眾所周知,太陽上每時每刻都在進行著劇烈的核聚變。 根據相關計算,每秒消耗的“燃料”可達400萬噸。 迄今為止,人類製造出的最大核武器當量為5800萬噸TNT(沙皇氫彈),而太陽每秒釋放出的能量約為9,212,410,500,400萬噸TNT,相當於每秒有1,588,346,638個沙皇氫彈在太陽中爆炸。 等等,標題說太陽每秒釋放出的能量還不如一隻壁虎,可這裡又說太陽每秒釋放出的能量相當於1,588,346,638個沙皇氫彈,難道這就是標題黨? 其實還真不是標題黨,因為太陽的總功率確實非常高,但它的平均質量功率卻非常低。 太陽的總質量是1.989×10^30千克,功率除以總質量可得0.0002w/kg,也就是每千克太陽物質每秒釋放出的能量為0.0002焦耳。 在非洲有一種重約3克的壁虎,它每天消耗的能量為230焦耳,透過計算得到平均質量功率為0.88w/kg,這個數值是太陽的4400倍。 怎麼樣?說太陽每秒釋放出的能量還不如一隻壁虎沒有問題吧?而這個事實是不是很顛覆認知呢? 可能很多人還有疑惑,為什麼氫彈爆炸一瞬間就沒了,而太陽卻能夠一直“燃燒”百萬年時間呢? 根本原因主要有兩個,一個是“燃料”實在太難啃了,而一個原因則是太陽個頭小導致溫度低消化慢。 什麼?太陽的溫度還低?沒錯,因為人類曾在引爆沙皇氫彈時創造出了3.5億℃的高溫,這是太陽核心溫度的20倍以上。 在最早研究太陽的物理學家們看來,太陽能夠開始聚變真的很不合常理。 雖然核心壓力達到了聚變標準,但溫度實在一言難盡,根本沒有辦法讓兩個氫原子擠在一起,從而開啟聚變反應。 這個謎直到量子力學的出現才得到解答。 原來質子有極小的機率出現在不該出現的地方,這讓兩個原本不可能相遇的質子相遇了,從而開啟了聚變反應,而這種質子越位的現象被稱為“量子隧穿效應”。 為什麼氫彈爆炸會出現3.5億℃的恐怖高溫呢?這一切其實都是人類故意選擇的結果,因為氫彈中的氫是氫的同位素——氘和氚。 在自然界中,99.985%的氫只有一個質子和一個電子,這種氫還有另一個名稱——氕(piē)。 而氘(dāo)和氚(chuān)則是分別帶一箇中子和兩個中子的氫原子。 氫元素聚變產物是在元素週期表排第二的氦元素。 氦的原子核有八種不同結構,但其中只有兩個結構是穩定的,分別是具有2箇中子和2個質子的氦-4,和1箇中子2個質子的氦-3。 到這裡可能有人已經發現了一個問題,如果氕發生聚變,它要從哪裡弄來中子呢?確實可以讓質子變成中子,但質子的質量小於中子,因此質子必須吸收能量才可以變成中子,這要求兩個碰撞的氫核必須擁有很高的速度。 溫度是粒子動能的平均值,這意味著即便在1500萬℃的“低溫”環境中,也可能有3億℃平均動能的粒子,這些粒子碰到一起時會產生氘核。 所以,從理論上看太陽這樣的核聚變發生機率極低,具體表現為反應速率很慢,因此太陽能夠“燃燒”上百萬年的時間。 氫彈之所以能夠瞬間就釋放出全部的能量,是因為製造氫彈使用的氘和氚自帶中子,不需要像太陽那樣一點點聚集能量,所以它們的聚變反應非常迅速。 《一個顛覆認知的事實:太陽每秒釋放出的能量還不如一隻壁虎》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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一個顛覆認知的事實:太陽每秒釋放出的能量還不如一隻壁虎
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