辣条锅

太阳是通过其内部氢元素的核聚变反应产生能量来维持燃烧的。人类制造的氢弹也是利用了氢元素的核聚变反应来释放出巨大的能量的。同样都是核聚变反应吗，为什么人类制造的氢弹一瞬间就爆炸完了，而太阳却能够燃烧百亿年呢？

首先，太阳的质量比氢弹要大太多了。人类历史上制造出的最大的氢弹是前苏联大伊万氢弹，重量26吨。然而太阳的质量大约是2×10^27吨，是地球质量的33万倍。其中氢元素占到了太阳质量的75%。因此太阳又足够的核聚变原材料供它燃烧百亿年。

第二点，太阳虽然质量非常的大，但是体积也非常的大。太阳的体积是地球的130万倍。太阳的整体密度不大，每立方只有大约米1.4吨。这个密度仅仅是水的密度的1.4倍。因此，太阳上的大部分氢元素不具备发生核聚变反应的条件。

第三点，太阳只有在最核心的地方才具备发生核聚变反应的条件。从太阳的中心到0.25个太阳半径以内是太阳的核心处，这里的温度高达1500万℃，压力相当于3000亿个大气压。只有位于太阳核心区的氢元素才会发生核聚变反应。

太阳内部的核聚变反应消耗的氢元素是相当惊人的。在太阳的内部的热核反应区，大约每秒钟就有6亿吨的氢元素经过核聚变反应产生5.96亿吨的氦元素，释放出了相当于400万吨的氢的能量。太阳仅仅每秒发生核聚变反应的氢的质量就是大伊万氢弹的2300万倍。然而太阳即使是以这样的速度进行核聚变反应，也要持续大约100亿年的时间。

在宇宙中质量像太阳大小的恒星属于黄矮星。这一类的恒星能够大多都能够燃烧百亿年的时间。不过还有一些恒星质量要比太阳小得多，被称为红矮星。这些恒星内部的核聚变反应非常的缓慢，因此这些恒星持续燃烧的时间会更长。

兔斯基聊科学

我觉得到目前为止，人类对太阳的理解还很粗糙，很简单化。太阳距离地球有多远？约1.5亿公里。这是什么概念？如果这个里程，你坐飞机的话，要坐多久？我都算不来了。

这么远的距离，夏天的太阳可以把你烤焦。这种稳定的燃烧，能量超级巨大的燃烧，我认为不能理解为是地球上的某种燃烧，不能理解为我们现在知道的核燃烧，也不能用我们已有的燃烧理论去解释。

我觉得，要用哲学的方法看待太阳的燃烧，应该这么说:太阳是燃烧的，燃烧是太阳存在的唯一方式，世界上没有不燃烧的太阳。

太阳的燃烧是绝对的，太阳的燃烧既是释放能量的过程，同时也是吸收补充能量的过程，一边释放能量一边吸收产生新的能量，从而为太阳持续燃烧、永远燃烧提供源源不断的能量。

我是历史领域创作者，对于科学知识，有一点常识，但对于太阳燃烧这样的问题，我觉得没那么简单。按照正常的理解，没有东西可以这样长期巨大燃烧。

太阳什么时候能把能量消耗完？我认为太阳的灭亡是肯定的，多少年不知道，但太阳的灭亡不是因为能量耗尽，而是其他原因。

坐看东南了

太阳的质量大约是2×10∧30千克，相当于33.3万个地球，它的质量占整个太阳系的99.86%。

图：太阳与其他行星的比较

太阳的燃烧是通过核聚变反应释放的能量，它每分钟将6.2亿吨的氢聚变成氦，这个过程大约损失0.7%的质量，约434万吨质量。并释放出约9.2亿亿吨TNT炸药爆炸产生的能量，相当于18.4亿个目前最大的氢弹同时爆炸。即使是这样，在过去45.7亿年里，也只损失了100个地球的质量。

