太陽的能量是從哪里來的

太陽的能量是從哪里來的

　　太陽是太陽系的中心天體，占有太陽系總體質量的99.86%。太陽系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等，都圍繞著太陽公轉，而太陽則圍繞著銀河系的中心公轉。以下是小編整理的太陽的能量是從哪里來的，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。

　　資料1：

　　太陽是地球萬物生長的動力源泉，沒有太陽，地球上的萬物就會滅亡。這主要因為太陽每時每刻都在向外釋放巨大的能量。可是，太陽的能量是從哪里來的呢?美國人德·埃及根據格林威治天文臺自1836年以來的測量數據推算后認為，在近100年間，太陽直徑縮短了1000公里。這引起了全世界科學家的興趣。經過大量觀察和研究，科學家們認為太陽100年收縮0.1%有一定可靠性。于是，有人提出，太陽之所以能夠釋放出巨大的能量，是因為它的巨大熾熱團塊在引力作用下不斷收縮。但令人大吃一驚的是，照此計算，太陽只夠2500萬年用。這顯然與地球的歷史相矛盾。

　　如果說太陽收縮是太陽釋放能量的主要原因，那么，照這樣太陽只須14萬年就會收縮一半。可這又是不符合事實的，也是不可能的。

　　因此，太陽能量之謎，并不能用太陽收縮來解放。太陽的能量究竟是怎么回事，還有待科學家們進一步探索。

　　資料2：

　　太陽是地球表面絕大多數光、熱和能量的來源，由核聚變提供能量。但是，如果沒有在基本層面上支配宇宙的量子規則，核聚變就根本不可能實現。

　　今天宇宙中新產生的能量的最大來源是星光。這些巨大的、令人難以置信的普通物體通過最微小的過程釋放出巨大的能量：亞原子粒子的核聚變。如果你碰巧在這樣一顆恒星的軌道上，它可以為你提供所有必要的能量來促進復雜的化學反應，這正是地球表面發生的事情。

　　這是怎么發生的?在恒星的內部深處——包括我們太陽的核心——輕元素在極端條件下被融合在一起，形成更重的元素。在超過400萬開爾文的溫度和超過固體鉛十倍的密度下，氫原子核(單個質子)可以通過鏈式反應融合在一起，形成氦原子核(兩個質子和兩個中子)，在這個過程中釋放出大量的能量。

　　質子，質子鏈是最直接、能量最低的，它從最初的氫燃料中產生氦-4。注意只有氘和質子的聚變才能從氫中產生氦;所有其他反應要么產生氫，要么從氦的其他同位素中生成氦。S乍一看，你可能不認為能量被釋放了，因為中子的質量比質子稍大：約為0.1%。但是當中子和質子結合在一起形成氦時，4個核子的整體質量會明顯小于單個未結合的組成部分，約為0.7%。這個過程使核聚變釋放能量，正是這個過程為宇宙中絕大多數恒星提供能量，包括我們的太陽。這意味著，每次太陽將4個質子聚合成一個氦-4原子核時，就會釋放出28mev的能量，這是通過愛因斯坦的E=mc^2的質能方程計算出的。

　　總之，通過觀察太陽的輸出功率，我們測量，它發出一個連續4×10^26瓦的能量。在太陽的核心，每秒平均高達4×10^38個質子融合成氦-4。雖然這是一個單位體積的少量能量——一個人在一天的時間里代謝食物比一個人大小的太陽核心進行核聚變的體積更有能量——但太陽絕對是巨大的。

　　把所有這些能量加在一起，讓它們在連續、穩定的基礎上全方位地釋放出來，就能讓太陽為地球上生命所需的所有過程提供能量。

　　亮度距離關系，以及光源的通量是如何隨著距離的平方而減小的。地球之所以有這樣的溫度，是因為它與太陽的距離決定了地球上每單位面積的能量入射量。太陽的輸出和地球的距離之間的平衡是我們這個世界上的生命得以存在的原因。如果你考慮到整個太陽中大約有10^57個粒子，其中只有不到10%位于核心，這聽起來可能并不牽強。畢竟這些粒子以巨大的能量運動：在太陽核心的中心，每個質子的速度約為500公里/秒，那里的溫度達到1500萬公里。密度非常大，所以粒子碰撞非常頻繁：每個質子每秒與另一個質子碰撞數十億次。因此，只要這些質子-質子相互作用中很小的一部分就能聚變成氘(約為10^28分之一)，從而產生太陽所需的能量。

