- 相關(guān)推薦
太陽(yáng)的能量是從哪里來(lái)的
太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心天體，占有太陽(yáng)系總體質(zhì)量的99.86%。太陽(yáng)系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等，都圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，而太陽(yáng)則圍繞著銀河系的中心公轉(zhuǎn)。以下是小編整理的太陽(yáng)的能量是從哪里來(lái)的，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
資料1：
太陽(yáng)是地球萬(wàn)物生長(zhǎng)的動(dòng)力源泉，沒(méi)有太陽(yáng)，地球上的萬(wàn)物就會(huì)滅亡。這主要因?yàn)樘?yáng)每時(shí)每刻都在向外釋放巨大的能量�？墒�，太陽(yáng)的能量是從哪里來(lái)的呢?美國(guó)人德·埃及根據(jù)格林威治天文臺(tái)自1836年以來(lái)的測(cè)量數(shù)據(jù)推算后認(rèn)為，在近100年間，太陽(yáng)直徑縮短了1000公里。這引起了全世界科學(xué)家的興趣。經(jīng)過(guò)大量觀察和研究，科學(xué)家們認(rèn)為太陽(yáng)100年收縮0.1%有一定可靠性。于是，有人提出，太陽(yáng)之所以能夠釋放出巨大的能量，是因?yàn)樗木薮鬅霟釄F(tuán)塊在引力作用下不斷收縮。但令人大吃一驚的是，照此計(jì)算，太陽(yáng)只夠2500萬(wàn)年用。這顯然與地球的歷史相矛盾。
如果說(shuō)太陽(yáng)收縮是太陽(yáng)釋放能量的主要原因，那么，照這樣太陽(yáng)只須14萬(wàn)年就會(huì)收縮一半�？蛇@又是不符合事實(shí)的，也是不可能的。
因此，太陽(yáng)能量之謎，并不能用太陽(yáng)收縮來(lái)解放。太陽(yáng)的能量究竟是怎么回事，還有待科學(xué)家們進(jìn)一步探索。
資料2：
太陽(yáng)是地球表面絕大多數(shù)光、熱和能量的來(lái)源，由核聚變提供能量。但是，如果沒(méi)有在基本層面上支配宇宙的量子規(guī)則，核聚變就根本不可能實(shí)現(xiàn)。
今天宇宙中新產(chǎn)生的能量的最大來(lái)源是星光。這些巨大的、令人難以置信的普通物體通過(guò)最微小的過(guò)程釋放出巨大的能量：亞原子粒子的核聚變。如果你碰巧在這樣一顆恒星的軌道上，它可以為你提供所有必要的能量來(lái)促進(jìn)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這正是地球表面發(fā)生的事情。
這是怎么發(fā)生的?在恒星的內(nèi)部深處——包括我們太陽(yáng)的核心——輕元素在極端條件下被融合在一起，形成更重的元素。在超過(guò)400萬(wàn)開(kāi)爾文的溫度和超過(guò)固體鉛十倍的密度下，氫原子核(單個(gè)質(zhì)子)可以通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)融合在一起，形成氦原子核(兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子)，在這個(gè)過(guò)程中釋放出大量的能量。