为什么太阳的核聚变反应不在整个太阳中同时发生呢？

核聚变反应的启动条件需要极高的压力和温度。太阳的表面温度约为5800K，核心温度为1360万K，且核心的物质密度达到了每立方厘米150克，所以只有在太阳的核心才会发生核聚变。

图：太阳结构

太阳的核心大约为半径的1/5～1/4以内。太阳产生热量的99%来自于24%的半径以内，核聚变反应在半径30%处几乎就停止了。所以，核聚变反应功率随着离核心的距离增大而减小。

在太阳核心处的核反应是一个动态平衡的过程，压力增大，核反应速率加快，辐射压就会抵消掉部分压力，核反应的速率就会降低。核反应速率降低后，压力就会增大……如此反复，达到一个平衡状态。

图：红巨星与太阳

即使是整个太阳的主序星阶段也无法将全部的氢燃烧完。它只会将核心处的氢核聚变为氦。大约在50亿年后，由于核心的氢已燃烧完，太阳会向内收缩，核心处的压力增大，氦核的温度上升，紧挨着氦核处的氢聚变反应的速率大大增加。产生大量的热量，热量迫使太阳膨胀，这时太阳变成了红巨星。它的半径将达到地球的轨道，很可能将地球吞噬。也有可能因为剧烈的太阳风的原因，会损失掉大约30%的质量，地球的轨道会向太阳系边缘移动，即使是这样，地球也会被烤干并失去大部分的大气。

图：太阳的演化过程

太阳核心的温度会持续增加，当温度达到1亿开时，就启动了氦的核聚变。氦的核聚变会生成碳。当氦全部转变成碳后，太阳就不再核聚变了。

在太阳的红巨星阶段，剧烈的热脉动会导致外层的气体逃逸，并形成行星状星云。这时就只剩下碳核心。这就是白矮星阶段。白矮星会在以后的数十亿年间慢慢冷却，成为黑矮星，直到宇宙的末日。

地球上的生命是等不到太阳变成红巨星这一天的。由于太阳的光度每过10亿年会增加10%，地球在10亿年后，地表水就会全部被蒸发，绝大部分生物会灭绝。所以，留给人类的时间只有几亿年了，在这之前，我们必须移居到离太阳较远的火星之上，并在太阳成为红巨星时，移居到更远的木星的卫星处。再以后，就必须离开太阳系了，因为太阳会在红巨星阶段发生多次氦闪，每次释放出的能量相当于主序星阶段的1000亿个太阳在那一瞬间释放出的能量。

讲科学堂

这个问题分为三个小问题：

1、太阳的寿命是根据太阳的质量除以太阳每秒钟聚变消耗掉的物质来计算的。核聚变和核裂变一样，都是会消耗物质的，所以太阳一定是有寿命的。

太阳是一个巨大的气体星球，由于引力吸引，越是靠近中心，密度就越大，质量大概1.9891*10^30千克，每秒钟聚变消耗大概400万吨质量，这样算下来，太阳的的寿命大概就是100亿年，目前太阳大约寿命是50亿年。

2、太阳中含有的元素种类也有近百种，氢和氦占了绝大部分，其中氢大概占了百分之七十一，氦占了百分之二十七。

并不是太阳整体在发生核反应，如果整体都在发生核反应，太阳早就作为氢弹爆炸了，研究表明，真正发生核反应的区域是在太阳球形到四分之一半径处，这一区域由于引力吸引具备高温、高压的聚变条件（温度大概1500亿摄氏度，300亿兆帕），聚变就是在此发生的。

经过层层热传递和热辐射，太阳表明的温度只有6000摄氏度，是无法达到氢核聚变条件的。

3、发生核聚变的核心反应区位于中心，没有发生聚变反应的氢位于四分之一半径以外的区域，当内部核反应区域的氢消耗掉以后，外部的氢由于引力吸引被压到中心继续参与核反应。

