地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?

这是个很有意思的问题,因为地球之所以有温度是受太阳的影响,而太阳本身就像一个大火球,其表面温度非常的高。那么,在地球上有没有一种物质可以靠近太阳不融化呢?要想解决这个问题,我们需要解决几个小问题:第一,太阳表面的温度;第二,地球上最耐高温的物质。基于这两个小问题,我们一起来找一下地球上是否有一种物质可以抗住太阳的高温?

太阳的表面温度

从表面上看,太阳确实像一个大火球一样在持续的燃烧,但其实太阳不是真正的在燃烧,因为,燃烧的必要条件为:可燃物、着火源以及氧气。不说别的,太阳表面是没有氧气的,所以它不也不可能是在燃烧。而太阳之所以看起来像是在燃烧,其实是因为其内部的核聚变产生的热量释放的视觉效果。

根据科学家的研究发现,太阳的核聚变主要集中在从中心到四周四分之一的位置,而这个区间内的温度也是最高的,可达1500万℃,而且这个区间内的压力超过了地球压力的340亿倍。在如此高温和高压的环境下,太阳的核聚变一直在进行。

太阳中心的温度一部分被氢离子吸收,一部分从太阳中心向四面八方逃逸,许多逃到了太空之中,这就导致了太阳表面的温度远不及中心温度,只有约5500℃左右。但即使这样的温度也是我们地球上白色岩浆(岩浆最热的形态)的4倍以上了。

地球上最耐高温的物质?

地球上最耐高温的物质是什么呢?首先,我们要明确一下物质的概念。什么是物质?物质简单的说就是一切在静止状态下有质量的东西。弄清楚了物质的概念,我们来看一下最耐高温的物质。

在地球上,最耐高温的金属单质是钨,我们以前用的大头灯泡中的丝其实就是钨,正是因为它耐高温的特点,所以即使灯泡的表面已经烫手了,细小的钨丝也没有任何的问题。钨的熔点在3410℃左右,也就是说放到岩浆里,钨都不会化掉(岩浆最高温在1300℃左右)。

当然,钨只是最耐高温的金属单质,在非金属单质中,碳的熔点要比钨高一些,熔点在3500℃左右。除了单质,有一种化合物,它的耐高温能力要远强于钨和碳,它就是Ta4HfC5,也就是五碳化四钽铪。其中铪是这个化合物耐高温的主要原因,不过铪并不是金属单质,而是金属元素,正是有了铪,五碳化四钽铪的熔点到达了4215℃。

不过,即使是五碳化四钽铪也抵挡不住太阳表面平均5500℃的高温,换句话说就是,它靠近太阳也得融化。

那么,地球上就真的没有物质能够抗住太阳的高温了吗?答案是否定的。在太阳的组成中,有75%的氢和23%的氦,而无论是氢原子还是氦原子都是有质量的,而且在地球上也都是存在的。其中一个氢原子的实际质量为1.674×10⁻²⁷千克,一个氦原子的实际质量为6.6969×10⁻²⁷千克。虽然非常的轻,但是它们在静止状态下也是有质量的,所以,它们也是物质。

而作为太阳的主要组成成分,显然氢和氦都是能够抗住太阳表面温度的存在,并且到目前为止,没有发现过氢和氦的熔点、燃点。

总结

物质的覆盖面太广了,虽然太阳的高温确实能够融化地球上的绝大部分的物质,但是,对弈氢和氦,太阳表面的温度显然拿它们是没有办法的,参考太阳内部的核聚变,在高温和高压的条件下,氢才会发生改变,所以,氢、氦抗住太阳表面温度是没有问题的,而这两种物质,地球上都有。

地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?

