很多人从小就被课本教过,燃烧必须要氧气帮忙,抬头瞅着天上天天挂着的太阳,再想想太空里真空连个氧气分子都抓不住,难免心里犯嘀咕。这太阳烧得这么旺,都亮了这么多年,它到底是咋烧起来的。
难不成太阳上面自己囤了一亿万吨氧气,就为了供自己燃烧?还是说老祖宗传下来的燃烧三要素,到太阳这儿就不好使了。
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其实大伙有这个疑问太正常了,毕竟我们平时见着的不管是烧炉子点蜡烛还是森林起火,没一个离得开氧气。氧气就是燃烧这个反应里的配角,缺了它不管有多少燃料多少温度,火都烧不起来。
可太阳偏偏就打破了我们的日常认知,它不仅在真空里烧得好好的,还一烧就是快五十亿年,一点都没要停的意思。
这事儿说起来挺神奇,但其实背后的道理一点都不复杂,只是太阳的燃烧,跟我们平时理解的燃烧完全不是一回事儿。
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我们平时说的燃烧,本质上是一种剧烈的化学反应,燃料跟氧气发生氧化反应,放出光和热。太阳要是靠这种化学反应发光发热,那它那点质量,别说烧五十亿年,撑死了烧几千年就得烧完熄灭,地球早就变成一块冰疙瘩了。
早在上个世纪,科学家就琢磨过太阳能量来源的事儿,一开始有人猜是引力收缩,就是太阳自己往一块缩,引力做功变成热量,可算来算去这个来源也支撑不了多久,跟地质学家测出来地球的年龄对不上。
后来随着核物理的发展,科学家才搞明白,太阳发光发热,靠的是核心区域的氢核聚变反应。
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核聚变跟化学反应完全不一样,不需要氧气参与,只要有足够高的温度和压力,轻原子核就能聚变成更重的原子核,这个过程里会损失一点点质量,按照爱因斯坦的质能方程,损失的质量会转化成巨大的能量放出来。
我们知道太阳主要成分就是氢,占了总质量的七成以上,核心区域的温度达到一千五百万摄氏度,压力相当于两千五百亿个大气压,在这种极端条件下,氢原子核就会克服相互之间的斥力,撞到一起聚变成氦原子核,同时放出巨大的能量。
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这种反应不需要氧气,也不会像化学燃烧那样很快把燃料烧完,因为核聚变反应只发生在太阳的核心区域,只有核心的温度压力够条件,外面的氢暂时参加不了反应。
太阳每秒钟会把大约四百二十万吨氢转化成能量,听起来这个消耗量挺大,可太阳总质量大概是两千亿亿亿吨,这点消耗跟总质量比起来,其实九牛一毛都算不上。
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从太阳诞生到现在,五十亿年过去,也才消耗了总质量里很少的一部分,还能再稳定烧五十亿年才会耗尽核心的氢燃料。
很多人好奇,那为啥核聚变能放出这么大能量,因为原子核内部结合的能量本来就比化学反应里化学键的能量大得多,相同质量的氢核聚变,放出的能量是燃烧煤炭放能的几百万倍,足够支撑太阳长时间发光发热。
我们在地球上感受到的光和热,就是太阳核心聚变产生的能量,经过辐射层对流层一步一步传到太阳表面,最后再以电磁波的形式辐射出来,走了八分钟左右到达地球,给我们送来温暖和光明。
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所以说,太阳压根不是我们理解的那种烧柴火式的燃烧,人家是靠原子核反应产能,自然不需要氧气,也能一直发光发热到现在。
现在我们搞清楚了这件事儿,再抬头看太阳,就知道它不是什么天上的大火球,是一个靠核聚变为我们提供能量的巨型恒星,也能明白为什么它能在真空的太空里一直亮几十亿年不熄灭了。
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