太空中是没有气体的，为什么太阳能燃烧？

发布网友 发布时间：2022-04-20 22:03

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热心网友 时间：2023-04-30 10:47

为什么太阳可以燃烧这么久？难道太阳那边有很充足的氧气吗？

太阳发光发热不是一般意义上的燃烧，而是核聚变。

太阳是一个等离子体，就是在高温下，部分原子的核外电子丧失，原子变成了离子，但丧失的电子并没有完全离开原子核，而是一直荡漾在原子核的周围，形成一团保持电中性的“电浆”，这就是等离子体。

太阳这种等离子体状态不是靠氧气化学燃烧的高温形成的，而是源于核心区氢核聚变释放出的巨大能量，使太阳表面的气体完全电离，这样的太阳的火焰并不需要氧气参与燃烧，就成为我们看到的一个耀眼光球。

太阳这个球主要是由氢和氦组成，按质量氢占比为73.46%，氦占比为24.85%，还有约1.69的其他元素，包括氧0.77%、碳0.29%、铁0.16%、氖0.12%、氮0.09%、硅0.07%、镁0.05%、硫0.04%等。

我们地球上大气氧元素占有21%，才会助燃出足够的火焰。从太阳成分结构来看，只有0.77%的氧，怎么可能靠氧气烧得起来呢？

等离子体是物质存在的第四态，恒星是可见宇宙的主体，因此我们可见宇宙主要是由等离子体组成，是这个世界最多的物质形态。

太阳为什么会核聚变？

太阳是我们太阳系唯一的母恒星，其质量达到1.9891x10^30kg，占据了整个太阳系的99.86%，是我们地球质量的33万倍。

根据万有引力定律，质量越大的天体，引力越大，这种引力不光是天体表面外的相互吸引力，而且有不断向中心坍缩的趋势，这样就形成了向内的巨大引力压。比如地球，中心压力达到了360万个海平面大气压，而太阳这样巨大天体，核心引力压力达到了3000亿个大气压，是地心压力约8万多倍。在这种压力下核心温度达到1500万度。

核聚变的条件一是高温，二是高压。太阳核心温度并不算高，因此催动核聚变的主要原因是高压。

太阳核心的氢原子在高温高压下，外层电子被剥离成为自由电子，原子核就被光秃秃的暴露出来，在巨大压力下靠在一起发生融合，也就是聚变成为一个氦原子核。在这个聚变过程中，会有0.7%的质量转化为能量，这就是太阳巨大能量的来源。

据测算，太阳每秒钟有6亿吨的氢转化为5.958亿吨的氦，其中有420万吨的质量全部转化为能量，根据爱因斯坦质能方程E=MC^2，我们可以得出这个能量达到3.78x10^26J。

这是一个什么概念呢？就是太阳每秒钟发出的能量相当约1.05万亿亿度电，要燃烧3亿亿多吨煤才能够得到。这些能量不断地从中心向外辐射，经过辐射区、对流层、光球层、色球层，最后以电磁辐射的方式散发到太空，我们地球也分得22亿分之一这点羹。

不过地球这点羹每秒就达到了1.72x10^17J，相当480亿度电，是1500万座三峡大坝发电总量，或每秒3000多颗广岛原子弹爆炸的能量。

那么，太阳能够以这种核聚变方式燃烧多少年呢？

很多人担心，太阳这么烧下去，即便是这么核聚变下去，每秒钟消耗掉6亿吨的氢，不会很快掏空了身子死掉吗？我们来计算一下。

太阳是一颗黄矮星，这种质量恒星典型寿命约100亿年，现在太阳年龄约50亿岁了，还有50亿年的寿命。那么这100亿年能够烧掉多少氢呢？又消耗掉多少质量呢？这是一个简单的小学算术体，我们吃瓜群众都能够算出来。1个小时3600秒，1天24小时，天文学中一个儒略年为365.25天，就是31557600秒。100亿年就是约3.16x10^17秒。

每秒钟消耗6亿吨的氢，100亿年消耗：(3.15576x10^17)x(6x10^8)≈1.89x10^26吨。

100亿年消耗了约189亿亿亿吨的氢。而太阳质量为1.9891x10^27吨，100亿年消耗掉的氢占太阳质量比的多少呢？即：（1.89x10^26）/（1.9891x10^27）≈0.095

也就是100亿年太阳由氢转化为氦的消耗总量约占太阳总质量的不到十分之一。如果要计算其真正转化为能源的质量，消耗量就更少了，只是这个消耗总量的0.7%，为太阳质量的0.00067%。

所以，一些朋友老担心太阳会烧完了完全是多余的。

实际上太阳演化晚期，并不是整个太阳的氢转化完了，而只是核心的氢完成了转化，太阳会膨胀成一个巨大的红巨星，这个红巨星外围质量会渐渐消散到宇宙中，中心那被转化为氦的部分，在停止核聚变后的引力高压下会发生氦聚变，最终成为一个致密的碳球，这就是太阳的归宿~白矮星。

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