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  • 1 # 量子科學論

    太陽和液氮是溫度處在兩個極端的物體,太陽表面溫度為5770K(5496.85℃),核心溫度為15,000,000K,液氮是將氮氣的在標準大氣壓下冷卻到77.15K(-196℃)是呈現的液體狀態。這兩個東西可以說是真正的冰火兩重天。那如果把地球大小的液氮倒入太陽,會發生什麼?

    太陽可以容納130萬個地球,所以這兩個的差距還是蠻大的,首先我們可以確定,再多的液氮倒在太陽上都不會使得太陽熄滅,這是為什麼呢?

    雖然我們知道,液氮很冷,可以吸收大量的熱量,而且氮氣也是惰性氣體,性質非常穩定,我們的地球的空氣中除了21%的氧氣外,剩下的78%都是氮氣了。這麼多的氮氣它們根本不會參與生活中任何的化學反應,也就是原子核和電子的結構很穩定,而氮氣的原子核也非常穩定,不會發生衰變。所以在地球上,液氮可以用來冷卻任何東西,十分安全,也可以拿來滅火,一盆液氮潑上去,任何著火的東西都受不了,瞬間失溫熄滅。

    但太陽跟我們在地球上見到的任何反應都不同,太陽是由許多不同的元素和氣體組成的,也就是說在地球上有什麼元素太陽裡面也有什麼元素。只是組成的比例不同,其中70%由氫組成,28%由氦組成,其他元素如碳、氮和氧甚至更重的元素只佔其組成的1.5%。

    而太陽發光發熱並不是地球上常見的氧化反應,而是在其核心進行著從輕元素到重元素的聚變,透過每次原子核的聚變損失的質量透過E=mc^2來產生能量,釋放出伽馬射線,這些伽馬射線想要從太陽的核心到達表面的光球層需要經過行走70萬公里的路程,你可能回想,光速很快,走這點路也就兩秒而已。

    但其實不然,太陽的內部密集極高,光子每走一步都會與帶電粒子發生碰撞,並被以隨機分方向散射出去,我們稱之為隨機漫步。所以光子想要從核心逃離太陽表面至少的10萬年的時間,在這個碰撞的過程中,光子也會從內到外給太陽提供一種輻射壓力來對抗萬有引力,這就是為什麼那麼大的為什麼不會坍縮的原因。

    而這個輻射壓力也會造成,核心以外的氫燃料沉降的速度減慢,甚至知道太陽耗盡核心的氫燃料以後,開始燃燒氦,膨脹成紅巨星的時候外層還會存在大量的氫元素,也就是說太陽到死亡時都不會將自己的燃料燃燒完。外層的大部分燃料都不會沉降到核心。掌握以上的知識後,在看看這些液氮倒入太陽會發生什麼?

    如果我們把氮倒進太陽會發生什麼?

    太陽表面溫度非常高,在如此高的溫度下,當液氮被倒入太陽表面,就會瞬間被氣化。9999999升的液氮不足以讓太陽表面大範圍的降溫,只會導致一場非常大的爆炸,也許會在太陽表面區域性的一個小點上造成暗斑,這是液氮瞬間吸收大量熱量造成的冷點。但用不了多久這個區域也會重新升溫。

    而倒入太陽表面的液氮,會被高溫電離成氮原子核和電子,有可能大部的帶電粒子會被太陽風吹到星際空間,只有很少氮原子核會在太陽的對流層上下迴圈,但永遠不會沉降到輻射層,因為太陽從內到外有著強大的輻射壓力。

    如果在加量呢?向太陽表面倒入同樣太陽質量一樣的液氮,這將給太陽造成致命的打擊,同太陽質量的液氮會迅速降低太陽的表面溫度,使太陽至少熄滅數十年。但由於太陽核心的反應速度不會停止,在數十年後,太陽內部的熱量可能會重新加熱表面,電離覆蓋在太陽周圍濃厚的氮氣層。倒是大量的帶電粒子會從太陽表面發射出去,給其他行星造成傷害。

    但我們不用擔心,因為在太陽熄滅的數十年,我們已經早已不復存在,等太陽在重新發光時,地球上的生命就會回到原點。又會開始一輪造物過程。

    如果將大量的液氮注入太陽的核心呢?液氮在氣化的過程中,至少會膨脹700倍,從而增加太陽內部的壓力。這可能導致太陽發生爆發。沒有太陽,我們的太陽系就會崩潰,各大行星在太陽系外的空間中直線飛行。

