在早期認知中,我們認為火焰燃燒最基本的物質就是氧氣,那麼問題來了,太陽燃燒把氧氣用光了怎麼辦?
如果我們粗略計算太陽每秒散發的能量,會得到一個非常恐怖的數字:
3846000000000000瓦
相當於每秒鐘需要9.615 x 10^18公斤的有機燃料,那麼以這種速度,太陽能夠燒多久呢?
要知道太陽的質量不到2 x 10^30公斤,除以一下也就是2000億秒,不到7000年。
顯然太陽的燃燒不可能依靠氧氣,是別的什麼反應。
那就是核聚變,這個過程已經持續了45億年,它也會再持續數十億年。
核聚變是和核電站完全相反的過程,此過程物質並不守恆,因為一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為光子。
在核電站中,我們利用鈾分裂釋放能量(核裂變),而太陽是利用氫的核聚變,形成氦或者其他大質量物質獲得能量。
太陽質量約百分之75是由氫組成,剩下的幾乎就是氦了,還有一些不到百分之2的重元素。
它的核心是唯一一個發生核聚變產生能量的地方,超過中心半徑百分之30的地方,核聚變就幾乎停止了。
太陽核心的粒子會被釋放的能量加速,然後這些過熱的粒子會反彈到太陽表面。被加熱的氣體會發光,就像氦氣通電發出橘光一樣。
接著它們會把加熱的能量釋放到宇宙中,最後到達地球,經過大氣層之後,剩下百分之一的光輻射哺育了生命。
太陽就是這樣不斷地失去一小部分的質量來保持它的光芒,在它的核心聚變爐中把氫合成氦。
既然核聚變能夠產生如此大的能量,人類能否利用核聚變呢?
首先要知道,產生核聚變的前提是,有足夠的溫度加熱物質,使得原子核和電子分開,這時的物質被稱為“等離子體”。
太陽依靠著自身巨大的引力來穩固等離子體,但是地球不具備這樣的條件,我們只能從別的方面入手,比如磁場。
好訊息是,在2018年,我國科學院等離子體物理研究所實現了一億度等離子體執行。
我國也計劃在2020年建設中國聚變工程試驗堆,以證明大規模聚變發電的可行性。如果能夠成功的話,將是人類歷史上劃時代的進步。