儘管宇宙中沒有氧氣,太陽依然可以產生類似火焰燃燒的現象!

2020-12-04 易途

太陽的火焰,其實是由太陽上的氫」燃燒」而產生的,其本質當然是核聚變反應,而不是化學反應,因此不需要氧氣的參與。

不過我們人類沒有登陸到太陽,是怎麼知道太陽的火焰是來自「核聚變反應」的呢?這個核聚變反應的細節是怎麼樣的呢?這就是一個很重要的理論模型了,實際上也被稱為「太陽模型」,其主要細節如下:

在太陽中,主要發生的核聚變反應被稱為pp鏈。其中p就是質子。這個pp鏈的反應是非常複雜的,分為大致四個步驟,這四個步驟大致如下:

1. 質子質子反應產生氘與正電子以及電子中微子。

2. 氘與質子反應形成氦3。

3. 氦3與質子反應形成阿爾法粒子與正電子以及電子中微子。(或者是氦3加氦3反應產生阿爾法粒子再加2個質子;或者是氦3與阿爾法粒子反應產生Be7)

4. Be7與電子反應,最後產生兩個阿爾法粒子。中間過程有中微子射出。

可以注意到,除了第二階段,「中微子」在其他三個階段都有射出。中微子是一種質量非常接近於零的基本粒子,它們的穿透能力非常強,它們可以穿透太陽內部很輕鬆地到達地球(這就好像海水可以從漁網裡漏出來一樣)。因此,我們在地球上可以通過檢測「中微子」來知道太陽內部正在發生核聚變反應——因為中微子的出現是核聚變反應的標誌(類似於你把氧氣當作是化學反應的燃燒的標誌差不多)。你說的太陽是如何燃燒起來的問題,到這裡答案就基本已經清晰了。

當然了,我們人眼看到的太陽的光芒不是中微子,而是光子。這些光子的產生是來源非常複雜,但總體來說是因為太陽是一個高溫等離子體,電子的碰撞與運動都會發出光子。太陽發出的光子也會組成一個光譜,在量子理論中太陽的表面可以用一個黑體輻射譜來刻畫,這個黑體輻射譜可以在地球上被精確測定,我們甚至可以據此推斷出太陽表面的溫度大概是5600度左右。如此高的溫度,是我們地球上的稻草或者木頭的燃燒不能達到的溫度。

所以,總結如下:並不一定要有氧氣才可以燃燒,有氧氣的燃燒釋放的是化學能,太陽釋放的是原子核能(不需要氧氣)。

那為什麼一張張太陽模擬圖片、日珥照片,又讓我們認為太陽就是一個劇烈「燃燒」著的大火球呢?為什麼太陽表面確實可以觀測到大量火焰狀結構?

燃燒與核聚變有著本質上的相似之處,可燃物發生氧化反應,反應產生的熱量使氣體電離,氣體離子中激發態電子躍遷至低能級,發出可見光輻射,同時燃燒又發生在大氣內,高溫氣體與周圍環境發生劇烈的熱交換,形成小範圍強烈對流,造成擾動,這就形成了我們平時看到的火焰,飄忽不定,明亮火熱。

太陽大氣同樣是一團電離氣體,太陽內部高溫高壓的核心區,不斷發生聚變反應,產生巨大的能量,讓太陽發光發熱。太陽表面大氣中發生劇烈的活動,如日珥、耀斑、物質拋射等,這確實和火焰的劇烈活動很像,給人一種燃燒著的感覺。

那麼太陽大氣是靠什麼來產生這些火焰結構的呢?這並非是直接由核聚變產生的,因為太陽的核聚變只發生在內部核心區,外部的光球層、色球層和日冕層或因為溫度不夠,或因為氣體密度太低,核反應都無法發生。

現代太陽物理學,用磁重聯(magnetic reconnection)來解釋外層太陽活動的直接原因。這個理論比較深奧,用最通俗易懂的話來說,就是太陽磁場線不斷發生斷裂,重聯,磁性拓撲被重新排布,繼而對太陽大氣中高電導率等離子體產生影響,使其不斷發生高能現象,產生火焰狀結構。

所以儘管宇宙中沒有氧氣,太陽依然可以產生類似火焰燃燒的現象。

PS:易五月作品,禁止轉載!(圖片來源網絡)

