03.03 太阳燃烧的是什么燃料?

素食翁


自古以来,人类仰望天空,对天体感到无尽好奇。闪闪发光的星星和炽热的太阳,充满着神秘。对于天文学家而言,太阳只不过是一颗正在走向死亡的恒星。但对于其他人而言,太阳是一个熊熊燃烧的大火球,为我们能提供光和热。

太阳已经持续燃烧了大约50亿年,是什么在维持太阳的燃烧呢?我们都知道,太空中没有空气,因此没有氧气可用于太阳的燃烧。在我们的日常经验中,我们所熟悉的唯一燃烧是火焰燃烧。本质上,这是一种放出光和热的氧化反应。但这不是唯一的反应类型。太阳确实在“燃烧”,但它是一种核反应,而不是化学反应。

太阳的燃料为氢原子,73%的太阳质量由这种化学元素组成。太阳的光和热都来自于它的中心区域,那里的温度高达1500万摄氏度,压力高达3000亿个地球大气压。在这样的极端高温高压下,四个氢原子能够聚变成一个氦原子,并释放出能量。因此,氢核聚变无需氧气的参与,太阳的“燃烧”不用氧气。

太阳每秒要烧掉426万吨的氢原子,根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2,可以计算出太阳的功率为3.85×10^26瓦,相当于每秒9.19×10^10吨的TNT爆炸。

那么,太阳最终会熄灭吗?

答案是显然的,太阳最终会燃烧殆尽,只不过还要一段非常漫长的时间,因为太阳的燃料非常充足。自诞生数十亿年以来,太阳已经燃烧了一半的氢燃料。目前,太阳所包含的氢燃料还足够再烧50亿年。当氢燃料耗尽,核心坍缩,温度升高,太阳将开始燃烧氦。此时,太阳将会膨胀成红巨星。之后,太阳外层被剥离,结果留下白矮星。再经过数十亿的冷却,白矮星最终完全变暗,在宇宙中彻底死去。


火星一号


太阳已经“燃烧”50亿年,在地球上为我们人类积累了很多的能源(煤、石油等),它还会再“燃烧”50亿年,届时将步入生命的终点变成白矮星。那么这数十亿年里,太阳是怎么“燃烧”的?它需要“氧气”吗?


以上是太阳从原始星云到最终白矮星一整个阶段。首先来说太阳内部的反应是核聚变,并不是简单的燃烧反应并不需要氧气,太阳周围几乎是真空的存在根本没有氧气。

太阳的主要组成是氢还有一部分氦,由于高温整体呈现等离子态。由于质量巨大产生向内的引力塌陷作用,太阳核心区有着巨大的压力和极高的温度满足了氕的核聚变条件。

第一步:氕氕核聚变成氘,释放能量;

第二部:氕氘核聚变成氦三,释放能量;

第三部:氦三核聚变成氦四,释放能量;

但是由于核聚变发生的条件极其苛刻,即使在巨大的压力和温度下也只能是在太阳内核处发生核聚变。核聚变释放能量热压和自身的引力塌陷在一个动态的平衡过程中,直到有一天氢被耗殆尽,也就是太阳走向终点的时刻。


这里是科学黑洞,感谢你们的关注与点评!


科学黑洞



太阳并不是在燃烧,太阳是靠自身的高温高压让内部的氢不断的进行核聚变反应来发光发热的,属于核反应。而燃烧是化学反应,并且能量释放远不及核反应。

核反应产生的能量要远远大于化学反应,所以以核反应为基础发明的原子弹和氢弹要比普通的化学炸药威力大得多,太阳就像是一个巨大的氢弹仓库,每分每秒都在产生剧烈的核聚变反应,而太阳的巨大质量足够核聚变反应持续100亿年。


核聚变是人类目前掌握的最强大的能源形式,氢弹就是核聚变的产物,目前世界各国也都在研制可控核聚变技术,可控核聚变技术也被称为“小太阳”,意思就是说可控核聚变技术可以像太阳一样给人类提供几乎无限的能源。


核聚变反应需要超高温和超高压来触发,而太阳核心的温度达到了1500万摄氏度,压力为3000亿倍地球大气压,在这种环境下构成太阳的比较轻的氢原子就能聚变为一个比较重的氦原子,并且释放出巨大的能量。

