中含有大量「碎屑」,也就是星云物质。

我们所在的太阳系,在46亿年前也是一片虚无,而形成太阳系的原材料来源于宇宙间的第一批恒星大爆炸。

简而言之,46亿年前的星云物质,并不是宇宙间的原始物质,但从物理学角度来讲,二者没啥本质区别。

在万有引力的作用下,大量微小的星云物质开始吸引汇聚,随着融合物体的质量越来越大,其产生的引力也在增加,就像滚雪球一样。

终于在46亿年前,这团物质靠着不断吞噬融合,其本身质量达到了某个临界点,之后向内开始坍缩。

在1000万年的时间里,这个球体不断压缩,然后不断坍缩,密度越来越高,向内的压力也越来越大。

这股向内的高温高压作用力,在某个瞬间就像一簇火焰似的,瞬间引燃了一大片酒精,接着滔天火焰席卷开来。

或许你看得有点懵,咱们可以来说一说氢弹的爆炸原理。

两个氢原子核在超高温超高压的条件下,会融合成一个 氦核,这股温度有多高呢?

答案是1500万度以上。

氢弹中 氢的同位素氘和氚,在融合变成更重的元素时,会释放能量,这就是核聚变原理。

看到这里你就会明白,氢弹爆炸的原理就是核聚变,而核聚变的条件难以达到,所以在氢弹中心需要用原子弹来当原材料。

也就是说,原子弹爆炸产生的超高温超高压,让 氢的同位素 和氚发生核聚变,从而释放能量。

氢弹可以看成小型太阳,那么太阳燃烧的原理也就知道了。

虽然太阳内部没有原子弹爆炸,可物质向内坍缩会形成超高温和超高压,也就是触发氢弹发生核聚变的条件。

太阳内部本就不稳定的粒子,在 1500万℃的温度以及3000亿个地球海平面的大气压的作用力下,发生了正儿八经的核聚变。

氢弹爆炸是不可控的,所以人类还没有掌握可控核聚变技术,既然如此,为什么太阳不会像氢弹一样爆炸,而是持续燃烧呢?

氢弹爆炸会产生一股向外的作用力,而太阳吸纳了整个太阳系99.86%的物质,其余0.14%组成了八大行星和其他星体或星云物质。

从数据就能知道,太阳核聚变产生的能量有多么可怕,向外的作用力肯定也大得离谱。

但我们再回想一下太阳的形成过程,你就会知道,先有向内坍缩的作用力,这股作用力形成超高温超高压条件后,才「点燃」了太阳。

也就是说,太阳向外的膨胀作用力,被向内的作用力给「压」回去了,当这两股作用力达到内外平衡后,太阳就不会像氢弹一样,爆炸后无法控制。

你可以把太阳看作是一个巨大的可控核聚变反应堆,太阳内部无时无刻都在进行核聚变反应,所以会发光发热。

所以答案显而易见。

物体燃烧并不一定需要氧气,氧气只是助燃剂的一种,其他氧化剂也能导致燃烧反应正常进行,例如镁可以在二氧化碳中燃烧。

此外,太阳并不是在燃烧,它的光和热是有核聚变产生的,所以并不需要助燃剂,核聚变和燃烧存在本质区别。

之所以太阳会持续散发光热,也是因为两股作用力达到平衡导致的,问题的关键在于,如果内外作用力失衡,太阳的寿命也会走向尽头。

太阳总质量约为2000亿亿亿吨,预计寿命为100亿年,如今已经过去46亿年,也就是说,不出现某些意外,太阳还有54亿年的寿命。

当内部氢燃料消耗得差不多时,向外膨胀力大于向内收缩力,此时,太阳的体型将明显膨胀,逐渐形成一颗红巨星,最终形态的半径大概是现在的200倍,并且在扩张过程中会吞噬周边行星。

当太阳内部氢燃料消耗太多后,引力无法「束缚」物质,所以太阳外层的物质将被抛射到太空中,形成一片片星云。

此时,太阳的核心暴露出来后,它也就变成了一颗白矮星,在达不到超高温超高压条件后,无法触发核聚变反应,所以内核会逐渐冷却,接着慢慢熄灭,直到最后不再散发光和热,变成一颗黑矮星。