作者：Emma Sarappo
我們的太陽在銀河系里也就算是一般水平，不是最亮的，也不是最大的，而且也才只有45億歲而已。它之所以獨(dú)一無二是因?yàn)樗墓夂蜔崾蔷S持我們這些生命的源泉。我們幸運(yùn)就幸運(yùn)在太陽在我們出現(xiàn)之前還未燃燒殆盡。但是太陽為什么能燃燒那么久呢？又為什么不能像蠟燭或者篝火一樣被吹滅呢？究竟何時(shí)太陽才會(huì)壽終正寢呢？
在19世紀(jì)這還是個(gè)蠻難回答的問題, 印第安納大學(xué)天文學(xué)教授 Catherine Pilachowski 如是說。在那個(gè)年頭，人類只能用兩種思路解釋太陽的能量來源：要么是通過引力收縮產(chǎn)生熱量和光線 - 將自身拉向中心并釋放能量(就像我們在地球上感受到的熱量的形式)，因此會(huì)隨著時(shí)間的推移變小 - 或者像火焰一樣，是化學(xué)反應(yīng)，就像我們點(diǎn)燃火柴或篝火。既然任何一種方法都可能是太陽的工作方式，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家們用這兩種方法計(jì)算出了太陽可能的壽命。但哪一種都不符合我們已知的的太陽系的壽命——45億年。如果太陽是在縮減或者燃燒，那早在我們出生之前太陽就已經(jīng)把燃料耗盡了。顯然，這里另有原因。
幾十年后愛因斯坦提出了著名的方程 E = mc^2，認(rèn)為一切有質(zhì)量的物質(zhì)必定含有相應(yīng)的能量，1920年英國天文學(xué)家提出太陽就是在把自身質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。不同的是，太陽并不是像燒木頭或者煤那樣的反應(yīng)，而更像是個(gè)巨型核電站。
太陽包含大量的氫原子。氫原子包含一個(gè)帶正電的質(zhì)子和一個(gè)環(huán)繞其周的帶負(fù)電的電子。當(dāng)一個(gè)氫原子遇到另一個(gè)氫原子時(shí)，它們的外層電子彼此磁性排斥，保證了各自的質(zhì)子不會(huì)相撞。而太陽核心溫度太高而且壓力太高，導(dǎo)致氫原子里的電子脫離了原子核的束縛，這樣里面的原子核，也就是質(zhì)子得以相互碰撞，這個(gè)過程也就是核聚變了。
就像在核反應(yīng)堆里一樣，原子每時(shí)每刻都在相互碰撞融合。一般氫原子核會(huì)聚變生成氦原子核。在這個(gè)過程中，一小部分的質(zhì)量“消失”了；但并不是真的消失了，而是轉(zhuǎn)化為了相應(yīng)的能量，因此太陽每秒會(huì)輻射出 3.9x10^26 瓦的能量。(這能量過于巨大，地球上沒有能類比的例子。這個(gè)數(shù)字大概可以像這樣描述：這個(gè)瓦特?cái)?shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了整個(gè)世界將使用的所有電力，以目前的速率來看，夠用幾十萬世紀(jì)。)
熱核聚變的效率是太陽長時(shí)間保持輻射熱量的主要原因 - 將1千克氫轉(zhuǎn)化為氦所釋放的能量與燃燒20000噸煤炭的能量相同。 由于太陽太大又相對年輕，科學(xué)家估計(jì)它只使用了大約一半的能源來生產(chǎn)氫。
最終太陽會(huì)耗盡內(nèi)核里全部的氫并轉(zhuǎn)化為氦，然后太陽就會(huì)死亡。但也不用太擔(dān)心，那大概要到50億年以后了。
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