太阳内部的核聚变反应只需要有氢元素就行,并不需要氧气,而氢元素占据了太阳质量的73%,依靠着巨量的聚变材料和高温高压,太阳才能持续不断的燃烧100亿年。

太阳目前已经燃烧了50亿年了,再过50亿年太阳就会变成一个红巨星,红巨星再过几百万年就会成为白矮星,白矮星之后会成为一颗不发光的黑矮星。


宇宙探索未解之迷


太阳燃烧不需要氧气,核心区强大的压力使元素核聚集在一起发生核聚变,每秒将420万吨质量转化为能量,迟早有一天太阳会"熄灭"。

太阳的构成成分主要是氢和氦,因为核心区压力巨大,可以使原子核突破静电斥力结合在一起,形成新的元素核,因为结合更加紧密,此过程中会有质量亏损。核聚变集中在核心区,只有在核心区,才有足够的压力和温度使核聚变进行,所以太阳的物质可以燃烧100多亿年。虽然太阳的体积足够大、所含的核聚变材料足够多,但是随着核聚变进行大量能量损失引力减小,最终会使太阳膨胀成为红巨星,进而发展为白矮星。

也就是说太阳并不是永不熄灭的,只是能够稳定存在数十亿年,对于人类历史来说实在是太长了。


来看世界呀


用“燃烧”这个词并不准确,而且也不需要氧气,太空中也没有氧气可供燃烧!

如今我们知道,太阳发光发热的能量来源是其核心的核聚变,不过我们了解到这些只是是一个世纪之前,仅仅有百年左右的时间!

在20世纪之前,人们并不知道太阳为何能持续发光,它的能量来源到底是什么。如果太阳就像我们日常见到的“木材燃烧”一样产生能量,在几千年内太阳就燃烧殆尽了。

科学家们明白,会有一种更高效的“燃烧”方式。在20世纪初,随着对于原子内部早就越来越深入,科学家们终于明白太阳“燃烧”的秘密!

核聚变!简单说就是把氢聚合成氦!而这一切都发生在太阳的内核中!

太阳的内核温度高达1500万度,压力极大,在高温高压下,氢原子开始变得不稳定,质子和中子开始聚合,成为质量更重的氦,同时释放出巨大能量!

太阳每秒消耗掉400万吨的氢,400万多看上去很多,但与太阳质量1.9891*10的30次方千克相比,简直太微不足道了,这也是为什么太阳能够持续稳定地燃烧50亿年,而且还会有50亿年的燃烧时间!

50亿年之后,随着氢燃料的耗尽,太阳开始逐步向红巨星过度,之后会一步步走向最终的“坟墓”-白矮星!


宇宙探索


早期的科学家没有搞明白,太阳为什么能够在这么长的时期内,产生如此多的能量。

在19世纪早期,科学家假设太阳就像地球上的火,使用像煤这样的燃料,慢慢地燃烧,然而这个理论有一个严重的问题:燃料。

假设你的面前有一个火堆,如果你想维持燃烧,就要不停地加入木柴。如果是像太阳那么大的一堆木头,在保证有足够的氧气来燃烧的情况下,也只能维持大约5000-6000年的燃烧。时间尽管很长,但却还不足以支持地球上的生命。

在20世纪早期,在研究地球岩石和化石的碳-14年代测定时证实,太阳在30亿年前就已经以足够维持生命的温度存在了,显然,必须有其他的一些方式供应着太阳。

1929年,阿特金森(Atkinson)和奥特麦斯(Houtermans)从理论上计算了氢原子在几千万度高温下聚变成氦原子的可能性,为以后的核聚变奠定了理论基础。在之后的氢弹研究中,也证实了这种理论。

原子弹:小男孩

质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)。

氢的三种同位素:H氕原子核内有1个质子,无中子;氘D(又叫重氢) ,原子核内有1个质子,1个中子;氚T(又叫超重氢),原子核内有1个质子,2个中子。

条件都必须恰到好处才能发生,为了让两个中子发生相互作用,它们各有一个正电荷,因此相互排斥,所以得让它们充分靠近,要做到这一点,就得加热,那就意味着粒子快速移动,当足够密集的时候,它们会相互撞击,之间足够的靠近,从而实现聚合。

太阳的内核是个核聚变完美的场所,它有15000000摄氏度,而且它也非常的密集,密度大约是铅(11.3437克/立方厘米)的10倍,如此高的密度,却不是以固体形态存在,由于超乎想象的高温,它保留着等离子状。

太阳里,这些氢原子在巨大的压力下,飞撞在一起,形成氦原子,在这个聚合过程中,原来的原子比产生的原子质量稍微小一点,缺少的质量作为能量释放了。每一秒中太阳内部有6亿吨氢聚合,产生5.95亿吨氦,缺失的500万吨质量转换成了能量,相当于10亿个万吨级的氢弹。

而,那只是每一秒。


SME科技故事


川陀太空解答:恒星产能的两种重要机制分别是引力收缩和核反应。引力收缩是恒星向外的压力不能与向内的挤压平衡(没达到流体动力学平衡),恒星会收缩。势能减少,动能增加,使得恒星发光。由地质学可知,地球已是几十亿岁了,太阳的年龄应该与地球的年龄相同,或者比地球的年龄要大。

