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为何太阳可在太空,燃烧50亿年?科学家:并非真在燃烧

2024-10-20科学

大多数人在问及是否喜欢晴朗天气时会选择「喜欢」,因为阳光带给我们的不仅是温暖和光明,更有希望的感觉。然而,当讨论太阳的光和热时,人们往往认为太阳不过是一个能自燃提供光和热的巨大火球。

但科学家指出,我们认为的太阳「燃烧」只是一种视觉误解,它并非传统意义上的化学燃烧反应,而是一种复杂得多的物理现象——核聚变。为什么会产生太阳「燃烧」的假象呢?并且,太阳怎样能在太空中持续「燃烧」达五十亿年之久?

太阳本质上是一个极其炽热的巨大气体球体。作为太阳系中心的恒星,太阳占据了太阳系总质量的99.86%,几乎所有的天体如行星和小行星等都围绕它运行。

研究表明太阳由大约四分之三的氢和少量的氦构成,其余包括氧、碳、氖和铁的重元素不到2%。

科学家通过研究将太阳从内到外划分为太阳核心、辐射层、对流层、光球层、色球层和日冕六部分。太阳核心温度达数千万度,压力极大,氢核的热核聚变反应在此不断进行。

利用爱因斯坦的质能方程E=mc²,我们可以计算出每秒约有6亿吨氢参与核聚变,转化为5.96亿吨氦,同时释放出4百万吨氢的能量。

这些能量通过辐射层以辐射方式向外传递,能量形式包括X射线、远紫外线、紫外线至可见光。

对流层内的物质流动剧烈,太阳的热能就是通过这样的流动将能量传递到地球。

太阳的光球层、色球层和日冕层构成其大气层的主要部分,这三层之间无明显界限。光球层是太阳黑子和光斑活动的中心。色球层是一个等离子状态,磁场反应活跃。

日冕是大气层的最外层,温度极高,达到一百万度,其形状随太阳活动而变。

通常,人们认为燃烧是物质在氧气中燃烧的化学反应。然而,太阳中氢的含量占四分之三,氧气含量不足2%,这种条件下如何支撑太阳持续燃烧五十亿年?

这种普通的燃烧理论显然是不成立的,这是人眼的错觉。汉斯·贝特在其【恒星内的能量产生】一文中指出,聚变反应是低质量恒星如太阳的主要能量来源。

研究表明,太阳的能量来源于核心的氢核热核聚变反应,这一过程不断释放出巨大的光和热能。

这些能量通过太阳的辐射层、对流层及大气层传递到地球,被我们所感知和看到。

此外,太阳的直径约为1392×103千米,体积约为地球的130万倍,其内部的氢足以作为持续发生核聚变的「燃料」,支撑太阳在太空中燃烧五十亿年。

太阳作为一颗黄矮星(光谱G2V),其寿命约为一百亿年。目前太阳已有约46亿岁,处在其生命周期中最稳定的主序星阶段。

然而,预计在五至六十亿年后,随着太阳内部氢元素的不断消耗,其核心的温度将持续上升,光球层的亮度增加,我们将明显感觉到全球温度逐渐上升,太阳光变得更加强烈。

科学家认为,由于内部温度的急剧上升,太阳将膨胀进入红巨星阶段,并可能吞没周边的行星,甚至是地球。随着体积的膨胀,太阳可能进化为体积更大的红超巨星,后果不堪设想。

总结以上,我们通常对太阳「燃烧」的理解基于化学燃烧的简单认知,但科学研究揭示了太阳能量传递和结构的真正复杂性。

太阳的「燃烧」实质是一个持续了数十亿年的核聚变过程,为地球提供了丰富的光和热能,对地球上的生命至关重要。

我们看到的太阳光芒背后隐藏的科学原理更加深奥和迷人。随着科技的进步,我们对太阳及宇宙的理解将更加深入。