網友問:太陽中心的核聚變反應,是如何產生光這種能量的? - 艾伯...

2020-12-03 艾伯史密斯

太陽內部的核聚變反應是非常複雜的,涉及幾十個核聚變方程,不過我們可以簡單地梳理幾個,來了解光子產生的過程。

我們知道,氫元素有三種同位素:氕、氘、氚:

恆星的第一步核聚變,是兩個氕核聚變為氘核,並釋放一個中微子和正電子,正電子遇到周圍的電子,會湮滅為兩個光子,反應方程式如下:

(1)1H+1H→2D+e(+)+v,ΔE=1.442MeV;

(2)e(+) + e=2 γ;

於是,恆星內部的第一步反應,就得到了2個高能光子。

同樣,在氕核與氘核聚變的反應中,以及在氦核與其他元素參與的反應中,或多或少都會釋放光子。

但是,核聚變只在恆星中心的一小塊區域內進行,這些光子是很難到達恆星表面的,因為他們一經產生,又會立刻被周圍的原子吸收,平均自由程不到1釐米。

而吸收光子的原子處於激發態,由於恆星內部活動劇烈,所以處於激發態的原子,又會立刻隨機從一個方向釋放光子。

於是,恆星內部的光子就是這樣,走一步被吸收,然後又被釋放,隨機遊走模型可以估算,一個光子在恆星中心產生,大約需要1000萬年才能遊走到恆星表面。

另外,恆星中心的核聚變釋放大量能量,這些能量的很大一部分會轉變為內能;另外一部分轉變為高能粒子的動能,並向四周拋出形成太陽風。

其中的內能會持續加熱太陽表面物質,使太陽表面處於高溫狀態,根據黑體輻射規律,高溫物體會釋放各個波段的波長,太陽表面的溫度為5800K,根據維恩位移定律,可以計算出輻射量最大的波長:

λ=b/T=2.898*10^(-3)/5800≈5*10^-7米=500nm;

這正是太陽光光譜中,能量密度最高的波長,處於可見光範圍內。

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  • 太陽既然是核聚變反應,為什麼不像氫彈一樣瞬間炸完?
    ,促使原子產生核聚變從而加速了太陽的形成。太陽是個特別活躍的天體,它的內部始終發生著劇烈的核反應,從中心到0.25太陽半徑是太陽發射巨大能量的真正源頭,也稱為核反應區。也就是從這裡,太陽核心處的溫度高達1500萬度,壓力相當於3000億個大氣壓,隨時都在進行著四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應。
  • 德國核聚變反應堆產生超強3D磁場
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  • 太陽核心溫度只有1500萬攝氏度,為什麼會發生核聚變反應?
    近年來,「人造太陽」一直以來都是人們非常關心的熱點話題,其原理就是利用人工的手段,通過特殊的反應裝置,來模擬太陽內部的核聚變反應,達到輸出能量大於輸入能量的目的,從而可以為人類生產生活提供更加豐富和更加清潔的能源,在一定程度上能夠緩解能源危機問題。
  • 太陽是核聚變反應,為什麼不像氫彈一樣瞬間炸完,而是持續不斷的...
    46億年以前,通過一次宇宙大爆炸,產生了巨大的氫氣雲,其中有的被釋放出來,隨著漂浮的氫的集中,在太陽系形成了分子雲,在重力的施壓下開始高速旋轉,後來形成了巨大的圓環狀,再後來成了巨大的氣體球,在經過劇烈壓縮,促使原子產生核聚變從而加速了太陽的形成。
  • 同樣都是核聚變反應,為什麼氫彈瞬間爆炸,太陽卻能維持100億年
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    2021-01-12 10:51:22 來源: 每天一大樂PLUS 舉報   核聚變就是利用氫
  • 太陽核聚變功率密度只有人體十分之一,怎麼可能發生核反應?
    我說的是太陽內部的核聚變反應,這種反應為黑暗的宇宙帶來光明,我們夜空中看到的所有星星,除了幾顆太陽系的行星,都是在持續不斷進行聚變反應的恆星。 這種反應發生在兩個氫原子之間。氫原子只有一個質子,兩個質子必須走到一起,合成氦原子核,才會釋放出巨大的能量,照亮黑暗的宇宙。
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  • 太陽核聚變只要1500萬度,可控核聚變卻要1億度,這是什麼原因?
    稍懂科學常識的人都知道,太陽一直是依靠核聚變源源不斷的產生著巨大能量,我們才能夠得到它的光和熱。太陽中心溫度只有1500萬℃,就可以維持源源不斷的核聚變。可一些科學報導總說,現在正在試驗的可控核聚變溫度達到了1億℃,這又是為什麼呢?為什麼不可以像太陽那樣,用較低溫度實現可控核聚變,這樣不是容易很多嗎?
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