如果太阳是一颗煤球
关于太阳的燃烧机制,其实自古以来就有很多人在思考。100多年前,甚至有人认为,太阳其实就是一颗煤球。不过呢,后来好事的人专门去计算了一下。结果,他发现,如果太阳是一颗煤球,那最多就够烧5000年的时间,这没有人类进化史的时间长。所以,一时间,对于太阳燃烧机制的研究让很多科学家都束手无策。
核物理
后来顺着核物理的发展,科学家开始意识到了宇宙中存在着一种前所未有的能量。根据爱因斯坦的质能方程。也就是质能等价,说的就是质量蕴含着巨大的能量。
而核聚变和核裂变的过程当中,其实会有静止质量的损失,这部分静止质量其实蕴含着巨大的能量。所以,用这个办法来制造炸弹将会是毁灭性的。
所以,如果太阳是用的类似的办法,那通过计算就可以释放出远远比煤球太阳大的多得多的能量,而且也能持续很久。不过,这个想法一开始被天文学家爱丁顿提出来时,没有人愿意接受,这是因为,核聚变所需要的条件极其苛刻。就拿氢弹来说,一开始是要先引爆一颗原子弹,用此来提供1亿度的高温环境,在这样的环境下,核聚变才能发生。(这里并不是说低于1亿度不行,只是5000万度的环境下,核聚变产生的能量只有1亿度的百分之一)
而太阳核心只有1500万度,远远低于1亿度,这咋可能会发生反应呢?
所以,当时的物理学家是不相信这一套的。
迎来转机
后来,随着量子物理的发展,科学家发现存在一种叫做“量子隧穿效应”,意思是:
微观粒子能够穿入或穿越位势垒的量子行为,即使位势垒的高度大于粒子的总能量。
有了量子隧穿效应,即使温度不够高,也有一定的概率会发生反应。而且由于太阳的质量巨大,占据整个太阳系99.86%的质量。所以,即使对于单个粒子的低概率事件,但是放眼到整个太阳,都是有一定概率会发生的,所以太阳才会被核聚变反应点着。
根据科学家的研究,太阳内部的恒聚变有两种路径,一种叫做质子-质子反应链。
另外一种叫做碳氮氧循环,其中碳氮氧只是反应的催化剂。
这两个路径最终都是实现质子核聚变生成氦-4。
根据目前的研究,太阳会这样燃烧大概持续100亿年的时间,目前已经经过了46亿年。也就是说,太阳还能燃烧50多亿年。这之后,太阳会开始氦核的反应,如此下去,一直到碳和氧后结束。