    如果太陽有幸沒有爆炸並存活下來,即使這種情況發生,地球上的生命仍將面臨問題。大量的氮可以與太陽中大量的氫發生反應,形成爆炸性的氨。這樣,太陽內部熱核反應的溫度就會升高,會釋放出更高的能量。

    這將增加太陽的熱量和光度,以及輻射。地球上的溫度會大幅度上升。輻射強度將足以損害任何生物的眼睛和面板。在高溫下,地球上所有的水開始蒸發,飽和水蒸汽的空氣會使心臟和肺虛弱的人呼吸困難。同時,地球也會受到兩極冰川融化和颶風的威脅。

    所以,任何想熄滅太陽的想法都會造成嚴重的後果,畢竟太陽可不是地球的火災,核反應是目前宇宙中最強的能量源。

  • 2 # 火星一號

    在地球上的常規氣壓和溫度下,氮分子呈現為氣態。為了讓氮氣液化,可以透過加壓的方式獲得,也可以在常壓下降溫到-196 ℃得到。在常壓下,液氮的密度約為807千克/立方米。

    按照題主的假設,如果有罐體積與地球相同的液氮,其體積為1.083×10^21立方米,所以包含的液氮總質量為8.74×10^23千克,即8.74萬億億噸。倘若把這麼多的液氮投入到太陽中,能否把太陽撲滅呢?

    先說結論,太陽不會被撲滅,反而會“燒得更加旺盛”。

    我們知道,撲火之前需要知道起火物是什麼,不然會助長火勢。舉個例子,如果鈉燃燒起來,不能用水、乾粉滅火器或者泡沫滅火器來撲火,因為水和二氧化碳都會與鈉發生劇烈的氧化還原反應,從而助長火勢。

    那麼,太陽的燃燒原理是什麼呢?為什麼太陽不能用液氮來撲滅呢?

    無論是太陽還是其他恆星,它們的燃燒原理都是核聚變反應。在太陽的核心區域(從中心到0.25太陽半徑的區域),太陽自身強大的重力使這裡受到極度壓縮,導致溫度高達1570萬度,壓強高達地球表面大氣壓的2500億倍。在這種條件下,氫原子核有足夠的能量碰撞在一起發生核聚變反應,結果合成出氦原子核。在氫核聚變過程中,缺失掉的一小部分質量會轉化為能量,這就是太陽的“燃燒”機制。

    如果把8.74萬億億噸的質量倒到太陽上,這會讓太陽的質量增加大約250萬分之一。更高的質量意味著核心區域會受到更強的壓縮作用,所以溫度和壓強會更高,從而使核聚變反應的速率變得更快,導致太陽的溫度變得更高。

    如果想要讓太陽更快熄滅,理論上可以有兩種方法。一種方法是讓太陽大幅度減重,透過抽取太陽的物質,使其質量降為目前質量的7.5%(80倍木星質量)以下,這樣太陽將沒有足夠的質量來進行核聚變反應,它將不會是一顆恆星。

    另一種方法是讓太陽大幅度增重,這與第一種方法完全相反。透過不斷給太陽輸送物質,讓太陽的質量大幅度增高,它的壽命將會大幅度降低。當太陽的質量增加到目前的上百倍時,它的壽命將會只有短短的數百萬年,而不是現實中的100億年。只需幾百萬年的時間,增重後的太陽將會發生超新星爆發,並且核心區域坍縮成能夠吞噬光的黑洞。

    在正常情況下,已經存在了46億年的太陽將會繼續燃燒50億年。太陽的最終結局不會出現超新星爆發那樣猛烈的景象,而只是會出現一定程度的物質噴發,形成行星狀星雲,殘留下的核心將會演變為白矮星。在數十億年裡,白矮星還會繼續依靠餘熱發光,最終將會完全冷卻為黑矮星。

