
宇宙中没有氧气,那为什么太阳会燃烧出火焰呢?
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太阳并不是燃烧出火焰,那是核聚变发出的光。 根据爱因斯坦的质能公式E=mc^2计算,每“燃烧”1千克氢,就能放出6.4×10^14焦耳的能量,相当于燃烧19000吨煤所产生的能量。按照太阳目前的总辐射量计算,每秒钟有6亿多吨的氢被转化成氦。这听起来很多,但其实只是太阳质量的很小一部分。太阳质量若取整数,大约是2×10^33克,或2×10^27吨。太阳每秒把6×10^8吨的氢转变成氦,每年“烧”掉不到2×10^16吨的燃料。按照这样的消耗速度,100亿年也只用掉2×10^26吨的氢,只有太阳总质量的10%。太阳在50亿年的漫长时间中,只消耗了不到5%的质量。太阳上,氢元素占元素总量的70%,氦占28%,其它元素只占2%。对于一颗恒星来说,虽然氢所占的量下降20%,该恒星就会显露出“老态”,而按照目前太阳因核聚变反应速率计算,太阳足可以稳定地“燃烧”上3.32×1017秒,约10^10年,即100亿年,因此说太阳现在刚到“中年”。它还可以稳定“燃烧”50亿年以上。希望我的回答你满意。
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燃烧,英文写作combustion,我们在中学时期学到的经典理论中对其定义是物质发生剧烈的氧化还原反应,并产生光和热的过程。这一定义要求不一定有氧气参与,但必须满足是氧化还原反应这一条件。如果仅从该定义出发,太阳上并没有氧化还原反应发生,也就不存在燃烧一说。现代理论说燃烧是“由自由基中间体参与的链式反应”。这看起来与太阳上发生的原子核的聚变反应有一定的相似之处,但实质并不相同。这是因为燃烧是化学反应,其反应主体游离基是化学键断裂后形成的具有不成对电子的原子或基团;而核聚变则是物理反应,其反应主体是原子核。
所以得出 结论1.太阳并不是在燃烧
然后是为什么太阳是否会“发出火焰”这个问题。我认为这个问题其实是”太阳为什么会像火焰一样发光“
火焰是什么?通俗的讲,火焰是被燃烧产生的高温加热后发生电离的气体。火焰之所以会“发光”,是因为在电离的过程中,原子被能量激发的同时会释放出光子,也就产生了可见光。
我们为什么看到太阳会发光呢?要回答这个问题,首先来了解一下太阳的结构。正如地球从内到外被划分成地核-地幔-地壳,太阳虽然并不是地球这样的岩石行星,但科学家也已经给太阳划分了类似的分层结构,它们由内到外是:太阳核心-辐射层-对流层-光球层-大气层。科学上以光球层的表面作为太阳的“地表”,再往外就是太阳的大气层,大气层又包含了色球层、日冕等。我们看到的发光的太阳,其实就是太阳的光球层。
那么,太阳光又是怎么来的呢?太阳发光的过程与火焰发光的过程十分类似。在太阳核心处,由于其物质密度非常巨大,在巨大压力的作用下,氢原子以无法束缚自己的电子,因而以裸露的质子--氢原子核的形态存在。由于超高压和超高温(超过1000万K)的作用,太阳核心处不断进行着核聚变反应,每4个氢原子核融合成1个氦原子核,同时,原子核的部分质量被转化成能量,以γ射线(高能量的光子流)的形式向核心以外释放,这一过程遵循爱因斯坦质能方程,这种聚变反应在且仅在太阳核心进行。γ射线本身是不可见的,在离开太阳核心到达光球层时,γ射线的能量衰减,波长增大,转化为可见光光子进而逃逸到宇宙空间中。这就是肉眼可见的太阳实际上是光球层的原因。值得一提的是,γ射线到达太阳表面的过程十分坎坷,太阳核心周围包裹的等离子体会不断地”吃掉“(吸收)这些γ射线,再向周围随机地"吐出"(辐射)更低能量的γ射线。因此太阳核心产生的γ射线到达太阳表面要花上数万乃至数十万年的时间,也就是说,我们现在看到的太阳光往往是几十万年以前就在太阳核心产生的。
所以得出结论2.太阳“发出火焰”的本质是太阳核心发生氢核聚变释放的γ射线在到达光球层后以可见光的形式向宇宙空间逸散
所以得出 结论1.太阳并不是在燃烧
然后是为什么太阳是否会“发出火焰”这个问题。我认为这个问题其实是”太阳为什么会像火焰一样发光“
火焰是什么?通俗的讲,火焰是被燃烧产生的高温加热后发生电离的气体。火焰之所以会“发光”,是因为在电离的过程中,原子被能量激发的同时会释放出光子,也就产生了可见光。
我们为什么看到太阳会发光呢?要回答这个问题,首先来了解一下太阳的结构。正如地球从内到外被划分成地核-地幔-地壳,太阳虽然并不是地球这样的岩石行星,但科学家也已经给太阳划分了类似的分层结构,它们由内到外是:太阳核心-辐射层-对流层-光球层-大气层。科学上以光球层的表面作为太阳的“地表”,再往外就是太阳的大气层,大气层又包含了色球层、日冕等。我们看到的发光的太阳,其实就是太阳的光球层。
那么,太阳光又是怎么来的呢?太阳发光的过程与火焰发光的过程十分类似。在太阳核心处,由于其物质密度非常巨大,在巨大压力的作用下,氢原子以无法束缚自己的电子,因而以裸露的质子--氢原子核的形态存在。由于超高压和超高温(超过1000万K)的作用,太阳核心处不断进行着核聚变反应,每4个氢原子核融合成1个氦原子核,同时,原子核的部分质量被转化成能量,以γ射线(高能量的光子流)的形式向核心以外释放,这一过程遵循爱因斯坦质能方程,这种聚变反应在且仅在太阳核心进行。γ射线本身是不可见的,在离开太阳核心到达光球层时,γ射线的能量衰减,波长增大,转化为可见光光子进而逃逸到宇宙空间中。这就是肉眼可见的太阳实际上是光球层的原因。值得一提的是,γ射线到达太阳表面的过程十分坎坷,太阳核心周围包裹的等离子体会不断地”吃掉“(吸收)这些γ射线,再向周围随机地"吐出"(辐射)更低能量的γ射线。因此太阳核心产生的γ射线到达太阳表面要花上数万乃至数十万年的时间,也就是说,我们现在看到的太阳光往往是几十万年以前就在太阳核心产生的。
所以得出结论2.太阳“发出火焰”的本质是太阳核心发生氢核聚变释放的γ射线在到达光球层后以可见光的形式向宇宙空间逸散
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