如何理解太陽為什麼不是短時間燃燒完?

時間 2021-05-31 00:05:42

1樓:魔王

1,不可以認為是燃燒,燃燒特指化學反應,核聚變是物理反應。

2,太陽核聚變的驅動力是引力產生的對球體核心的壓力,所以核聚變區域只集中在球體核心而不包括表面。當太陽核聚變劇烈時,太陽會向外膨脹,從而核心壓力降低,核聚變速度減緩,膨脹的太陽會受引力影響再縮回去,核心壓力就又增加,核聚變變劇烈,開始下一輪膨脹。當達到平衡時,太陽核聚變就會基本控制在乙個穩定速度,而不會一下都燒完。

3,太陽聚變損失的靜質量比例並不大,長期來看是會導致行星軌道半徑變大的,但同時行星公轉速度也在減慢(因為潮汐力),意味著離心力減少,從而與向心力的減少抵消,所以對最終行星軌道影響沒有那麼劇烈。

2樓:

先對第乙個問題做詳細回答吧= =這三個問題可大可小的,後面倆就一筆帶過了

太陽是不是乙個大火球?

1) 歷史上人們是怎麼猜的

猜想1:太陽上都是煤炭,但是按照太陽的光度,燒2023年就沒了

猜想2:太陽的能源來自流星撞擊,但是每年大概有1/100地球質量的流星物質落到太陽上,必然改變行星軌道週期變化,不可靠

猜想3:19世紀,亥姆霍茲和開爾文分別提出收縮說,認為恆星依靠收縮釋放引力而提公升輻射能量。

猜想4:20世紀初,恆星分劃為巨星和矮星,收縮說認為恆星演化路徑為:星雲-紅巨星-藍白主序星-沿主星序演化-白矮星。

但是根據位力定理,太陽以這樣的亮度輻射能量所能持續的時間為3000萬年,不符合實際

猜想5:20年代20世紀初,S. Perrin和S. Eddington提出恆星的能量可能是氫聚變為氦的熱核反應,但是沒給出具體計算。

猜想5續:20世紀30-50年代,氫核聚變和其他重核聚變反應得到研究,確定恆星能源及其演化問題

2) 到底是不是?

算是吧。

太陽目前的階段還是主序星階段。(這個可能不對請各位大神指正)

恆星中心溫度達到800萬K以上的時候就會產生氫聚變為氦的熱核反應,產生大量的能量,使得恆星達到完全的流體靜力學平衡狀態,成為正常的恆星,也就是主序星。其實由於部分例子的速度非常大,以及量子隧道效應,使得發生氫核聚變的溫度降低到700萬K左右。當恆星中心溫度達到10^7K時,最先開始的是pp鏈式反應(質子-質子鏈式反應)以及CNO迴圈反應。

太陽中心溫度為1500萬K,80%以上的能量是pp鏈產生,剩下的能量是CNO迴圈產生。

其實氫核聚變產生的熱量使得恆星內部的壓力足以抵抗引力,故恆星不再塌縮,成為一顆穩定的主序星。只要核心部分的氫還在燃燒,恆星就會一直停留在主序星階段,沒有明顯的演化。

恆星質量越大,主星序停留時間越短,對於太陽而言,這一時間是10^10年,也就是100億年。

為什麼沒有短時間內燒完?

涉及到上文中提到的pp鏈式反應和CNO迴圈。具體涉及一些公式內容。簡單說,pp鏈式反應分為3個分支,三個分支都會產生一定的能量。

CNO反應中,C、N、O都是催化劑或中間產物,總量在經歷乙個迴圈後不會發生變化。反應中中微子和光子會帶走部分能量。在上文也提到,主星序停留時間是100億年,不著急的。

為什麼沒聽說物質損耗?

還是要貼出一堆公式才能解釋清楚。目前在主星序階段還是流體靜力學平衡狀態,不會產生大的改變的。

待修改啊。

3樓:螢火一號

如果想看詳細的,可以看看科學松鼠會的《太陽的故事》系列,從這一章開始看:

簡單的:

1.可以把太陽理解成燃燒的火球麼?

確切說,是一大團等離子氣體(A)包圍在了一團燃燒中的火球(B)的外面,其中B是太陽的核心產能區,這個區域內的高溫高壓達到了氫核聚變的條件,半徑約佔太陽半徑的30%;這個區域以外的物質是不燃燒的,它們僅僅是用自身重力把A區域壓住,使整個恆星保持穩定。

2.接上問,為什麼溫度那麼高太陽沒有在短時間內「燒」完?

因為燃燒速率相比巨量的太陽物質來說微不足道。從50億年前太陽誕生開始到現在,太陽因核聚變、物質噴發等活動損失的質量加在一起也只有3%;太陽的產能區每秒鐘會把600萬噸氫核轉變為氦核,這其中的質量損失只有4萬噸,也就是4x10^7kg,而太陽的質量是1.9891×10^30 kg,你可以算算

其實太陽的核心聚變區單位體積產能效率非常低,甚至比人體將食物轉化為能量的效率還低,但是總體積太大了,產生的能量也就非常可觀。

3.既然一直在「燒」,就應該有物質損耗,那為什麼沒有聽說太陽直徑變小或者對周邊行星引力減弱?

隨著太陽的物質逐漸損失,太陽直徑會逐漸變小......嗎?錯,不但不會變小,反而會越來越大,同時也會越來越亮,溫度越來越高。

原因是:核心產能區的氫不斷轉變為氦,而氦在太陽內部是無法進一步聚變的,會堆積在核心區域佔坑不拉屎;核心區域的氫比例就少了,產能效率降低了,這會引起外層物質向內的進一步壓縮。然而壓縮後會給核心區域帶來更高的溫度和壓力,因此最終結果是聚變速率反而超過了之前的速率,進而使太陽整體溫度提高,溫度提高會導致外層物質壓強增大,體積也就變大了。

4樓:Bigan W

1:太陽發生的是核聚變反應,理解成燃燒的火球問題也不大

2:太陽發生的核反應是四個氫核聚變成乙個氦核這樣的反應:4p=He4+2(e+)+2v+24.

7MeV,其能量釋放比較慢,消耗燃料也比較慢。更重要的是,這個反應能量閾值非常高,只有在太陽的核心處,才能靠引力把氫核壓縮到能夠發生反應的程度。所以實際上太陽只有核心很小一塊真正在燃燒,外面都是被裡面加熱成那個樣子的

3:聚變的能量虧損比起燃料本身的能量是少得多的。4個p的質量有3753MeV,反應過後才損失了24.

7MeV,質量變化不到1%。也就是說就算太陽全燒光引力的改變也在1%以內,然後太陽的氫核全燒光需要幾十億年

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