太阳的能量是从哪里来的

太阳的能量是从哪里来的

　　太阳是太阳系的中心天体，占有太阳系总体质量的99.86%。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳公转，而太阳则围绕着银河系的中心公转。以下是小编整理的太阳的能量是从哪里来的，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

　　资料1：

　　太阳是地球万物生长的动力源泉，没有太阳，地球上的万物就会灭亡。这主要因为太阳每时每刻都在向外释放巨大的能量。可是，太阳的能量是从哪里来的呢?美国人德·埃及根据格林威治天文台自1836年以来的测量数据推算后认为，在近100年间，太阳直径缩短了1000公里。这引起了全世界科学家的兴趣。经过大量观察和研究，科学家们认为太阳100年收缩0.1%有一定可靠性。于是，有人提出，太阳之所以能够释放出巨大的能量，是因为它的巨大炽热团块在引力作用下不断收缩。但令人大吃一惊的是，照此计算，太阳只够2500万年用。这显然与地球的历史相矛盾。

　　如果说太阳收缩是太阳释放能量的主要原因，那么，照这样太阳只须14万年就会收缩一半。可这又是不符合事实的，也是不可能的。

　　因此，太阳能量之谜，并不能用太阳收缩来解放。太阳的能量究竟是怎么回事，还有待科学家们进一步探索。

　　资料2：

　　太阳是地球表面绝大多数光、热和能量的来源，由核聚变提供能量。但是，如果没有在基本层面上支配宇宙的量子规则，核聚变就根本不可能实现。

　　今天宇宙中新产生的能量的最大来源是星光。这些巨大的、令人难以置信的普通物体通过最微小的过程释放出巨大的能量：亚原子粒子的核聚变。如果你碰巧在这样一颗恒星的轨道上，它可以为你提供所有必要的能量来促进复杂的化学反应，这正是地球表面发生的事情。

　　这是怎么发生的?在恒星的内部深处——包括我们太阳的核心——轻元素在极端条件下被融合在一起，形成更重的元素。在超过400万开尔文的温度和超过固体铅十倍的密度下，氢原子核(单个质子)可以通过链式反应融合在一起，形成氦原子核(两个质子和两个中子)，在这个过程中释放出大量的能量。

　　质子，质子链是最直接、能量最低的，它从最初的氢燃料中产生氦-4。注意只有氘和质子的聚变才能从氢中产生氦;所有其他反应要么产生氢，要么从氦的其他同位素中生成氦。S乍一看，你可能不认为能量被释放了，因为中子的质量比质子稍大：约为0.1%。但是当中子和质子结合在一起形成氦时，4个核子的整体质量会明显小于单个未结合的组成部分，约为0.7%。这个过程使核聚变释放能量，正是这个过程为宇宙中绝大多数恒星提供能量，包括我们的太阳。这意味着，每次太阳将4个质子聚合成一个氦-4原子核时，就会释放出28mev的能量，这是通过爱因斯坦的E=mc^2的质能方程计算出的。

　　总之，通过观察太阳的输出功率，我们测量，它发出一个连续4×10^26瓦的能量。在太阳的核心，每秒平均高达4×10^38个质子融合成氦-4。虽然这是一个单位体积的少量能量——一个人在一天的时间里代谢食物比一个人大小的太阳核心进行核聚变的体积更有能量——但太阳绝对是巨大的。

　　把所有这些能量加在一起，让它们在连续、稳定的基础上全方位地释放出来，就能让太阳为地球上生命所需的所有过程提供能量。

　　亮度距离关系，以及光源的通量是如何随着距离的平方而减小的。地球之所以有这样的温度，是因为它与太阳的距离决定了地球上每单位面积的能量入射量。太阳的输出和地球的距离之间的平衡是我们这个世界上的生命得以存在的原因。如果你考虑到整个太阳中大约有10^57个粒子，其中只有不到10%位于核心，这听起来可能并不牵强。毕竟这些粒子以巨大的能量运动：在太阳核心的中心，每个质子的速度约为500公里/秒，那里的温度达到1500万公里。密度非常大，所以粒子碰撞非常频繁：每个质子每秒与另一个质子碰撞数十亿次。因此，只要这些质子-质子相互作用中很小的一部分就能聚变成氘(约为10^28分之一)，从而产生太阳所需的能量。

