太陽也是核聚變反應，氫彈炸得齏粉不留，為什麼太陽還好好的？

2020-10-18 星辰大海種花家

估計現在就是小盆友也知道太陽的能量來自核聚變反應了，而且還只是在內核一小部分發生反應，太陽巨大的質量將這個爆裂的核心牢牢的鎖在中心，因此太陽看起來溫順如小綿羊，但各位可能不知道的是，即使在太陽表面，無時不刻的釋放這爆炸著人類試驗過的最大的氫彈，但太陽依然安然無恙！

太陽表面的能量釋放有多劇烈？

太陽內核每秒有超過450萬噸的質量損失，換算成能量大約有4.04×10^26J，而太陽直徑高達140萬千米，表面積達6087350987525平方千米，按此計算，太陽的每平方千米在每秒內需要釋放66439380817764焦耳能量！大約相當於每秒都有15879噸TNT爆炸！

簡單的說就是在太陽上，每一平方公裡內，每秒都有接近1.6萬噸的TNT爆炸，這個能量釋放級別，如果在地球上的話，各位可以想像一下站在廣島原子彈爆心大約600米的位置，然後以每秒一顆的頻率持續爆炸原子彈，請問各位有和感想？

太陽的認識歷程

各個天體都有一個發現時間，唯獨太陽和月亮就沒法來追溯這個歷史了，因為抬頭就能發現，相信史前人類一定早已發現了太陽。但我們真正認識太陽的時間並不久遠！

哥白尼的日心說揭開了太陽研究的序幕，而伽利略發明的望遠鏡更是發現了太陽上的黑子，從1610年開始，人類有了太陽黑子的科學記錄！1611年7月約翰尼斯·法布裡丘斯第一次發現了太陽自轉，克里斯多福·謝納爾則第一次測量了太陽自轉速度在赤道和兩極有很大的差異！

1802年英國物理學家沃拉斯頓改善了牛頓的分光實驗，在三稜鏡前加上了狹縫取得了帶暗線的連續光譜，不過當時並沒有引起重視！

1814年德國光學專家夫琅和費製成了第一臺分光鏡，發現了明顯光譜。

1858年秋到1859年夏，德國化學家本生發明一種煤氣燈，將各種金屬放在燈上燃燒，發現了明顯光譜的差異，從而發明了光譜分析化學元素的方法。

到此時在發現十九世紀初發現的太陽光譜中很多暗線代表的含義，因此天文學家發現了太陽大氣層中含有氫、氦、氮、碳、氧、鐵、鎂、矽、鈣、鈉等幾十種元素！

德國天文學家史瓦希是最早將太陽的溫度、壓力和密度放在一起計算太陽結構的第一人。史瓦希發現了太陽並不全是對流層，因為越靠近核心密度越高，密度變化反而隨著溫度上升而增加，因此在日核周圍有一個厚厚的輻射層，之外才是對流層，這一點非常重要（恆星生命周期與此相關）。

1920年愛丁頓提出太陽上氫聚變成氦產生能量，並且提出了在太陽內部可以產生更重的元素。、

1928年喬治·伽莫夫推算出了兩個質子在不滿足溫度和壓力的條件下，穿透庫倫障壁的量子力學公式，使得在太陽核心的高溫處完成質子鏈反應的第一步，氕氕合成氘！

質子鏈反應

1939年漢斯貝特分析了氫聚變成氦的不同反應過程，他定義兩種反應來源，一種質子反應鏈，另一種是碳氮氧循環，後者在太陽上的能量佔比很低，但大質量恆星中會成為主要能量來源。

碳氮氧循環

這就是我們認識太陽的過程，從太陽的黑子到自轉到成分再到結構與能量的來源，齊活了！

太陽為什麼還沒爆炸？

在這個問題中，上文史瓦希的計算非常重要，因為計算結果表明，在太陽內部並不是整個都是對流狀，因為在高壓下高溫的物質密度變大難以形成對流，而在內核處的溫度更是高達1300萬K以上，壓力則高達2500億個大氣壓以上，也就只有太陽的核心處，才能滿足氫核聚變的要求！

但由於量子隧穿效應（氕氕反應）的概率比較低，太陽燃料製造能力有限，因此內核部分的產生大量能量的氕氘反應數量是有限的，但這並不是壞事，因為太陽高達100億年的壽命就完全得益於這種慢慢的量子隧穿效應，就像調節燃燒速度的油門一樣，它是恆星燃燒速度的調節閥門。

