同是核聚變,為什麼氫彈爆炸連渣都不剩,太陽卻在持續燃燒?

2020-12-03 允兒的趣味科學

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。

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  • 同是核聚變,為什麼氫彈爆炸連渣都不剩,太陽卻在持續燃燒
    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。
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能夠燃燒數百億年,可氫彈一下就炸了?
    正因如此,人類對於太陽的研究從來都沒有停止過,從古代的日心說到現在,人類已經基本上搞懂了太陽燃燒的原理,但也有疑惑:同樣是核聚變,為什麼太陽能夠燃燒數百億年,而氫彈一下就炸了?它的核聚變是極緩慢極穩定的,這就讓它可以持續地向宇宙散發光和熱。
  • 同樣是核聚變,氫彈爆炸只是一瞬,為何太陽卻能燃燒百億年?
    自從人們發現了核聚變反應以後,就摒除了曾經對太陽燃燒的不切實猜測。我們都知道在人類發展中,經歷過數次工業革命,每進行一次工業革命,人們就會發現全新的能量來源,製造出相應的能量供應設備。這一結論出現以後,在一段時間內的確很振奮人心,但是隨著氫彈等同樣利用核聚變反應的武器誕生以後,人們又發現了新的問題:氫彈與太陽同屬於核聚變反應提供能量,氫彈從反應到爆炸只需要幾秒種,為什麼太陽能夠燃燒100億年呢?於是人們又開始就這個問題進行研究,在經過對核聚變反應的不斷實踐以及記錄後,人們得出了這樣一個結論。
  • 太陽發光是因為核聚變,為什麼它不像氫彈瞬間爆炸並燃燒殆盡?
    那麼問題就出現了,人類目前對於核聚變的應用主要是在武器裝備上,也就是威力巨大的氫彈,氫彈爆炸瞬間就可以完成,那麼太陽內部的核聚變為什麼可以一直持續著進行100億年,而不是瞬間完成能量釋放過程?太陽內部的核聚變只在一定範圍內才進行,這個部分被稱為太陽內核,大約是從中心點開始達到0.2太陽半徑的位置,這個區域是溫度和壓力最高的地方,同時也是太陽核聚變發生的地方。
  • 太陽和氫彈都是核聚變,為什麼太陽不會像氫彈一樣爆炸?
    我們知道太陽和氫彈都是核聚變的原理,那麼為什麼氫彈會直接爆炸,而太陽卻不會像氫彈一樣爆炸呢?今天我們就來講一下。要搞清楚這個問題,我們需要先簡單了解一下核聚變的原理。所謂的核聚變,指的是讓多個原子核互相碰撞,並使這些原子核產生聚合作用的過程,它們在生成更重的原子核的同時,會由於質量虧損而釋放出巨大的能量。
  • 氫彈和太陽都是核聚變反應,為什麼太陽不會像氫彈一樣爆炸?
    引言:在物質能量中,粒子反應產生的能量是最為豐富的,無論是核裂變還是核聚變都可以產生大量的能量,因此粒子反應一直是科學家研究的領域,現在的核電站一般都是核裂變產生能量,不過太陽卻是通過核聚變產生能量的,這與氫彈的核聚變反應類似,但是氫彈的核聚變反應是不可控的,太陽核聚變反應卻是可控的,這到底是為什麼呢?
  • 為什麼氫彈一點就炸,太陽的核聚變卻如此穩定?
    也正是因為如此,太陽的燃料看似無窮無盡,燃燒了幾十億年,也仍然非常耀眼。氫彈氫彈就是人類所實現的不可控的核聚變,因此從本質上來說點燃氫彈的過程就是一個核聚變的過程。太陽的核聚變太陽核心的溫度是15,000,000K,也就是約為1500萬攝氏度。那為什麼地球的氫彈卻需要上億攝氏度的溫度才能爆炸呢?
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能夠燃燒數百億年,而氫彈一下就炸了?
    太陽能夠持續百億年的核聚變反應主要是依靠「自身的引力」來維持的,而太陽最終會熄滅也是因為「自身的引力不足」導致的。那就是咋回事呢?太陽的核聚變反應這件事要從太陽的形成說起。舉個例子,氫彈也是氫原子核的核聚變反應,但是要引爆氫彈其實很難,因為這需要1億度的溫度,為了能夠引爆氫彈,科學家用到的辦法是先引爆一顆原子彈,原子彈可以提供氫彈反應的溫度條件,當原子彈被引爆後,氫彈才會跟著引爆。
  • 同樣是核聚變,為什麼氫彈不能像太陽一樣持續發光和熱?
    氫彈爆炸的原理實際上是利用太陽的核聚變來完成反應,但不同之處在於太陽可以一直進行核聚變反應儘管氫彈會造成廣泛的破壞,但氫彈也會因爆炸而失去作用。與可以永遠存在的太陽不同,太陽已經燃燒了50億年,而太陽仍然可以繼續發光和熱50億年。
  • 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