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核先生科普

一堆柴火、一只蜡烛都需要时间才能够完全燃烧，虽然太阳发生的是核聚变燃烧，但也是需要时间的。

质量少的时候核聚变很快就会完全发生，但是太阳质量有1.989*10^30kg，是地球质量的33万倍，占整个太阳系质量的99.8%。如此巨大的质量，导致太阳核聚变并不能够瞬间完成。而且太阳发生核聚变还是一种可控核聚变，速度虽然快，但是相对于太阳的质量而言还是显得太小。

其实太阳发生核聚变的区域只限定于太阳的核心，因为只有太阳的核心才有足够的压力导致氢原子聚合，外围的氢原子是无法发生聚变的。而太阳核心的核聚变速度和太阳对核心的压力是相互匹配的，一旦核聚变速度变快，就会导致太阳向外膨胀的力大于引力，进而导致太阳核心膨胀和核心温度变低，从而降低了核聚变速度。可是，一旦核聚变速度过低，就会出现引力大于大于膨胀的力，从而使太阳核心收缩，温度升高，核反应速度增大。这是这种自我调节的反馈机制，导致太阳的核聚变速度不快也不慢，保持一个稳定的值。

据科学家估算，太阳现在每秒中约有6亿多吨氢原子反应，其中约400万吨的氢核质量转变成了能量。而目前太阳质量中氦已经占了1/4，剩下的3/4是氢，氢原子质量大概是1.49*10^30kg，其中核心的氢质量占整个太阳的百分之6到9之间，所以这么算太阳还可以继续燃烧约50-70亿年。

科学探秘频道

太阳的主要组成元素为氢，占比将近75%。氢元素发生核聚变反应是太阳的能量来源，每秒可以释放出多达3.8×10^26焦耳。如果以人类目前全年的用电量来计算，太阳一秒释放的能量足够人类使用上百万年。之所以太阳的核聚变反应可以持续50亿年，并且未来还会再继续50亿年，这与恒星有一套机制来控制核聚变反应有关。

太阳中的所有氢原子核不会同时参与核聚变反应，而是只有一小部分，因为发生核聚变反应需要苛刻的条件。由于氢原子核会互相排斥，并且本身体积很小，它们只有获得巨大的动能才有可能互相碰撞而发生核聚变反应。只有在太阳中心向外延伸20%至25%太阳半径的核心部分，在太阳自身巨大重力的挤压下，那里的氢原子核才会发生核聚变反应。

不过，即便是在太阳核心，也不是所有的氢会同时参与核聚变反应。氢原子核需要发生概率很小的量子隧穿效应才有可能结合成双质子，而且这种粒子很大概率会重新衰变成氢原子核。只有双质子发生概率很小的β+衰变产生氘，才能进一步引发核聚变反应。

根据第一步发生的概率来计算，即便是在极端高温高压的太阳核心，平均每个氢原子核需要耗费大约10亿年的时间才能合成氘。正因为如此，这使得太阳核心的所有氢原子核需要大约100亿年的时间才能完成核聚变反应。

火星一号

太阳是如何燃烧的？

太阳的质量占到了整个太阳系总质量的99.86%，大约是2*10^30千克，太阳的直径相当于地球直径的109倍。地球在太阳面前显得微不足道。

但是，我们都知道宇宙中只有恒星才会发光，像地球，木星作为行星是不会发光的。这里其实就涉及到了一个问题，那就是为什么太阳会发光？

这个问题其实一直困扰着学者们，很早以前就有人猜测，太阳是煤球。但是，有人经过计算发现，如果太阳是煤球，那只够燃烧5000年的，还没有人类的文明史时间长。

后来，以汉斯贝特为代表了几个科学家，他们发现了太阳的核心一直在进行核聚变。

• 质子-质子链反应
  

当然，这只是笼统的说，如果具体点说，太阳内部主要发生“质子-质子链反应”，也被称为：pp链反应。

粗暴地理解，就是一坨质子通过一系列最终变为氦4，并且释放出大量的能量的过程。

• 碳氮氧循环
  

除了pp链反应，恒星内核的燃烧还有一款反应，被叫做碳氮氧循环。

这个过程如果也要粗暴的理解的话，可以理解成，一坨质子通过一系列的反应，最终生成氦4，而且还是释放出大量的能量。和pp链反应不同的是，这个过程当中会出现碳，氮，氧元素，可以把它们理解成起到催化作用的存在。

