如果有一道选择题,有一天人类面临一个选择:全宇宙只能选两个天体,那么太阳和地球必须选,只要这两个天体存在,人类还能继续生存数十亿年,可见太阳对人类真的很重要!
太阳是如何工作的?
其实在20、30年代之前,连天文学家都搞不清楚太阳是怎么发光的。即使是伟大的科学家也提出了非常幼稚的假设,比如太阳在小行星撞击下的温度很高。是的,有人认为引力坍缩可以发光,甚至有人推测太阳是烧煤的!当然,这些推测显然是不正确的,但随着当时科学的发展,这些理论的存在也就不足为奇了!
时间来到20年代,卢瑟福在十年前就知道原子核还存在于空洞的原子内部。不久前,他还发现了质子,英国物理学家、天文学家爱丁顿首先提出了一个坚实的理论!在同为科学家的朋友们的支持下,他提出太阳的能量可能来自光核聚变!但具体过程是怎样的,爱丁顿也无能为力。
20世纪30年代后期,美国科学家汉斯·贝特发现了质子链反应,后来又证明了碳-氮-氧循环,从而揭示了太阳光的真实原理!不过在这个过程中有两个标志性的事件很有意思,一起来看看吧:
一个是量子力学的飞速发展
另一个是轻核聚变的温度问题
看起来像两匹风马在研究太阳发光原理的过程中,遇到了与牛无关的问题!事情的起因是这样的,因为光谱学的发展,当时的科学家对太阳的组成有了很大的把握!而且,爱丁顿的光核聚变,已经提出将近十年了!科学家们还发现了氢的同位素氕聚变成氘的过程,发现氘将是太阳中非常重要的核聚变原料!
氕聚变
但是他们发现了一个惊人的事实,因为氕聚变成氘是一个吸能过程,需要吸收大量的能量,而根据史瓦西对于里面压力和温度的说法太阳显然,计算结果不能满足氕聚变的条件。这时,科学家们开始遇到困难。按照计算,太阳本不应该存在,但太阳却在人类头顶燃烧了无数亿年!
幸运的是,量子力学的发展拯救了科学家,因为GeorgeGamow在1928年利用量子隧穿效应解决了这个问题。氕原子核克服库仑势垒聚集在一起形成氢的同位素氘。科学家们终于知道太阳发光的第一步是氕如何聚合成氘。之后,汉斯·贝思的质子-质子链式反应成为顺理成章的事情,随后汉斯·贝思还发现了比太阳还大的恒星中的碳氮氧循环。能量的主要来源,而只有一小部分能量是由太阳提供的。
关于太阳的核聚变
太阳是一个等离子球体,直径约140万公里。真正的核聚变面积大约是直径的1/4,因为太阳强大的压力会让这里的温度超过1300万度,压力超过2500亿个大气压。即便如此,氕聚变成氘的速度还是比较慢,这是维持太阳寿命超过100亿年的最关键因素。
但在太阳的核心,每秒有超过600亿吨的物质转化为氦,造成约450万吨的质量损失,释放出约10^26J的能量。这个天文数字的能量太阳还将释放近50亿年!未来太阳会变成红巨星,因为氦元素在核心的积聚温度会升高,导致氦闪和更强烈的氢燃烧,这就是变成红巨星的原因!
太阳的未来是一颗白矮星,但为时过早!
如果太阳熄灭十秒,地球会怎样?
地球每年从太阳接收大约5.5×10^24焦耳的光辐射。如果能量损失十秒,那是可以忽略不计的,所以太阳光的十秒消失根本不算什么!但是我们需要明白的是,为什么太阳会熄灭,太阳熄灭后还能重新启动吗?
自然状态下先出去吗?
由上可知,太阳是一颗引力坍缩形成的恒星。是爱丁顿极限内的一颗静平衡星,工作比较稳定。理论上,只要它的质量不减少,它就不会熄灭。它只会经历上面的红巨星-白矮星过程!所以自然状态下是不会熄灭的,除非有一种情况!
如何熄灭太阳
网友提出了很多熄灭太阳的方法,比如超大冰球或者超大水球,甚至把太阳扔进超大水缸等等,毫无例外。都不能熄灭太阳,因为太阳是从核心聚变出来的,然后通过辐射和对流扩散到太阳表面,所以不管是浇水还是大冰块,甚至扔到水里都无济于事,就像热得快,水有什么用,只要时间够长,就会沸腾!
但是太阳不只是沸腾,因为水在2000多度的时候已经分解成氢气和氧气,而氢气是太阳不可或缺的燃料,所以再多的水也只是给太阳送去燃料仅有的。
要熄灭太阳只有一种方法,让太阳的品质下降,也就是让它失去核聚变的条件!那么什么方法呢?要找到一个吞噬大量物质的中子星或黑洞是非常简单的。虽然核聚变的条件会逐渐丧失,但中子星或黑洞的吸积盘辐射可能大到你怀疑人生!换句话说,早期的太阳会更亮!
所以太阳是无法熄灭的,但是如果真的熄灭了,就算《太阳浩劫》的十艘飞船都无法点亮太阳,它也会熄灭,因为它已经不具备核聚变的条件了!
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