    氫彈是人類製造出的威力巨大的核武器。我們在一些關於氫彈爆炸的資料中可以領略一下氫彈爆炸的威力。它的爆炸主要是利用了氫的同位素(氘、氚)的核聚變反應。這個過程中氫彈釋放能量實在是大得令人恐懼。氫彈爆炸我們發現太陽內部也在進行著和氫彈一樣的核聚變反應。氫彈爆炸那幾乎是瞬間的事情。
  • 太陽是可控核聚變嗎?不然的話為什麼不會爆炸?
    事實上,在茫茫宇宙中無時無刻都在發生著核聚變,時刻進行著核聚變的天體被人們稱之為恆星!太陽便是這樣的天體!根據科學家的推算,太陽內部的核聚變已經持續了近50億年,而且在未來大約50億年內仍將繼續。太陽將在這種穩定的核聚變下「燃燒」完自己的生命,然後膨脹成為紅巨星,再坍縮成為白矮星,最後完全冷卻,消失在黑暗中!
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能燃燒100億年,而氫彈一下就炸了?
    同樣都是依靠核聚變反應,氫彈一下子炸得渣都不剩,而太陽到如今已經燃燒了接近50億年,而且它還會這樣繼續燃燒幾十億年,那這到底是為什麼呢?因此,為了能夠達到整個反應溫度,氫彈實際上並不「純粹」,而是有核裂變和核聚變兩部分構成。
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能燃燒100億年,而氫彈一下就炸了?
    太陽源源不斷的能量來自於它內核的核聚變反應,這其實和氫彈的原理是類似的。可是你發現沒有?同樣都是依靠核聚變反應,氫彈一下子炸得渣都不剩,而太陽到如今已經燃燒了接近50億年,而且它還會這樣繼續燃燒幾十億年,那這到底是為什麼呢?
  • 太陽發生核聚變,為什麼沒像氫彈一樣炸掉?科學家:其實不一樣
    氫彈發生核聚變會爆炸,太陽也發生核聚變,為什麼卻一直安然無恙 現如今,隨著科技的快速發展,人類的文明也在取得了巨大的進步,其中人類也發明了很多強大的武器,比如說氫彈就是人類所熟知的威力最為強大的一種武器。
  • 為什麼太陽的核聚變反應,不是一瞬間全部爆炸,而是持續發生的?
    為什麼太陽的核聚變反應,不是一瞬間全部爆炸,而是持續發生的?太陽每日都在為地球提供光和熱,正是因為太陽所帶來的能量,才讓地球從一個光禿禿的球體變為了生命遍地的美麗星球,所以生命體根本無法離開太陽。相信很多人都了解過原子彈,其中運用的物理原理就是核聚變,而太陽上有無數的粒子正在發生核聚變,相當於無數的大型爆炸正在太陽上發生,而這些都會散發出巨大的能量,變為宇宙輻射,散播到宇宙之中,穿越遙遠的距離到達地球,將這些能量帶給了地球。不過,這個核聚變並非是一瞬被全部引爆,而是持續不斷的發生變化,究竟是什麼可以讓它持續如此長的時間呢?
  • 太陽和氫彈一樣是核聚變反應,它怎麼能夠維持46億年而不瞬間爆炸
    這個過程中氫彈釋放能量實在是大得令人恐懼。我們發現太陽內部也在進行著和氫彈一樣的核聚變反應。氫彈爆炸那幾乎是瞬間的事情。但是太陽內部的核聚變反應的時間要漫長的多。太陽的核聚變的反應不但已經持續了46億年的時間,而且未來還會穩定的維持大約60億年。為什麼太陽的核聚變反應能夠穩定維持幾十億年而不是瞬間爆炸完了呢?
  • 同樣是核聚變反應,為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸了?
    氫彈也屬於核武器的一種,它主要是利用氫的核聚變反應形成爆炸的一種殺傷性武器。而太陽的燃燒同樣是由核聚變反應所引起的,四個氫原子核通過核聚變反應產生一個質量更重的氦原子核,從而釋放出大量的能量以此來維持太陽的燃燒。那麼,為何太陽內部發生核聚變反應時沒有像氫彈那樣一下子全炸了呢?
  • 都是核聚變,為何氫彈爆炸只是一瞬間,而太陽能炸100億年?
    但是原子彈並不是人類威力最強大的武器,雖然原子彈是在二戰中使用過威力最強的武器,但是和現在的氫彈比,也不過是瑩瑩之火而已。氫彈會利用核聚變產生巨大的能量,而對於太陽來說隨時都在發生核聚變。但是都是核聚變,為何氫彈爆炸只是一瞬間,而太陽能炸100億年?原來太陽是利用核聚變反應燃燒的。
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能燃燒100億年,氫彈一下子就炸了?
    地球的能量主要來自於太陽輻射,但是實際上太陽輻射只有大概二十二億分一被地球接收到,而人類只能利用其中的萬分之一。太陽的能量來源於它內核的核聚變反應,和氫彈是類似的,可問題就來了,同樣都是核聚變反應,為什麼氫彈會一下子全炸掉,而太陽可以維持數百億年的核聚變反應?
  • 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。