　　太阳的解剖结构，包括内部核心，这是唯一发生聚变的地方。即使在难以置信的1500万千米的高温下，太阳达到的最高温度，太阳单位体积产生的能量也比一般人体要少。然而，太阳的体积是大到足以包含在10^28成年人类，这就是为什么即使是低的能源生产可能导致这样一个天文总能量输出。所以，即使太阳中的大多数粒子没有足够的能量把我们带到那里，我们所看到的聚合在一起为太阳提供能量只需要很小的比例。我们进行计算，我们计算太阳核心的质子如何分布能量，我们得到了质子-质子碰撞的一个数字有足够的能量进行核聚变。这个数字正好是零。

　　由于“色电荷”的存在和胶子的交换，这种强大的力起着作用，它负责把原子核连在一起。然而，为了将两个质子融合成氘核，质子-质子链的第一步是将氢聚变成氦，质子中的一个上夸克必须转换成一个下夸克，而下夸克只能通过弱(非强)核相互作用才能发生。两个带正电的粒子之间的电斥力太大，甚至一对质子也无法克服它，与太阳核心的能量融合在一起。请注意，当你考虑到太阳本身比宇宙中95%的恒星质量都大(而且其核心温度更高)时，这个问题只会变得更糟!事实上，每四颗恒星中就有三颗是m级红矮星，它们的最高核心温度不到太阳的一半。

　　(现代)摩根-基南光谱分类系统，上面以开尔文表示每一类恒星的温度范围。今天绝大多数恒星都是m级恒星，只有1颗已知的O级或b级恒星。我们的太阳是g级恒星，质量超过宇宙中所有恒星的95%。只有5%的恒星会变得和太阳内部一样热或更热。然而，核聚变发生了，太阳和所有的恒星释放出这些巨大的能量，不知怎么的，氢转化为氦。秘密在于，在基本层面上，这些原子核不仅表现为粒子，而且也表现为波。每个质子都是一个量子粒子，包含一个描述其位置的概率函数，使得相互作用的粒子的两个波函数能够轻微重叠，即使在排斥力将它们完全分开的情况下也是如此。

　　当两个质子在太阳下相遇时，它们的波函数重叠，使得氦-2——一个双质子——得以暂时形成。几乎总是，它简单地分裂回两个质子，但在非常罕见的情况下，由于量子隧穿和弱相互作用，产生一个稳定的氘核(氢-2)。这些粒子总有可能经历量子隧穿，最终处于更稳定的束缚态(例如氘)，从而释放出这种聚变能，并允许链式反应继续进行。

　　这张剖面图展示了太阳表面和内部的不同区域，包括核聚变发生的核心区域。随着时间的推移，在核心的含氦区域扩大和最高温度增加，导致太阳的能量输出增加。在单个夸克的能级上，最困难的一步是将两个质子融合到氘核中，也就是众所周知的氘核。这很困难的原因是氘核根本不是由两个质子组成的，而是一个质子和一个中子融合在一起。氘核包含三个上夸克和三个下夸克;两个质子包含四个上夸克和两个下夸克。数学全错了。

　　为了达到这个目的，发生的量子隧穿需要经历一个弱相互作用：将一个上夸克转换成一个下夸克，这需要：能量，电子的吸收(或正电子的发射)，以及电子中微子的发射。这只能通过弱核力来实现，而弱核力恰恰控制着包括太阳在内的几乎所有恒星的核聚变反应的时间尺度。这种发生的非零稀缺性，即太阳中质子与质子相互作用的概率为10^28分之一，正是太阳发光的原因。

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