  • 3 # 小民科

    要使用與地球同等大小的液氮罐去撲滅太陽,對於這個問題,我認為題主還沒有真正弄清太陽燃燒的本質,否則就會出現要將太陽撲滅的想法了。

    我們知道,太陽是氫氦核聚變的一個龐大氣雲團,整個氣雲團看起來都像是在燃燒著的一樣,但實際上真正在燃燒的區域僅有太陽內部的核心區域,其他的區域都是不燃燒的,只是接受到了太陽核心的熱傳遞而已。從這一點就可以說明,不說用地球大小的液氮罐去投向太陽,即便是拿木星大小的液氮罐去,那也是撲不滅的,因為其真正燃燒的區域不在外面,而是在核心。

    太陽燃燒的物質是氫,是元素的核聚變,不是化學反應,而太陽的核聚變的開啟是由萬有引力收縮而產生的。萬有引力收縮致使太陽內部受到強力的擠壓而產生高溫,高溫開啟核聚變,核聚變反應燃燒氫。從這一系列的程序中可以看得出來,不說拿多大的液氮罐去投向太陽,只要太陽沒有被衝擊力解體,那麼無論往上面投入多大,溫度多低的東西上去,它都是沒辦法將太陽澆滅的。因為,萬有引力的收縮終究是會讓它復燃的。

  • 4 # 時空不在

    理論上 達到核聚變的條件就會發生聚變 而一但開始了聚變就必須將一切可聚變的聚變完。即使可控了聚變只能在某種程度上控制速度而不能隨心所欲的終止及重新開始。

  • 5 # 星辰大海路上的種花家

    熄滅太陽之:將地球大小的液氮罐投入太陽,能讓太陽滅了嗎?

    在熄滅太陽的道路上真是不把太陽滅了不罷休啊,地球大小的液氮罐,這得多大量啊,一下丟入太陽,-196℃的液氮將會吸收大量的熱,肯定會使太陽溫度下降不少,那麼能讓太陽滅了嗎?

    一、地球大小的液氮罐得多少液氮?

    地球的半徑6370KM,那麼地球體積為:1.0832073×10^21m³

    液氮的密度:0.81噸/m³

    那麼總質量為:8.774×10^23千克

    但事實上地球那麼大的液氮罐的液氮總質量應該遠超這個比例,中心處的密度將會更大,不過我們就假設它就是這麼點質量,因為跟結果差異也確實不大!

    二、將這些液氮汽化需要多大熱量?

    一千克液氮的汽化熱大約為:423kJ/kg

    那麼將這個地球大小的液氮罐汽化需要:3.71×10^30J

    看上去確實是一個天文數字,而這僅僅是汽化而已,各位是不是很興奮呢,難不成太陽真要熄滅了?

    三、太陽每秒產生多少熱量?

    其實這是可以計算出來的,不過有現成的資料可以查,為毛要算呢,多麻煩是不?

    太陽每秒約產生:3.8×10^26J的熱量,

    那麼這個需要多久呢,大約10000秒

    也就是3小時不到一點!

    看起來太陽要花3小時候才能將地球那麼大的液氮罐徹底汽化,果然夠威力,足以在太陽上製造出超級黑子了,甚至可以讓朝向地球這面太陽看起來黑乎乎的,那麼這樣就算是將太陽滅了嗎?

    四、太陽的燃燒原理是什麼?

    假如太陽是一場普通大火的話,那此次熄滅太陽就非常接近成功了,但很可惜太陽並不是這樣的燃燒的!太陽真正的熱量來源於核心核聚變的能量,簡單的說太陽就像一個內熱式的熱得快,想要熄滅一個內熱式的發熱裝置,簡直就不可能!而且太陽還有一個特點,無論向太陽丟什麼東西,它反而會燃燒得更猛烈,因為質量可以增加核心的溫度,會導致氫元素聚變更劇烈!

    五、真的沒有熄滅太陽的方法了嗎?

    1.無限增加太陽的質量,稱之為捧殺!簡單的說就是太陽在質量增加之後會更快的消耗掉它的燃料氫元素而進入紅巨星時代甚至在都不會到紅巨星時代太陽就超新星爆發了,比如超過40倍質量的恆星,就根本不會到達紅巨星時代!

    2.將太陽質量抽取92%以上,稱之為棒殺!讓其質量小於80倍木星質量以下,那麼此時太陽無無法繼續燃燒氫元素,其走向滅亡是指日可待的!

    但無論哪種,我們都不可能實現,以人類這點水平就不要想熄滅太陽了,而且太陽真的熄滅的話,估計地球也撐不過三年!

