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燃燒需要氧氣,為什麽太陽沒有氧氣也會持續燃燒呢?

2024-08-05科學

當你點燃一根木柴,待火焰升騰而起後,你用一個玻璃罩把燃燒的木柴罩住,很快木柴就會熄滅,因為有限空間內的氧氣被消耗完了。

奇怪的一點在於,宇宙空間中並不存在氧氣,或者說濃度低到可以忽略,但是我們的太陽,卻在冰冷寂寥的太空中足足燃燒了46億年,並且據科學研究,太陽還將繼續燃燒約54億年。

為什麽太陽沒有氧氣也能燃燒?

46億年前,我們所在的太陽系還是一片虛無,但卻存在著大量星雲物質,這些東西哪來的?

主流的說法是,如今宇宙物質起源於一場大爆炸,也就是說,136億年前,宇宙空間中含有大量「碎屑」,也就是星雲物質。

我們所在的太陽系,在46億年前也是一片虛無,而形成太陽系的原材料來源於宇宙間的第一批恒星大爆炸。

簡而言之,46億年前的星雲物質,並不是宇宙間的原始物質,但從物理學角度來講,二者沒啥本質區別。

在萬有重力的作用下,大量微小的星雲物質開始吸引匯聚,隨著融合物體的質素越來越大,其產生的重力也在增加,就像滾雪球一樣。

終於在46億年前,這團物質靠著不斷吞噬融合,其本身質素達到了某個臨界點,之後向內開始塌縮。

在1000萬年的時間裏,這個球體不斷壓縮,然後不斷塌縮,密度越來越高,向內的壓力也越來越大。

這股向內的高溫高壓作用力,在某個瞬間就像一簇火焰似的,瞬間引燃了一大片酒精,接著滔天火焰席卷開來。

或許你看得有點懵,咱們可以來說一說氫彈的爆炸原理。

兩個氫原子核在超高溫超高壓的條件下,會融合成一個 氦核,這股溫度有多高呢?

答案是1500萬度以上。

氫彈中 氫的同位素氘和氚,在融合變成更重的元素時,會釋放能量,這就是核聚變原理。

看到這裏你就會明白,氫彈爆炸的原理就是核聚變,而核聚變的條件難以達到,所以在氫彈中心需要用原子彈來當原材料。

也就是說,原子彈爆炸產生的超高溫超高壓,讓 氫的同位素 和氚發生核聚變,從而釋放能量。

氫彈可以看成小型太陽,那麽太陽燃燒的原理也就知道了。

雖然太陽內部沒有原子彈爆炸,可物質向內塌縮會形成超高溫和超高壓,也就是觸發氫彈發生核聚變的條件。

太陽內部本就不穩定的粒子,在 1500萬℃的溫度以及3000億個地球海平面的大氣壓的作用力下,發生了正兒八經的核聚變。

氫彈爆炸是不可控的,所以人類還沒有掌握可控核聚變技術,既然如此,為什麽太陽不會像氫彈一樣爆炸,而是持續燃燒呢?

氫彈爆炸會產生一股向外的作用力,而太陽吸納了整個太陽系99.86%的物質,其余0.14%組成了八大行星和其他星體或星雲物質。

從數據就能知道,太陽核聚變產生的能量有多麽可怕,向外的作用力肯定也大得離譜。

但我們再回想一下太陽的形成過程,你就會知道,先有向內塌縮的作用力,這股作用力形成超高溫超高壓條件後,才「點燃」了太陽。

也就是說,太陽向外的膨脹作用力,被向內的作用力給「壓」回去了,當這兩股作用力達到內外平衡後,太陽就不會像氫彈一樣,爆炸後無法控制。

你可以把太陽看作是一個巨大的可控核聚變反應堆,太陽內部無時無刻都在進行核聚變反應,所以會發光發熱。

所以答案顯而易見。

物體燃燒並不一定需要氧氣,氧氣只是助燃劑的一種,其他氧化劑也能導致燃燒反應正常進行,例如鎂可以在二氧化碳中燃燒。

此外,太陽並不是在燃燒,它的光和熱是有核聚變產生的,所以並不需要助燃劑,核聚變和燃燒存在本質區別。

之所以太陽會持續散發光熱,也是因為兩股作用力達到平衡導致的,問題的關鍵在於,如果內外作用力失衡,太陽的壽命也會走向盡頭。

太陽總質素約為2000億億億噸,預計壽命為100億年,如今已經過去46億年,也就是說,不出現某些意外,太陽還有54億年的壽命。

當內部氫燃料消耗得差不多時,向外膨脹力大於向內收縮力,此時,太陽的體型將明顯膨脹,逐漸形成一顆紅巨星,最終形態的半徑大概是現在的200倍,並且在擴張過程中會吞噬周邊行星。

當太陽內部氫燃料消耗太多後,重力無法「束縛」物質,所以太陽外層的物質將被拋射到太空中,形成一片片星雲。

此時,太陽的核心暴露出來後,它也就變成了一顆白矮星,在達不到超高溫超高壓條件後,無法觸發核聚變反應,所以內核會逐漸冷卻,接著慢慢熄滅,直到最後不再散發光和熱,變成一顆黑矮星。