相關焦點

  • 宇宙中沒有氧氣,太陽為什麼能燃燒出火焰?原因並不複雜!
    但凡是有些知識,我們都知道物質想要燃燒必定離不開個條件,即可燃物、氧化劑和達到著火點。我們平時自己在做化學實驗的時候也都知道,一旦缺少氧氣,物質的燃燒也就不存在了,可見氧氣在燃燒中具有的作用多麼重要,那麼這就誕生了一個問題,宇宙中是真空狀態,太陽是怎麼燃燒的?
  • 宇宙中又沒有氧氣,太陽為什麼卻可以持續燃燒?這裡告訴你原因
    「燃燒」是我們最常見的一種現象,人類使用「火」的歷史已經擁有幾千年的歷史,最早取火的方式就是採用「鑽木取火」,通過利用石頭、木棍與木頭摩擦生熱的原理產生燃燒,到了現在人類發明了各種各樣的方式產生燃燒現象,比如打火機、火柴等,地球上的燃燒現象是一種化學反應,要想產生燃燒這種化學反應,
  • 沒有氧氣,是什麼讓太陽熊熊燃燒?
    有人說,太陽不是燃燒,因此這個問題根本就沒有意義,也沒有討論的必要。但事實上,將太陽類比成燃燒的火焰是有根據的。2.從觀測來說,太陽表面確實可以觀測到大量的火焰狀結構。簡單普及一下太陽物理的背景知識。 太陽結構可以簡單分為太陽內部和太陽大氣兩部分。太陽大氣從裡到外,被人們分為光球層、色球層和日冕三層。光球層和色球層是很薄的(500公裡和2000公裡),溫度也比較低(約6000度),而日冕的厚度則可以達到好幾個太陽半徑,溫度猛增至數百萬度。
  • 太空中沒有氧氣,為什麼隕石還能燃燒?燃燒必須要有氧氣嗎?
    宇宙中只有微薄的空氣,近似看成是真空狀態,氧氣更是稀少。太空中氧氣濃度低,溫度也低,為什麼我們就能觀測到隕石燃燒呢?我們都知道,如果炒菜時油鍋起火,我們會迅速將鍋蓋蓋上滅火。這是由於隔絕了氧氣進入鍋內,燃燒無法繼續,火勢自然就減小,逐漸消失了。
  • 宇宙中沒有氧氣,為何太陽會燃燒出火焰?
    燃燒不都是需要氧氣的。 首先,我們看到的火焰並不是一定需要氧氣的存在的。對於氣態物質來說,當溫度升至幾千度時,由於物質分子熱運動加劇,相互間的碰撞就會使氣體分子產生電離,電離氣體中激發態電子向低能級躍遷,躍遷過程發出可見光,形成我們所看到的火焰,這樣物質就變成自由運動並相互作用的正離子和電子組成的混合物(蠟燭的火焰就處於這種狀態)。我們把物質的這種存在狀態稱為物質的第四態,即等離子體。
  • 太空沒有氧氣,太陽為何燃燒50億年?科學家:一切都是假象
    太空沒有氧氣,太陽為何燃燒50億年?科學家:一切都是假象相信大家都知道太空中是沒有氧氣的,而火焰的燃燒卻需要大量的氧氣那麼就有小夥伴疑惑了,太陽為什麼能夠在太空中持續的燃燒呢?今天就讓我們一起來看一下吧。
  • 沒有氧氣這一助燃劑的宇宙中,為什麼星球碰撞後在燃燒?
    我們的認知中,沒有氧氣的真空,火焰是無法燃燒的,就連飛入太空中的探測器,在必要時也必須用儲備在氧氣倉中的液氧來助燃。但是在宇宙的真空環境下,真的無法燃燒嗎?那麼諸多恆星是如何在宇宙中發光發熱的?小行星撞擊至沒有大氣層的行星時,為什麼也會發生星球碰撞後的燃燒呢?
  • 太陽是個在宇宙中燃燒的火球,那麼燃燒的氧氣又從哪來?
    燃燒是一種化學反應,可燃物與氧化劑(大多數情況下是氧氣)發生劇烈的氧化還原反應,由此釋放出光和熱。都說地球存在了46億年,那麼,太陽也就存在了46億年,它高高地掛在天空,它究竟是怎麼燃燒的呢?它又靠什麼燃燒呢?
  • 蠟燭燃燒時為什麼會有火焰出現? 蠟燭燃燒產生火焰的原因是什麼?
    蠟燭燃燒時為什麼會有火焰出現? 蠟燭燃燒產生火焰的原因是什麼?時間:2016-07-03 16:17   來源:科普中國——科學原理一點通   責任編輯:沫朵 川北在線核心提示:原標題:蠟燭燃燒時為什麼會有火焰出現? 蠟燭燃燒產生火焰的原因是什麼?
  • 如果沒有氧,物質也可以燃燒嗎?
    一般來說,燃燒有三個要素:可燃物、與空氣或者氧氣接觸、溫度達到可燃物著火點。不過,如果非要讓你去掉一個呢?   我們來回顧下燃燒的定義:一種發光並放熱的氧化反應。關鍵就在於「氧化」二字——氧化只是一種使物質化合價提升的過程,並非氧氣的專利。也就是說,沒有氧氣,也可以燃燒。
  • 火依靠氧氣才能點燃,為什麼太陽出了大氣層還能燃燒?