很遗憾,这个真没有。不要说地球上的物质了,就算是整个地球,太阳都能将其融化。

目前地球上熔点最高的物质是铪合金——五碳化四钽铪化合物,熔点高达4215摄氏度。不过很遗憾,太阳表面温度5500摄氏度,足足差了一千多摄氏度。而单纯温度达到一千多摄氏度,就足够将大部分石头融化了。

如果再往里延伸,太阳的核心区温度可以达到1500万摄氏度,毫不夸张,人类即便穿过表面进入核心,在强大的压力以及极高的温度下,你也会成为核聚变原料。

至于隔离太阳热量,我们这里只考虑热辐射这个方面。

如果将热辐射全部反弹,而热辐射的传递形式就是电磁波,因此如果能造出一块反射率达到100%,可以反射全波段的“镜子”,理论可以完全隔绝热辐射。可惜这又是理论上的可能,实际中并不存在。

一句网络上的玩笑话——“我们等太阳落山,再靠近”

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地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?

很遗憾,没有。不过要制造一个“装太阳的容器”未必需要耐热的材料,隔绝太阳的热量也未必需要用绝热材料,咱们慢慢看。

太阳表明的温度在5500℃左右,太阳核心则能达到1500万℃。而地球上天然存在的熔点最高的物质是钨,熔点是3410℃,人工合成的最耐高温材料的熔点也不超过4200℃。目前我们没有任何材料可以承受太阳的高热。既然有形之物做不到,我们可以考虑一些“无形之物”。

先问一个问题,为什么太阳是球形的?太阳中心在发生氢聚变,相当于持续不断的大量氢弹爆炸,强大的辐射压把物质不断喷射出去,那么是什么力量约束太阳保持球形不炸开呢?是引力,太阳自身巨大的质量形成引力场,把表面的物质拽向核心,同时辐射压把核心物质向外喷发,形成平衡,保持了球形。换句话说,引力场就是装太阳的“容器”。

科学家想在地球上造一个人工太阳“可控核聚变”来解决能源问题,既然目前没有一种物质能够装太阳,所以科学家也是希望利用场来约束太阳。不过人造小太阳质量很小,不足以形成足够大的引力场,科学家用的是磁场。高中物理知识,带电粒子在磁场中会发生偏转。聚变的原材料氢核和产物氦核都是带正电的,如果我们有一个精心设计的强磁场,让核反应只在能在场内进行,带电粒子都飞不出了,我们就有了一个装“小太阳”的“容器”了。

再来说隔热的事,大家听过“纸锅烧水”吧?沸腾的水带走多余的热量使得纸锅温度达不到着火点。目前的核电站也是类似原理,用大量水来冷却反应堆,里面在核裂变,外面却感受不到澎湃的热量。未来的人工太阳核聚变发电站也是利用同样原理。用冷却液带走热量对设施外隔热,同时用冷却剂吸收的热量来发电。

可控核聚变的原理我说的比较通俗,实际上还有很多复杂的细节。不过近年发展很快,不久的未来我们将会在地球表面制造我们自己的太阳。

地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?

NASA计划于2018年下半年发射帕克探测器,外表覆盖着耐1400℃高温的材料,经过几次变轨后,帕克探测器距离太阳的距离将达到史无前例的590万公里,飞行速度达到200公里每秒,也将是飞行最快的探测器。帕克探测器外部覆盖碳复合材料,能够承受太阳表面(距离三个太阳半径)处的高温,但却无法再接近了。太阳表面温度据推测能达到5500℃,目前人类所能制造的最耐高温的材料也只能承受4200多度的高温。并且距离太阳过近的话,高能粒子流、高温等会严重干扰探测器的正常工作。太阳释放的巨大能量生成的高温,使太阳表面的气体成为等离子体,原子团被电力或者电子被剥夺,已经不是完整的原子了。简单的材料或许都无法承受那样的环境。曾经在一部科幻作品中提到用中子做成的航天器,按照太阳的质量,如果真的能够实现,人类或许真的能够进入太阳内部进行一些观测,但那种已经不能叫材料了,况且以人类目前的科技是无法做到的。或者能够利用磁场等,能够排开带电粒子,但耗费的能源也将是巨量的。能够在靠近太阳时隔绝太阳热量的材料也许压根就不存在,到头来只能应用磁场等,核聚变、反物质或许能够提供所需的能源,然而目前核聚变只能稳定100来秒,制造1克反物质耗费能达到万万亿级别,难以想象。

地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?

