太陽(yáng)的能量來(lái)源

話說(shuō)地球的能量主要來(lái)自于太陽(yáng)輻射，太陽(yáng)每時(shí)每刻都在向太空輻射巨大的能量。如果把這些能量比喻成錢(qián)的話，太陽(yáng)每秒向太空拋灑22萬(wàn)億的錢(qián)，地球能撿到的錢(qián)大概有一萬(wàn)塊，而最終被人類(lèi)所使用大概也就是1塊。那太陽(yáng)這么多能量是咋來(lái)的呢？

太陽(yáng)源源不斷的能量來(lái)自于它內(nèi)核的核聚變反應(yīng)，這其實(shí)和氫彈的原理是類(lèi)似的?？墒悄惆l(fā)現(xiàn)沒(méi)有？同樣都是依靠核聚變反應(yīng)，氫彈一下子炸得渣都不剩，而太陽(yáng)到如今已經(jīng)燃燒了接近50億年，而且它還會(huì)這樣繼續(xù)燃燒幾十億年，那這到底是為什么呢？

氫彈的原理

首先，我們先來(lái)聊一聊氫彈的核聚變。要了解氫彈的核聚變，我們就得先搞清楚什么是核聚變。這里的“核”指的是原子核。核反應(yīng)實(shí)際上分為核聚變和核裂變。從字面意義上，我們其實(shí)也能知道，核聚變就是幾個(gè)原子序數(shù)小的原子核發(fā)生融合，而核裂變實(shí)際上就是原子序數(shù)大的原子核分裂成原子序數(shù)小的原子核。

在這個(gè)過(guò)程中，反應(yīng)前后會(huì)有質(zhì)量的損失，這部分質(zhì)量會(huì)以能量的形式釋放出來(lái)，整個(gè)過(guò)程滿足愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc^2。

其中c是光速3*10^8m/s。通過(guò)方程，我們很容易就發(fā)現(xiàn)，即便是損失很少的一部分質(zhì)量，也可以釋放出巨大的能量。原子彈利用的就是核裂變，一般用元素鈾作為原料。

而核聚變是氫彈的原理，一般用的是氫及氫的同位素。氫彈一般來(lái)說(shuō)用到的是氘和氚，整個(gè)過(guò)程是：氘+氚→氦+中子+能量（1.76×10^7eV）。

要使整個(gè)反應(yīng)得以進(jìn)行并不容易，這需要極其高的反應(yīng)條件，對(duì)于溫度的要求至少是上億度。因此，為了能夠達(dá)到整個(gè)反應(yīng)溫度，氫彈實(shí)際上并不“純粹”，而是有核裂變和核聚變兩部分構(gòu)成。

科學(xué)家利用的辦法是先引發(fā)核裂變反應(yīng)，通過(guò)核裂變產(chǎn)生X-射線來(lái)壓縮并加熱次級(jí)的核聚變?nèi)剂?，以此?lái)促使核聚變反應(yīng)。

而我們要知道的是，太陽(yáng)的內(nèi)核溫度大概是1500萬(wàn)度，這和上億度還有很大的差距，照理說(shuō)是不能引發(fā)核聚變反應(yīng)的，那為什么太陽(yáng)內(nèi)核還能發(fā)生核聚變反應(yīng)呢？

太陽(yáng)核聚變的原理

太陽(yáng)能夠產(chǎn)生核聚變反應(yīng)的最重要原因是：質(zhì)量足夠大。在46億年前，在如今太陽(yáng)系的位置附近有一片長(zhǎng)達(dá)2光年的分子云，這片分子云發(fā)生了引力坍縮，在引力的作用下逐漸形成了太陽(yáng)，剩余的碎料構(gòu)成了太陽(yáng)系的其他天體。

太陽(yáng)是太陽(yáng)系的絕對(duì)主宰，質(zhì)量占據(jù)了整個(gè)太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%。由于太陽(yáng)質(zhì)量十分巨大，因此，太陽(yáng)自身的引力特別大，這就會(huì)擠壓自身，使得自身的溫度急劇升高，太陽(yáng)內(nèi)部是呈現(xiàn)等離子狀態(tài)。