不过，碳氮氧循环并不是太阳核心的主要反应，它主要是发生在比太阳稍稍大一点的恒星内部。

太阳为什么会持续燃烧

不知道你发现没有，其实这个氢弹的原理特别像。

但是，太阳为什么没有一下子全炸了？所以，其实太阳燃烧不是单纯的核聚变反应。它其实更加复杂，应该叫做：可控核聚变反应。这技术应该是人类梦寐以求的，太阳的内部就在发生这样的反应。那究竟是咋回事呢？

其实，我们知道太阳的质量巨大，所以自身的引力就特别特别大，并且有向中心压缩的去趋势，随着引力向中心的作用，中心的温度就会一直上升，直到把中心点燃。

这时候发的核聚变会向外产生一个压力，这个向外的压力会和向内的引力形成动态平衡。

整个过程大概是这样的，如果引力占了上风，就会向中心压，这时候太阳核心的温度就会升高，核聚变产生更大的向外压力。于是，就缓解了引力对中心压缩的趋势。

如果核聚变占了上风，引力占了下风，那核心被压缩的趋势就会减小，这时候温度就会下降，核聚变反应的剧烈程度就会下降。

通过这样的方式，太阳就可以循序渐进地向外辐射能量，而不是一下子炸掉。

除此之外，还有另外一个原因，太阳内核产生的光子，需要10多万年才能到达表面，然后到达地球又需要8分多钟。这是因为太阳是一个等离子体，光子要出来其实是跌跌撞撞的，要挤出来需要很长的时间。

所以，其实达到地球的光子是10多万年前就产生的。

钟铭聊科学

理论上讲，你用直径500km的实心铅球裹住一个沙皇炸弹，当炸弹爆炸之后，中心产生的能量会将周围的铅气化并狠狠地推向四周，但是铅球实在太厚了，只能够在中心溶解掉一部分，能量慢慢向外散发，越到后面，温度越低，最后，只有少部分熔融的铅冲出来，形成喷射效应，然后就没有然后了。

你就发飙了吧，那是铅啊，不是氢。好吧，你把20枚沙皇炸弹下沉到马里亚纳海沟，它们的四周可是充满了海水的，海水的组成89%是水，是氢的氧化物，密度比太阳的平均密度高。H够丰富了吧？美国在海底试验了200多次热核爆炸，到现在我们的太平洋还是冰冰凉，没有连锁反应啊？

太阳的结构大致是这样子的，在形成的初期，氢分子慢慢汇聚，中心压力和温度提升到1500万度左右，越往外，温度越低，那时候，分子不能够存在了，外层电子被剥离，形成了一个个单氢离子，压力是几百万个标准大气压，离子之间的距离被大大压缩，比如本来两个离子的距离是北京到上海那么长，慢慢被压缩到北京到通州的距离，互相碰撞的几率增加，中心开始发生了热核爆炸，爆炸产生的光和热迅速传递给外围离子，体积瞬间增大，温度又降低了，等到重新汇聚，反应才得以继续，就这样子，太阳内部不间断地发生核爆，能量慢慢传递到外面，产生的光子在正常密度状态下，可以毫不费劲地穿透等离子物质，扛不住太阳内层等离子是紧紧靠在一起的，光子+热量在里面要花费几万年才能够冲出浓稠的等离子汤，抵达表面的时候，顶多就冒个泡而已，那就是日冕物质喷射，巨大的日冕抛射就是耀斑。

