氢弹是人类发明出来的核武器,它的威力非常大,一旦发生氢弹爆炸事件,只要一瞬间就能释放出大量的能量,毁灭大量建筑,夺走无数人的生命。因此,虽然这是一种人造物,人类却很可能控制不住它。
氢弹爆炸是因为发生了核聚变反应,但太阳能也是通过核聚变的反应释放出来的。那么为什么氢弹只会爆炸,太阳能却可以持续且稳定地燃烧呢?
制造氢弹使用的原材料是氢的两种同位素氘和氚,如果想要点燃氢弹,让它发生核聚变反应,前提是周围的温度要达到大约一亿摄氏度。
达到这个温度其实不难,只要给氢弹装一颗原子弹再引爆它,温度就会瞬间升高到上亿摄氏度,推动氢弹内的原料发生核聚变反应。
为什么太阳不会爆炸?太阳核心区的半径是太阳半径的四分之一,在核心区外还存在着一个辐射区,将外面的物质和太阳核心区隔开了。也就是说太阳的所有燃料其实都在核心区内,靠着它们的聚变反应,太阳才能持续不断地释放出大量能量。
太阳没有爆炸,当然不是辐射区的“功劳”,科学家们猜测应该是它的聚变速度受到了限制,只能慢慢释放,而不是一下子炸开。
从太阳核心的聚变反应来看,主要发生的是质子-质子链的反应。这种反应和氢弹不同,它的原料质子其实是氢原子核,想要让氢原子核发生聚变反应,温度至少要超过十亿甚至百亿摄氏度。
但是太阳的核心区温度是大约一千五百摄氏度,还远远达不到这个爆炸的高温要求。那么太阳的核聚变反应是如何发生的呢?
太阳核心处的压强是标准大气压的三千亿倍左右,但这个压强只能增加质子的密度,并不会让质子发生聚变反应。加上质子所带的正电荷,会让它们在靠近的时候出现一股互相排斥的力量,也就是“库伦势垒”。
质子动能需要在“攻克”库伦势垒后,才能成功发生碰撞,然后引发核聚变反应。科学家们计算后发现,太阳核心处质子的平均动能,只有大约一千电子伏特,但质子间的排斥力却有大约一百万电子伏特。
这两个数据一对比,我们会意识到想要克服库伦势垒,让质子发生核聚变是非常困难的。但现实是太阳成功克服了这股排斥的力量,让质子和质子发生碰撞,然后释放出了大量太阳能量,这是什么情况呢?
科学家们曾经对这个问题也很困惑,直到发现量子隧穿,他们才找到太阳可以释放出能量的原因。
量子隧穿是量子物理中的一个理论,它的意思是即使粒子本身的能量不足以让它们克服库伦势垒,但还是有一定的概率可以实现这个目标。当然,从理论上看,这个概率是非常低的。
那为什么在概率极低的条件下,太阳的核心区还是在不断发生核聚变反应呢?原因是太阳核心区存在的质子数量太过庞大了,要知道太阳系内有73.46%的氢元素,而其中的99.86%可都是太阳的。
太阳拥有的质子基数实在太大,即使概率很低,还是会有大量的质子可以成功穿越库伦势垒,发生碰撞反应引发核聚变。
综上所述,太阳没有像氢弹一样爆炸,原因很简单,其实就是太阳核心处的质子数量实在太多,但质子间却存在着排斥力,受到排斥力的影响,质子只能一部分一部分克服这股力量,发生碰撞引发核聚变。因此,太阳才不会一下子炸开,只会慢慢燃烧释放能量。
因为太阳的质量是非常大的,而且里面储存的氢气是非常多的,可以持续燃烧100亿年的时间。
这是因为氢弹的核聚变反应是有限的,而太阳的核聚变却可以持续,所以能够燃烧100亿年。
这是因为太阳本来就属于恒星,然后威力也比较大,同时存在的时间也比较久远,再加上太阳的热度也是比较高的,有充足的动力。