太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢?

对于太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢之话题,我个人的观点认为,太阳目前拥有的物质,是一种高强度、高密度和高纯度的有机可燃物质,其物质的本质是一种蓄热可燃的有机碳化物,能持续产生核聚变超高温的燃烧现象,这种物质也可称之为核能物质。为什么会这样说呢?因为:

从太阳能发光发热的表现来看,是一种可燃物质的体现,自然界所有能自发燃烧的物质,都是由有机碳化物所演变形成不同燃烧能力表现的能量物质,而太阳上所拥有的能量物质,也是由有机碳化物演变成为燃烧能力特强之核能物质最为高级的一种表现。

然而,太阳的体积与质量是巨大的天体,所拥有高强度、高密度和高纯度的核能物质也是巨大巨多的情况,由于高密度的作用,会使其在燃烧的过程中从外到里地逐渐进行,燃烧过程会持续产生超高温的核聚变现象,能为太阳系持续散发出光和热以及庞大数量的尘粒流物质,为太阳系太空间万物的诞生与成长创造了物质与能量来源的自然条件。

我们的太阳系在太阳核聚变的照耀下,已经历了约为50亿年漫长的岁月,已形成了太阳系太空间群星璀璨现阶段的星空状态。随着时间之箭的推移,太阳目前所拥有的核能物质,还可以自发地再光辉约为50亿年。

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太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢?

太阳主要是由氢和氦元素组成。不光是太阳,宇宙中所有的恒星都主要由这两种元素组成,就是大一点的气态行星也主要由这两种元素组成。

我们整个宇宙主要物质组成就是氢和氦,如果按原子总量计算,氢和氦占有整个宇宙原子数的99%以上,其余各种元素加起来还不到1%。

这是因为从宇宙大爆炸开始,最早出现的元素就是氢和氦,还有少量的锂。这几种元素是我们宇宙最纯洁最原始的元素,也是最轻的元素。

现在我们宇宙中已经有118种元素,那些比氢和氦重的元素都是后来宇宙在演化中逐步生成出来的,主要是透过恒星演化和超新星大爆炸,在高温高压下聚变出来的,因此也可以说,这些较重的元素是宇宙的残渣垃圾。

而我们地球就是由这样的垃圾组成,人类本身也是由60余种元素组成,因此也可以说是宇宙的垃圾。

所以,人类社会对金钱充满了渴求,还有很多肮脏的欲望。哈哈,这些都是随意发挥,如果你很清高,不必当真。

我们地球是太阳系类地行星主要一员,从我们身上可以看出太阳并不是宇宙的第一代恒星,而是在多少代老恒星死亡后留下的渣滓上脱胎出来的,所以才会有这么多的杂质。

但不管怎样,杂质还是很少很少的,太阳主要还是由氢和氦组成的,如果按原子数计算,还是和宇宙元素丰度差不多,其中氢占据了90%,氦占了约9%,其余元素1%多一点。如果按照密度比重来分析,太阳主要元素占比约:氢73.46%、氦24.85%、氧0.77%、碳0.29%、铁0.16%、氖0.12%、氮0.09%等。

别看除了氢和氦,其余元素比重只占太阳质量的1.69%,也相当5633个地球呢。因为地球质量只占太阳质量的0.0003%,是太阳质量的33万分之一。

所有恒星发生的核聚变都是由于恒星自身引力导致核心的高温和高压激发的。

太阳中心温度1500万度,压力相当3000亿个大气压,在这种温度和压力下,氢原子的核外电子被剥离成自由电子,核子被挤压融合到了一起,形成了4个氢核融合为1个氦核的聚变。

太阳中心每秒钟有6亿吨的氢参与核聚变反应,融合成5.957亿吨的氦,并释放出430万吨质量转化的能量,这相当于每秒钟向太空释放3.8 ×10^26 焦耳的电磁辐射,我们地球能够接受并享受到这些能量的22亿分之一。

太阳就是核心区源源不断发生核聚变的巨大张力,与太阳巨大体积的引力压力相抗衡,在这种平衡中一直保持着核聚变的不断进行。这就是太阳的主序星阶段,像太阳这样的黄矮星主序星阶段要进行100亿年。

现在太阳主序星阶段已经过了约50亿年了,再过50亿年,太阳核心的氢就会燃烧殆尽,满足不了太阳核聚变燃料的持续供应,太阳就会变得不稳定,终于中心核聚变熄灭,巨大的引力压力会导致物质向中心坍缩。

这种更为巨大的引力压力会激发太阳中心聚集了100亿年的氦发生氦闪,就是氦核聚变,更高的温度和核聚变张力会使太阳外围气体急剧膨胀,这就是太阳的末日前红巨星阶段。

这个阶段太阳半径可以扩大200到300倍,其表面外沿将到达金星甚至火星轨道,沿途的行星都将被吞噬化为气态,所以我们地球在那个恐怖的时代会不会被吞噬还很难预料。

不过有一点是肯定的,地球即使不被吞噬,也将被烤焦,成了一个埋在火堆里的土豆。值得庆幸的是,那个时代地球已经早就没有了生命,人类要么早已移民外星球,要么早已灭亡了,不会受到那种煎熬。