被剥离的电子被强大的引力束缚着，在太阳的表层乱窜，很难冲出太阳表面，电子流动产生的磁场又将电子柳扭曲成封闭的环，内部热核反应释放的电子，不断补充到电子留，总有一些环耐不住寂寞，挣脱磁场，突然挣破，抛射到星际空间，形成太阳风暴，数以亿吨的带电粒子已接近光的速度向外飞出，扫过水星、金星、地球，要不是咱们的地球有个巨大的磁场屏蔽，这些带电微粒直接就穿透我们的身体，把我们身体内的化学键冲得七零八落，化为灰烬。

（这就是电子闭环爆发，规模是几千公里级别）

太阳核心就这样慢慢消耗着氢离子，表面形成波动，也就是说，太阳的表面是起伏不定的，由于体积巨大，距离太远，人类无法观察到而已。

有些区域，暂时没有能量溢出，显得稍微黯淡，这就是太阳黑子，大小相当于月球面积，在太阳表面游离。经过观测，每隔11年，太阳黑子会形成一个峰值。也就是说，11年太阳才喘口气啊！

（人们通过观察太阳黑子，得知太阳是转动的）

太阳的活动是一个动态平衡状态，已经持续了50亿年，总体质量损失也只不过10%，还可以逍遥自在45亿年左右，等到几乎所有的氢核（只有一个质子）被合成了氦核（两个质子）后，太阳会有短暂压缩，氦核开始聚合成更重的原子核，释放出更大的能量，不过这样的核聚变极不稳定，是间断性的，俗称氦闪，外层的离子浓汤也被推到更远的地方，体积开始膨胀，表面温度降低，形成红巨星，这个时候，如果有人类还在地球上的话，每天你看到的日出是天空被太阳全部占据……，光辐射将地球上的所有水分气化，山川崩塌，这不是地球，是地狱。

经过几亿年的挣扎，氦核也用光了，太阳的末日就来临了，在最后几十万年内，氦核就逐步合成了碳、氧、钠、直到合成铁，铁核的出现，也只是几秒钟，整个太阳核心的核聚变戛然而止，内心扛不住了，迅速压缩，外围形成了又一次核聚变，这一次的聚变是灾难性的，释放的能量瞬间可以达到太阳前99亿年释放能量的总和，外围物质根本扛不住啊，只能够爆炸。爆炸的冲击波将内核进一步压缩，形成更为致密的物质，原子核之间不是北京到通州的距离，而是摩肩接踵，密度极大。爆炸的冲击波贯穿整个太阳，短时间内，合成了包括：铜、金、银、镭、铀这样的重金属。向宇宙空间发散。我们佩戴的金戒指，就是上一代恒星在这几秒内产生的。

太阳内核残余质量不算大，也就勉强形成白矮星，幽灵般在宇宙空间游荡，有些恒星内核大得多，就会形成更为致密的中子星，直径大概只有20km，当然，有小妖，就会有魔王，有的恒星内核超过太阳内核的20倍以上，中子星物质也扛不住了，直接无限制压缩下去，形成黑洞，开始疯狂吞噬能够够得到的一切物质，包括光线……

至此，太阳完成了蜕变，恒星的璀璨一生结束。

诸葛村姑

支持太阳长期核聚变的无限能量来自那里？这一直是科学难题。很多人认为是太阳本身带来的，这不科学。宇宙本身是由小到大成长起来。难道太阳不也是这样成长的。唯一解释只有宇宙的分裂产生新宇宙。当宇宙能量达到饱合后，向外胀产生新的宇宙，黑洞的发现有可能借鉴。宇宙也生存在一定的空间内。当能量达到胞合，黑洞会吸收能量产生新的宇宙，即平行宇宙，新旧宇宙能量互换循环不至，太阳永远燃烧，科学家一直说人马座星系将和太阳系相撞，这说明人马座星系有高智慧生物，产生的能量已经达到我们宇宙承受能量极限。宇宙规则不可能让其内的两个星系相撞，所以人马座内的黑洞会加速吸收能量，很可能很快产生其相对应的平行宇宙星系，相信科学家能观察到人马座恒星将来会巨变，减少能量。当然我们太阳系也有一个黑洞，只是处于成长期不被发觉，上古神级文明太阳系能量达到饱合，天空出现了九个太阳，难道真的是被后羿射杀了八个，从科学的角度说是被太阳系黑洞吞噬了产生了新的平行星系，当然唯一的太阳也壮大了不小。不然九个太阳地球能承受，一个太阳也能满足地球的需求呢！能量平衡是宇宙法则，科学家算出太阳还有5o亿年生命会爆炸，但同时也算出金星50亿年会产生生命，这是一种巧合吗，也许太阳不会爆炸但会产生第二个太阳。天地不仁以万物为刍狗吧！

