太阳的能量是如何产生的呢?
太阳的能量是如何产生的呢?
为了揭开这个奥秘,天文学家和物理学家们 相继提出了化学能或引力能的转化假说等,但都不能解释太阳为什么能够长年 累月稳定地提供如此巨大的能量。现在这个问题已初步解决,并取得共识。太 阳能就是氢核(ρ)聚变为氦核(4He)的时候,释放出的聚变能。
氢核的质量 是1。007825原子质量单位,氦核的质量是4。 002603原子质量单位。4个氢核聚 变为1个氦核后,质量亏损了 0• 0287原子质量单位。根据著名的爱因斯坦算出 1克氢聚变后能产生6。 5X10n焦(或1577亿卡)的能量。
假设太阳中有1/10 质量的氢发生聚变,根据目前太阳的总光度,可知每秒约有400多万吨的太阳 物质转化为能量。这样就可估算太阳能稳定放出光和热的时间大约为100亿年。 太阳现在的年龄约46亿年,这说明可供燃烧的氢大约已消耗了一半。 按通常的理解,氢气的温度必须达到1000开,氢核热运动的平均动能才能 克服它们之间的库仑势垒,使它们接近到核力的作用范围,氢核才能发生聚变。
另一方面,设想太阳是一个在自引力作用下的均匀理想气体球,从已知的太阳 质量和半径容易估计出太阳中心温度约为1500万开,比能够越过库仑势垒的温 度小3个数量级。这样岂不是在太阳内部不可能实现核聚变反应吗?伽莫夫应 用量子力学中的隧道效应摆脱了这个困境。
原来太阳物质是处于非简并态的气 体,作热运动的粒子什么速度都有,只是应遵守麦克斯韦速度分布律,即粒子 数随速度增加作指数式的减少。若按经典力学,速度小的核不能穿透势垒。但 按量子力学的观点,还是有一定的几率可穿透过去,这叫做隧道效应,其穿透 几率随着粒子速度减小作指数式的减小。
将这两种因素结合起来可知,速度很 大的核虽然容易穿透势垒,但由于数目太少,对核反应率贡献非常小。速度太 小的核,由于穿透势垒的几率太小,对核反应率也没有什么贡献。只有适中的 速度,并在该速度附近的小范围内的核对核反应率才做出贡献,并且该适中的 速度贡献最大,显示出一尖锐的峰,被称为伽莫夫峰。
以上就是伽莫夫所奠定 的热核反应的理论基础。后来,美国物理学家贝特建立了一个具体的、令人信 服的太阳模型,现在人们称它为太阳标准模型。贝特的理论经过29年的考验 后,于1967年荣获诺贝尔物理学奖金。现在人们深信,在太阳内部进行着两种 类型的聚变反应:一是质子一质子(PP)反应,直接通过质子之间的相互碰撞 实现聚变;二是碳、氮、氧(CNO)循环,12C起着催化剂作用。
美国天体物 理学家巴柯尔等20多位科学家花了 20多年的时间研究了两种类型核反应的全 过程。 由此可见,在太阳产能过程中,诡秘的中微子是一种副产品。中微子不会 被太阳物质吸收,因而它的能量不会转变成太阳的热能。这份能量大约占释放 能量的2%,即每聚变一个氦核,要带走0。
59MeV能量。在计算太阳能时,应 把它扣除掉,于是只有26。14MeV的能量使太阳发光。在反应产物中,还有正 电子,它的寿命极短,瞬间就与电子湮灭了,释放出能量至少与两个电子的静 止质量相当的两个光子。
答:轮不到我们操心吧,那时候自己连根毛都找不到了.... 太阳的寿命大概在150亿年,现在过了大约50亿年.是处于最稳定的主序星阶段,把太阳比作一个人的话,应该是3...详情>>
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