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太阳燃烧了这么多年,为什么看起来没有变小?

在大部分人的理解中物品燃烧,经过一段时间之后自然会越来越少,最终化为灰烬。但是太阳本质上来本不是燃烧,虽然表面上看起来像一个大火球。燃烧有三要素,一个可燃物必须在有氧气的情况下达到着火点,最终发生化学反应,生成气体逃散,同时留下无机盐灰烬,看上去就是物体被烧没了。

但是我们的太阳并不是真正的燃烧,本质上来说太阳的发光发热是因为核聚变,它并不属于化学反应。

太阳作为一颗普通的恒星,它主要是由氢和氦构成,占比达到98%以上,其它就是少量的重元素。氢核通过聚变可以生成重核,这就是所谓的核聚变,人类目前可以应用的核聚变就是氢弹,并且是完全不可控的。而科学家正在研制的“人造太阳”就是希望掌握可控核聚变技术,这也可能是未来几世纪人类赖以生存的能量利用方式,非常有利于人类进行太空探索,甚至进行星际航行。

核聚变的发生很难,但无外乎两个条件,第一是温度足够高,第二是压力足够大。温度高微观粒子的热运动就剧烈,这有利于粒子的碰撞。而压力大微观粒子的间隙就会小,微观粒子的碰撞几率自然会增加。而太阳内核处恰恰就提供了这样的条件,可以让氢核发生核聚变,最终生成氦核。

在这个过程中会释放能量,科学家建立模型,太阳内核处每秒钟会有6亿吨氢发生核聚变最终生成5.95亿吨氦,损失的500万吨质量会按照爱因斯坦质能方程转化为能量,这些能量以光和热的形式释放出来,也就是我们感受到的暖阳和炽热的大火球。

按照太阳的质量,作为一颗黄矮星,它的寿命大约是100亿年,目前已经燃烧了50亿年,但是从大小上来看可能是毫无变化的。而恰恰相反,随着太阳的燃烧,它会变得越来越大。

恒星的演化

这是一个基本的天文学知识,宇宙中恒星是最基本的天体,它们时刻在燃烧着自己释放着无尽的能量,但总归有一天会归于沉寂,根据质量的不同,它们最终会变成白矮星、中子星和黑洞,这三种都属于致密星。我们的太阳未来就将变成白矮星,体积上来看可能比地球大不了多少,但是质量确是地球的几十万倍。

要知道太阳作为一颗恒星,主要是由氢和氦构成,换一句话是就是一个比较致密“气体球”。随着核聚变的发生,虽然太阳的质量在不断减少,但是按照太阳自身的质量来看,减少的程度有限。而随着核聚变越来越剧烈,太阳就像是一个“大气球”一样,它会逐渐的膨胀,最终经历红巨星时代。届时太阳的外边界会接近火星轨道,这意味着地球已经被太阳吸进肚子了。

太阳内部随着核聚变的进行,氦核会不断的积累,最终占比会越来越大,达到一定程度氦核聚变瞬间发生,这就是所谓的氦闪,届时将释放出巨额能量,太阳系四颗岩石行星被摧毁这是毫无疑问的。但此后太阳会抛掉多余物体,极速向内压缩,变成白矮星,开启更加漫长的历程。

太阳既然是核聚变,为什么不瞬间爆炸燃烧殆尽?

相信这是很多小伙伴好奇的地方,在地球上氢弹爆炸就是核聚变,它是瞬间完成的。但是太阳内核的聚变却要持续100亿年之久,这其中有两个关键,一是太阳质量比较大,二是自我的反馈控制。质量大自然不必说了,核聚变的速率是非常快的,每秒钟就有6亿吨氢核发生聚变,这个速度已经可以说是瞬间完成了,但是奈何太阳质量太大了。

这里要提及的就是太阳核聚变实际上是受控制的,太阳内核发生核聚变有这样的机制。太阳在自身的引力塌陷作用下,向内核处产生压力,这会加速太阳内核的核聚变进行。但是随着核聚变越来越距离,太阳内核会产生向外的作用力,这个时候太阳内核发生膨胀,体积变大的情况下核聚变速率变慢。

用一句通俗易懂的话就是太阳核聚变是在“一呼一吸”间完成的,在自我控制着速度,其中有着非常明显的负反馈作用。

说在最后

每日见证太阳的升起,实际上就是在看着太阳走向暮年,未来太阳经历红巨星时代变成白矮星,地球将会变成太阳的一部分,人类文明如果一直存在地球自然是不再适合生存,但那是发生在几十亿年之后的事情了,如果人类文明可以延续至那个时候,相比已经实现了星际穿越,地球甚至太阳系不会是我们唯一的生存家园。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。