太阳每秒消耗420万吨物质,烧了46亿年,为何太阳还没烧完?

如题所述

第1个回答  2022-08-12

日出而作,日落而息是人类不变的习惯。我们追逐着太阳而生, 太阳就是生命的源泉 。如果没有了太阳我们将陷入一个黑暗的世界,一切物质开始消亡,植物不能进行光合作用,氧气急剧消耗,曾经璀璨的文明陨落在无边的黑夜中。 太阳驱逐了黑夜和寒冷带给世间光明和温暖,给生命指明了前进的方向

太阳的燃烧,让星空活跃起来,让生命在地球上落户安家。 阳光是地球能量的主要来源,是地球生命赖以存活的生命之光。 地球上存在的诸如石油、天然气、煤炭等化石能源都源自于太阳无私的馈赠。太阳从46亿年前,开始照耀这片星域,直到今天风采依旧,光芒四射, 这里就有一个脑洞,为什么烧了46亿年,太阳还没烧完呢?

日出东方

从远古时代开始,人们就追逐着太阳,因为太阳带给世界生机,驱赶走寒冷的黑夜。 那时的人们并不明白太阳到底是什么,但这并不妨碍人们爱戴它、歌颂它、神化它。 上古时代, 我国先民们认为太阳是冒着火的三足金乌 ,他们生活在汤谷的扶桑神树之上,早上从扶桑树上升起,晚上又回到树上休息。

在古老的三星堆文明中, 也存在太阳神鸟的传说,人们将它视为神灵,为它举办祭祀取悦它、赞美它,希冀得到庇护,出战则战无不胜,种田则五谷丰登。

在欧洲,希腊神话中, 太阳是拟人化的神灵,早期是赫利俄斯,后来是阿波罗,他们驾驭四匹骏马拉乘的太阳金车,从东到西,从清晨到黄昏,向人间撒下光明,驱逐疾病与寒冷 。在埃及和玛雅神话中,太阳神就是创世神,太阳创造了世间的一切,是万物的主宰,人类是太阳神的子民,因此得他庇佑成为地上的主人。这是神话时代,人们对太阳的认知和敬畏。

我国从夏商周时代开始,就开始观测太阳来指导农业生产和编纂日历,计算时间。抱着如此淳朴的愿望,国家设立了专门的史官开始了对太阳的观测。我国典籍《尚书》中记载了发生在夏朝的一次 日食现象 。汉代的典籍《五行志》上记载了:“日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”这是人类观测到的最早的太阳黑子现象。 欧洲在1605年才通过望远镜发现太阳黑子现象。

汉代典籍《说文解字》上如此解释太阳,他说:“日,实也,大易之精不亏,从 一象形。凡日之属皆从日。日古文象形” 。人类对太阳的了解就是一个发光的大火球,白天从地平线上升起,晚上坠入海中夜幕降临。人类在很长的时间里,都将太阳神化。 特别在希腊等地,人们为太阳神建立起巨大的神像和宏伟的宫殿,甚至还选派神官和侍女去宫殿中侍奉神灵,十分的虔诚。

太阳不仅给世界带去了光明,观察太阳的位置还能计算出我们的时间, 我国古代人民根据陶阳的位置移动将一天分为12个时辰并建造日晷来认识时间 。在欧洲一些国家也有类似日晷的指示时间的建筑,比如英国的巨石阵可以准确的标示出冬至或夏至至点的方向,玛雅的石柱可以指示出一天的时间,墨西哥艾尔堡金字塔能够准确的指示出春分和秋分的时间。

太阳的起源

公元前1000年前,生活在 美索不达米亚平原上的古巴比伦人开始思考天上的太阳到底是什么。在不懈的观察中,脖子都快望断了, 他们发现太阳是围绕着黄道做不规则运动的恒星 。几百年过去,时间跳转到古希腊时代,一位有名的哲学家这样解释太阳, 他推断太阳是一个燃烧着火焰的金属球,比传说中太阳神赫利俄斯的太阳金车还大。

公元前三世纪, 古希腊哲学家、天文学家 阿里斯塔克斯提出了太阳是宇宙的中心,地球是围绕着太阳运转的理论,但是这个理论并不为亚里士多德在内的主流人士所认可。 直到16世纪,哥白尼才建立了完整的日心说体系,并在布鲁尼的发展下成为欧洲世界的显学。

17世纪, 望远镜的发明使天文学家们可以更直观地观察太阳,1609年伽利略在望远镜中观察到了太阳黑子现象 ,神秘的太阳终于露出了面纱的一角。此后人们对太阳的发现如过江之鲫,数不胜数。1851年,在日食中拍摄到了第一张日冕照片。1859年人们发现了 太阳耀斑

时间快进到现代科学初期,人们不再局限于对太阳的观测, 而开始思考太阳是怎么形成的,它巨大的能源从何而来,何以能够照耀世间。 著名的天文学者凯尔文爵士提出一个大胆的假设,他认为太阳是一个正在急速冷却的水球,现在发射出的光和热都是储藏在球体中心的热能。但这个假说很快就被打破了,取而代之的是约瑟夫·洛克尔的陨石说。

