根据爱因斯坦的质能方程,太阳每秒会亏损掉四百万吨质量!

太阳每秒释放3.8*10^26焦耳能量,相当于每秒425万吨的质量亏损掉,但是和太阳的整体质量比起来是微不足道的。

太阳每时每刻都在向外辐射能量,在地球轨道处,太阳方向上单位面积的辐射能量大小我们称作“太阳常数”,大约是1360瓦特,日地平均距离D=1.496x10^8km,于是我们可以计算出,太阳每秒释放能量大约是:

E=4*3.14*(1.496x10^11)^2*1360

≈3.82*10^26焦耳

我们知道,太阳释放的能量来自于太阳内部的核聚变反应,主要是氢元素聚变为氦元素,其中就会伴随着质量亏损,根据相对论质能方程可以估算出,太阳每秒释放能量对应的质量亏损为:

m=E/c^2

=1.496x10^8/(3*10^8)^2

≈4.25*9千克

=425万吨

目前太阳的质量大约是1.989*10^30千克,即便按照每秒425万吨的速度亏损质量,要把整个太阳质量亏损完也需要:

T=1.989*10^30/4.25*9

=4.68*20秒

=1.48万亿年

这已经远远超过了我们宇宙的年龄,也超过了我们太阳的寿命,所以恒星释放能量造成的质量亏损,相对于自身的质量是微不足道的,而且恒星内部的聚变反应到一定程度就停止了。

另外一方面,太阳释放巨大的能量,部分太阳表面超高速的等离子体会完全逃离太阳引力,形成太阳风辐射出去,这些等离子体都是实体物质,拥有一定的静止质量,这也会导致太阳的质量损失掉,而且并不比核聚变中的质量亏损低。

亏损的质量去哪了?

太阳内部只有很小的一个区域内进行着核聚变反应,核聚变释放大量能量并传导到太阳表面,使太阳发出热辐射,我们肉眼能看到的可见光只是太阳辐射的一个很小波段,从量子力学的角度,辐射也就是光子,光子的静止质量为零,但是光子拥有动质量,正是光子的动质量带走了太阳核聚变中的质量亏损。

辐射出去的光子,在遇到宇宙中的星际尘埃、气体、行星等物体时,就有可能被吸收掉,于是光子的能量又转移到其他物质当中。

在宇宙中,当一颗中小质量恒星进入演化末期后,太阳风会越加强烈,并在半径1光年内形成一个行星状星云,星云物质主要是星际尘埃和气体,这些尘埃和气体吸收太阳辐射后,就会发出耀眼的可见光,从而被我们的望远镜观测到。