因此在某一时期,太阳的产能机制是引力收缩,但肯定存在另外的产能机制。太阳现今处于主序星阶段,中心氢燃烧,即氢的聚变反应,为太阳持续发光提供能量。在太阳内部,四个氢核经过P-P链产生一个氦,CNO循环也可以产生这一过程。每秒消耗3.6乘以10的38次方氢核,根据爱因斯坦质能关系,可知这一聚变过程产生巨大的能量。经推算,太阳以现在的光度还能存在10的11次方年,太阳的年龄大约为45亿年,它的中心氢只消耗了5%。P-P链是两个氢核聚合成氢,氢和一个氢核聚合成氦三,最后两个氦三聚合成氦四,释放一个氢核,在此过程中,释放能量和光子。

如果温度超过1.4乘以10的7次方 K时,两个氦三聚合成铍,铍同电子和质子发生反应生成锂和中微子,锂与氢核生成两个氦,在反应过程中产生能量、光子和中微子等。在温度较低时,P-P链产能率高,温度较高时,后一个产生氦的反应产能率高。此外,太阳还存在CN和CNO循环。CN循环是氢核与碳十三生成氮,氮与氢核生成氧十五,反应过程中释放能量。当温度高于1.4乘以10的7次方 K时,发生CNO反应。


深空电报


众所周知,太空中接近绝对真空,那里是没有氧气的,所以可以肯定的是,太阳能够发光与发热绝对不是靠燃烧,不是像我们在地球上看到的那样,柴火燃烧释放出光和热,这种反应只是普通的化学反应罢了,燃烧一会儿,就熄灭了。

思考太阳的能量是怎么产生的,直至得出正确的答案,这同样也是一个慢慢求证的过程,最初最初的观点是,太阳靠的是自身物质不断向内部收缩释放出来能量,但是,观点被提出之后,就遭受到了人们的质疑,因为,如果太阳是按照这种方式产生能量的话,那么3000万年就是太阳的寿命,可是之前的科学家测出地球岩石的年龄都在38亿年以上,怎么着,太阳的年龄都要比地球大吧,所以,最初的这个观点就被彻底否定掉了。

科技在发展,时代在进步,科学家终于弄清了太阳能量的来源,其实太阳的能量来源于核心反应区,来自于那个半径不到20万千米的核心核反应区,那里每时每刻都在进行着氢聚变,每4个氢原子核聚变为1个氦原子核,同时释放出大量的能量,这就是我们在地球上天天沐浴的光和热。

而这个过程足足可以持续100亿年,因为太阳上的氢原料实在是太丰富了。现在太阳的年龄是50亿岁,所以太阳还有50亿年的寿命。


科学船坞


太阳靠的是氢元素在“燃烧”,不过这里的“燃烧”是指核聚变,氢元素在不断的聚变为氦元素,在这个过程中释放大量的能量。

太阳的半径约70万公里,是地球的109倍。但太阳并不是全部都在进行核聚变,实际上它的聚变区域只在核心部分,日核的半径是总半径的1/4,而体积却只有总体积的1.56%,因此太阳的“心脏”确实不怎么大。

并且太阳每秒消耗的物质就有400多万吨,而这些物质转变成的能量,可以利用质能方程算出,结果显示,太阳一秒产生的能量,以目前的科技水平为标准,足够人类使用数千个世纪。

而且值得一提的是,我们现在使用的能源几乎都是来自太阳,比如化石能源,石油是动植物的尸体演化而来,而动植物的能量摄取,归根还是太阳。

此外多说一句,太阳再强,也有一死,它的归途就是在50亿年后成为红巨星,然后变为白矮星,最后终结于黑矮星。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


太阳燃烧的是什么燃料?

太阳的燃烧过程是一个真正的物质转变的过程,太阳上每时每刻都在进行着这样的转变,太阳内核1500万度和超过2500亿个大气压的作用下,每秒都有5.645亿吨氢聚变成5.6亿吨氦。四个氢核聚变为一个氦核的过程可以写成以下方程式:

您是否有发现在这个过程中少了400多万吨质量?如您所想,这400多万吨质量就完全转换成了能量!

聚变过程中的质量损失通过这个公式转换成巨大的能量,地球仅仅是获取到了太阳辐射能量的1/22亿即造就了地球上有生机勃勃、丰富多彩的生命世界!

您认为每秒消耗5.6亿吨氢元素很多吗?看上去确实有点多,但太阳的总质量高达1.9891*10^27吨,您可以算算可以消耗多久?

太阳的发光发热完全不需要氧气的参与,相反它还能创造氧元素,当然以太阳的体量,未来最多只能从氢聚变成氦然后到碳氧......就结束了,未来太阳内核将在没有辐射压的支撑下坍缩成白矮星,外壳扩散成行星状星云!当然这个时间还有50亿年左右。

太阳的生命历程,未来走向红巨星最终成为白矮星是无可避免的。


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