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太阳发光的科学原理是什么

发布时间：2023-04-12 08:16:40 来源：文档文库

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太阳发光的科学原理是什么

太阳发光的科学原理是什么

太阳是一颗典型的恒星，它每秒向宇宙空间发出巨大的能量。自古以来，太阳为何会发光发热，一直是人们关注的问题。曾有人认为，太阳是依靠燃烧煤来发光发热的，但经过计算，如果太阳是一个大煤球，按照太阳的总辐射能量3.75x10^26J，只够太阳发光发热1500年。后又有人提出，太阳是依靠物质向内部“掉落”，即重力势能转变为动能，再转变为热能来发光发热的，但这样一来，太阳就必须因为不断的收缩而越来越小，但没有观察到这一现象。且即使这样，也只能维持太阳以观测到的能量辐射一千多万年。上世纪20年代末，随着元素放射性的发现，英国物理学家亚瑟·爱丁顿提出，太阳的能量只能来源于氢的核聚变反应，并在30年代出版的《恒星的结构》一书中详细论述。但经过计算，要使氢发生核聚变反应，太阳中心的温度必须达到上亿度才行，而太阳中心的温度只有约1500万度，不足以引发氢的核聚变反应。
上世纪40年代，来自前苏联的美国物理学家乔治·伽莫夫应用德国物理学家维尔纳·海森堡的量子物理不确定性原理(也称测不准原理，解释了原子核的放射性。
美国物理学家富勒认为，这个解释也可以反过来用。于是，他把伽莫夫的理论应用于太阳能量的产生，终于计算出，在太阳内部，氢的核聚变反应能够在1500万度的温度下发生。
现在我们知道，包括太阳在内的.所有恒星，都是借助于量子物理学原理，时刻发生着各种核聚变反应，并借此发光发热的。根据爱因斯坦的质能公式E=mc^2计算，每“燃烧”1千克氢，就能放出6.4×10^14焦耳的能量，相当于燃烧19000吨煤所产生的能量。按照太阳目前的总辐射量计算，每秒钟有6亿多吨的氢被转
化成氦。这听起来很多，但其实只是太阳质量的很小一部分。太阳质量若取整数，大约是2×10^33克，或2×10^27吨。太阳每秒把6×10^8吨的氢转变成氦，每年“烧”掉不到2×10^16吨的燃料。按照这样的消耗速度，100亿年也只用掉2×10^26吨的氢，只有太阳总质量的10%。太阳在50亿年的漫长时间中，只消耗了不到5%的质量。太阳上，氢元素占元素总量的70%，氦占28%，其它元素只占2%。对于一颗恒星来说，虽然氢所占的量下降20%，该恒星就会显露出“老态”，而按照目前太阳因核聚变反应速率计算，太阳足可以稳定地“燃烧”上3.32×1017秒，约10^10年，即100亿年，因此说太阳现在刚到“中年”。它还可以稳定“燃烧”50亿年以上。在太阳内部，4个氢原子发生氢核聚变缩合成一个氦原子，放出巨大能量，这能量就是光和热。
太阳是利用核聚变发光发热的，当两种很轻的原子核在高温下相遇时(比如氦和氢，会合成新的原子核，同时释放出巨大的能量。
因为它时刻都在进行核聚变
这是人们一直在探索的重要问题。但是由于受到科技研究手段的局限，虽然各种各样的有关太阳能源的猜测相继提出，却总是找不出足够的科学依据。大约一百年前，德国和英国的科学家们根据能量守恒和转化定律提出太阳中的分子在引力的作用下会向中心坍缩。在着坍缩过程中，分子的动能会变成热能。所以太阳维持着它极高的温度，辐射出光和热。
本世纪三十年代起，随着原子核结构研究的深入，人们逐渐地认识到当很轻的原子核在极高的温度下非常靠近时，会发生聚变，形成新的原子核，并且放出巨大的能量。这为解释太阳的巨大能源的来源提供了新的理论。
美国物理学家贝特把聚变的理论推广到太阳。他认为太阳内部高达2000万度的高温下氢原子聚变为氦原子，同时释放出巨大的能量。根据这些核聚变计算出的太阳能量释放值与观察值相当吻合。地球围绕太阳公转的轨道是椭圆形的，每年7月离太阳最远(称为远日点，每年1月最近(称为近日点，平均距离是1亿4960万

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