03.03 太陽燃燒的是什麼燃料?

素食翁


自古以來,人類仰望天空,對天體感到無盡好奇。閃閃發光的星星和熾熱的太陽,充滿著神秘。對於天文學家而言,太陽只不過是一顆正在走向死亡的恆星。但對於其他人而言,太陽是一個熊熊燃燒的大火球,為我們能提供光和熱。

太陽已經持續燃燒了大約50億年,是什麼在維持太陽的燃燒呢?我們都知道,太空中沒有空氣,因此沒有氧氣可用於太陽的燃燒。在我們的日常經驗中,我們所熟悉的唯一燃燒是火焰燃燒。本質上,這是一種放出光和熱的氧化反應。但這不是唯一的反應類型。太陽確實在“燃燒”,但它是一種核反應,而不是化學反應。

太陽的燃料為氫原子,73%的太陽質量由這種化學元素組成。太陽的光和熱都來自於它的中心區域,那裡的溫度高達1500萬攝氏度,壓力高達3000億個地球大氣壓。在這樣的極端高溫高壓下,四個氫原子能夠聚變成一個氦原子,並釋放出能量。因此,氫核聚變無需氧氣的參與,太陽的“燃燒”不用氧氣。

太陽每秒要燒掉426萬噸的氫原子,根據愛因斯坦的質能方程E=mc^2,可以計算出太陽的功率為3.85×10^26瓦,相當於每秒9.19×10^10噸的TNT爆炸。

那麼,太陽最終會熄滅嗎?

答案是顯然的,太陽最終會燃燒殆盡,只不過還要一段非常漫長的時間,因為太陽的燃料非常充足。自誕生數十億年以來,太陽已經燃燒了一半的氫燃料。目前,太陽所包含的氫燃料還足夠再燒50億年。當氫燃料耗盡,核心坍縮,溫度升高,太陽將開始燃燒氦。此時,太陽將會膨脹成紅巨星。之後,太陽外層被剝離,結果留下白矮星。再經過數十億的冷卻,白矮星最終完全變暗,在宇宙中徹底死去。


火星一號


太陽已經“燃燒”50億年,在地球上為我們人類積累了很多的能源(煤、石油等),它還會再“燃燒”50億年,屆時將步入生命的終點變成白矮星。那麼這數十億年裡,太陽是怎麼“燃燒”的?它需要“氧氣”嗎?


以上是太陽從原始星雲到最終白矮星一整個階段。首先來說太陽內部的反應是核聚變,並不是簡單的燃燒反應並不需要氧氣,太陽周圍幾乎是真空的存在根本沒有氧氣。

太陽的主要組成是氫還有一部分氦,由於高溫整體呈現等離子態。由於質量巨大產生向內的引力塌陷作用,太陽核心區有著巨大的壓力和極高的溫度滿足了氕的核聚變條件。

第一步:氕氕核聚變成氘,釋放能量;

第二部:氕氘核聚變成氦三,釋放能量;

第三部:氦三核聚變成氦四,釋放能量;

但是由於核聚變發生的條件極其苛刻,即使在巨大的壓力和溫度下也只能是在太陽內核處發生核聚變。核聚變釋放能量熱壓和自身的引力塌陷在一個動態的平衡過程中,直到有一天氫被耗殆盡,也就是太陽走向終點的時刻。


這裡是科學黑洞,感謝你們的關注與點評!


科學黑洞



太陽並不是在燃燒,太陽是靠自身的高溫高壓讓內部的氫不斷的進行核聚變反應來發光發熱的,屬於核反應。而燃燒是化學反應,並且能量釋放遠不及核反應。

核反應產生的能量要遠遠大於化學反應,所以以核反應為基礎發明的原子彈和氫彈要比普通的化學炸藥威力大得多,太陽就像是一個巨大的氫彈倉庫,每分每秒都在產生劇烈的核聚變反應,而太陽的巨大質量足夠核聚變反應持續100億年。


核聚變是人類目前掌握的最強大的能源形式,氫彈就是核聚變的產物,目前世界各國也都在研製可控核聚變技術,可控核聚變技術也被稱為“小太陽”,意思就是說可控核聚變技術可以像太陽一樣給人類提供幾乎無限的能源。


核聚變反應需要超高溫和超高壓來觸發,而太陽核心的溫度達到了1500萬攝氏度,壓力為3000億倍地球大氣壓,在這種環境下構成太陽的比較輕的氫原子就能聚變為一個比較重的氦原子,並且釋放出巨大的能量。

