太阳已经燃烧50亿年了,为何它怎么也烧不完?

桃花依然在

答:这里存在一个误解,太阳的热核反应,其中只集中在太阳中心很小的区域内;其他地方,并没有直接发生核反应。


很多人回答这个问题,都会解释为:太阳核聚变每秒消耗多少质量,太阳多少质量,所以太阳燃烧损失的质量很小,足够燃烧百亿年。

这里,我换一个角度来解释原因!


我的问题是:既然太阳进行的是核聚变反应,为什么不一瞬间反应完呢?



原因是:核聚变反应的条件非常苛刻,在恒星前期,热核反应4p=He4+2(e+)+2v+24.7MeV,所需要的能量阀域很高,只有极高压力和温度下才能达到反应条件。



在恒星内,只有恒星中心,很小的一部分区域才能达到反应条件,这就导致整个恒星,其实只有中心一小块在进行燃烧,其他部分都是中心燃烧后,释放能量产生的剧烈运动。


这样就能明白,为什么恒星不会一下子燃烧完了,因为整个恒星真正再燃烧的区域很小,而且核聚变损失的质量,不到发生反应质量的1%。



当氢核燃烧完了后,氦还能继续燃烧,然后碳燃烧,硅燃烧,一直到铁元素才停止!

整个过程持续100亿年左右,其中氢核燃烧占了90%以上的时间。



艾伯史密斯

1.有趣的问题,太阳之所以会发光光热是因为内部时刻都进行着如下热核反应:

p+p=d+(e+)+v ;d+p=He3+r;

总的反应式为为:

4p=He4+2(e+)+2v+24.7MeV;

其中p为氕核,也就是质子,d为氘核,两个质子的氢核,v为中微子。

即四个质子经过聚变反应生成氦核,热核反应就会消耗物质,每秒钟有3.9×10^45个原子参与核反应。

2.太阳是一个由氢气和氦气星云构成的“虚胖”的圆球,所以照这么个反应方法,太阳内部的氕核肯定会消耗完的。

3.到底需要多久才能消耗完?

如果人的一生可以分为童年,少年,青年,中年,老年等几个时期,太阳的氢大约可以燃烧100亿年,目前燃烧了大约45亿年,可以说是正值壮年。

4.值得注意的是100亿年不是太阳的聚变的寿命,因为即使氢聚变消耗殆尽,还有氦,碳,直到铁。

5.当太阳中心的氢燃烧完以后,不足以向外释放能量时,太阳开始向中心塌缩,依靠塌缩来继续产热,但是塌缩产生的热量是巨大的,会导致太阳重新变大,膨胀。

6.膨胀后比现在的太阳还要大,变成一颗红巨星,那时离太阳最近的三大行星,水星、金星、还有地球将全部被吞噬。也有可能太阳由于质量变轻对于地球等小弟控制减弱,地球更远离太阳。


五月21号

首先科学家们凭什么说太阳已经“燃烧”了50亿年之久呢?

既然问这个问题,那么我想你未必满足于就听到一个“因为核聚变啊”这样的回答

那就让我们回到最初,科学家们是如何确定太阳究竟燃烧了多久的历史的探索中来吧,来看看历史上围绕着太阳究竟已经燃烧了多久,天文学家和物理学家组队 vs. 地质学家和生物学家组队的大乱战吧。让我们穿梭时光回到两百年前去吧。

第一个从科学角度思考地球年龄的人——博物学家郝顿

苏格兰博物学家赫顿是第一个从科学角度去思考地球到底已经存在了多长时间的人,此前人们大多是从神话故事的角度或者从宗教典籍上去思考地球和太阳已经存在了多久。他将他的观察、思考和计算所得写到《地球论》这本书中,于1785年出版,引起人们对地球和太阳年龄的科学上的兴趣。

郝顿通过观察地球上发生的一些自然过程现象,如高山的形成和侵蚀,河道的冲刷等等,并假设这些过程的发生的速度差不多都是一样的,这称为

均变说假设,那么要形成我们所看到的各种鬼斧神工一般的地质现象,那地球的年龄起码得数以百万年计。而这个庞大的数字吓到了他同时代的人,大家都以为他疯了,但这本书最终产生了深远的影响。

后来的地质学家们假设海洋一开始全是淡水,那么河流要使海洋含有现在这样大约3%的含盐量,大概需要10亿年的时间。而这个时间推算也让古生物学家们满意,因为这时候进化论已经问世,当古生物学家们尝试谱写地球生命史的时候,他们也需要一个极其漫长的时间,才能让进化有时间发生。而10亿年,在那个时代看起来是足够了。