    首先我們要清楚火的燃燒原理,自然界中最常見的物質非木材莫屬,當然大部分可以被氧氣點燃的東西都和木材一樣,從氣態的氫氣,到液態的酒精,固態的煤都有共同點,即分子結構中的原子在高溫度下能與氧氣中的氧原子發生化學反應:氧化還原反應,同時釋放大量的光和熱。
  • 你知道麼 其實沒有氧氣 也可以使物體燃燒
    眾所周知,燃燒是需要在有氧氣的環境下才能進行的。可是你知道麼,其實沒有氧氣,也可以使物體燃燒!凡是能引起可燃物產生燃燒的激發能量(熱能、光能、機械能、電能、化學能和其他能等)都能形成著火源。沉塘說為什麼說燃燒不需要氧氣呢,這是因為只要是任何發光、發熱、劇烈的氧化還原反應,都可以叫燃燒。
  • 太陽看上去就像一個大火球,真的能在太空中「燃燒」嗎?漲知識!
    太陽看上去就像一個大火球,真的能在太空中「燃燒」嗎?漲知識!相信大家對太陽已經非常熟悉了吧?雖然不能天天看到,但三百六十五天至少有三百天的能看到,古代的人們一直都覺得太陽是圍著地球轉的,但現在我們已經知道地球是圍繞著太陽轉,每個時刻我們眼中太陽所處的角度都不一樣,我們能看到一些太陽在宇宙中的圖片,太陽在宇宙中熊熊的燃燒著,可是太空是真空的環境太陽怎麼能燃燒呢?
  • 為什麼木炭燃燒沒有火焰,木柴燃燒卻有?火焰到底pick誰?
    在我們的印象中,燃燒與火焰似乎形影不離,但在日常生活中,仿佛燒烤的木炭只有在油脂滴落時才會產生火苗,而篝火則持續綻放著熊熊火焰。那麼,為什麼木炭燃燒沒有火焰,而木柴燃燒卻有火焰呢?事實上,只有氣態物質燃燒才會產生火焰,比如我們做飯時使用的煤氣、天然氣。可是像汽油、酒精這樣的液體可燃物,以及石蠟、木材之類的固體,燃燒時也能看到火焰,這是為什麼呢?要解釋這個問題,我們首先要了解燃燒的幾種方式。
  • 太空沒有氧氣助燃氣體,為什麼隕石還能夠燃燒?原來是另一種現象
    科學家將沒有進入大氣層之前的隕石稱之為流星體,可能很多人會認為,流星體在太空中快速前進的時候,是穩定平靜的狀態,可事實上,通過天文望遠鏡觀測,我們就會發現,流星體在太空中已經開始燃燒了,並不是只有進入大氣層之後才燃燒。於是有人就產生了這樣一個問題:物質的燃燒需要氧氣等助燃氣體,太空是真空狀態,沒有氧氣等助燃氣體,流星體它是如何燃燒的?
  • 蠟燭燃燒為什麼會有火焰?
    把一根火柴梗迅速平放入火焰中,約1秒鐘後取出,你會發現火柴梗接觸外焰部分首先變黑。最後在吹滅蠟燭的一瞬間,可以看到一縷白煙,用燃燒的火柴去點這縷白煙,可以使蠟燭復燃。將短玻璃管的一端放在火焰的焰心處,用燃著的火柴放在玻璃管的另一端,你可以看到玻璃管的另一端產生了火焰。
  • 為什麼太空沒有氧氣, 隕石還能燃燒?
    大氣層的厚度大概有幾十公裡,隕石在太空的時候是不會燃燒的,因為太空是真空,沒有摩擦,隕石就是安靜的飛行,一旦進入地球的大氣層,隕石開始接觸到氣體,這個時候因為氣體與隕石的摩擦,會產生大量的熱量,這些熱量可以把隕石周圍的大氣加熱到等離子體的狀態,也就是我們看到的火焰。
  • 燃燒需要氧氣,地底沒有氧氣巖漿靠什麼燃燒?真相顛覆你的認知
    燃燒,大家一定不陌生,家裡的煤氣灶、蠟燭以及打火機都是離不開燃燒的,而當我們要滅火時通常就是用隔絕氧氣與降低溫度兩種方法。那為什麼要隔絕氧氣呢?很簡單,因為燃燒需要助燃劑,也就是我們所說的氧氣,一旦沒有氧氣,上面這些燃燒就不能進行。
  • 都說太陽是燃燒著的大火球,那麼在真空中太陽靠什麼燃燒?
    不可以直接潑水非常非常重要,以防觸電或者是電器爆炸傷人,水是導電的。另外呢救火的時候不要貿然的開窗,以避免空氣對流反而加速這個火勢的蔓延,這一段絕對是值得好好做筆記並且全文背誦。最實用的知識部分先說到這裡,我們再來說說那些高深的、比較符合驅動的定位。都說太陽是燃燒著的大火球,然後你又說燃燒需要氧氣一類的助燃物,我的理解來講太空應該是真空的吧?
  • 太空沒有氧氣,為什麼太陽還燃燒50億年?科學家:一切都是假象
    但是環境不同或者物體不同,所產生的化學反應也是不同的。就像燃燒,我們一直在地球上生存,所以,以地球上的環境,燃燒必須符合兩個條件,氧氣和可燃物,兩者缺一不可。可是在太空裡是沒有氧氣的,然而太陽卻在太空當中燃燒了幾十億年。