太陽內部的核聚變反應只需要有氫元素就行,並不需要氧氣,而氫元素佔據了太陽質量的73%,依靠著巨量的聚變材料和高溫高壓,太陽才能持續不斷的燃燒100億年。

太陽目前已經燃燒了50億年了,再過50億年太陽就會變成一個紅巨星,紅巨星再過幾百萬年就會成為白矮星,白矮星之後會成為一顆不發光的黑矮星。


宇宙探索未解之迷


太陽燃燒不需要氧氣,核心區強大的壓力使元素核聚集在一起發生核聚變,每秒將420萬噸質量轉化為能量,遲早有一天太陽會"熄滅"。

太陽的構成成分主要是氫和氦,因為核心區壓力巨大,可以使原子核突破靜電斥力結合在一起,形成新的元素核,因為結合更加緊密,此過程中會有質量虧損。核聚變集中在核心區,只有在核心區,才有足夠的壓力和溫度使核聚變進行,所以太陽的物質可以燃燒100多億年。雖然太陽的體積足夠大、所含的核聚變材料足夠多,但是隨著核聚變進行大量能量損失引力減小,最終會使太陽膨脹成為紅巨星,進而發展為白矮星。

也就是說太陽並不是永不熄滅的,只是能夠穩定存在數十億年,對於人類歷史來說實在是太長了。


來看世界呀


用“燃燒”這個詞並不準確,而且也不需要氧氣,太空中也沒有氧氣可供燃燒!

如今我們知道,太陽發光發熱的能量來源是其核心的核聚變,不過我們瞭解到這些只是是一個世紀之前,僅僅有百年左右的時間!

在20世紀之前,人們並不知道太陽為何能持續發光,它的能量來源到底是什麼。如果太陽就像我們日常見到的“木材燃燒”一樣產生能量,在幾千年內太陽就燃燒殆盡了。

科學家們明白,會有一種更高效的“燃燒”方式。在20世紀初,隨著對於原子內部早就越來越深入,科學家們終於明白太陽“燃燒”的秘密!

核聚變!簡單說就是把氫聚合成氦!而這一切都發生在太陽的內核中!

太陽的內核溫度高達1500萬度,壓力極大,在高溫高壓下,氫原子開始變得不穩定,質子和中子開始聚合,成為質量更重的氦,同時釋放出巨大能量!

太陽每秒消耗掉400萬噸的氫,400萬多看上去很多,但與太陽質量1.9891*10的30次方千克相比,簡直太微不足道了,這也是為什麼太陽能夠持續穩定地燃燒50億年,而且還會有50億年的燃燒時間!

50億年之後,隨著氫燃料的耗盡,太陽開始逐步向紅巨星過度,之後會一步步走向最終的“墳墓”-白矮星!


宇宙探索


早期的科學家沒有搞明白,太陽為什麼能夠在這麼長的時期內,產生如此多的能量。

在19世紀早期,科學家假設太陽就像地球上的火,使用像煤這樣的燃料,慢慢地燃燒,然而這個理論有一個嚴重的問題:燃料。

假設你的面前有一個火堆,如果你想維持燃燒,就要不停地加入木柴。如果是像太陽那麼大的一堆木頭,在保證有足夠的氧氣來燃燒的情況下,也只能維持大約5000-6000年的燃燒。時間儘管很長,但卻還不足以支持地球上的生命。

在20世紀早期,在研究地球岩石和化石的碳-14年代測定時證實,太陽在30億年前就已經以足夠維持生命的溫度存在了,顯然,必須有其他的一些方式供應著太陽。

1929年,阿特金森(Atkinson)和奧特麥斯(Houtermans)從理論上計算了氫原子在幾千萬度高溫下聚變成氦原子的可能性,為以後的核聚變奠定了理論基礎。在之後的氫彈研究中,也證實了這種理論。

原子彈:小男孩

質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦)。

氫的三種同位素:H氕原子核內有1個質子,無中子;氘D(又叫重氫) ,原子核內有1個質子,1箇中子;氚T(又叫超重氫),原子核內有1個質子,2箇中子。

條件都必須恰到好處才能發生,為了讓兩個中子發生相互作用,它們各有一個正電荷,因此相互排斥,所以得讓它們充分靠近,要做到這一點,就得加熱,那就意味著粒子快速移動,當足夠密集的時候,它們會相互撞擊,之間足夠的靠近,從而實現聚合。

太陽的內核是個核聚變完美的場所,它有15000000攝氏度,而且它也非常的密集,密度大約是鉛(11.3437克/立方厘米)的10倍,如此高的密度,卻不是以固體形態存在,由於超乎想象的高溫,它保留著等離子狀。

太陽裡,這些氫原子在巨大的壓力下,飛撞在一起,形成氦原子,在這個聚合過程中,原來的原子比產生的原子質量稍微小一點,缺少的質量作為能量釋放了。每一秒中太陽內部有6億噸氫聚合,產生5.95億噸氦,缺失的500萬噸質量轉換成了能量,相當於10億個萬噸級的氫彈。

而,那只是每一秒。


SME科技故事


川陀太空解答:恆星產能的兩種重要機制分別是引力收縮和核反應。引力收縮是恆星向外的壓力不能與向內的擠壓平衡(沒達到流體動力學平衡),恆星會收縮。勢能減少,動能增加,使得恆星發光。由地質學可知,地球已是幾十億歲了,太陽的年齡應該與地球的年齡相同,或者比地球的年齡要大。