氦核聚变比轻核聚变来的更猛烈更快,很快氦就消耗殆尽,全部被聚变成碳,太阳经过红巨星阶段,再也没有能力激发碳核聚变,聚变之火就渐渐熄灭。

经历了百亿年红红火火的太阳,这时已经行将就木,外围的气体外壳越扩越大,最后渐渐消散到太空,留下中心物质坍缩成一个致密的碳核,这就是太阳的尸骸~白矮星。

这就是太阳发生核聚变的原因和结局,也是所有恒星发生核聚变的原因,不过不同的恒星结局就不一样了,这个问题时空通讯过去有过不少论述,有兴趣的朋友可以前往查看。

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太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢?

所为太阳是什么物质组成,太阳有40多种元素组成,但它也是宇宙中的物质,这是它正确的氧气和氢气。

太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢?

构成太阳的物质并不特殊,占太阳总质量大约98.2%是氢元素和氦元素(其中以氢元素为主,占71%左右),而剩下的不到2%的质量,是由氧、碳、铁、氖、氮、硅、镁等等元素组成。

并且太阳上的物质形态几乎都是以等离子态出现,这是一种区别于常见的固液气三态之外的另一态,在宇宙中广泛存在。

而太阳的能量来源,题目中已经提到,是核聚变,那么这个核聚变又是为何而起呢?为什么地球、火星、木星等等八星行星不会自发启动核聚变呢?

太阳能够启动核聚变,关键在于它庞大的质量,我们知道太阳的质量占据了整个太阳系的99.86%,相当于33万颗地球。如此惊人的质量,那么其核心区域所受到的压力是非常惊人的,根据科学家估算,其核心工作区域,温度达到了1500万摄氏度,压力相当于2500亿个大气压。

在这样的基础上,再加上量子隧道效应的存在,太阳核心处得以展开持续不断的核聚变反应,氢元素在不断的聚变为氦元素,过程中释放出大量能量,根据测量的太阳表面温度,推算出太阳每秒释放的能量足足有3.8*10^26次方焦耳,按照质能方程,这些相当于每秒有420吨物质被完全湮灭。

但太阳上能够用于反应的氢也是有限的,因此也意味着太阳终有一天会脱离主序星的阶段,之后的演化就是变为红巨星→白矮星→黑矮星。

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太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢?

太阳是什么物质组成的?

按照目前主流理论“宇宙大爆炸模型”,我们知道,宇宙起源于一次大爆炸。而这个理论一共有三个支持的相关证据:

  • 宇宙微波背景辐射
  • 氦元素丰度
  • 哈勃观测到的星系红移现象

宇宙大爆炸初期,温度随着时间的变化而降低,而物质粒子也逐渐形成。

我们要知道,如今所谓的“物质都是由原子构成”,但是原子并非不可再分的粒子,原子是由原子核和电子构成的,而原子核又分为中子和质子。(当然,实际情况远比这样复杂,在这里就不详细讲述了。)

质子和中子其实还可以再分,它们是由夸克构成的。

而夸克、电子是目前我们已知的不可再分的粒子。而氢元素的原子原子核内只有一个质子,核外只有一个电子。

所以,最容易构成的原子是氢原子。而第二容易形成的就是氦原子。因此,宇宙中大部分的原子都是氢原子和氦原子,占据了总量的99%以上。所以,宇宙中大多数的天体都是由氢原子和氦原子构成的。太阳主要就是由氢和氦构成的

估计你要质疑我了,毕竟地球并非如此。但我们要知道,太阳占整个太阳系总质量的99.86%以上,地球只是一个普通的行星,而且还是行星中很小的那种。那些大行星也是主要由氢和氦构成的。

太阳为什么会自发核聚变?

关于“太阳为什么会自发核聚变”的问题,如果用一句话来概括,这一定是:太阳质量足够大

其实一个天体能不能成为一颗恒星,完全取决于自身的质量,成为恒星的最低标准是至少要具备太阳质量的7%~8%(当然这个数值目前还有争议)。在太阳系中木星的质量是行星中最大的,但是它距离成为一颗恒星还有一点差距。

太阳在自身引力的作用下,导致太阳内核的温度达到了1500万度,压强达到了200多万个大气压。

这使得太阳不是单纯的气态,液态,固态,而是等离子态。

在这种状态下,原子的结构都保不住了,原子核和电子各自自由地在太阳内核乱串,就像一锅粒子粥一样。

我们都知道,太阳内核其实是在发生核聚变反应的,这种反应其实是在原子核层面进行的,基于太阳内核的等离子态,原子核之间发生核聚变并非不可能,但其实也存在障碍,具体来说就是库伦斥力。我们都知道同种电荷相相排斥,异种电荷相吸引。而原子核都是带正电的,因此它们之间存在着斥力。

由于库仑力的存在,需要克服这种力才能反应,因此要进行核聚变反应并不容易。这也是为什么同样是核聚变,在地球上引爆氢弹需要事先引爆一枚原子弹,这样才能提供核聚变反应所需的条件,也就是1亿度的温度。

