與我們息息相關的太陽是如何工作的?

2020-12-05 會思考的宇宙塵埃

太陽作為一顆恆星,與我們的生活息息相關,在電影《流浪地球》中,就是因為太陽變成了一顆紅巨星,人類不得不進行遷徙,把地球移動走,離開太陽系,尋找新「太陽」。太陽與我們的生活息息相關。太陽是如何工作的?太陽作為宇宙一顆相對質量較小的恆星,但是,它的直徑是地球的109倍,體積地球的130萬倍。太陽的組成中,四分之三是氫,剩下的是氦,而其他的氧、碳、鐵等元素不超過2%.

太陽產生的能量是由太陽核心中的氫元素通過核聚變反應,從4個氫原子生成1個氦原子,並同時放出一定的能量,大部分是太陽光,少部分是中微子。反應的地方是太陽的核反應區,太陽核心的溫度高達1500萬度,每秒鐘會有6億噸的氫經過聚變反應生成5.96億噸的氦,同時釋放出400萬噸氫的能量,但是,這種能量的損失和太陽的總質量相比,是微不足道的。

太陽現在的這個階段是非常穩定的階段,叫做主序星。在這個階段,氫原子聚變時產生的能量所產生的斥力和聚變產生的氦核不斷增大,並產生內向的坍塌力,這兩種力動態平衡,很穩定,太陽這樣的恆星,可以穩定的燃燒50億年當太陽度過了主序星的階段,太陽內部的物質,因為質量不同而分道揚鑣。經過了這麼久的聚變,氫的質量會越來越少,聚變的速率也會降低。而太陽內部的氦核會進一步坍塌,內部的壓強和溫度變大。氦聚變會燃燒,並生成碳。由於此時的氦核心已經相當於一個小型「白矮星」,熱失控的氦聚變將導致氦閃,釋放的巨大能量使太陽核心大幅度膨脹,解除了電子簡併態,然後核心剩餘的氦進行穩定的聚變。太陽的構成太陽是由核心、輻射區、對流層、光球層、色球層、日冕層構成。

太陽的核心區位於中心到0.25太陽半徑,是核聚變的反應區。輻射區位於太陽的0.25到0.86太陽半徑,包含了各種輻射和粒子流。對流層是輻射層之外的一層,厚達十幾萬千米,太陽氣體在這裡呈對流的不穩定。熱物質流向外部,冷物質流向內部。光球層是一個厚500千米的不透明氣體薄層,可見光就是從這一層發出來的。色球層厚約2000千米,色球層發出的可見光數量很少,所以平時是看不到的,只有在日食前後的幾秒鐘,才能看得到。日冕層是太陽大氣最後一層,有高溫、低密度的等離子體構成,同樣,亮度很低,只有在日全食的時候或使用專門的日冕儀,才能看到。

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