因此在某一時期,太陽的產能機制是引力收縮,但肯定存在另外的產能機制。太陽現今處於主序星階段,中心氫燃燒,即氫的聚變反應,為太陽持續發光提供能量。在太陽內部,四個氫核經過P-P鏈產生一個氦,CNO循環也可以產生這一過程。每秒消耗3.6乘以10的38次方氫核,根據愛因斯坦質能關係,可知這一聚變過程產生巨大的能量。經推算,太陽以現在的光度還能存在10的11次方年,太陽的年齡大約為45億年,它的中心氫只消耗了5%。P-P鏈是兩個氫核聚合成氫,氫和一個氫核聚合成氦三,最後兩個氦三聚合成氦四,釋放一個氫核,在此過程中,釋放能量和光子。

如果溫度超過1.4乘以10的7次方 K時,兩個氦三聚合成鈹,鈹同電子和質子發生反應生成鋰和中微子,鋰與氫核生成兩個氦,在反應過程中產生能量、光子和中微子等。在溫度較低時,P-P鏈產能率高,溫度較高時,後一個產生氦的反應產能率高。此外,太陽還存在CN和CNO循環。CN循環是氫核與碳十三生成氮,氮與氫核生成氧十五,反應過程中釋放能量。當溫度高於1.4乘以10的7次方 K時,發生CNO反應。


深空電報


眾所周知,太空中接近絕對真空,那裡是沒有氧氣的,所以可以肯定的是,太陽能夠發光與發熱絕對不是靠燃燒,不是像我們在地球上看到的那樣,柴火燃燒釋放出光和熱,這種反應只是普通的化學反應罷了,燃燒一會兒,就熄滅了。

思考太陽的能量是怎麼產生的,直至得出正確的答案,這同樣也是一個慢慢求證的過程,最初最初的觀點是,太陽靠的是自身物質不斷向內部收縮釋放出來能量,但是,觀點被提出之後,就遭受到了人們的質疑,因為,如果太陽是按照這種方式產生能量的話,那麼3000萬年就是太陽的壽命,可是之前的科學家測出地球岩石的年齡都在38億年以上,怎麼著,太陽的年齡都要比地球大吧,所以,最初的這個觀點就被徹底否定掉了。

科技在發展,時代在進步,科學家終於弄清了太陽能量的來源,其實太陽的能量來源於核心反應區,來自於那個半徑不到20萬千米的核心核反應區,那裡每時每刻都在進行著氫聚變,每4個氫原子核聚變為1個氦原子核,同時釋放出大量的能量,這就是我們在地球上天天沐浴的光和熱。

而這個過程足足可以持續100億年,因為太陽上的氫原料實在是太豐富了。現在太陽的年齡是50億歲,所以太陽還有50億年的壽命。


科學船塢


太陽靠的是氫元素在“燃燒”,不過這裡的“燃燒”是指核聚變,氫元素在不斷的聚變為氦元素,在這個過程中釋放大量的能量。

太陽的半徑約70萬公里,是地球的109倍。但太陽並不是全部都在進行核聚變,實際上它的聚變區域只在核心部分,日核的半徑是總半徑的1/4,而體積卻只有總體積的1.56%,因此太陽的“心臟”確實不怎麼大。

並且太陽每秒消耗的物質就有400多萬噸,而這些物質轉變成的能量,可以利用質能方程算出,結果顯示,太陽一秒產生的能量,以目前的科技水平為標準,足夠人類使用數千個世紀。

而且值得一提的是,我們現在使用的能源幾乎都是來自太陽,比如化石能源,石油是動植物的屍體演化而來,而動植物的能量攝取,歸根還是太陽。

此外多說一句,太陽再強,也有一死,它的歸途就是在50億年後成為紅巨星,然後變為白矮星,最後終結於黑矮星。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


太陽燃燒的是什麼燃料?

太陽的燃燒過程是一個真正的物質轉變的過程,太陽上每時每刻都在進行著這樣的轉變,太陽內核1500萬度和超過2500億個大氣壓的作用下,每秒都有5.645億噸氫聚變成5.6億噸氦。四個氫核聚變為一個氦核的過程可以寫成以下方程式:

您是否有發現在這個過程中少了400多萬噸質量?如您所想,這400多萬噸質量就完全轉換成了能量!

聚變過程中的質量損失通過這個公式轉換成巨大的能量,地球僅僅是獲取到了太陽輻射能量的1/22億即造就了地球上有生機勃勃、豐富多彩的生命世界!

您認為每秒消耗5.6億噸氫元素很多嗎?看上去確實有點多,但太陽的總質量高達1.9891*10^27噸,您可以算算可以消耗多久?

太陽的發光發熱完全不需要氧氣的參與,相反它還能創造氧元素,當然以太陽的體量,未來最多隻能從氫聚變成氦然後到碳氧......就結束了,未來太陽內核將在沒有輻射壓的支撐下坍縮成白矮星,外殼擴散成行星狀星雲!當然這個時間還有50億年左右。

太陽的生命歷程,未來走向紅巨星最終成為白矮星是無可避免的。


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