12.03 太陽其實弱爆了,還不如爬行動物?這正是太陽長壽的原因

我們很多人可能都聽說過這樣一種觀點——太陽上每秒都在發生著猛烈的核聚變,每秒消耗的物質達400萬噸。釋放出驚人的光與熱,

功率高達3.86×10^²⁶w。人類史上最大的氫彈當量為5800萬噸TNT,而太陽每秒釋放的能量摺合為9,212,410,500,400萬噸TNT,相當於每秒在太陽中引爆了1,588,346,638枚這樣的氫彈!

太陽其實弱爆了,還不如爬行動物?這正是太陽長壽的原因


所以我們常常認識太陽的中心正在進行著瘋狂的核爆,是太陽巨大的引力將能量束縛在了核心,所以才沒有表現出一直爆炸的樣子。可為什麼氫彈一瞬間就沒有了,而太陽卻可以雄雄燃燒百億年?

太陽其實弱爆了,還不如爬行動物?這正是太陽長壽的原因

太陽不如小壁虎?

好,在見識了太陽的耀武揚威之後,我要給它潑一點冷水——其實太陽弱爆了,甚至連地球上的一隻普通的爬行動物都不如。

我是在聳人聽聞博眼球嗎?不全是,有一點是真的,那就是太陽的平均質量功率其實非常低,太陽總質量1.989×10^30千克,用功率除以它的總質量得到結果0.0002w/kg,也就是每千克太陽物質每秒可以釋放0.0002焦爾的能量,而非洲重3克的壁虎每天要消耗230J的能量,計算可得平均質量功率為0.88w/kg,壁虎是太陽的4400倍!

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是不是沒想到?太陽原來連地球這種宇宙塵埃上生活的小東西的呼吸作用所釋放的能量都遠遠不及,難怪那麼長壽。

太陽為什麼怠惰

可為什麼核聚變釋放的能量那麼厲害,太陽卻那麼“怠惰”?


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主要是因為“食材”實在是太難啃,太陽又因為個頭不夠大,溫度太低而“消化”得慢

太陽的溫度低?這是真的,太陽的內核擁有1500萬度的高溫,這看起來已經非常高非常高了,但是經不起比較,對手還是在地球這顆微小的太陽系塵埃上,曾經存在著太陽系中最高的溫度——3.5億℃。當然,還是那個可愛的“沙皇炸彈”搞出來的,這可是太陽內核20倍以上的溫度呀!


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按早期核物理學家的計算,太陽可以發生聚變簡直匪夷所思。雖然太陽核心的壓力非常強,達到了2.334*10^16 Pa相當於2500億個大氣壓,但是因為溫度太低了,依然不足以將兩個氫原子“擠”到一起引發聚變。

後來還是量子力學給救場了,通過量子隧穿解釋了太陽可以啟動核心聚變的原因——氫的原子核也就是質子有極小的概率會“越位”,出現在它本不該出現的地方,所以本來無法相遇的兩個質子就會碰在一起,發生聚變。

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那為什麼氫彈會發出如此高的溫度呢?因為氫彈用的可不是一般的氫,是專門為爆炸而特別篩選的特殊氫——氘與氚

缺中子是硬傷

這與一般的氫有什麼區別呢?我們這個世界是含量最多的氫是隻有一個質子一個電子組成的,佔99.985%,別名氕。氘與氚分別是自帶一箇中子與兩個中子的氫原子。而氫聚變的產物正是二號元素氦。

太陽其實弱爆了,還不如爬行動物?這正是太陽長壽的原因


氦的原子核只有8種不同結構,但是隻有2種是穩定的——兩個中子兩個質子的氦-4或一箇中子兩個質子氦-3,其它都只能存在一瞬就會分解。其中氦-4在宇宙中含量最高,佔99.999863%。

相信你們已經注意到一個問題了,如果是宇宙含量最多的獨質子氕發生聚變,中子要從哪裡搞呢

這就是我說“食材難啃”的原因了,要想得到必須的中子,就得讓質子變成中子,但是中子比質子要重呀!這就意味著必須要讓質子吸收能量,也就是說兩個碰撞聚變的氫核必須要擁有較高的速度才有可能讓其中一個變成中子。

太陽其實弱爆了,還不如爬行動物?這正是太陽長壽的原因

而溫度是宏觀世界對粒子動能取的平均值,也就是說即使在1500萬度的“低溫”中,也可能存在極少粒子擁有3億度的平均動能,這些質子碰到一起的時候就會發生聚變生成氘核。也就是說這種聚變發生的概率極低,表現為反應慢。

兩個氕核變成一個氘核並釋放出一箇中微子與一個正電子。之後的聚變就比較快了,氘核出現後就可以與氕核進行下一步聚變生成氦-3並釋放能量,然後兩個氦-3會再次聚變生成一個氦-4與兩個氕核並釋放能量,這樣太陽中的主要聚變就算完成了。


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人類弱小但不渺小

最阻礙聚變速度就是需要吸收能量的第一步,後面都是釋放能量的,速度非常快,而製造氫彈所用的氘與氚都自帶中子的,理所當然地,它們的聚變就會非常順暢,中子多多的管夠,當然就會瞬間引爆啦!

我們人類雖然弱小,但並不渺小,就算輝煌如太陽,也有它做不到但我們可以做到的事情。當然了,我們還是希望太陽可以健康長壽的嘛,這樣地球才能保持一個美好家園的形象呢!

太陽其實弱爆了,還不如爬行動物?這正是太陽長壽的原因

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