太陽能夠保持穩定,必然還有另外一種力同重力相抗衡,這便是核聚變過程中產生的輻射壓力。輻射壓和重力就是拔河比賽中的甲乙兩隊,這兩個傢伙的馬拉松比賽決定了太陽的命運軌跡。
輻射壓就是氫聚變過程中產生的輻射所形成的壓力,這些輻射產生於太陽內部,大部分輻射被太陽自己吸收後,會引起太陽的體積膨脹,也就是受熱膨脹。只要太陽內的氫燃料充足,輻射壓和重力就能夠保持動態平衡。正是這種巧妙的平衡關係,才使得恒星能夠持續而穩定地發光發熱,只是偶爾會抽一下風,搞個耀斑啥的。
這種平衡關係也是太陽能夠保持緩慢燃燒的原因之一。下面來為大家揭秘太陽緩慢燃燒的另一個秘密。
太陽很大,不僅體積大,品質也占太陽系總品質的99%。不過,太陽能燃燒這麼久,並不是因為它的品質很大。相反,品質越大,恒星的引力也就越大,恒星燃燒的就越劇烈,恒星內部的氫消耗的也就越快。因此,大品質恒星非常短命,那些短命的恒星有些只有不到100萬年的壽命。不過太陽的品質在宇宙中並不大,科學家估計太陽大約有100億年的壽命。據估計,有些品質很小的恒星壽命可達1萬億年。
太陽真的很大,太陽內部大約可以容納100萬個地球。位於太陽中央的核反應區,僅占太陽半徑的1/4。雖然占地面積不大,但是物質密度卻很高。氫1或氕(一個質子)只有在這個區域才有條件聚變為氦4,這個過程並不是直接發生的,需要經歷一系列中間過程。下圖就揭示了這麼一個過程。
如上圖所示,質子形成氦2(雙質子)後,由於不穩定,會迅速發生貝塔衰變,有機會轉變為氫2(氘,含一個質子和一個中子),然後其它質子再和氘結合成氦3(含兩個質子、一個中子),最終變為氦4(含兩個質子、兩個中子),這就是氫聚變為氦的全過程。其中,雙質子也有可能會衰變並分裂,重新成為自由質子。中子不能直接由自由質子衰變而來,只有在原子核中,質子才會發生衰變。所以,貝塔衰變概率也是決定核反應速率的重要因素。
太陽核反應區雖然達到了反應條件,但起決定性作用的還是量子隧穿效應。
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