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為何太陽可在太空,燃燒50億年?科學家:並非真在燃燒

2024-10-20科學

大多數人在問及是否喜歡晴朗天氣時會選擇「喜歡」,因為陽光帶給我們的不僅是溫暖和光明,更有希望的感覺。然而,當討論太陽的光和熱時,人們往往認為太陽不過是一個能自燃提供光和熱的巨大火球。

但科學家指出,我們認為的太陽「燃燒」只是一種視覺誤解,它並非傳統意義上的化學燃燒反應,而是一種復雜得多的物理現象——核聚變。為什麽會產生太陽「燃燒」的假象呢?並且,太陽怎樣能在太空中持續「燃燒」達五十億年之久?

太陽本質上是一個極其熾熱的巨大氣體球體。作為太陽系中心的恒星,太陽占據了太陽系總質素的99.86%,幾乎所有的天體如行星和小行星等都圍繞它執行。

研究表明太陽由大約四分之三的氫和少量的氦構成,其余包括氧、碳、氖和鐵的重元素不到2%。

科學家透過研究將太陽從內到外劃分為太陽核心、輻射層、對流層、光球層、色球層和日冕六部份。太陽核心溫度達數千萬度,壓力極大,氫核的熱核聚變反應在此不斷進行。

利用愛因斯坦的質能方程式E=mc²,我們可以計算出每秒約有6億噸氫參與核聚變,轉化為5.96億噸氦,同時釋放出4百萬噸氫的能量。

這些能量透過輻射層以輻射方式向外傳遞,能量形式包括X射線、遠紫外線、紫外線至可見光。

對流層內的物質流動劇烈,太陽的熱能就是透過這樣的流動將能量傳遞到地球。

太陽的光球層、色球層和日冕層構成其大氣層的主要部份,這三層之間無明顯界限。光球層是太陽黑子和光斑活動的中心。色球層是一個等離子狀態,磁場反應活躍。

日冕是大氣層的最外層,溫度極高,達到一百萬度,其形狀隨太陽活動而變。

通常,人們認為燃燒是物質在氧氣中燃燒的化學反應。然而,太陽中氫的含量占四分之三,氧氣含量不足2%,這種條件下如何支撐太陽持續燃燒五十億年?

這種普通的燃燒理論顯然是不成立的,這是人眼的錯覺。漢斯·貝特在其【恒星內的能量產生】一文中指出,聚變反應是低質素恒星如太陽的主要能量來源。

研究表明,太陽的能量來源於核心的氫核熱核聚變反應,這一過程不斷釋放出巨大的光和熱能。

這些能量透過太陽的輻射層、對流層及大氣層傳遞到地球,被我們所感知和看到。

此外,太陽的直徑約為1392×103千米,體積約為地球的130萬倍,其內部的氫足以作為持續發生核聚變的「燃料」,支撐太陽在太空中燃燒五十億年。

太陽作為一顆黃矮星(光譜G2V),其壽命約為一百億年。目前太陽已有約46億歲,處在其生命周期中最穩定的主序星階段。

然而,預計在五至六十億年後,隨著太陽內部氫元素的不斷消耗,其核心的溫度將持續上升,光球層的亮度增加,我們將明顯感覺到全球溫度逐漸上升,太陽光變得更加強烈。

科學家認為,由於內部溫度的急劇上升,太陽將膨脹進入紅巨星階段,並可能吞沒周邊的行星,甚至是地球。隨著體積的膨脹,太陽可能前進演化為體積更大的紅超巨星,後果不堪設想。

總結以上,我們通常對太陽「燃燒」的理解基於化學燃燒的簡單認知,但科學研究揭示了太陽能量傳遞和結構的真正復雜性。

太陽的「燃燒」實質是一個持續了數十億年的核聚變過程,為地球提供了豐富的光和熱能,對地球上的生命至關重要。

我們看到的太陽光芒背後隱藏的科學原理更加深奧和迷人。隨著科技的進步,我們對太陽及宇宙的理解將更加深入。