所謂等離子是指構(gòu)成物質(zhì)的原子中的電子獲得足夠大的能量，擺脫了原子核的束縛，這時(shí)物質(zhì)不再是常見(jiàn)的氣、液、固三態(tài)，而是像“粒子粥”一樣，各種原子核，光子，電子到處亂逛。

由于太陽(yáng)自身的73%是由氫原子構(gòu)成的，太陽(yáng)內(nèi)部又是呈現(xiàn)等離子態(tài)的。因此，太陽(yáng)內(nèi)部有73%的自由氫原子核（質(zhì)子）。太陽(yáng)內(nèi)核的核聚變反應(yīng)其實(shí)就是質(zhì)子之間的融合，但是質(zhì)子是帶正電的，同種電荷相排斥，質(zhì)子之間存在著靜電斥力。只有克服靜電斥力，才能夠使得質(zhì)子之間發(fā)生核融合。那反應(yīng)為什么還會(huì)發(fā)生呢？

首先，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子相互靠近時(shí)，會(huì)有極其低的概率在弱力的作用下，使得一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)中子，然后質(zhì)子和中子結(jié)合就可以得到一個(gè)氘核。

這里多說(shuō)一句，按照目前的主要理論，我們知道宇宙中存在著四個(gè)基本作用力，分別是強(qiáng)力、弱力、電磁力和引力。其中弱力和強(qiáng)力是作用在原子核層面的，而在日常生活中，除了引力之外，其他的力本質(zhì)上都是電磁力，比如：彈力，支持力等等。

在四種力中，引力是最弱的，其次是弱力，而強(qiáng)力則是最強(qiáng)的。弱力會(huì)改變粒子的種類(lèi)，衰變本質(zhì)上就是弱力在作祟。而在太陽(yáng)內(nèi)核中，弱力的作用可以使得質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶印?/span>

由于靜電斥力的存在，弱力又實(shí)在是太弱了。發(fā)生這個(gè)反應(yīng)的概率極其低，在太陽(yáng)中的一個(gè)質(zhì)子和其他質(zhì)子相遇變成氘核的事件可能要每10億年才能發(fā)生一次，但如果能夠引發(fā)這一步反應(yīng)，后來(lái)的反應(yīng)也就很容易了。最終是4個(gè)質(zhì)子通過(guò)核融合成為一個(gè)氦核，同時(shí)釋放出大量的能量。太陽(yáng)內(nèi)核主要進(jìn)行的核聚變反應(yīng)被我們稱(chēng)為：質(zhì)子-質(zhì)子反應(yīng)。

弱力對(duì)太陽(yáng)核聚變的影響

由于太陽(yáng)質(zhì)量超級(jí)大，其中的質(zhì)子數(shù)量極其龐大。即便是極其小的概率事件，到了太陽(yáng)這里，也成了一個(gè)大概率事件。不過(guò)，由于弱力實(shí)在太弱，反應(yīng)不能像氫彈那樣快速進(jìn)行，而是很緩慢地燃燒著。那具體反應(yīng)有多緩慢呢？

太陽(yáng)內(nèi)核的核聚變功率會(huì)隨著與太陽(yáng)中心距離的增大而逐漸地減少，科學(xué)家通過(guò)模型計(jì)算就得出這樣一個(gè)結(jié)論：太陽(yáng)內(nèi)核的核聚變功率密度大概是276.5 W/(m^3)。整個(gè)功率大概就是一個(gè)質(zhì)量50千克的成年人單位消耗功率的十分之一。所以，太陽(yáng)能釋放出如此巨大的能量不是因?yàn)榉磻?yīng)有多么劇烈，而主要還是因?yàn)樘?yáng)自身規(guī)模足夠大。

如果弱力比現(xiàn)在大10%，那么太陽(yáng)的壽命就會(huì)縮短大概20%；如果弱力還要再大一點(diǎn)，可能還沒(méi)有等到地球出現(xiàn)人類(lèi)，太陽(yáng)就走向了衰亡。因此，弱力弱到恰到好處的，正好也給人類(lèi)的出現(xiàn)埋下了很好的伏筆。