質(zhì)子，質(zhì)子鏈?zhǔn)亲钪苯印⒛芰孔畹偷�，它從最初的氫燃料中產(chǎn)生氦-4。注意只有氘和質(zhì)子的聚變才能從氫中產(chǎn)生氦;所有其他反應(yīng)要么產(chǎn)生氫，要么從氦的其他同位素中生成氦。S乍一看，你可能不認(rèn)為能量被釋放了，因?yàn)橹凶拥馁|(zhì)量比質(zhì)子稍大：約為0.1%。但是當(dāng)中子和質(zhì)子結(jié)合在一起形成氦時(shí)，4個(gè)核子的整體質(zhì)量會(huì)明顯小于單個(gè)未結(jié)合的組成部分，約為0.7%。這個(gè)過(guò)程使核聚變釋放能量，正是這個(gè)過(guò)程為宇宙中絕大多數(shù)恒星提供能量，包括我們的太陽(yáng)。這意味著，每次太陽(yáng)將4個(gè)質(zhì)子聚合成一個(gè)氦-4原子核時(shí)，就會(huì)釋放出28mev的能量，這是通過(guò)愛(ài)因斯坦的E=mc^2的質(zhì)能方程計(jì)算出的。
總之，通過(guò)觀察太陽(yáng)的輸出功率，我們測(cè)量，它發(fā)出一個(gè)連續(xù)4×10^26瓦的能量。在太陽(yáng)的核心，每秒平均高達(dá)4×10^38個(gè)質(zhì)子融合成氦-4。雖然這是一個(gè)單位體積的少量能量——一個(gè)人在一天的時(shí)間里代謝食物比一個(gè)人大小的太陽(yáng)核心進(jìn)行核聚變的體積更有能量——但太陽(yáng)絕對(duì)是巨大的。
把所有這些能量加在一起，讓它們?cè)谶B續(xù)、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上全方位地釋放出來(lái)，就能讓太陽(yáng)為地球上生命所需的所有過(guò)程提供能量。
亮度距離關(guān)系，以及光源的通量是如何隨著距離的平方而減小的。地球之所以有這樣的溫度，是因?yàn)樗c太陽(yáng)的距離決定了地球上每單位面積的能量入射量。太陽(yáng)的輸出和地球的距離之間的平衡是我們這個(gè)世界上的生命得以存在的原因。如果你考慮到整個(gè)太陽(yáng)中大約有10^57個(gè)粒子，其中只有不到10%位于核心，這聽(tīng)起來(lái)可能并不牽強(qiáng)。畢竟這些粒子以巨大的能量運(yùn)動(dòng)：在太陽(yáng)核心的中心，每個(gè)質(zhì)子的速度約為500公里/秒，那里的溫度達(dá)到1500萬(wàn)公里。密度非常大，所以粒子碰撞非常頻繁：每個(gè)質(zhì)子每秒與另一個(gè)質(zhì)子碰撞數(shù)十億次。因此，只要這些質(zhì)子-質(zhì)子相互作用中很小的一部分就能聚變成氘(約為10^28分之一)，從而產(chǎn)生太陽(yáng)所需的能量。
太陽(yáng)的解剖結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部核心，這是唯一發(fā)生聚變的地方。即使在難以置信的1500萬(wàn)千米的高溫下，太陽(yáng)達(dá)到的最高溫度，太陽(yáng)單位體積產(chǎn)生的能量也比一般人體要少。然而，太陽(yáng)的體積是大到足以包含在10^28成年人類(lèi)，這就是為什么即使是低的能源生產(chǎn)可能導(dǎo)致這樣一個(gè)天文總能量輸出。所以，即使太陽(yáng)中的大多數(shù)粒子沒(méi)有足夠的能量把我們帶到那里，我們所看到的聚合在一起為太陽(yáng)提供能量只需要很小的比例。我們進(jìn)行計(jì)算，我們計(jì)算太陽(yáng)核心的質(zhì)子如何分布能量，我們得到了質(zhì)子-質(zhì)子碰撞的一個(gè)數(shù)字有足夠的能量進(jìn)行核聚變。這個(gè)數(shù)字正好是零。
由于“色電荷”的存在和膠子的交換，這種強(qiáng)大的力起著作用，它負(fù)責(zé)把原子核連在一起。然而，為了將兩個(gè)質(zhì)子融合成氘核，質(zhì)子-質(zhì)子鏈的第一步是將氫聚變成氦，質(zhì)子中的一個(gè)上夸克必須轉(zhuǎn)換成一個(gè)下夸克，而下夸克只能通過(guò)弱(非強(qiáng))核相互作用才能發(fā)生。兩個(gè)帶正電的粒子之間的電斥力太大，甚至一對(duì)質(zhì)子也無(wú)法克服它，與太陽(yáng)核心的能量融合在一起。請(qǐng)注意，當(dāng)你考慮到太陽(yáng)本身比宇宙中95%的恒星質(zhì)量都大(而且其核心溫度更高)時(shí)，這個(gè)問(wèn)題只會(huì)變得更糟!事實(shí)上，每四顆恒星中就有三顆是m級(jí)紅矮星，它們的最高核心溫度不到太陽(yáng)的一半。