  • 6 # 裸猿的故事

    很可愛的想法呢。

    不過我想問者的意思應該是地球體積大小的液氮,而不是一個空空的液氮罐吧,哈哈。

    圖示:噴液氮的槍與火焰噴射器的對噴測試,後院科學家(在自家後院做一些有趣/危險測試的科學愛好者)證明液氮槍很強,足以熄滅火焰噴射器。

    太長不看版:答案很簡單不能撲滅太陽。

    原因見下面的詳細敘述。

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    首先當液氮數量達到地球那麼大的時候,您就真的不需要考慮用一個罐子把它裝起來,因為它將擁有足夠的質量自己形成一個液氮星球。

    不妨讓我們先算算地球體積那麼多的液氮,到底會有多大的質量吧。

    液氮密度:0.807克/立方厘米,密度略低於水,溫度-197攝氏度

    地球的質量:5.97237×10^24 千克

    地球的平均密度:5.514克/立方厘米

    所以如果地球是液氮組成的,那麼它的質量為:5.97237×10^24 *0.807/5.514 = 8.740846*10^23千克,而月球的質量也才7.3477 × 10^22 kg,所以液氮地球相當於十個月球質量呢,足夠形成一個獨立完全由液氮形成的星球。

    如果我們將這樣一個星球與太陽撞擊,會發生什麼事情呢?

    圖示:扔進火堆自動爆裂的滅火球,將滅活粉末向四周噴灑達到自動滅火功能,可用於小型失火。

    是否會像這個動圖中所演示的那樣,噗嗤,太陽熄滅了,天空一片黑暗!

    如果一顆液氮星球衝入太陽,能將太陽熄滅,那可將是一次永久性的日食。人類會因此滅亡嗎?不過在放飛想象之前,讓我們先搞清楚為什麼液氮能滅火吧。

    液氮為什麼能滅火?

    液氮能撲滅火,是因為它不參與燃燒,其次它非常冷,物質的燃燒總是需要一個燃點,一個被點燃的溫度,低於該燃點火就會熄滅,此外地球上物質的燃燒大多需要空氣中的氧氣,所以只要能隔絕氧氣或者降低溫度都能達到滅火的效果,當然滅火時常常是雙管齊下。

    以森林火災為例,因為森林火災常常給人類造成大麻煩,所以對它的研究也非常多。一方面它浪費了寶貴的木材資源,並造成野生動物的大量傷亡,同時還製造空氣汙染,森林火災還常常造成人員傷亡。

    圖示:燃燒的野火三要素:可燃物+熱量(溫度)+氧氣。

    森林火災常見原因是閃電擊中樹木產生的高溫引發。但一般來說,如果空氣中的氧氣濃度低於16%,就很難發生森林火災,這大概相當於海拔2134米。這既可以在實驗室進行驗證,也能從地球的火災史上得到旁證,在大氣中的氧氣濃度升高到16%之前,沒有任何燃燒的化石遺蹟。

    圖示:3.6億年前地球中的氧氣水平升高到超過16%,大規模火災也正式出現在地球上。

    在埃克塞特大學的野火實驗室,地球系統科學教授Claire Belcher研究了在自然界發生天然火災所需要的氧氣濃度限制,他們將自己的發現稱為“火窗”,在實驗室中,他們發現,如果大氣氧濃度低於16%,即使將一根木材點燃,它們也難以蔓延擴散。但是,現在空氣中的氧含量為20.9%,在這種情況下,一旦木材被引燃,火災就迅速傳播。而如果氧氣濃度達到23%或更高的水平,那火災會變得更加頻繁,廣泛並具有更大的破壞性。在氧氣濃度達到30%後,任何可能產生火花的東西都能很容易的引燃任何可燃物,除非它的含水量極高。

    圖示:地球史上的氧氣濃度波動

    地球大氣中氧含量突破16%事件大約發生在距今3.6億年的時候,也就是從那時候開始地球上有了大規模的森林火災,並在地層中留下了大量火災證據。而在此之前就沒有這樣的事情發生,不是因為沒有植物沒有可以燃燒的東西,而是因為大氣中的氧氣濃度不夠製造出大規模的火災呢。

    所以,讓我們再次確認一下,滅火的要素是:

