让太阳熄灭需要多大桶的水?


简单来说,再多的水也不会使太阳熄灭。相反,任何数量的水都会使太阳燃烧得更旺。太阳的燃烧是核聚变,而不是化学燃烧。篝火或者烛火是化学燃烧,燃烧过程中,原子之间的化学键被重新排列,而原子核本身不改变。如果把水泼到篝火上,水会吸收燃料中的热量,使其冷却到化学反应无法持续的程度。为什么燃烧需要高温?

在新的化学键形成之前,原子之间现有的化学键必须先被打破。打破现有的化学键需要能量,像燃烧这种自维持反应,能量最常见的来源是高温造成的热能。此外,在篝火上泼水也会通过隔绝氧气而使火熄灭。

太阳不是一团巨大的篝火,而是更像一个巨大的氢弹发生爆炸。在核聚变中,几个原子核被紧密地挤压在一起,结合成新的、更重的原子核。虽然高温在使得原子核相互撞击足够近到发生聚变中起到了一定的作用,但恒星核聚变的最终驱动力是高压。

更准确的说,温度和压力是紧密联系在一起的,但最终是恒星内的压力造成高温导致核聚变。这种高压是由恒星自身的重力引起的,恒星的质量越大,自身重力越大,它对内部产生的挤压作用也越强,导致核聚变反应也剧烈。

把水泼到太阳上只会增加太阳的质量,从而增加它的重力,引起更多的核聚变。一般来说,恒星的质量越大,它所经历的核聚变就越多,每秒释放到太空的能量也越多。更大的质量不仅仅意味着更多的原子聚合在一起,它还表示更大的引力将恒星更紧密地挤压在一起。

因此,恒星每秒的总能量输出(相当于光度L)并不总是与它的质量m成线性关系。事实上,对于一个质量接近太阳的恒星,它的能量输出与质量的四次方成正比。这意味着恒星的质量加倍,将使它每秒输出的能量变为原来的16倍,亮度也变为原来的16倍。因此,把水泼到太阳上只会让它燃烧得更剧烈,且更明亮。

但要注意,太阳非常庞大,把普通的一桶水扔到太阳上不会有什么效果。为了让太阳的光度增加1%,我们需要把大约800个地球质量的水浇在太阳上。简单地说,太阳太大了,我们这些弱小的人类无法做任何事情来改变它。