假如有一個(gè)選擇題,某天人類面臨一個(gè)選擇:全宇宙只能選擇兩個(gè)天體,那么太陽(yáng)和地球是必選的,只要有這兩個(gè)天體存在,人類就還能繼續(xù)生存幾十億年,可見(jiàn)這太陽(yáng)對(duì)人類實(shí)在是太重要了!
太陽(yáng)到底是這么工作的?
其實(shí)在1920-1930年代以前,連天文學(xué)家都搞不清楚太陽(yáng)到底是怎么發(fā)光的,甚至連偉大的科學(xué)家都提出過(guò)很幼稚的假設(shè),比如太陽(yáng)是在小行星撞擊下的高溫發(fā)光發(fā)熱的,也有人認(rèn)為是引力坍縮能發(fā)光的,甚至有猜測(cè)太陽(yáng)是燒煤的!當(dāng)然這些猜測(cè)很明顯是不正確的,但以當(dāng)時(shí)的科學(xué)發(fā)展,存在這些理論不足為奇!
時(shí)間到了1920年代,此時(shí)盧瑟福在十年前已經(jīng)知道了原子空曠的內(nèi)部還存在原子核,前不久他還發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家愛(ài)丁頓第一次提出了太陽(yáng)發(fā)光的比較靠譜的理論!他在同為科學(xué)家的朋友支持下,提出了太陽(yáng)的能量可能來(lái)自于輕核聚變!但具體是什么過(guò)程,愛(ài)丁頓也無(wú)能為力。
到了1930年代后期,美國(guó)科學(xué)家漢斯·貝特發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子鏈反應(yīng),隨后又證明了碳氮氧循環(huán),從而揭示太陽(yáng)真正的發(fā)光原理!不過(guò)在這個(gè)過(guò)程中有兩個(gè)標(biāo)志性事件非常有趣,不妨來(lái)看看:
一個(gè)是量子力學(xué)的快速發(fā)展
另一個(gè)是輕核聚變的溫度問(wèn)題
看起來(lái)兩個(gè)風(fēng)馬牛不相及的問(wèn)題,在太陽(yáng)發(fā)光原理的研究上碰到了一起!事情的起因是這樣的,因?yàn)楣庾V學(xué)的發(fā)展,當(dāng)時(shí)的科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)成分組成已經(jīng)有非常大的把握!而且愛(ài)丁頓的輕核聚變也已經(jīng)提出將近十年了!科學(xué)家也發(fā)了氫的同位素氕聚變成氘的過(guò)程,也發(fā)現(xiàn)氘將是太陽(yáng)中非常重要的核聚變?cè)希?/p>
氕氕聚變
但他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的事實(shí),因?yàn)殡圩兂呻且粋€(gè)吸能的過(guò)程,需要吸收大量的能量,而按史瓦西對(duì)于太陽(yáng)內(nèi)部的壓力與溫度的計(jì)算結(jié)果,很顯然并不能滿足氕氕聚變的條件。此時(shí)科學(xué)家開(kāi)始犯難了,按計(jì)算太陽(yáng)就不應(yīng)該存在,但太陽(yáng)卻在人類頭頂上燒了不知道多少億年!
