核聚变反应
其实太阳到底会不会浇灭,跟太阳的燃烧机制有很大的关系。要知道,并不是所有看起来先是“燃烧”的反应都是我们常见的燃烧。实际上,太阳的燃烧和普通“燃烧”是很不同的。关于太阳的燃烧机制其实一直以来都是很多学者在研究的命题。在100多年前,还是第二次工业革命时期,就有人提出太阳是烧煤的,结果仔细一算就发现,如果太阳是一颗大煤球,那顶多烧几千年,都还没有人类的文明史的时间长,因此这个观点是不太合理的。
就这样关于太阳的燃烧机制的讨论沉寂了很多年。照理说,太阳是十分巨大的,属于大尺度的天体,质量占到太阳系总质量的99.86%以上,地球在它面前几乎可以被忽略不计。
但是,最终搞清楚的人却是研究小尺度的粒子物理学家,说白了就是那些很懂量子力学的科学家,以汉斯贝特为代表的几位科学家逐渐完善的太阳燃烧机制。
他们提出了太阳是通过核聚变反应燃烧的,而且找到了两条氢原子核核聚变的路径。分别是质子-质子反应链。
还有另外一条路径叫做碳氮氧循环。
后来,关于恒星内核的核聚变反应的研究还在研究,到了1957年,四位科学家联合提出了BFH理论,这个理论是以他们名字的首字母来命名的,其中有两个人的名字首字母是“B”,所以才会有B。在这篇理论中解释了重元素是如何来的。
关于BFH理论,我们按下不表。这是因为只要理解了质子-质子反应链,我们也就知道太阳的燃烧机制了。具体来说是这样,如上文所说,太阳的质量十分巨大,因此,引力就会巨大,在引力的作用下,太阳就会向中心挤压,这时候太阳的内核温度就会非常高,达到1500万度。
在这个时候,太阳就会呈现等离子态,说白了就是因为电子获得足够的能量,摆脱了原子核的束缚,开始自由自在地乱串了。所以,太阳的内核更像是粒子粥,里面电子、原子核等粒子到处乱跑。
要知道氢弹也是核聚变反应,但你发现没有,氢弹其实是一下子全炸了。但太阳的燃烧却没有这样,而是缓缓地进行着。
这是因为核聚变反应的条件一般来说是1亿度,氢弹能被点燃,是因为会在点燃之前先点燃一颗原子弹来提供足够高的温度。但太阳内核的温度只有1500万度,不足以点燃剧烈的核聚变反应。那太阳是如何发生核聚变的呢?
在微观世界中,存在这一种叫做量子隧穿效应的现象。意思是,原本你需要大量能量才能做的事情,在量子世界中即使不输入那么多能量,也有可能发生,只是概率很低。在等离子状态下,原子核是会有相撞的概率,但是发生核聚变反应的概率大概是1对原子核在10亿年只发生一次,好在太阳足够大,有足够多的粒子,所以可以发生。但同时这时候还需要弱力的加入,它可以改变粒子的种类,让质子变成一颗中子,但这个概率同样也很低。
正是因为这两层关系,所以,太阳的反应是缓缓进行的,而不是一下子全炸了。这也是为什么解释太阳燃烧机制需要粒子物理学家的原因。
但是,我们也要知道的是,这一切的根本原因是和恒星的质量有关,也就是和恒星的引力有关。
太阳能浇灭么?
那如果我们那一盆水去浇太阳呢?
实际上,我们平时能用水灭火是因为一般的燃烧其实是需要氧气的,用水灭火其实起到隔绝作用。要知道太空中可是没什么氧气,但太阳可是烧的够旺的。所以,把太阳和氧气隔开根本没有任何作用。
如果真有技术那么做了,那地球上的人可能就要遭殃了。为什么这么说呢?
这是因为太阳到底烧的多旺其实和它自身的质量有关,质量越大,烧的就越旺。如果浇一盆太阳那么大的水,只会让太阳增加大量的质量。
当太阳的质量增加到一定的程度,在引力的作用下,内核的温度会升高,加剧核聚变反应的强度,于是太阳辐射的强度也就会增加。
那地球就有可能离开宜居带,变得巨热无比,就如同如今的金星那样。因此,非但没有把太阳浇灭,反倒会地球上的人遭殃。