能量守恒学说的大难题——太阳

自从物理学家们提出能量守恒定律之后,天上挂着的太阳,就立刻向能量守恒学说提出了挑战,在估算过太阳每秒钟释放的能量之后,物理学家们马上意识到他们遇到了大麻烦。因为,在地球上常见的化学能——比如燃烧——将根本无法支撑太阳的巨量能量释放。

图示:如果太阳是通过燃烧来释放能量,那么不管是什么可燃物,太阳只能燃烧数千年,如果燃烧的是煤,那么就只能燃烧两千五百年。是的,太阳很大,其质量占据太阳系总质量的99.9%左右,但它还是不经烧,因为它释放的能量实在是太多了。今天我们知道太阳每秒释放的能量相当于9亿亿吨TNT炸药的化学能。那时候的物理学家在能量释放的数量级上做出的估计,也同样让人惊骇。


但真的,两千五百年实在太搞笑了,人类有文字记载以来的历史都远不止两千五百年呢。


太阳通过收缩产能?物理学家正式和地质学家、古生物学家们开战

就在这样的时候,能量守恒之父德国物理学家亥姆霍兹提出一个假说,他认为如果太阳通过收缩来产生能量,那这个能量将会非常庞大,在组成太阳的物质向太阳的中心落下的时候,会释放能量,就像天上掉下来的东西会释放能量一个道理。这种能量照样能转变为光和热。那时候,只知道太阳释放光和热呢。

图示:当物质向中心坠落时,产生大量能量,太阳收缩产能示意图


总之,脑洞大开的亥姆霍兹据此计算出,太阳只要缩小1/万的半径,就大概能提供约2000年的能量释放。在此基础上,英国物理学家W.汤姆孙(后来被称为开尔文勋爵)做了许多计算,并据此推断出地球的年龄不可能超过5000万年。当然,他还考虑了地球的冷却问题,甚至地质学家们的意见,在综合权衡之后他认为固态地球存在的时间大约为5000万年。但地质学家和古生物学家很不满意,因为在他们看来这时间太短了,不够用。


居里夫人来解围:定义并发现新的放射性元素

在对立的双方搞得势同水火之时,一篇论文引起了居里夫人的注意,1896年,法国物理学家贝克勒尔发表了一篇论文介绍了铀的奇特属性,它不需要任何激发,就能源源不断的释放出看不见的射线,让被黑纸包裹底片感光。而居里夫人则证明了这不是铀的独家属性,而是许多元素的共性,这些元素就被居里夫人命名为放射性元素,而她还发现了两种新元素,因此获得两次诺贝尔奖,一次物理学奖一次化学奖,而

放射性元素的发现,打开了新世界的大门


爱因斯坦扩展能量守恒为质能守恒

当放射性元素衰变时会释放能量,有些元素甚至能释放大量能量,比如铀235和钚等。在二次世界大战时,美国据此造出了原子弹。但从理论上将放射性元素释放能量的秘密解释清楚的人,却是爱因斯坦,虽然他最初提出质能守恒方程的时候,并不知道世界上存在放射性元素。

当放射性元素发生衰变时,它的质量会有所损失,这些损失的质量以能量的形式释放,就是为什么放射性元素能源源不断的释放能量的根本原因,人们检测了爱因斯坦的公式,诧异的发现这个依据狭义相对论推算出的公式居然是正确的,爱因斯坦也因此成为世界级大科学家。

解密原子——原子能时代到来

英国物理学家卢瑟福,利用放射性元素研究原子结构,并指出开尔文勋爵的计算毫无意义,因为他压根没有考虑到放射性元素的产能问题。当时,大家争论的焦点是,为何地球的地心还没有冷却下来,这被认为是地球的年龄不会太大的根本原因。


放射性元素不仅能给地球供热,同时也是测定地球乃至整个太阳系年龄的最佳工具,题主所言的数十亿年时间,就是根据放射性元素的衰变来进行测量得到的结果。同时,当我们揭开了原子的秘密之后,也为原子能的利用铺平了道路,人们继放射性衰变之后,发现了聚变,并提出宇宙中的元素都来自于氢在恒星中发生的核聚变反应。人们甚至在地球上证明了氢可以发生聚变转变成氦同时释放大量能量,这就是著名的氢弹。

太阳每秒钟将420万吨质量转变为能量

现在人们终于知道太阳的能量主要来自核聚变,并计算出它每秒钟损失420万吨的质量(将氢转变为氦),即有这么多质量转变成了能量,这个数字看起来挺大,但和太阳的总质量比就微不足道,即便太阳已经如此这般的释放了数十亿年的能量,也差不多只占太阳总质量的1/33000,现在太阳的能量问题已经不再是限制地球年龄的因素。