幸虧量子力學(xué)的發(fā)展拯救了科學(xué)家,因?yàn)閱讨巍べつ蛴?928年用量子隧穿效應(yīng)解決了這個(gè)氕原子核克服庫(kù)侖障壁聚合在一起,形成氫的同位素氘,科學(xué)家終于知道了太陽(yáng)發(fā)光的第一步,氕是怎么樣聚合成氘的,此后漢斯貝特的質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)就順理成章了,再然后漢斯貝特還發(fā)現(xiàn)了比太陽(yáng)更大的恒星中碳氮氧循環(huán)時(shí)主要能量來(lái)源,而在太陽(yáng)中只提供了少部分能量比例。
關(guān)于太陽(yáng)的核聚變
太陽(yáng)是一個(gè)直徑約140萬(wàn)千米的等離子球體,真正核聚變的區(qū)域大約在1/4直徑的區(qū)域,因?yàn)樘?yáng)強(qiáng)大的壓力下會(huì)導(dǎo)致此處溫度超過(guò)1300萬(wàn)度,壓強(qiáng)超過(guò)2500億個(gè)大氣壓,即使如此,氕氕聚變成氘的速度仍然比較慢,它是維持太陽(yáng)超過(guò)100億年壽命的最關(guān)鍵因素。
但在太陽(yáng)核心,每秒都有超過(guò)600億噸的物質(zhì)被轉(zhuǎn)換成氦,產(chǎn)生大約450萬(wàn)噸的質(zhì)量損失,釋放出大約10^26J的能量,這個(gè)天文數(shù)字般的能量太陽(yáng)還將釋放將近50億年!未來(lái)太陽(yáng)將會(huì)成為紅巨星,因?yàn)閮?nèi)核的氦元素堆積溫度增加,會(huì)導(dǎo)致氦閃和更劇烈的氫燃燒,這就是變成紅巨星的原因!
太陽(yáng)的未來(lái)是一顆白矮星,但為時(shí)尚早!
假如太陽(yáng)熄火十秒鐘,地球會(huì)怎樣?
地球每年從太陽(yáng)獲得的光輻射大約為5.5×10^24焦耳,如果失去十秒鐘的能量,那簡(jiǎn)直可以忽略不計(jì),所以太陽(yáng)光消失十秒鐘根本就不是什么事!但我們要了解的是太陽(yáng)為什么會(huì)熄火,熄火后太陽(yáng)還能重啟嗎?
首先它在自然狀態(tài)下會(huì)熄滅嗎?
從上文中我們可以了解太陽(yáng)是一顆重力坍縮形成的恒星,它是愛(ài)丁頓極限范圍內(nèi)的靜力平衡恒星,工作比較穩(wěn)定,理論上只要質(zhì)量不減少它不會(huì)熄滅,只會(huì)經(jīng)歷上述的紅巨星-白矮星過(guò)程!因此自然狀態(tài)下是不會(huì)熄滅的,但除了有一個(gè)條件!
到底怎么才能熄滅太陽(yáng)
熄滅太陽(yáng)的方法網(wǎng)友們提出過(guò)很多,比如一個(gè)超級(jí)大冰球或者超級(jí)大水球,甚至將太陽(yáng)丟到一個(gè)超級(jí)大水缸里等等,無(wú)一例外這些方法都無(wú)法熄滅太陽(yáng),因?yàn)樘?yáng)是從內(nèi)核聚變?nèi)缓笸ㄟ^(guò)輻射、對(duì)流傳到太陽(yáng)表面的,所以無(wú)論是澆水還是大冰塊,甚至丟在水里都于事無(wú)補(bǔ),就像熱得快一樣,水多有啥用啊,只要時(shí)間夠久,一樣燒開(kāi)!
但太陽(yáng)可不止是燒開(kāi),因?yàn)樗?000多度的時(shí)就已經(jīng)分解成氫氧氣體了,而氫則是太陽(yáng)不可或缺的燃料,所以再多的水不過(guò)是給太陽(yáng)送去的燃料而已。
熄滅太陽(yáng)的方式只有一個(gè),讓太陽(yáng)的質(zhì)量下降,也就是說(shuō)讓它失去內(nèi)核聚變的條件!那么用什么方法?很簡(jiǎn)單找個(gè)中子星或者黑洞將大量物質(zhì)吞噬掉即可,盡管慢慢會(huì)失去核聚變的條件,但中子星或者黑洞的吸積盤輻射可能大到讓你懷疑人生!也就是說(shuō)初期太陽(yáng)會(huì)更亮!
所以太陽(yáng)是無(wú)法熄滅的,但如果真的熄滅了,就是開(kāi)十艘《太陽(yáng)浩劫》中的飛船也無(wú)法點(diǎn)亮太陽(yáng),它就熄滅了,因?yàn)樗辉倬邆浜司圩儣l件!
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