但即使如此，太陽內核每秒也有超過6.5億噸的氫元素參與聚變反應，產生了大約4.041×10^26J的能量，不過這些天文計數的能量被壓制在了內核處，只有通過光子的輻射慢慢向太陽表面爬，根據計算，一個光子大約需要十幾萬你才能從內核爬到對流層，然後再用28小時爬到太陽表面，最後經過8分鐘半鍾到達地球！

太陽內部光子行進路線

光子跨過十幾萬年的時間阻隔到達各位的眼前，請你珍惜每一顆光子，它們都在無比「黑暗」的太陽內部摸索了十幾萬年，所以各位有空去曬個太陽，不要讓這些光子白白浪費在大地上！

相關焦點

  • 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？
    那麼為什麼人類發明的氫彈一點就炸了，但是太陽的核聚變卻能夠如此穩定地進行幾十億年呢？，但是人類目前創造不出上億度的高溫，因此為了實現氫彈，這個過程中還涉及到了核裂變。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？
  • 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。
  • 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，它本身利用的是原子的核聚變反應。而人類所熟悉的太陽，也是在利用核聚變反應向外輻射能量。 所以有些人才會把太陽稱之為是巨型的氫彈。那麼就有些人就對此提出了疑問，為什麼氫彈會在一瞬間就產生爆炸，而太陽卻可以存在那麼長時間？為什麼太陽不會一瞬間爆炸掉呢？
  • 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。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100億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？
  • 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？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。
  • 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。
  • 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？
  • 太陽那麼高強度的核聚變反應,為什麼不會失控?
    大家都知道，太陽內部的核聚變和氫彈爆炸的原理有一定的相似性，為何氫彈瞬間燃爆，而太陽可以持續釋放能量呢？之所以出現這樣的情況，有一個非常形象的概念來形容，那就是可控性。簡單來說，氫彈爆炸屬於不可控的核反應，而太陽內部的核反應屬於可控的核聚變。
  • 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實際上，核聚變反應是在不同原子相互碰撞後利用原子核的聚變。這些材料的來源需要由科學家提供，但是太陽的質量和體積很大，因此完全不用擔心原子消耗後，沒有其他原子可以連續提供核聚變的原因。
  • 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？但這種超高的溫度在人類目前的技術條件下是難以做到的，但是聰明的科學家們想到了一個辦法，因為目前人類可以做到引發核裂變，為什麼不讓核裂變來引發核聚變呢？
  • 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。
  • 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。
  • 太陽中心功率密度只有人體十分之一,為什麼還能發生核聚變反應?
    氫彈和太陽的核聚變反應機制有著很大的不同。氫彈的聚變反應是一次性的，氫彈爆炸的時候，其內部的核裂變裝置（原子彈）爆炸，將輕核裝料壓縮在高溫高壓的空間，瞬間發生聚變反應，釋放出巨大的能量。而太陽核聚變發生的條件則是由自身引力提供的，物質聚集的巨大引力傳遞至太陽核心，形成高溫高壓的環境，當壓強和溫度超過聚變反應的臨界值時，就會點燃恆星的聚變反應。太陽核聚變反應的壓力和溫度遠小於氫彈引爆時核裂變產生的壓力和溫度，其反應的速率也比氫彈要低得多，從而讓太陽的核聚變變得可控。
  • 太陽核心溫度只有1500萬攝氏度,為什麼會發生核聚變反應?
    從「人造太陽」的模擬原理我們可以看出，這是一種在人工創造的環境下實現的可控核聚變，其所需要的最重要的一個因素就是創造非常高的溫度，推動核聚變的正常穩定和高效運行，從我國「人造太陽」的研究進展來看，我們目前已經實現了裝置內部在1億攝氏度高溫環境下等離子體的穩定運行，將下來還將要突破3億攝氏度的反應溫度，我國的研究進展已經在國際上遙遙領先。
  • 太陽是可控核聚變嗎?不然的話為什麼不會爆炸?
    那麼，為什麼氫彈會在一瞬間完成核聚變然後引發大規模的爆炸，而太陽的核聚變卻可以穩定持續100億年之久？首先我們要明白，核聚變並不是所有氫原子都參與其中。事實上，早在人類第一顆氫彈爆炸的時候，科學家們已經做過計算，如果氫彈的全部質量都轉化為爆炸能量的話，氫彈的威力要比實驗的結果強大太多了！所以，氫彈在爆炸時，大部分並未參與其中！
  • 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?
    比方說在一次工業革命中，人類發明了蒸汽機，在這一過程中，人們也研究過太陽的能量來源，但是研究來研究去只得出了太陽的能量來源不是煤炭的結論。這以後人們一直為了太陽的能量來源爭論不休，直到核物理學的誕生以及進步，人們才知曉太陽是利用核聚變反應燃燒的。