太阳是太阳系中表面最热的天体,高达5600℃,它集合了太阳系绝大多数的物质,占太阳系可见物质总量的99.86%,这些物质在太阳上既不是固态也不是液态还不是气态,而是等离子态,也就是说太阳本身就是一个巨大的等离子球。

地球上没有任何东西能够抵挡太阳的温度,如果我们的地球靠近太阳,会很快被融化并汽化掉,最终成为等离子态,变成太阳这个巨大等离子体的一部分。

不但是地球上的物质无法承受太阳的高温,科学家们制造出的所有物质和物体也无法在太阳表面的高温之下不融化,电灯泡里面的钨丝可以承受3415℃的高温,人造熔点最高的钽铪合金需要达到4200多℃的高温才会融化,然而太阳表面的温度高达5600℃,仍然能将它们融化甚至汽化掉。

那么人类真的就无法到达太阳表面了吗?其实这个可能性也不能完全否定,比如现在人类正在研制的可控核聚变技术,在核聚变的瞬间会产生高达几千万甚至上亿摄氏度的温度,地球上当然也没有能承受如此高温的物体,但是科学家们却能利用人造磁场将能量控制在一定的空间范围中,那么如果人类将来利用这种技术有没有可能触摸太阳呢?

当然人类不可能制造一个巨型磁场将整个太阳控制起来,不过我们或可在探测器或者飞船的前端安装一个这样的单向输出的磁场,让其对太阳能量进行分流,使得太阳辐射过来的能量分向两边,这样探测器和飞船受到的热辐射就少多了,如果磁场装置不能长时间经受太阳高温,也可以不断对发射磁场的装置进行更换,更换之后立即降温,之后再进行置换,这样循环下去,我们或能做到靠近太阳表面。

前段时间,美国人发射的帕克太阳探测器会从距离太阳610万公里处掠过,那里的温度高达几十万摄氏度,理论上比太阳表面的温度还高,但是由于粒子的密度比较稀薄,那里的实际温度大约在900到1300℃之间,帕克太阳探测器采用了碳复合材料隔热技术,用厚达12厘米的碳护板阻挡太阳的光热辐射,可以抵御1400℃的高温,所以帕克探测器即便如此近距离地接触太阳也将安然无恙。

不过帕克太阳探测器使用的仍然是一种十分原始的隔热技术,但是这种简单的隔热技术还是被人类用来探测太阳,相信将来人类一定会有更高的技术手段来隔绝热量的辐射,做到触摸太阳不会永远是天方夜谭。

地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?

没有!要知道就是地球靠近太阳都会被融化掉!隔离太阳的热量更不可能了!

我们要知道,太阳是一颗恒星,其表面的反应热量和能量就能够达到5500摄氏度,其核心的温度能够达到1500万摄氏度,这样的热量是任何物质都无法隔绝的,而且,太阳本身的辐射能量也极高,一般来说,没有地球大气层的保护,太阳辐射能够杀死地球生所有的生命。

但说到隔绝太阳的热量还是有可能实现的,根据网上的其他说法来看,似乎利用磁场能够实现困住“太阳”。即用一种强大的电磁场来实现将核聚变反应产生的能量利用磁场的引力和磁力作用将能量粒子包围起来,让大部分的粒子不跑出去,当然,人类目前制造不出能够包围太阳的强大磁场,只能制造一点的小磁场包裹住假想的迷你再迷你型的太阳。

说起来,一般企图控制太阳,都是为了控制核聚变,但是,核聚变需要两亿摄氏度的高温,这样的巨大压力一般来说很难控制,虽然相比目前的核武器的核裂变方式来说,核聚变更安全,辐射更小。目前物理学界研究的依旧是如何利用强磁场来控制核聚变。再回到核聚变的条件来看,两亿摄氏度的温度,目前人为实现不了,目前人类制造最高温度是5500万摄氏度,距离两亿摄氏度还有相当大的距离,不过值得一提的是,这个温度的获得方式依旧是核聚变。

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