太阳那么热,为什么没有顷刻之间爆炸呢

:如果说太阳由大量的可燃气体氢组成,那为什么太阳没有一次性爆炸呢?

:因为太阳完全不燃烧。当人们说太阳在燃烧时,其实是在比喻。

燃烧:在较高温度时与空气中的氧气化合而发热和光的剧烈氧化反应,氧化过程会释放出大量能量。

太阳那么热,为什么没有顷刻之间爆炸?

图解:太阳是主序星,通过原子核的核聚变产生能量,把氢原子聚变成氦原子。在它的核心,太阳发生以每秒钟6.2亿吨氢的核聚变。

太阳和宇宙其它地方一样是由大量氢气组成,然而在整的太阳系内并没有足够的氧气支持太阳表面进行短时间(几个小时内)强烈的化学燃烧,其实太阳释放的能量都来自太阳内部的热核反应。

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图解:质子-质子链反应是太阳和比太阳轻的恒星产生能量的主要方式。

宇宙中所有的物质最后都想变成铁,比铁重的元素(比如用于制造原子弹的铀)会分裂成两个更小的原子并释放出很多能量,生成的两个原子质量也会更接近铁原子;对于比铁轻的元素,两个原子会合成一个原子并释放很多的能量,这个新合成的原子的质量也更接近铁。

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图解:大质量恒星发展至核心坍缩前的洋葱状结构(未依照比例)。

在地球上,我们可以利用某些重元素(主要是铀)的不稳定性来引发短暂的核裂变,从而制造原子弹,这种炸弹通过核裂变产生能量,释放出的能量是一卡车TNT炸药威力的数百或数千倍,二战结束时美国投在广岛和长崎的就是这种炸弹。

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图解:碳氮氧循环是比太阳重的恒星主要产能方式。

我们可以利用核裂变炸弹的能量来压缩和加热某些轻元素来制造核聚变炸弹(轻元素通常是氢或锂的某些同位素),其能量足以引起短暂的热核聚变脉冲,释放出的能量比引发反应的裂变装置多几千倍。

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图解:1953年4月18日内华达试验站,23000吨当量核爆

一颗恒星的形成是足够多的氢聚集在一个地方,引力导致其热核聚变,不同于核弹的是,恒星形成时的核聚变反应不是在几毫秒时间内反应完,而是要持续好几百万年。当对流携带新的未充分反应的氢到达反应区域时,已经熔化的物质会再次熔化从而形成更重的元素,在条件允许情况下会形成从氢到铁完整的反应阶梯。

太阳那么热,为什么没有顷刻之间爆炸?

所以,太阳不会一次性“燃烧”的原因和蜡烛燃烧的原理相同:燃烧依靠对流过程来更新燃料供应。

相关知识解释

在核物理和核化学中,核裂变是原子核分裂成更小、更轻的原子核的核反应或放射性衰变过程。裂变过程经常产生自由的中子和伽马光子,并释放出大量的能量,即使以放射性衰变的能量标准来衡量所释放的能量也是很大的。

太阳那么热,为什么没有顷刻之间爆炸?

图解:D型环的托卡马克装置是最有希望达成的受控融合设计

1938年12月17日,德国人奥托·哈恩(Otto Hahn)和他的助手弗里茨·斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)发现了重元素的核裂变,1939年1月由莉斯·梅特纳(Lise Meitner)和她的侄子奥托·罗伯特·弗里施(Otto Robert Frisch)从理论上解释了这一现象,弗里施(Frisch)把这个过程比作活细胞的裂变,对于重核素,它是一种放热反应,释放出的能量可以以电磁能形式辐射也可以加热发生裂变的区域增加其动能。为了使裂变产生能量,产生的元素的总结合能必须比起始元素的多(更大的结合能)。

太阳那么热,为什么没有顷刻之间爆炸?

图解:核聚变反应速度会一直与温度一起上升,直到最大反应速率温度后、逐渐下降。DT反应速度峰值的温度是最低的(约70 keV或八亿度k),,而且高于另外的反应。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. forbes-阳星玉- quora

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