不会发生爆炸的是什么(为什么太阳不会爆炸?)
导语
1954年3月1日,美国在太平洋的比基尼珊瑚礁引爆了世界上的第一枚氢弹“麦克”,释放了1000万吨TNT当量的能量,是广岛原子弹威力的500倍。
随后又数千次核试验,其中包括了大量的“氢弹”,而氢弹的威力也是一次比一次大。
到今天,引爆氢弹的原理也已经是众人皆知的“核聚变”,而核聚变的核心就在于35年前,“麦克”在太平洋爆炸的那天充分暴露给世人。
而与氢弹拥有相似核聚变原理的太阳又是如何控制住狂暴的核聚变的?
一、太阳的能量来源。
如果将太阳看作一个巨大的气体行星,那么它将拥有类似木星的气态外表,但是太阳会胜过木星。
但是太阳不仅是一个巨大的气态行星,更是一个巨大的能量“炉”,太阳正是通过不断释放出巨大的能量维持整个太阳系的正常运转。
那么这些能量又是如何产生的呢,答案只有一个“核聚变”。
太阳内部温度极高,达5800度,这样高的温度会让物质处于极其活跃的状态,分子不断运动、碰撞,这种活跃的样子其实是达到了一定程度的离子状态。
太阳的内部主要是由氢元素构成的离子气体,而碰撞力极大,会让氢元素的原子核之间发生碰撞,原子核分别包括质子和中子,太阳内部主要是质子,在碰撞过程中,两个质子会很容易发生碰撞并粘在一起形成氦元素的原子核,而释放出一个正电荷的原子同时抛出一个电子。
这样既完成了氢元素之间的核聚变反应,又释放出了能量,并且抛出的电子在太阳内部的密度极大,也会很快被夺取一个质子,变回一个原子,所以在太阳的内部,会不断有氢元素转变为氦元素原子,同时释放出巨大的能量,而太阳会不断的从外夺来大量的氢元素用于内部的核聚变。
有科学家估计,太阳每秒就要消耗6亿吨的氢元素,而这些氢元素消耗后就会转变成5.96亿吨的氦元素,而剩下的0.04亿吨氢元素的质量由于转变成了能量,被释放出去。
这也就意味着太阳每秒钟就要释放出4千万吨的物质当作能量,每秒的能量释放大约可达到3.8*10^26焦耳,这个辣眼睛的数字是什么概念呢?
在我们的能量单位下,一枚手榴弹释放的能量大约是3700焦耳,也就是说太阳每秒释放的能量大约是1万亿枚手榴弹的能量。
如果将这些能量聚合起来爆炸,不就是一颗大陆级的氢弹了吗?
这些能量究竟有多么巨大,只要比较一下,广岛原子弹的爆炸当量大约是2万吨的TNT,所以太阳释放的能量几乎是每秒就比广岛原子弹的爆炸当量高几千万倍。
氢弹“麦克”爆炸的当量约是1000万吨TNT,那么与麦克相比,太阳就会是500倍,也就是说太阳每秒和麦克相比,会释放出相当于麦克五百枚氢弹的能量。
二、太阳为何不会爆炸。
氢弹伴随着震耳欲聋的爆炸,释放巨大能量的核聚变反应也一直很受人们的关注,因为这能量的产生还是人类第一次感知的,人类将这种能量称之为“核能”。
很显然,氢弹和太阳都是核聚变,人类只是通过控制核聚变,将这股力量用于更实际的用途,而太阳则是直接用核聚变释放能量。
核聚变的最大问题在于如何控制,不然太阳和氢弹一样随时可能引爆,如果引爆的话,将会使整个太阳系变成一颗发散的超大型氢弹,太阳有巨大的引力,而太阳的质量又是巨大的。
太阳的直径是140万公里,从中间到表面,太阳的高度大约是7.5万公里,也就是从核心区到太阳表面,太阳宛如一个立体的带状圆环体,那么太阳的体积就是将这两个形体组合起来,再除以2即可。
太阳的质量大约是2*10^30千克,所以太阳的质量大约是10万亿倍的地球质量。
而太阳内部的核聚变所产生的能量很大程度上会受到太阳内部的温度湍流和强烈的辐射压力的影响,而质子的引力则能很好的抵消这些影响。
