太阳会不会能量耗尽,它的能量又是从何而来的呢?
2020-12-07 18:17
太阳是太阳系的中心天体,它不断发出光和热滋养着地球万物,包括我们人类在内的生命都离不开太阳能量。简单来说,太阳源源不断的能量来自于它核心的核聚变,并且太阳终将有一天会耗尽核聚变的燃料。
太阳在46亿年前诞生于一片星云之中,星云的主要成分为氢(约占75%)和氦(约占25%)。星云通过引力坍缩形成了太阳,由于其质量足够大,核心的温度和压力足够高,于是启动了核聚变反应,并发出了大量的光和热。
具体而言,通过质子-质子链反应,四个氢原子聚变成一个氦原子,同时亏损掉一小部分质量。根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2,这一小部分质量可以转化为巨大的能量,使得太阳中心的温度高达1500万摄氏度。据估计,在太阳核心中,每秒大约有6亿吨的氢原子发生核聚变,在此过程中亏损了426万吨的质量,并释放出了大约3.85×10^26 J的能量。相比之下,全人类一年消耗的总能量大约为2×10^20 J,还不足太阳在百万分之一秒内释放出的能量。因此,太阳通过核聚变反应释放出的能量相当巨大,这也是为什么人类制造的氢弹具有如此强大的破坏力。
此外,太阳还会通过碳氮氧循环把氢聚变成氦。由于太阳的质量较小,该过程产生的能量只占太阳总能量的0.8%。不过,这个比例可能会随着太阳的老去而逐渐增大。
由于太阳所含的氢原子数量有限,大约在50亿年后,太阳将耗尽氢原子。然后核心发生坍缩,启动了氦核聚变,不久后将膨胀成红巨星。最终外层被剥离,中心则坍缩成白矮星,不再进行核聚变。
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