(現(xiàn)代)摩根-基南光譜分類(lèi)系統(tǒng)，上面以開(kāi)爾文表示每一類(lèi)恒星的溫度范圍。今天絕大多數(shù)恒星都是m級(jí)恒星，只有1顆已知的O級(jí)或b級(jí)恒星。我們的太陽(yáng)是g級(jí)恒星，質(zhì)量超過(guò)宇宙中所有恒星的95%。只有5%的恒星會(huì)變得和太陽(yáng)內(nèi)部一樣熱或更熱。然而，核聚變發(fā)生了，太陽(yáng)和所有的恒星釋放出這些巨大的能量，不知怎么的，氫轉(zhuǎn)化為氦。秘密在于，在基本層面上，這些原子核不僅表現(xiàn)為粒子，而且也表現(xiàn)為波。每個(gè)質(zhì)子都是一個(gè)量子粒子，包含一個(gè)描述其位置的概率函數(shù)，使得相互作用的粒子的兩個(gè)波函數(shù)能夠輕微重疊，即使在排斥力將它們完全分開(kāi)的情況下也是如此。
當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子在太陽(yáng)下相遇時(shí)，它們的波函數(shù)重疊，使得氦-2——一個(gè)雙質(zhì)子——得以暫時(shí)形成。幾乎總是，它簡(jiǎn)單地分裂回兩個(gè)質(zhì)子，但在非常罕見(jiàn)的情況下，由于量子隧穿和弱相互作用，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的氘核(氫-2)。這些粒子總有可能經(jīng)歷量子隧穿，最終處于更穩(wěn)定的束縛態(tài)(例如氘)，從而釋放出這種聚變能，并允許鏈?zhǔn)椒磻?yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
這張剖面圖展示了太陽(yáng)表面和內(nèi)部的不同區(qū)域，包括核聚變發(fā)生的核心區(qū)域。隨著時(shí)間的推移，在核心的含氦區(qū)域擴(kuò)大和最高溫度增加，導(dǎo)致太陽(yáng)的能量輸出增加。在單個(gè)夸克的能級(jí)上，最困難的一步是將兩個(gè)質(zhì)子融合到氘核中，也就是眾所周知的氘核。這很困難的原因是氘核根本不是由兩個(gè)質(zhì)子組成的，而是一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子融合在一起。氘核包含三個(gè)上夸克和三個(gè)下夸克;兩個(gè)質(zhì)子包含四個(gè)上夸克和兩個(gè)下夸克。數(shù)學(xué)全錯(cuò)了。
為了達(dá)到這個(gè)目的，發(fā)生的量子隧穿需要經(jīng)歷一個(gè)弱相互作用：將一個(gè)上夸克轉(zhuǎn)換成一個(gè)下夸克，這需要：能量，電子的吸收(或正電子的發(fā)射)，以及電子中微子的發(fā)射。這只能通過(guò)弱核力來(lái)實(shí)現(xiàn)，而弱核力恰恰控制著包括太陽(yáng)在內(nèi)的幾乎所有恒星的核聚變反應(yīng)的時(shí)間尺度。這種發(fā)生的非零稀缺性，即太陽(yáng)中質(zhì)子與質(zhì)子相互作用的概率為10^28分之一，正是太陽(yáng)發(fā)光的原因。
【太陽(yáng)的能量是從哪里來(lái)的】相關(guān)文章：
地?zé)釓哪睦飦?lái)08-16
鯊魚(yú)身上的沙哪里來(lái)的03-03
海水中的鹽是哪里來(lái)的08-25
快到育兒袋里來(lái)08-15
太陽(yáng)的來(lái)源08-17
太陽(yáng)的自述08-17
太陽(yáng)的回答08-15
太陽(yáng)女兒08-15