在20世纪以前 ,太阳人们对于太阳的每秒没认识是什么样的呢 ?人们一直把太阳当成了一个不断燃烧的煤球。
可是都发吨氢弹威 ,当时的生核释放科学家已经能够估算太阳的质量 ,如果太阳真的聚变是一个“大煤球” ,那么以太阳这样的百亿爆炸质量 ,通过燃烧能够释放能量的太阳时间大概只有几千万年,这明显和地球的每秒没年龄不符 。到了20世纪20年代后,都发吨氢弹威爱因斯坦的生核释放广义相对论让我们知道了太阳的能量来源很可能是核聚变 。核聚变想必大家都听说过 ,聚变氢弹爆炸的百亿爆炸原理就是核聚变,随着科技的太阳逐渐发展 ,我们发现太阳1秒内释放的每秒没能量相当于20亿颗人类最大的“沙皇”氢弹。
既然太阳的都发吨氢弹威能量来源方式和氢弹爆炸有相似的地方,那为什么太阳不会爆炸呢?太阳的燃烧这个问题很好回答 ,我们举一个例子:核动力航母的也是依靠核裂变反应提供能源 ,与原子弹的原理相同 ,那么为什么核动力航母没有爆炸呢?
因为,核动力航母的核反应是被限制在某一区域并不会造成连锁的反应。太阳也是相同的道理,从物质构成来说,虽然太阳看起来整个都在燃烧,表面的“火焰”与核聚变也有相同之处,但是,太阳之所以在一直燃烧,并不是整个太阳都发生了核聚变,太阳的核聚变是被“限制住”的。太阳从大气到核心,被人们分为了几个区域——光球层 、色球层、日冕 、对流区、辐射区 、核心。
在整个太阳中 ,虽然都是由氢和氦构成,可核聚变只发生在了高温高密度的核心区域 。我们能够看到的太阳表面:光球 、色球、日冕区域是不会发生核聚变的。为什么呢?因为核聚变产生的必要条件有两个:极高的温度,极高的压力。太阳光球和色球层的温度太低,根本不可能达到产生核聚变的问题; 日冕温度虽然高,但是过于稀薄,更不可能产生足够的氢核聚变。太阳核心核聚变 ,也不是连锁发生的,而是——断断续续的极小部分物质在聚变 。1920年的时候,亚瑟·爱丁顿发表了一篇论文,提出了太阳的能量可能来源于它内部的核聚变,可是问题也产生了。
核聚变的反应条件十分的苛刻,太阳核心的温度“只有”一千多万度 ,相比较氢弹或者实验的核聚变装置带来的上亿度反应温度 ,是不能带动核聚变反应燃料的氢核 。这也导致太阳核心内部的反应速率极低,太阳反应的总功率约为:3.87X10^26瓦,看起来很大 ,与此同时,太阳的质量也是过于巨大的 。
如果把太阳的功率和质量换算到人体上,相当于70kg的人产生了0.014瓦的产热功率,而正常人的产热功率已经达到了几十瓦到上百瓦 ,也就是说 ,太阳整体的发热功率实际上比人体还低 。与此同时 ,太阳的核聚变反应被引力及太阳的结构完全地限制在了内部 ,无法完全连锁到外层 。如核心核聚变产生的光子 ,需要上百万年才能到达太阳的表面,光子从核心到达表面需要经过辐射层和对流层 。在辐射区 ,光子会被不断地吸收和重新辐射;在对流层 ,光子的会被不断扰动、碰撞 ,需要花费很长时间才能到达外层。
可太阳表面看起来还是在燃烧的 ,不是核聚变那是什么呢?答案是——等离子气体。太阳虽然核聚变的效率较低,由于其庞大的质量 ,其本身的核聚变产生的总量还是较大的。当释放到外表时,温度从千万摄氏度下降到几千摄氏度 ,虽然降低了近万倍,可是上千度的高温还是让围绕在外层的氢气体产生了电离效应变为了——“等离子态” 。
在太阳表面被电离的气体中,发出了可见光 ,形成了太阳表面我们肉眼看到的“火焰” 。在太阳慢速率的核聚变过程中