张传林

太阳中心的热核聚变反应已经进行了约50亿年之久，还有50亿年的反应周期，这就是太阳能够燃烧100亿年的出处，也是太阳的寿命。

太阳是一颗黄矮星，黄矮星就是具有0.8到1.2倍太阳质量之间的恒星，在银河系约占3%（也有说占10％左右）。恒星的寿命是以恒星质量大小来决定的，质量越大的恒星寿命越短，质量越小的恒星寿命越长，同等质量的恒星，寿命都差不多。

所有和太阳质量一样的黄矮星寿命都在100亿年左右，所以太阳寿命也在100亿年左右。

科学家是如何知道恒星的寿命的呢？其中一个重要方法是通过球状星团法得到的。

科学家们假设这个星团的所有恒星都是同时诞生的，开始恒星都很年轻，但过了若干年就不一样了，有的就很老了，有的就很年轻。

就像我们观察人类社会看到了老中青少各种阶段的人，就知道大概人的寿命有多少，哪个阶段的人是什么样子。

天文学家们持续不断的观测了宇宙数百年，对这些恒星的寿命就越来越能够精确的掌握了。赫罗图就是研究恒星关系的重要工具。

那么人类是怎么知道太阳现在的寿命呢？一个重要的方法就是放射性同位素法。

世界上的铀元素（化学符号为U）有两种同位素，U238和U235，它们的半衰期（放射性原子由于衰变使数目减少到一半所经过的时间）分别为7亿年和45亿年。我们通过测量地球和捕获的天体陨石碎片里这些元素的含量及比例，就可以得到太阳系天体的形成时间。

通过检测，地球上的铀矿主要成分为U238，占比99.2739%，U235只占0.7205%，根据二者的半衰期和现在的相对含量，推算出了地球的年龄约46亿年，再根据恒星形成过程，恒星比行星形成的更早，因此这个时间是太阳的年龄下限。

我们知道了像太阳这样的黄矮星寿命，又大体知道了太阳的年龄，所以就知道太阳还有约50亿年的寿命。

太阳最终的宿命是变成一颗白矮星，然后熄灭。所有的黄矮星都是这种归宿。

太阳的核聚变只是发生在太阳中心地带的核反映区，每秒钟都有6亿吨的氢元素聚变为5.96亿吨的氦，同时有400万吨的氢转化为能量以电磁辐射的方式释放出来。

太阳的这种反应已经持续50亿年了，还有50亿年的寿命。并不是太阳的所有氢都燃烧完了，而只是中心核反映区的氢燃烧殆尽，辐射压与引力平衡被打破，就导致了太阳的稳定期终结，太阳开始进入极不稳定的回光返照期。

这时的太阳中心收缩，外围膨胀。成为一个半径扩大200~300倍的红巨星，经过10万年左右的不稳定期，外围没有烧完的氢和氦会渐渐消散到太空，形成新的分子云。其实这部分重归宇宙的氢和氦占太阳质量的绝大多数。

太阳内核会收缩为一个密度极大的白矮星，体积只有地球大小，上面的质量一个立方厘米达到10吨。

这就是太阳的归宿。

司空通讯观点，欢迎点评讨论。

關鍵字: 核聚变 生活 百亿年