可是我们都知道太阳内核是1500万度,和1亿度还相去甚远。但在量子世界中存在一种叫做隧穿效应的现象。说白了就是原本需要付出很大的成本去克服的事情,在量子世界中也会有一定的概率发生。

不过,这个概率真的很低,大概是一对氢原子核平均10亿年才能发生一次核聚变反应。虽然概率很低,但太阳内核所含有的粒子数也足够多,因此核聚变才可以发生。不过,也正是因为发生概率很低,导致核聚变反应会非常的缓慢,并不会像氢弹那样一下子全炸了。而一开始恒星烧的是氢原子核,生成氦原子核。

最后,我们来总结一下,太阳主要是由氢和氦构成的,太阳能够自发核聚变反应的阻碍是原子核间的库伦斥力,由于有量子隧穿效应的存在,反应得以发生,但反应速度很慢。

太阳是什么物质组成的?为什么会自发的发生核聚变反应呢?

我们都知道,物质一般来说有三态,固态、气态、液态。

不同的状态其实是粒子之间的距离和化学键有关。就拿最常见的水来说,水的不同状态是由于水分子之间的间距不同,以及是否具有氢键相关。

那么问题来了,太阳是由什么物质构成的呢?为什么太阳会发生核聚变反应,其他星球不会呢?

太阳是什么物质组成的?

关于这个问题,我们要先对太阳有个深刻的认识。我们都知道太阳特别大,那太阳到底有多大?这么说吧,太阳占据整个太阳系总质量的99.86%以上,剩余的不到0.14%是其他行星,卫星,小行星和陨石等,而这当中有一半的质量属于木星。由此可见,我们的地球在太阳面前根本就是忽略不计的存在。

事实上,在46亿年前,在太阳系这个位置有一片横跨2光年的分子云,这片分子云后来发生了引力坍缩,在引力的作用下逐渐形成了太阳,剩余的边角碎料才形成了其他的天体。所以,其他的天体质量才会如此的小。

太阳质量巨大就造成一个问题,那就是太阳的内核温度特别高,高达1500万度,200多万个大气压。在这样的状态下,原本的原子结构就没有办法保住,电子由于获得足够多的能量,脱离了原子核的束缚,开始自由地移动,这就像是一锅粒子粥一样。

因此,太阳实际上并不属于三态中的任何一种状态,而是一种叫做等离子态的状态。实际上,除了太阳,或者说除了恒星,宇宙中还有很多等离子态的物质。甚至是宇宙大爆炸早期的状态,也是等离子态,还有我们常见到的“火焰”,其实也是等离子态。

太阳为什么会发生核聚变?

我们都知道要引爆氢弹的温度大概是1亿度,太阳内核温度远远达不到这个水平,那为什么核聚变反应还能发生呢?

太阳会发生核聚变反应其实和等离子态有很大的关系。当太阳处于等离子态时,我们如果有理想的放大镜去看,就会发现其中有很多原子核、电子、光子。由于太阳99%以上的物质都是氢元素和氦元素。因此,太阳内核主要就是氢原子核和氦原子核。而我们知道,氢原子核只有一个质子。

也就是说,太阳内核中存在着大量的质子。由于处于等离子态,因此,这些这次质子就有一定的概率会撞到一起。但是,我们也知道,同性相斥,质子是带正电的。所以,质子之间是互斥的,要撞到一起发生核聚变反应就需要克服库伦斥力。

一般来说,这样的反应在宏观世界当中是不太可能发生的。但是,在微观世界当中存在一种量子效应叫做:隧穿效应。意思是说,即使是不太可能发生的事件,或者说需要输入大量能量才可能发生的事件。在量子世界中,也有一定的概率会发生,只不过这个概率低得可怜。

根据理论计算,我们可以知道,这个概率大概是一对质子发生核聚变大概10亿年才能发生一次。但是,由于太阳内核中粒子数足够多,即使是再小的概率也能发生。因此,太阳的核聚变反应才会被点着。

具体来说是这样的,当一个质子靠近另一质子时,如果此时弱力恰好发挥了作用,就会让一个质子变成不带电的中子,这时候两者就可以结合形成一个氘核。也就是下图中第二个,原子核内有一个质子和中子的原子核。

这其实是太阳内一系列核核聚变反应的第一步,也是条件最苛刻的一步,只要这步可以实现,后面的反应也就都好说了。

不过,就像上文所说的那样,这个事情的概率很低,因此,太阳不会像氢弹那样一下子全炸了,而是缓缓地燃烧着。如今,太阳正处于主序星时期,内核的核聚变反应是氢原子核经过一系列复杂的反应最终生成氦原子核。

所以,太阳发生核聚变和自身的质量或者说引力是有很大的关系,如果没有引力的作用,太阳就不可能成为等离子态,也就更谈不上核聚变了。

太阳整个主序星时期大概要持续100亿年,如今是已经度过了46亿年的时间。再过50亿年后,内核的氢原子核基本上烧得差不多,就开始烧氦原子核了,太阳会膨胀成一颗红巨星,最后成为一颗白矮星。

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