我们都知道燃烧需要氧气。太阳在天空中就像个大火球,只是离我们太远了,它就显得那么小。阳光已经照了我们几千年,怎么也燃烧不完?太阳能燃烧需要氧气吗?

实际上,太阳燃烧了大约46亿年之久。太阳是太阳系的主宰,它比其他八大行星早数千万年,我们所处的地球已有45.7亿年的历史。这不是猜想时间,而是放射性同位素测年方法测得的。

太阳燃烧46亿年为什么不灭(太阳上没多少氧气)(1)

尽管太阳是个大火球,但太阳发光发热的方法并非依赖于燃烧,即无氧。燃烧是一种化学反应,太阳燃烧就是一种核反应。不同之处是化学反应被限制在原子层次上;核反应是在原子核层次上进行,可以把一个元素转化为另一个元素。

化学反应燃烧是氧化反应,不一定需要氧的参与,但是不论反应如何,反应前后的元素种类都不会改变。例如,碳与氧气反应产生二氧化碳,其中仍含有碳和氧元素。

太阳燃烧46亿年为什么不灭(太阳上没多少氧气)(2)

精确地说,太阳是由电浆组成的一个大火球。在太阳表面大约有5500摄氏度,而在核心的温度则达到了1500万度。气温这么高,无论什么物质都要熔化,只能以等离子状态存在。

除了极端的高温和巨大的压力之外,太阳核心区域还存在着发生核聚变反应的条件。太阳能大部分是由氢组成,而中央只有氢有机会聚合成氦,然后释放出巨大的能量。氢炸弹使用的是核聚变,只不过产生核聚变的方式和太阳不一样,如果人类能掌握可控核聚变的话,人类在很长一段时间里都不需要为能源担忧。

太阳燃烧46亿年为什么不灭(太阳上没多少氧气)(3)

在太阳的内部,两个氢核,或者说两个质子,会聚成一个氘原子核。氘是一种氢的同位素,氘核由质子和中子组成。氢原子核(又称亚原子核)和氘原子核融合为氦3原子核。含有两个质子的氦-3原子核。最终,两个氦3原子核也会聚成氦4原子核(比氦3多一个中子),因此太阳内氢聚变成氦的过程才结束。

尽管整个太阳看上去是红色的,但是融合只发生在核心区域,并且在其自身重力的约束下不会发生爆炸。而太阳的质量占整个太阳系的99%,也是地球的33万倍。就这个容量来说,等于130万个地球。即便太阳每秒钟都能释放出巨大的能量,但这种消耗掉的物质对于太阳来说也不过是微不足道的。

太阳燃烧46亿年为什么不灭(太阳上没多少氧气)(4)

据科学家估计,太阳内部每秒钟约有6亿吨氢聚物转化为5.958亿吨氦,每秒钟要消耗420万吨氢,这一质量损失以能量的形式辐射出来,我们所感觉到的光和热只是其中一小部分辐射。在过去的46亿年里,太阳已经耗尽了约100种地球质量物质,尽管比太阳质量的0.1%还要少。据科学家预测,太阳至少还可以燃烧数十亿年。

太阳燃烧46亿年为什么不灭(太阳上没多少氧气)(5)

例如,在铀238裂变之后,核裂变反应的质能转化率大约是核聚变反应的四分之一,而铀238裂变仅在1公斤铀238裂变后释放的能量相当于2000吨优质煤燃烧所释放的能量。在融合过程中,释放的能量一样多,只需要较少的物质。

假如太阳上发生的是一个化学反应,那它燃烧不了很长时间,在地球上就不会产生生命,更没有人类。

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