如果,宇宙:穿越千载浩瀚时空,探索绝美天外奇迹
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太阳的能量来自何处

太阳可以辐射出大量的能量,成为人类开发利用的新能源。可以毫不夸张地说,地球上人类迄今为止利用的主要能量,都直接或间接地来自太阳。

燃烧说

对于太阳的能量来源,古往今来就众说纷纭,首先出现的就是“燃烧说”,这也是一种最原始、最朴素的猜测。

在“燃烧说”看来,太阳透过燃烧内部物质来发光发热。有人曾把太阳设想成一个巨大无比的“煤炉”,发出强光和辐射热量的过程类似煤炭燃烧。不过,科学研究的成果告诉我们,太阳表面温度高达6000℃,而由碳和氧发生化学反应生成二氧化碳的“燃烧”,很难能达到如此高的温度,同时根据测量资料,以功率单位W计算的话,太阳每秒的辐射能量可达3.9×1026W,这样的天文数字是绝对不可能靠普通燃烧来维持的;再者,如果太阳是靠这种化学反应能来维持的话,那它最多也就能燃烧几千年,可是太阳到今天为止已经存在了45亿年,并且仍然没有衰退的迹象。由此可见,“燃烧说”站不住脚。

流星说

在燃烧说被推翻后,又有人提出了流星说,认为太阳周围稠密的流星以可观的宇宙速度撞击太阳,从而将动能转变为太阳的热能。

可是,如果这种说法成立的话,那么要想维持太阳发出的巨大能量,在近2000年内坠落在太阳表面上的流星,应该会使太阳的质量显著增加,而这就会影响行星的运动。但从八大行星目前的运动情况来看,它们的变化并不显著。况且按照牛顿的万有引力理论,流星不会在太阳上空漂浮,也不会大量落在太阳上,而都是遵循闭合轨道绕太阳运行。因此流星说也不成立。

收缩说

关于太阳能量的来源,第一个可称得上“理论”的是太阳“收缩说”,由物理学家亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)于1854年提出。

亥姆霍兹认为,像太阳那样发出辐射的气团,因为冷却必定会收缩。在收缩中,当气团分子向太阳中心坠落时,就会转变成动能,进而再转变为热能,从而维持太阳所发出的热量。

但透过科学计算我们可以发现,如果这样下去,太阳的寿命无法超过5000万年,而现今太阳已经45亿岁了。面对事实,连亥姆霍兹自己也要对自己提出的“收缩说”摇头了。

核燃烧说

根据光谱分析,我们知道太阳中含有丰富的氢以及少量的氦。可见,这两种元素一定与太阳能有密切的关系。1911年,人们发现了原子核,然后开始猜测太阳能量也可能是源自原子核反应中的释放,例如透过核反应,4个氢结合成1个氦,就能放出20兆电子伏特以上的能量。爱因斯坦曾提出过著名的质能关系式“E(能量)=m(质量)×c2(光速)”,按照这个公式我们可以计算出:4个氢核质量,约等于4000兆电子伏特的能量,核燃烧后的“质量亏损率”为Am/m=20/4000=5×10-3;而透过质能关系,从太阳的辐射功率同样可以估计出太阳每秒减少的质量为4×106吨,与太阳总质量(2×1027吨)之比是2×10-21,这就是太阳的“质量亏损率”。

比较两者后得出的结论就是:太阳的寿命为几百亿年。于是人们总算明白了:原来太阳中的燃料就是氢,而氦则是它燃烧后的余烬,氢的核融合反应产生了太阳能。而科学家们从太阳光的光谱分析,也证实了太阳里确实存在氢气和氦气。

但疑团还是远未完全解开,尽管我们对太阳能量的来源认识不断深化,因为氢弹爆炸反应是在顷刻之间完成的,而对于这种核融合反应人们至今无法控制(无法像核分裂反应那样持续进行)。假设太阳真的发生了“氢弹爆炸”,那所有的氢气为什么没有一起参与反应呢?如果反应过程中所有的氢都参与,那么反应一次后,就理应逐渐冷却了;但是研究证明,太阳光的强度数百万年来并没有丝毫减弱的趋势。如果太阳是在进行大规模有控制的核融合,那使太阳中的氢能局部、持续地参与核融合反应需要什么条件呢?由此看来,太阳能量的来源,仍是科学家们努力探索的一个未解之谜。