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太陽能量是怎麼形成的?太陽能夠在地球上用到什麼樣的能量?| 科學

我們都知道,地球上的能量主要來自於太陽輻射,佔比達到了99%以上。而太陽的能量只有很少的一部分最終照射到了地球,如果把太陽單位時間輻射的總能量比喻成錢,那就相當於太陽在單位時間向外扔了66萬億,其中被地球所撿到的只有3萬,而最終被人類所使用的不過是3塊錢而已。如果有朝一日,地球上的人類可以完全利用太陽所有的能量,那能量簡直是取之不盡,用之不竭。

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按照目前的主流理論,太陽起源於46億年前,到現在已經燃燒了46億年,還會繼續燃燒50多億年。那麼問題來了,同樣都屬於

核聚變

反應,為什麼氫彈引爆是一下子全炸掉,太陽卻可以持續燃燒上百億年呢?

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氫彈的核聚變反應

要了解這個問題,我們首先要了解氫彈的核聚變反應。所謂“核聚變反應”就是讓兩個原子的原子核發生融合,形成一個更大的原子。氫彈爆炸的這個過程主要依靠的是氫元素的同位素氘和氚進行核聚變生成氦。

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在這個過程中,反應前後會損失一部分質量,這部分質量以能量的形式釋放出來,滿足愛因斯坦的質能方程E=mc^2,其中m就是損失的質量,c就是光速3*10^8m/s。

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因此,只要損失一點點的質量,就可以釋放出巨大的能量,這才使得氫彈的爆炸威力巨大。不過,有一點需要我們注意,氫彈的爆炸並不能自然發生,而是需要苛刻的條件,這個條件就是溫度要高達上億度。

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一般來說,人類很難憑空創造出這樣的高溫環境。為了引爆氫彈,科學家會先促發核裂變反應造成區域性的高溫環境,進而引爆氫彈。說白了就是先引爆一顆原子彈,透過原子彈來製造氫彈的反應環境,進而引爆氫彈。而氫彈一旦爆炸,就會炸得渣都不剩,整個反應過程非常迅速,並且非常徹底。

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太陽的核聚變反應

雖然太陽也是核聚變反應,但是太陽的核聚變反應和氫彈是很不一樣的。太陽主要是由氫和氦構成的,佔比達到了99%以上。太陽是太陽系中絕對的主宰,質量達到了整個太陽系99。86%以上。由於質量巨大,這就使得太陽的引力特別大。太陽內部也就被劇烈的擠壓,溫度急劇上升。即便是如此,太陽核心的溫度也只有1500萬度,距離核聚變反應的門檻還很遠。也就是說,按照氫彈的反應條件來看,太陽根本沒有辦法進行核聚變反應。那麼問題來了,太陽到底是如何被點燃的呢?

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在核聚變反應過程中,參與反應的“力”被稱之為弱力,這種“力”非常小,而且發生的機率很低,

一對氫原子核10萬億年才能發生一次反應

,在這個過程中會有一個質子被“弱力”改變成中子,並與另外一顆質子結合成氘。這裡多說一句,太陽核聚變反應的過程分為3個階段,最終是4個質子(氫原子核)反應生成一個氦原子核。

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照理說,由於機率太低,在太陽上是很難自發發生的。不過,太陽有個特點,那就是足夠大。也因此,構成太陽的粒子數足夠多。即便是再小的機率,放到太陽這樣的基礎上,也是能夠發生的。

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只不過,由於弱力很弱,發生的機率又很低,所以整個反應也進行得很慢。太陽可以說是“溫火慢燉”,而不會像氫彈那樣爆炸。這樣就可以使得太陽長時間的燃燒,並且持續對外輻射能量。由於太陽的體量很大,雖然燃燒得慢,但向外輻射的能量依然十分巨大。根據科學家們的計算,太陽每秒鐘要消耗420萬噸的質量,這部分質量會以能量的形式釋放出來。

太陽燃燒到現在已經46億年,根據計算我們就發現,已經消耗掉的質量達到了6*10^23噸,而地球的質量僅僅只有5。965×10^21噸,相當於已經消耗掉了10個地球的質量。好在這對於太陽而言只是小菜一碟,太陽的總質量達到了1。9891*10^27噸,消耗掉的質量僅僅佔據太陽總質量的0。03%,也就是說距離太陽被消耗殆盡還遠得很。

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