为什么太阳内部聚变燃料氢不会燃烧殆尽
2015-11-22 10:17:19   来源：新华网   评论：0 点击：

太阳（资料图）

　　支持太阳这个“大火球”燃烧的氢元素。只是太阳所使用的燃烧方式与我们平常与氧气反应生成水的这种化学燃烧不同，太阳使用的是氢聚变产生的能量。氢“燃烧”的总效果是4个氢原子核合成一个氦原子核，在反应中，1个氦原子核比4个氢原子核要轻一些（约0.7%）。由爱因斯坦的质能方程——E=mc2，这一点很小的质量变化，转化为巨大的能量，释放出来。有十分之一的太阳质量的氢原子参与核反应，就能释放1.28×1044J能量，可以提供给太阳100亿年的寿命。

　　太阳是目前地球天空中最亮的天体，也是地球上几乎所有能量的来源。在太阳系中，太阳是最大的天体，其质量占太阳系总质量的99.865 %。其半径是地球的109倍，体积是地球的130万倍，其质量是地球质量的33万多倍。

　　日常经验告诉我们，热的东西会发光。太阳表面温度约6000度。因此每秒钟向外辐射3.845×1026焦耳的能量，这些能量可以将9.2×1017吨水从0°烧开。

　　但是如果太阳是个燃烧的大煤球，那么他至多只能燃烧4757年，太阳就将燃烧殆尽。这个时间对于人类文明都显得太短了。但是太阳已经发光发热了几十亿年，那么太阳是靠什么来发光发热的呢？支持太阳这个“大火球”燃烧的，并不是什么“神秘物质”，而是非常常见的元素——氢。只是太阳所使用的燃烧方式与我们平常与氧气反应生成水的这种化学燃烧不同，太阳使用的是氢聚变产生的能量。

　　在太阳中心区的高温条件下，发生氢聚合成氦的热核反应，这个反应类似于威力强大的氢弹爆炸。不过在太阳巨大的引力控制下，这种热核反应并不会把太阳炸飞。氢“燃烧”的总效果是4个氢原子核合成一个氦原子核，在反应中，1个氦原子核比4个氢原子核要轻一些（约0.7%）。由爱因斯坦的质能方程——E=mc2，这一点很小的质量变化，转化为巨大的能量，释放出来。有十分之一的太阳质量的氢原子参与核反应，就能释放1.28×1044J能量，可以提供给太阳100亿年的寿命。

　　当然太阳不可能只有一个核反应的内核，尽管太阳有着富足的能量。但是没有一个“管家”来“有计划”的释放能量，这些能量也会迅速的消耗殆尽的。太阳的核反应区体积只占太阳内部的1/64，却占了一半的太阳质量。巨大的内核虽然温度高达1500万℃，但是还没有达到氢核发生聚变的温度。但是在这样的高温高压下，质子可以经由波函数的隧道，穿过排斥障碍而在比传统预测为低的温度下进行融合反应。但是由于这个反应十分的缓慢，所以太阳才不会像氢弹一样瞬间炸毁。

　　在太阳核反应区之外，四分之一到五分之四太阳半径的范围称为辐射区。在这个区域，密度和温度都很快的向外减少。核反应区产生的能量经此区以辐射转移方式向外传输，将核反应区放出的高能射线逐步降低能量。直到太阳表面将核反应的能量释放出来，由于太阳体积巨大，这个传递通常需要上千万年的时间。