就原始能源產量而言，地球上沒有任何東西能比得上我們的太陽。在我們太陽的深處，核聚變將大量的氫轉化為氦，在這個過程中產生能量。每秒鐘，這種核聚變都會導致太陽損失近7億噸質量，這些質量透過愛因斯坦的E=mc²轉換成能量。地球上沒有什麼能比得上這種能量。

圖注：比基尼環礁核武器試驗產生的蘑菇雲。這次試驗是1954年“城堡行動”的一部分，是迄今為止引爆的最強（但不是最強）氫彈之一。在氫彈爆炸中，核裂變壓縮一個內部彈丸，然後在失控的能量釋放反應中進行核聚變。在短時間內，那裡的溫度可能會超過太陽中心的溫度。

太陽核心的溫度通常是1500萬攝氏度左右。一些由前蘇聯和美國進行的中型熱核試驗引爆被記錄在（即使非常短暫）2億甚至3億攝氏度。我們精巧的3級氫彈爆炸比太陽聚變爐還要熱。

圖注：質子-質子鏈中最直接、能量最低的一種，它從最初的氫燃料中產生氦-4。這是一個核過程，在太陽和所有類似的恆星中把氫熔化成氦，淨反應將初始（氫）反應物總質量的0.7%轉化成純能量，剩下的99.3%的質量存在於氦-4等產品中。類似的將輕元素轉化為重元素、釋放能量的反應也在地球上的聚變炸彈中起作用。

地球和太陽內部最強大的核爆炸實際上有很多共同點。

它們的絕大多數能量來自核聚變：將輕核壓縮成重核。

聚變過程在能量上是有利的，這意味著產物的質量比反應物低。

這種質量差意味著“丟失的質量”透過愛因斯坦著名的方程E=mc²轉化為能量。

這一過程，只要它能持續，就會將大量的能量注入到有限的空間中。

控制這些核反應的物理原理是一樣的，不管它們發生在哪裡：無論是在太陽內部還是在原子彈爆炸的臨界核心區域。

圖注：這四幅圖顯示了三位一體試驗爆炸，世界上第一個核（裂變）炸彈，分別在16，25，53和100毫秒後點火。最高溫度出現在最早的點火時刻，在爆炸體積急劇增加之前。

任何爆炸中最熱的部分都發生在初始階段，此時大部分能量被釋放出來，但仍停留在很小的空間中。對於早期的單級原子彈，這意味著最初的爆炸是最高溫度發生的地方。即使在幾秒鐘之後，氣體內部的快速絕熱膨脹也會導致溫度急劇下降。

但在多級原子彈中，一個小型裂變彈被放置在適合核聚變的材料周圍。核爆炸壓縮並加熱內部物質，達到點燃失控核反應所需的高溫和密度。當核聚變發生時，會釋放出更多的能量，這是1960年蘇聯引爆沙皇炸彈的縮影。

圖注：1961年的沙皇炸彈爆炸是地球上有史以來最大的核爆炸，也許是有史以來最著名的融合武器例項，其當量達到50兆噸，遠遠超過任何其他已開發的武器。

這是真的：最熱的氫彈，利用核聚變的力量，確實達到了數億攝氏度的溫度（或者開爾文，我們將從現在開始使用它作為溫度單位）。相比之下，在太陽內部，光球邊緣的溫度相對較低，約為6000 K（開爾文），但當透過不同的層向內移動到太陽的核心時，溫度會升高。

太陽體積的大部分是由輻射區組成的，輻射區的溫度從幾千度上升到幾百萬度。在某些關鍵位置，溫度上升超過400萬度的臨界值，這是核聚變開始所必需的能量臨界值。當靠近太陽中心時，溫度會上升，在中心達到1500萬K的峰值。這是像太陽這樣的恆星所達到的最高溫度。

圖注：NSF Inouye太陽望遠鏡釋出的“初光”影象片段顯示了太陽表面上得克薩斯州大小的對流電池，其解析度比以往任何時候都要高。雖然太陽的外光球可能只有6,000 K，但核心的溫度卻高達15,000,000K

您可能會想，“怎麼會這樣，僅點燃一秒鐘的微型太陽會達到比太陽正中心更高的溫度？”

這是個合理的問題。如果你看總能量，就沒有可比性。上面提到的沙皇炸彈，是地球上有史以來最大的核爆炸，釋放出相當於50兆噸TNT爆炸產生地210千兆焦耳的能量。另一方面，太陽絕大多數的能量來自最熱的區域；太陽99%的能量輸出來自1000萬K或更熱的區域，儘管這樣的區域只佔核心體積的一小部分。相比之下，太陽每秒釋放的能量相當於4×10^38焦耳，比沙皇的炸彈釋放的能量高出約21個數量級。