图示:太阳是一个巨型氢气球,在其核心存在的超高温超高压的环境中,质子氢彼此融合转变为氦,在这个过程中会发生质量的损失,于是质量转变为能量被释放。

注意,并非所有的聚变或裂变都会发生质量损失。这张图表示,铁元素处于能量最低位置。这意味着铁不管是聚变还是裂变都无法再释放能量,反倒要吸收能量呢。


剩下的问题是地球或者整个太阳系的历史有多长了?帕特森解决了这个问题,并发现了加铅汽油对环境的巨大污染

要搞清楚这个问题,需要依赖一个可靠的时钟,而这个时钟同样由放射性元素提供,对放射性元素的详细研究,让科学家发现了一个现象,即放射性元素的衰变非常稳定,并且其衰变到只剩一半的时间是恒定不变的,这被称为该元素的半衰期

要想知道太阳系的年龄,我们需要半衰期很长的放射性元素,如果半衰期太短,那它们早就被全部耗竭了,同时还要找到足够古老的石头。而地球上由于存在板块运动、风雨侵蚀等,不可能还有最初形成地球的石头了。我们必须依赖太阳系中存在的流星,这些流星是当初形成太阳系时没有用完的材料。当它们落到地球上后,我们就把它们称为陨石。通过研究陨石中各种放射性元素的含量,最终我们测量出地球或者太阳系的年龄为45.43亿年(1%误差)。

1956年,还是学生的克莱尔·卡梅伦·帕特森被导师指定完成地球年龄测定,他用一块在恶魔谷找到的陨石进行了精细测定,由于陨石中铅的含量对计算结果极其重要,因此他发现了空气中的铅已经多到会影响他的实验测定了。而这些铅在世界各地都存在着,因为它们来自当时汽车燃油中加入的四乙基铅。

到此,我们的故事就讲完了。好累。


三思逍遥


先说一下,太阳那不是在燃烧,而是核聚变反应,而且反应是发生在太阳的核心区,那里压力极高。

我们知道,太阳是一颗巨大的气态星球,是太阳系的中心,占据了太阳系中99.86%的质量。从太阳中心点至四分之一太阳半径这里成为热核反应区,这里集中了太阳质量的一半,但温度高达1500万度,压强达2500亿个大气压,太阳所发射能量的99%都产自这里。由于发生核聚变,在热核区将氢聚变成氦,并释放出能量,就是我们看到的光和热。

根据天文观测,太阳是一颗黄矮星,正常寿命大致为100亿年。根据目前的观测数据,太阳的年龄大约45.7亿岁,也就是说,50至60亿年之后,太阳核心区的氢元素因热核反应会耗尽,这时的核心区将发生坍缩,之后的太阳可能会成为一颗白矮星,那时的温度也会慢慢下降,太阳将最终归于死寂。


震长

太阳的确已经存在接近50亿年了,但是并没有燃烧,而是不停的进行核聚变反应!


由上图可以,氢核聚变反应就是由氢同位素:即氘核和氚核进行核聚变反应生成氦核和中子并释放大量能量的过程!太阳就是依靠这样的过程,不停的向外释放大量能量!




而据统计太阳上面的氢元素特别丰富,至少还可以进行核聚变反应70亿年!

因此,太阳还能向外释放能量至少70亿年!在不能进行核聚变反应以后,太阳体积可能扩大!甚至可能一直扩大到地球的公转轨道上!最终太阳会坍塌而消失!


地震博士

太阳距离我们地球大约为1.5亿千米,无时无刻都散发着光和热,给我们地球带来温暖。已经不停的燃烧五十亿年了。为什么它一直烧都烧不玩呢?

其实太阳的燃烧与我们地球上的火焰燃烧不同,地球上的火焰是化学反应,而太阳的燃烧是核聚变。由于太阳引力非常庞大,使得中心不断压缩,内核的温度将高达1500万度,这样就产生了核聚变,由四个氢原子聚变成一个氦原子的热核反应。

核聚变中每秒400万吨的物质将转化为能量,产生的能量需要1000万年才能到达表面,由于太阳质量过于庞大,这对于太阳来说几乎是微乎其微。所以才能烧这么久。


虽然太阳的质量占据了太阳系百分九十九点八的质量,不过终有一天会燃烧殆尽的,根据科学家的推算,太阳还能燃烧50亿年,在50亿年后将进入老年时代,变成红巨星膨胀到十分巨大,最终形成一颗安静的白矮星


宇宙探索未解之迷

目前太阳已经燃烧了50亿年,总有一天它是会被烧完的。


很多人都觉得不可思议,为什么太阳一直都烧不完呢?