太阳内部的反应区质量是太阳总质量的一半,而氢元素质量则占总质量的71%,这这样的话,太阳就能通过不断消耗氢元素来释放巨大能量,而且这个过程是细水长流的。
1986年,人类首次公开了控制核聚变的方式,这种控制核聚变的方式在理论上是可以推广到太阳上的,让太阳的核聚变释放能量恒定、安全。
要做到这一点,就需要借助于能源系统,这个能源系统需要弥补太阳内部的热辐射产生的压力,同时又不影响核聚变的发生。
因为太阳的引力是很大的,而且太阳又能不断从外夺取氢元素,所以它有这个能力能组织自身核聚变爆炸,而地球能否做到,这就很难了。
人类可以通过制造能源系统、控制核聚变的发生,直接让核聚变发生,然后借助核聚变产生的能量来解决能源问题。
但是这种能源系统是会受到极大的限制,只是为了能源问题方便,适当解决核废料的问题,人类将该技术推广到了国内外。
而这种方式非常的不安全,很容易引来失控,所以现在人类将目光都集中在了太阳能的利用上,它是一种绿色的能源,不仅安全、环保,而且是可以源源不断释放巨大能量的能源,所以人们利用太阳能已经成为一种趋势。
在太阳内部,防止爆炸的能力和人类利用核能的能力一样,都是有所限制的,人类制造的能源系统能控制核聚变的发生,防止爆炸,而太阳则是通过引力约束核聚变,一般情况下,太阳不会爆炸。
如果太阳会发生爆炸,那么这样的太阳就不会存续到现在,也不可能诞生出太阳系和地球,更别提生命的诞生了。
太阳在能量释放出去的同时,不断夺取外面的氢气补充,让太阳的核聚变一直可以稳定的在太阳内部进行,这样就能够很好的维持太阳的稳定运行,而且太阳从诞生到现在,能量和质量的比例也是稳定的,所以太阳也不可能因为剩余能量太多,就会有一天爆炸。
三、太阳的演化。
太阳会在它的生命周期的后半程内部发生逐渐变化,这也是人们更为关心的,太阳让太阳系内的行星和卫星能存续下去的恒星,那么它又会有怎样的变化呢?
太阳的质子燃料能够维持大约是1000亿年,太阳已经诞生了460亿年,很显然,太阳已经运行了将近50亿年。
太阳内部会不断的将氢元素转变为能量,这样就会不断的向外散发,导致太阳的质量不断减小,反之,就会升高太阳温度,高温会让氢元素转变为更为重的元素,这样就会影响核聚变的正常进行。
所以太阳会维持着质子燃料,一边不断释放能量,一边从外面夺取氢气,以此维持太阳的稳定运行。
如果太阳的质子燃料耗尽,那么太阳内部就不会有明亮的能源,太阳就会开始向外膨胀,这个阶段就是太阳向红巨星的阶段。
在这个阶段,太阳的体积会逐渐膨胀,最终膨胀到火星的轨道那么远,地球一定会被吞没,所以太阳最终会由于质子燃料耗尽阶段,爆发出巨炽的温度。
在太阳内部,防止爆炸的能力会减弱,如果太阳引力不能承担起来,太阳就会爆炸,这个时候人们称之为“氦闪”,太阳在几秒内释放掉相当于10亿年的能量,太阳外层的物质在这个时候就会被抛射,而太阳的内部就会进一步膨胀,这个时候就会将金星吞没。
最终太阳会演化为白矮星,它会将外层的物质抛出,然后内部就会将能量逐渐释放,太阳最终就是一个黑暗的物体,人们也不可能在观察太阳的变化,夜晚,黑暗的太阳将更好的守护太阳系的行星和卫星。
最后太阳会演化为白矮星,从而结束了它的40万亿年的生涯,而人们也将只能依靠黑暗的白矮星的热量生存,如果人类还能存续下去的话。
结语
太阳和氢弹的核聚变原理是一样的,都是通过核聚变释放能量,但是人类却不能控制整个太阳内部的核聚变,这就体现了人造技术和自然界的差异。
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