氫彈的爆炸和太陽能持續燃燒的原因都是因為核聚變的反應才產生的,那人們會提出疑問,同樣都是核聚變,為什麼氫彈的爆炸會連渣都不剩,而太陽卻能燃燒很多年呢?
原子彈爆炸
從歷史中我們知道在第二次世界大戰中,美國向日本的兩個地方:廣島和長崎投射了2枚原子彈,原子彈的爆炸造成了很多人員的無辜死亡。從那裡我們認識到了原子彈爆炸所產生的威力與殺傷力。
原子彈它是怎麼爆炸的呢?在這裡不得不說一位眾所周知的科學家:愛因斯坦。他在1905年發表的狹義相對論中論述了質量與能量間的關係,得出了質能方程式為:△ E=(△m)c。其中E為能量,m為質量,c為光速。此理論的推出為原子能的利用奠定了理論基礎。
從公式中我們也可以看出,如果一個物體的能量△ E逐漸增加,那質量△m也隨著增加。反之一個物體質量△m減少,那就會釋放出△E的巨大能量。換句話說:質量與能量是等價的,並且是可以相互轉化的。
氫彈爆炸
原子彈的爆炸與氫彈的爆炸有什麼親密關係呢?因為氫彈爆炸要求的條件是非常苛刻的,其中之一就是溫度要達到一定的高度。因氫彈自身達不到如此高的溫度,故只能依託於原子彈爆炸產生的超高溫度傳遞給氫彈,從而來引爆氫彈。
氫彈利用的是氫原子核的核聚變反應,同時也會有部分質量的損失,根據愛因斯坦的公式△ E=(△m)c,質量會以能量的形式釋放出來,因此氫彈爆炸產生的能量威力無比,連渣都不剩。
太陽的核聚變
從上文可以看出氫彈爆炸的先決條件之一是溫度要高,然而太陽表面的溫度為6000度,核心處的溫度高達1500萬度,這樣的溫度根本達不到核聚變反應的要求,那為什麼太陽內部能發生核聚變呢?
首先太陽的組成為:氫,氦,其他(氧,碳,氖,鐵),其中氫的質量約佔整個太陽質量的70%以上,而其他僅佔2%。太陽無時無刻都是處於高溫高壓的氣體狀態中,在其壓力作用下內部會產生核聚變:4個氫原子結合產生1個氦原子。具體是怎麼產生的呢?
等離子體
我們知道一個物質是由分子構成,分子是由原子構成,原子由原子核(正電)和圍繞它的電子(負電)構成,原子核它是由質子(正電)和中子(不帶電)構成。而原子核大部分都是由帶正電的質子組成。根據電性為:異性相吸,同性相排斥的法則,原子核中的質子和質子間會發生排斥力。看到這裡人們就會產生疑問了,原子核內部會產生排斥力,那太陽是怎麼發生核聚變呢?
在宏觀世界中我們認識到物質有三種形態:固態,液態,氣態,比如固態的冰,液態的水,氣態的水蒸氣。除了以上三種形態外,還存在一種叫:等離子態。等離子態是什麼呢?
當一個物質遇到高的溫度時,原子中的電子(負電)就會四處亂竄,這時物質就成為了原子核(正電)和電子(負電)組成的一團離子漿,這些離子漿幾乎呈現電中性,所以就叫等離子體。
等離子體是四處流動的,具有良好的導電和導熱性。因為有等離子體的存在,原子核中的質子會和其它質子聚合,這種小概率事件的發生據科學家推斷是約10億年才會發生一次。
又由於太陽在整個太陽系中的質量很大,其內部的粒子也會很多,正所謂數量越多,質子和其它質子間發生的概率也會變大,於是就發生了核聚變反應。
太陽為什麼繼續燃燒呢?
在前邊我們也提到過,原子核中質子和質子間會產生排斥力,所以太陽只會循序漸進的進行反應,而不是一下子進行氫聚變。未來如果排斥力變得越來越強,那太陽核聚變產生的概率就會變小,太陽燃燒的壽命就會縮短。達到一定的臨界值後,太陽獲取就會燃燒殆盡。
總結
氫彈的核聚變是藉助於原子彈爆炸傳遞的超高溫度來進行的,產生的威力極大,連渣都不會剩下。對比太陽的核聚變能夠繼續燃燒的原因除了以上所述外,還有一種說法是:太陽核聚變產生向外的壓力和太陽自身的引力之間會形成動態的平衡。
據科學家預測,太陽內核的氫核聚變大概可以持續100億年左右。