自從太陽誕生到現(xiàn)在的46億年，太陽一直在“燃燒”，那么，太陽已經(jīng)被用了多少了呢？
關(guān)于太陽被利用了多少這個(gè)問題，真是一個(gè)非常有趣的問題，而且如果深究細(xì)節(jié)的話，還是一個(gè)非常難回答的問題。下面，通過簡單的計(jì)算來估算太陽已經(jīng)消耗了多少。
首先，需要知道太陽的輻射功率，即太陽每秒鐘釋放出的能量，這個(gè)參數(shù)也被稱之為太陽光度。據(jù)估計(jì)，太陽的輻射功率大約為3.846×10^26瓦。這個(gè)巨大的數(shù)字意味著太陽內(nèi)部存在一個(gè)強(qiáng)大的能量源，它需要消耗大量的物質(zhì)。
此前，人們并不知道太陽是如何發(fā)光發(fā)熱的。直到20世紀(jì)初，愛因斯坦從狹義相對(duì)論中推導(dǎo)出質(zhì)能方程之后，人們才逐漸了解這能量源背后的機(jī)制——?dú)浜司圩?。?dāng)較輕的氫原子結(jié)合產(chǎn)生較重的氦原子之時(shí)，這個(gè)過程中會(huì)虧損一部分質(zhì)量，由此釋放出巨大的能量。這個(gè)過程只會(huì)發(fā)生在太陽的中心區(qū)域，因?yàn)橹挥心抢锏臏囟群蛪毫Σ抛阋允购司圩兎磻?yīng)發(fā)生。
在恒星內(nèi)部，氫原子核會(huì)通過兩種方式聚變?yōu)楹ぴ雍?。?duì)于太陽這樣的中低質(zhì)量恒星，氫核聚變的主要機(jī)制是質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)（另一種機(jī)制是碳氮氧循環(huán)）。然而，就算是質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)也有很多類型。如果忽略這些反應(yīng)的細(xì)節(jié)，在質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)的整個(gè)過程中，就是四個(gè)氫原子核（質(zhì)子）結(jié)合形成一個(gè)氦原子核。
如果用數(shù)學(xué)計(jì)算，反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量總和將會(huì)差別，并非是守恒的。四個(gè)氫原子核的質(zhì)量為6.690×10^-27千克，而一個(gè)氦原子核的質(zhì)量為6.644×10^-27千克，兩者之間的質(zhì)量差為Δm=4.624×10^-29千克。根據(jù)質(zhì)能方程：E=Δmc^2，質(zhì)量和能量是等價(jià)的、可互相轉(zhuǎn)換的，所以核聚變丟失的質(zhì)量將會(huì)轉(zhuǎn)化為能量。把這個(gè)質(zhì)量差代入愛因斯坦方程，就會(huì)得到E=4.162×10^-12焦耳的能量，這是每一次質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)所釋放的能量。
再結(jié)合太陽的輻射功率，即每秒釋放出的能量，可以計(jì)算出太陽內(nèi)部每秒會(huì)進(jìn)行9.242×10^37次質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)。由于每條核聚變反應(yīng)都會(huì)損失相同的質(zhì)量，那么，兩者相乘會(huì)得到質(zhì)量損失的速率，這樣算出太陽每秒消耗的質(zhì)量為4.27×10^9千克，即427萬噸。這看起來是一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)，但是這當(dāng)然只是以人類的標(biāo)準(zhǔn)相較而言，如果相對(duì)于太陽的總質(zhì)量2×10^30千克（2000億億億噸）而言，就只是很小的一部分。
上面我們已經(jīng)計(jì)算出太陽每秒消耗的質(zhì)量，再根據(jù)太陽的年齡，就能計(jì)算出太陽。太陽形成已經(jīng)有46億年，把這個(gè)時(shí)間乘以質(zhì)量損失率，就會(huì)得到太陽總的質(zhì)量損失值為6.20×10^26千克。再次強(qiáng)調(diào)，這雖然有100個(gè)地球的質(zhì)量那么多，但是也只是太陽總質(zhì)量的萬分之三，即0.03%。
由于上述計(jì)算對(duì)核聚變反應(yīng)過程的過度簡化，可能會(huì)導(dǎo)致低估丟失的質(zhì)量。為了得到氫到氦的轉(zhuǎn)變，在此之前必須要發(fā)生很多其他的反應(yīng)，這樣的反應(yīng)也會(huì)丟失質(zhì)量，因此產(chǎn)生了能量，這整個(gè)過程是不在計(jì)算之內(nèi)的。此外，太陽風(fēng)還會(huì)損失一部分的質(zhì)量。但總的來說，太陽在過去46億年里“燃燒”掉的質(zhì)量只有太陽總質(zhì)量的很小一部分。按照這樣的速率，太陽核心區(qū)域中的氫燃料還能再夠“燃燒”50億年。
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