这是因为太阳真的是太大了,它的寿命是以百亿年来计算的。当然以我们人类的生命比起来,我们的寿命真的是微不足道。

太阳有多大呢?

太阳的直径是139.2万公里,大约是地球的109倍。体积是地球的130万倍,从目前的科学数据看来,太阳质量的四分子三是氢。太阳的寿命大约为100亿年,目前太阳已经有45.7亿岁了。




目前,太阳的演化主要是产生核聚变把氢变成氦,每秒就会有400万吨的物质在太阳的核心转化为能量,产生微子和太阳辐射。


据有关科学家报道,太阳再过50亿年左右,其内部的氢元素被全部耗尽,太阳核心坍缩,这一过程会把氦元素变成碳元素,并且太阳外层会剧烈膨胀,吞食太阳系中的大部分行星,最后冷却变成一颗白矮星,到这个时候,太阳的能源已经被耗尽,等待的只能是慢慢的熄灭。


我本有梦怎言笑

1.太阳上的核聚变。太阳上的核聚变是一种自可控核聚变。产生可控核聚变需要的条件非常苛刻。我们的太阳就是靠核聚变反应来给太阳系带来光和热,其中心温度达到1500万摄氏度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应,达到“自可控”运行。


2.太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总体质量的99.86%。太阳直径大约是1392000(1.392×106)千米,相当于地球直径的109倍;体积大约是地球的130万倍;其质量大约1.989×10^30 千克(一般取2.0×10^30 千克)。(地球的330000倍)。


3.太阳是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体。从化学组成来看,现在太阳质量的大约四分之三是氢,剩下的几乎都是氦,包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。



4.太阳是一颗黄矮,黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约45.7亿岁。 在大约50至60亿年之后,太阳内部的氢元素几乎会全部消耗尽,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升,这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。虽然氦聚变产生的能量比氢聚变产生的能量少,但温度也更高,因此太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中。当转向新元素的过程结束时,太阳的质量将稍微下降,外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处(这时由于太阳质量的下降,这两颗行星将会离太阳更远)。


沈大哥

太阳也会停止燃烧,在它的核聚变结束的时侯。关于太阳这样的恒星一生有怎样的变化过程,科学家的书里描述的很清楚,其它科学达人也都反复回答了这个问题,不重复解释了。只说一下太阳燃烧结束,组成太阳的物质仍在继续变化着。宇宙里任何一个物质个体,都时刻在运动变化着,人的生老病死,实质也是物质在变化,科学技术可能使这衰老变化延缓一些,却不能阻止其不变化,所以,求长生不老的人,是不懂物质总是会变化的科学道理,是一种荒唐的行。太阳燃烧完,人生命的结束,都只是物质循环变化中的一个环节,物质无论如何变化,都还在宇宙里,这叫物质不灭定理。有所谓科学家,把物质变成了人眼看不见的物质时,当做“空”和虚无,其实绝对的空和虚无是不会发生的!太阳、人和宇宙里的所有物质个体,凡有生成的时侯,自然也会在不断的运动变化中解体,进而继续着组成这些个体那些物质的再循环变化。太阳燃烧完了,只是太阳和太阳系的解体,组成它的那些物质,还在宇宙里继续变化着,时机成熟了,还会组成新的天体。人死亡了,同样也只是这人做为物质个体将不存在了,组成这个人生命的所有物质,永远都还在宇宙里继续变化存在着。宇宙物质的运动变化,是永不停息的,认为物质宇宙会变成虚无,一无所有而无法再变化,是最不科学的谬论!


长眉1958

太阳也有“燃烧”完的一天。而我们一般对于太阳的“燃烧”时长的探讨,是指它停留在主序星阶段的时间,这段时间差不多在100亿年左右,因此太阳还能继续“燃烧”50亿年

不过太阳的“燃烧”比较特殊,它是由

核心进行聚变而释放光热,并不是平常我们所见的靠氧燃烧。

根据估算,太阳每秒的辐射能量是3.83*10^26 焦耳,换算下来每秒质量亏损425万吨。也就是说太阳的质量每时每刻都在减小,虽然425万吨对于地球上的我们来说是个天文数字,但太阳的总质量高达1989亿亿亿吨,九牛一毛而已。

对于目前的我们来说,没有必要担心太阳耗尽,因为50亿年实在太久了。如果顺利的话,人类应该可以在此阶段

创造出更加高级的科学技术,想必星辰大海也会被征服。

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