圖注：這個剖面圖展示了太陽表面和內部的各個區域，包括核聚變發生的核心。隨著時間的推移，核心中含氦區域膨脹，最高溫度升高，導致太陽能量輸出增加。當我們的太陽耗盡核心的氫燃料時，它會收縮並加熱到足以開始氦聚變的程度。

由於能量的巨大差異，推斷原子彈的溫度比太陽中心高很多倍似乎是一個錯誤。然而，這不僅僅涉及能源。甚至與功率或給定時間內釋放的能量無關。在該指標上，太陽也被原子彈擊敗。能量和單位時間能量都無法成功地解釋為什麼原子彈可以達到比太陽核更高的溫度。

但是有一個物理上的解釋，我們需考慮太陽的體積。是的，太陽釋放大量能量，但是太陽體積非常巨大。

圖注：儘管有耀斑、日冕物質拋射、太陽黑子和其他發生在外層的複雜物理現象，太陽的內部還是相對穩定的：以內部溫度和每一層內部密度定義的速率產生聚變。

以半徑計算，大部分核聚變發生在太陽最深處的20-25%。但按體積計算，這隻佔太陽的1%。因為太陽是如此巨大——它的直徑大約是140萬公里，或者說是地球直徑的100多倍——它所產生的能量和能量的總量是以巨大的體積分佈的。關鍵不只是質量、能量或功率，而是能量的密度。

對於所有這些值都處於最高水平的太陽核心，太陽具有：

每立方厘米150克的密度，是水密度的150倍，

功率密度約為每立方米300瓦，與溫血人類的體溫輸出功率差不多，

因此，能量密度，相當於1500萬K的溫度。

圖注：太陽的解剖結構，包括核心，它是唯一發生融合的地方。即使在令人難以置信的1500萬K的溫度下（太陽達到的最高溫度），太陽每單位體積產生的能量也比一般人體少。然而，太陽的體積足夠容納10^28個成年人類，這就是為什麼即使是很低的能量產生率也能導致如此天文數字的總能量輸出。

太陽核心所包含的空間體積，它構成了質量、能量和能量的天文數字。 但是在空間的任何特定區域中，融合速度都相對較慢。 就熱能而言，每立方米釋放300 W的功率與您全天釋放的功率大致相同，並燃燒基於化學的燃料以維持您的溫血體溫。

就每單位體積的核聚變數而言，這僅相當於對太陽核心內部每立方米空間每秒轉換約3×10^(-18)千克成能量。為了進行比較，沙皇爆炸發生在不到一立方米的時間內幾分之一秒內發生爆炸，將超過2千克的質量轉化為純能量。

圖注：太陽是地球表面絕大多數光、熱和能量的來源，由核聚變提供動力。但如果沒有在基本層面上控制宇宙的量子規則，核聚變就根本不可能實現

在瞭解地面核爆炸如何達到比我們太陽最熱的部分更高的溫度時，尤其是在很短的時間間隔內，這是最重要的認識。在幾乎每一個有意義的指標上，太陽都遠遠超過了我們在地球上可以創造的任何東西，包括質量、能量、體積、功率以及所產生的持續輸出。

但是，核爆炸打敗太陽的方法雖然很小，但很重要。特別是：

一定體積（小）的聚變反應的數量要多得多，

這些反應在地球上發生的時間比在太陽下要短得多，

因此，單位體積釋放的能量總量要大得多。

在很短的一段時間內，直到絕熱膨脹導致爆炸的體積增大和溫度下降，核爆炸甚至可以釋放出太陽中心的熱量。

圖注：埃尼威托克環礁上的核武器測試邁克（Mike）（當量為10.4 Mt）。 該測試是常春藤行動的一部分。 邁克是有史以來第一個測試過的氫彈。 釋放這麼多能量相當於將大約500克物質轉化為純能量：如此少量的物質就發生了驚人的大爆炸。 涉及裂變或聚變的核反應（或像艾維·邁克這樣的人）都可能產生極為危險的長期放射性廢物，但它們產生的溫度也可能超過太陽中心的溫度。

太陽的內部是我們能想象到的最極端的地方之一。在1500萬K的溫度下，物質的密度是地球液態水的150倍，它的溫度和密度足以使核聚變持續進行，每立方米空間每秒輸出300焦耳的能量。這是一種持續不斷的反應，就像一個燒木頭的烤箱，除了更熱，密度更高，並且使用核燃料。

但是多級氫彈，其中的裂變炸彈使內芯壓縮，因此壓縮後的密度甚至比太陽中心高。 當聚變反應開始時，那些以非同尋常的密度發生的核過程會導致連鎖反應如此之大，以至於在一瞬間，給定體積內每個粒子的熱量超過太陽的熱量。 這就是為什麼，在地球上，我們可以製造出比太陽中心還要熱的東西——儘管只是一瞬間而已。