在早期认知中,我们认为火焰燃烧最基本的物质就是氧气,那么问题来了,太阳燃烧把氧气用光了怎么办?
如果我们粗略计算太阳每秒散发的能量,会得到一个非常恐怖的数字:
3846000000000000瓦
相当于每秒钟需要9.615 x 10^18公斤的有机燃料,那么以这种速度,太阳能够烧多久呢?
要知道太阳的质量不到2 x 10^30公斤,除以一下也就是2000亿秒,不到7000年。
显然太阳的燃烧不可能依靠氧气,是别的什么反应。
那就是核聚变,这个过程已经持续了45亿年,它也会再持续数十亿年。
核聚变是和核电站完全相反的过程,此过程物质并不守恒,因为一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子。
在核电站中,我们利用铀分裂释放能量(核裂变),而太阳是利用氢的核聚变,形成氦或者其他大质量物质获得能量。
太阳质量约百分之75是由氢组成,剩下的几乎就是氦了,还有一些不到百分之2的重元素。
它的核心是唯一一个发生核聚变产生能量的地方,超过中心半径百分之30的地方,核聚变就几乎停止了。
太阳核心的粒子会被释放的能量加速,然后这些过热的粒子会反弹到太阳表面。被加热的气体会发光,就像氦气通电发出橘光一样。
接着它们会把加热的能量释放到宇宙中,最后到达地球,经过大气层之后,剩下百分之一的光辐射哺育了生命。
太阳就是这样不断地失去一小部分的质量来保持它的光芒,在它的核心聚变炉中把氢合成氦。
既然核聚变能够产生如此大的能量,人类能否利用核聚变呢?
首先要知道,产生核聚变的前提是,有足够的温度加热物质,使得原子核和电子分开,这时的物质被称为“等离子体”。
太阳依靠着自身巨大的引力来稳固等离子体,但是地球不具备这样的条件,我们只能从别的方面入手,比如磁场。
好消息是,在2018年,我国科学院等离子体物理研究所实现了一亿度等离子体运行。
我国也计划在2020年建设中国聚变工程试验堆,以证明大规模聚变发电的可行性。如果能够成功的话,将是人类历史上划时代的进步。
网友评论