    1、降低溫度

    2、阻斷可燃物與氧氣的接觸

    液氮顯然是非常優秀的滅火劑,因為它的溫度極低,達到零下176攝氏度,而且它覆蓋在燃燒物上也就順便阻斷了這些物質和氧氣的接觸,同時液氮受熱轉變為氮氣,在區域性將成為優勢氣體驅逐附近空氣中的氧氣,而氮氣本身是無毒的,因為我們空氣中就含有高達78%左右的氮氣呢,液氮簡直是完美滅火劑,除了它過於昂貴以及溫度太低很可能會造成低溫傷害之外,就沒有別的缺點了。

    但是太陽並不是一團火,因為它幾乎不含氧氣呢。

    讓我們看看太陽的物質組成。

    圖示:太陽的主要元素是氫,佔比超過90%,剩下的主要是氦佔比為8.8%。剩下的其它元素總佔比微不足道,其中氧的佔比僅為0.0774%。

    在幾百年前物理學家在估算出太陽的質量和太陽每秒鐘釋放出的能量後,就產生了一個巨大的疑問,太陽的能量從哪裡來?即便太陽全是煤組成的,先不管氧氣從哪裡來,以太陽釋放能量的速度,它只夠燃燒兩千年!可太陽至少已經燃燒了幾億年了(那時候物理學家對太陽系壽命的估算還很不靠譜,但幾億年和兩千年相比依然超過得太多了)!

    圖示:太陽系的誕生

    所以,太陽肯定不是一個燃燒的火球。那太陽為什麼會發出光和熱?

    這事兒直到愛因斯坦的質能方程橫空出世,才解決了這個困擾物理學家百年的難題。太陽是透過將質量轉變為能量來放出光和熱的,只需要很少一點質量就能得到極多的能量。太陽就是一個巨大的氫氣球,它的質量實在太大了,大到在引力的作用下,在核心產生了超高壓力和溫度,在這兩者的共同作用下,其核心的氫原子彼此之間發生猛烈的撞擊,彼此融為一體,成為氦原子,在這個過程中釋放的能量,將太陽從一顆巨大的氣態星球轉變成一顆耀眼的恆星。

    圖示:在太陽核心發生的核聚變反應過程,從氫原子開始最終生成兩個質子和一個氦,同時釋放能量。恆星本質上是一臺元素的熔爐,在這裡輕元素轉變為更重的元素。

    據理論計算,太陽核心的壓力達到2500億個大氣壓,1560萬K的溫度。在如此巨大的壓力和溫度下,氫元素和氫元素之間聚合在一起轉變為氦元素,在這個過程中會出現少許質量損失,這些損失的質量不會憑空消失而是轉變為了能量。所以,將地球大小的一團液氮扔進太陽去,完全算得上是火上澆油的行為,任何增加太陽質量的事情,都會更加猛烈的刺激太陽的核聚變,讓太陽之火燒得越發旺盛。

    那就沒有快速熄滅太陽的辦法了嗎?

    理論上還是有的,比如減少太陽的質量,如果將太陽的質量降低到現在質量的8%以下,那麼它的核聚變的條件就會消失,太陽也就會熄滅。或者增加太陽的質量,讓其質量在短時間內迅速增加超過臨界質量,到那時,太陽產生的核聚變能量不足以抵抗向內收縮的引力,那麼太陽將直接轉變成一個黑洞,當然在此之前,或許會有一次超新星大爆發或許沒有,這得看用什麼元素增加太陽的質量了,如果用鐵去增加,那麼太陽將會悄無聲息地變成一個黑洞,因為鐵元素在發生核聚變時非但不釋放能量,反而吸收能量。

    圖示:太陽受到兩個力量的影響,向內收縮的引力和向外膨脹的核聚變產生的能量。如果產生的能量不足以對抗向內收縮的壓力,太陽就會被壓塌,這將發生在太陽的晚年,到那時太陽會轉變成一顆體積小質量大的白矮星。

    圖示:恆星的命運。

    宇宙中的恆星如太陽,將最終轉變為白矮星。但那些比太陽質量大得多的恆星,在它們生命的晚期,它們會在經歷一次超新星大爆發之後,看殘存的質量有多少,少一點就轉變為中子星,多一點就直接轉變為黑洞。在發生超新星大爆發時,此前核聚變反應產生的各種新元素就會被拋灑到宇宙中,當然超新星爆發的過程本身也是元素生產機。

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