　　太陽的解剖結構，包括內部核心，這是唯一發生聚變的地方。即使在難以置信的1500萬千米的高溫下，太陽達到的最高溫度，太陽單位體積產生的能量也比一般人體要少。然而，太陽的體積是大到足以包含在10^28成年人類，這就是為什么即使是低的能源生產可能導致這樣一個天文總能量輸出。所以，即使太陽中的大多數粒子沒有足夠的能量把我們帶到那里，我們所看到的聚合在一起為太陽提供能量只需要很小的比例。我們進行計算，我們計算太陽核心的質子如何分布能量，我們得到了質子-質子碰撞的一個數字有足夠的能量進行核聚變。這個數字正好是零。

　　由于“色電荷”的存在和膠子的交換，這種強大的力起著作用，它負責把原子核連在一起。然而，為了將兩個質子融合成氘核，質子-質子鏈的第一步是將氫聚變成氦，質子中的一個上夸克必須轉換成一個下夸克，而下夸克只能通過弱(非強)核相互作用才能發生。兩個帶正電的粒子之間的電斥力太大，甚至一對質子也無法克服它，與太陽核心的能量融合在一起。請注意，當你考慮到太陽本身比宇宙中95%的恒星質量都大(而且其核心溫度更高)時，這個問題只會變得更糟!事實上，每四顆恒星中就有三顆是m級紅矮星，它們的最高核心溫度不到太陽的一半。

　　(現代)摩根-基南光譜分類系統，上面以開爾文表示每一類恒星的溫度范圍。今天絕大多數恒星都是m級恒星，只有1顆已知的O級或b級恒星。我們的太陽是g級恒星，質量超過宇宙中所有恒星的95%。只有5%的恒星會變得和太陽內部一樣熱或更熱。然而，核聚變發生了，太陽和所有的恒星釋放出這些巨大的能量，不知怎么的，氫轉化為氦。秘密在于，在基本層面上，這些原子核不僅表現為粒子，而且也表現為波。每個質子都是一個量子粒子，包含一個描述其位置的概率函數，使得相互作用的粒子的兩個波函數能夠輕微重疊，即使在排斥力將它們完全分開的情況下也是如此。

　　當兩個質子在太陽下相遇時，它們的波函數重疊，使得氦-2——一個雙質子——得以暫時形成。幾乎總是，它簡單地分裂回兩個質子，但在非常罕見的情況下，由于量子隧穿和弱相互作用，產生一個穩定的氘核(氫-2)。這些粒子總有可能經歷量子隧穿，最終處于更穩定的束縛態(例如氘)，從而釋放出這種聚變能，并允許鏈式反應繼續進行。

　　這張剖面圖展示了太陽表面和內部的不同區域，包括核聚變發生的核心區域。隨著時間的推移，在核心的含氦區域擴大和最高溫度增加，導致太陽的能量輸出增加。在單個夸克的能級上，最困難的一步是將兩個質子融合到氘核中，也就是眾所周知的氘核。這很困難的原因是氘核根本不是由兩個質子組成的，而是一個質子和一個中子融合在一起。氘核包含三個上夸克和三個下夸克;兩個質子包含四個上夸克和兩個下夸克。數學全錯了。

　　為了達到這個目的，發生的量子隧穿需要經歷一個弱相互作用：將一個上夸克轉換成一個下夸克，這需要：能量，電子的吸收(或正電子的發射)，以及電子中微子的發射。這只能通過弱核力來實現，而弱核力恰恰控制著包括太陽在內的幾乎所有恒星的核聚變反應的時間尺度。這種發生的非零稀缺性，即太陽中質子與質子相互作用的概率為10^28分之一，正是太陽發光的原因。

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