太阳为什么不会瞬间爆炸?
如果说,我们今天走在户外,正沐浴着10万年前古智人时期的阳光,你信吗?也许你惊愕不已,不是说阳光到达地球只需要8分多钟么!
先来看看太阳的构造。太阳是银河系千千万万恒星中的普通一员,其质量约为2x10^30kg;其直径横跨140万公里,是地球直径的100倍;其体积为地球的130多万倍;其中心温度约1500万K。它由内向外分别是中心核反应区、对流层、太阳大气层。
太阳也具有恒星动态生命过程的规律。当大爆炸之后宇宙空间中的氢原子由于引力凝聚到一起,形成越来越大的球体时,太阳就形成了。太阳质量如同滚雪球般越滚越大时,因引力而使得太阳内部压力越来越高。这种压力会逐渐地高到氢原子核相互紧紧压合在一起,便发生核聚变反应。
核聚变过程伴随着瞬间巨大的能量释放,那么在太阳氢聚变为氦的过程中能量释放为什么是稳定的呢?
其实,大质量的恒星(太阳亦然)如同受控的氢弹爆炸,它的聚变过程并非瞬间完成,而是一个持续的准受控核聚变状态。
首先,爆炸产生向外的压力与太阳内部由引力造成的向内的引力方向相反,产生力的平衡,这就使得太阳有一个长达上百亿年的相对稳定的状态。太阳既不会像炸弹那样爆炸立刻解体,也不会因引力作用立刻坍塌,这是宏观上力平衡所维系的结果。
核聚变产生的能量,一部分变成了光和热从太阳内部向外辐射出来,这也回应了古老的为什么恒星会发光的天文疑问。
第二,由于太阳气体(主要是氢气和氦气)的致密而不透明,太阳内部核聚变发出的能量辐射,不能瞬间全部向外以真空光速传递出来,只能有序地且需要花10万年的时间(甚至更长时间)才到达太阳表面,尽管这段旅程只有70万公里。因此,我们可以想象,太阳产生的核能至少10万年后才到达并影响太阳表面,使太阳表面温度维持在近6000K。然后,只需花8分20秒的时间,太阳辐射再穿越空间到达地球。
当然,这就意味着我们今天接受到的太阳光辐射产生于10多万年前的太阳核心内。假如出于某种原因,太阳核聚变反应此刻突然终止,那么我们之后的5000代子孙依然是十分安全的。
在未来的几十亿年中,太阳核心的氢不断被消耗,以每秒钟400万吨的质量转化为能量(合每秒400万亿千兆焦耳的能量,可供人类100万年的所需能源)。大约50亿年后,太阳逐渐演变为红巨星,直至坍缩为白矮星后死亡,最终留下不发光的一块遗骸。