直到1904年, 卢瑟福才提出了一个受众广泛,理论基础扎实的假说 。这个假说就是太阳所输出的光和热都是源自于内部的热源,并提出可能是内部热源物质的 放射性衰变提供的能量 。1920年,天文学家亚瑟·爱丁顿爵士在卢瑟福的基础上进一步提出,太阳核心的温度和压力导致核聚变将氢元素转换成了氦原子核,从而产生了能量。

天体物理学家加波施金在5年之后证实了氢元素在太阳系中处于优势地位 。1938年,天体物理学家汉斯·贝特提出了太阳内部的质子-质子链反应和碳氮氧循环两种核反应过程,阐述了太阳的能源机制。20世纪中期,物理学泰斗爱因斯坦的质能方程 E = mc 2, 证实了太阳的能量来源于内部的核聚变反应。

太阳的聚变反应

太阳是太阳系的中心,它的表面交织着热等离子和磁场,温度十分高 。它的直径约为 1,392,000(1.392 106) 公里,是地球直径的109倍,质量是2 1030千克,约为地球质量的333000倍,战太阳系总质量的99。86%。太阳的化学元素中,氢元素占绝对的上风,整个太阳中约3/4都是氢,氦约占1/4,剩下的包括氧、碳、铁等元素的质量少于2%。

正如上述所言,太阳的能量来自于内部的核聚变反应。太阳内部的物质密度高达150 g/cm3,温度接近1,360万K,在这里无时不刻地进行着核聚变反应。每秒大约将进行9.2 1037次的质子—质子链反应(核聚变的一种),消耗6.2亿 吨 的氢, 将氢原子聚变转化成氦原子核。

这个反应中,4个氢原子核在高温高压的作用下转变成为氦原子核,每秒大约有3.7 1038个质子成为 氦原子核 ,相当于大约每秒6.2 1011千克。每次氢原子核聚合成氦时,大约会有0.7%的质量转化成能量,也就是说一次转换太阳就要损耗0.7%的质量。因此,太阳每秒就要消耗426万吨的质量,并释放出3.846 1026 W的能量,这相当于每秒钟产生9.192 1010 百万吨TNT 炸药爆炸的能量。

根据天文学家对太阳年龄的预测,它的年龄大概有46亿年,平均一秒有3.7 1038的聚变反应发生,一秒钟损失的质量是0.7%X3.7 1038 ,46亿年下来就有100多个地球的质量。 不过太阳的质量本来就是地球的 333000倍,所以损失100个地球,也只是洒洒水,不必担心太阳会烧没。

太阳为什么没烧完?

这是因为太阳并未将其所有的能量都用在核聚变反应中, 并且太阳的核聚变也只发生在太阳的核心。只有那里才满足核聚变反应的种种条件。有的人可能会问,既然太阳内部时时刻刻都在发生着如此剧烈的核聚变,产生的能量相当于广岛上空爆炸的核弹,那么太阳为何还能存在呢?

这是因为力量的相互作用,使太阳处在一个动态平衡之中,保持一个稳定的状态。 太阳核聚变产生的能量是由内向外的,而这正好恒星的万有引力相抵消。这就是太阳不爆炸的原因之一。 但是太阳的燃烧并不是永恒的,科学家预测太阳的寿命还有50年,50年之后,太阳会因为剧烈的核反应,而燃烧得更加迅猛,最终将内部的氢原子消耗一空,最终成为一颗膨胀的红巨星。

太阳的应用

太阳是人类赖以生存的生命之源,地球上一切生物的活动都离不开太阳。大气循环、光合作用、昼夜更替、四季轮转都是太阳的作用。对天文学家来说,通过研究太阳,我们能够知道宇宙的演化和地球的演进过程,认识地球的形成,为我们研究其他行星打下坚实基础。

首先是太阳能发电机,利用太阳能进行大规模发电 。主要有两种转换方式,一种是从光—热—电转换,即利用太阳辐射发出的热能发电。发电过程如下:先用太阳能集热器吸收太阳携带的热量将热能转换成蒸气,而后由蒸气驱动汽轮机带动发动机发电。另一种则是,光直接到电,一步到位的转化。其原理是利用光生伏特加效应, 将太阳辐射直接转换成电能,主要应用太阳电池进行转化。

第二个就是太阳能的光热利用。其基本原理就是将太阳辐射产生的热能收集起来,之后转换成其他能量使用。根据用途和温度不同将太阳能光热利用分为低温利用(800度)。其中低温利用较多,比如说常见的太阳能热水器、太阳能充电宝、太阳能空调等等。

太阳是植物光和作用的重要前置条件,因此太阳能在生物应用的前景十分广阔。通过植物的光和作用,可以将太阳能转换成生物质。目前主要的应用有,速生植物、油料作物和

太阳,作为光明的象征,人类孜孜不倦地追求了几千年,为的就是一睹太阳的真容。现代科学事业的发展,让我们圆了梦想,我们知道了太阳的起源,知道了太阳并不是冒着火的三足金乌,太阳的热和光都来自于内部的聚变反应。太阳从人类诞生起,就在指引着人类的方向,今后它仍将作为星辰大海中人类的灯塔,为我们指引航向。

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