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严格来说 , 太阳并不是在燃烧 。 在它火热的外表下 , 无时无刻都在进行着一种能量反应:核聚变 。 简单来讲 , 核聚变就是多个原子核在一定条件下相互碰撞融合 , 产生质量更大原子核的过程 。 在聚合的过程中会出现一定的质量亏损 , 其表现形式就是向外释放巨大的能量 。
核聚变的条件非常苛刻 , 因为原子核非常的小 , 而且外围还有核外电子的干扰 , 所以自然条件下 , 原子之间并不会出现核聚变现象 。 想实现核聚变 , 就需要在极高的温度和压力下 , 让核外电子摆脱原子核的束缚 , 这样一来 , 原子核之间就有机会接触并产生碰撞 。
我们熟知的氢弹 , 正是利用了原子弹爆炸产生的高压环境 , 让氢的同位素氘或氚相互挤压融合 , 从而迸发出超越原子弹的威力 。
在太阳中心到0.25个太阳半径的区域内 , 有着高达1500万度的温度 , 占太阳总质量四分之三的氢 , 正是在这里进行着热核聚变 , 它们会相互作用融合 , 最终形成质量更大的氦核 。 在这个过程中 , 产生的巨大能量会向太阳外部渗透 , 直至太阳的色球层 。 最后色球层的能量会以光线的形式散发向宇宙 。
氢弹是核聚变 , 太阳也是核聚变 , 那太阳为什么没有像氢弹那样直接爆炸呢?
前面我们说到 , 氢弹是利用了原子弹爆炸的高温高压环境 , 但是在这一过程中 , 不是所有的氢原子都会参与爆炸 。 当核聚变爆炸发生之后 , 高温高压的环境并不能持续下去 , 很多氢原子根本来不及反应就被推向了外部 , 核聚变的反应也就停止了 。 因此 , 氢弹的爆炸几乎是在一瞬间完成的 。
而太阳却不一样 , 它占有太阳系总体质量的99.86% 。 巨大的质量会产生巨大的引力作用 , 这就导致太阳内核可以始终保持极度高压的状态 。 根据计算 , 太阳内核的压力相当于3000亿个大气压 。 太阳的一部分氢原子在这里时刻发生在聚变反应 , 为太阳的持续“燃烧”提供了源源不断的能量 。
太阳作为一颗黄矮星 , 寿命大约为100亿年 , 在大约50至60亿年之后 , 太阳内部的氢元素才会全部消耗尽 。 在那之前 , 太阳内部聚变产生的能量将和引力处于平衡状态 。 这就是太阳没有直接爆炸的原因 。
太阳核聚变的能量稳定且持久 , 可控核聚变是人类理想状态下的能源利用方式 。 20世纪80年代 , 美、法等国发起了国际热核实验反应堆计划 , 宗旨是建立世界上第一个可控热核聚变实验反应堆 , 为人类输送巨大的清洁能量 。 这一过程与太阳产生能量的过程类似 , 因此也被称为“人造太阳”计划 。
【太阳是一颗“巨型氢弹”,为何燃烧50亿年不爆炸?看完长知识了】我国于2003年正式加入该计划 , 并在2016年利用自主研发的热核聚变装置ESAT , 成功实现电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电 。 这意味着 , 可控核聚变在理论上是可以实现的 , 相信在不久的将来 , 我们人类可以从中受益 , 说不定 , 前往星辰大海的梦想也可以实现 。
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