太阳每天烧了几十亿年,它的"燃料"到底是什么
看完这篇你会知道太阳靠核聚变发光、光从太阳核心到地球要花上百万年、以及太阳最终会变成什么
夏天被太阳晒得睁不开眼,你有没有想过——太阳到底在"烧"什么?木头烧完了会灭,蜡烛燃尽了会熄,可太阳已经烧了整整46亿年,还要再烧50亿年,它的秘密藏在一个和炸弹有关的物理过程里。
太阳烧的不是"火",是原子核在"抱团"
我们平时见到的火,是东西和空气里的氧气发生反应,释放热量。但太阳上根本没有这种普通的燃烧——如果靠这个,太阳的燃料撑不过几千年就会烧光。太阳真正的"燃烧方式"叫做核聚变,听起来高大上,其实可以这么理解:太阳的主要成分是氢气,在太阳核心那种极端环境下(温度高达1500万度,压力相当于2500亿个大气压),两个氢原子核会被"挤"得撞在一起,合并成一个氦原子核。这个"合并"的过程,会损失一点点质量,而这点质量就直接变成了巨大的能量向外释放。
有多大?爱因斯坦那个著名公式 E=mc² 告诉我们,质量乘以光速的平方就是能量。光速是每秒30万公里,平方之后是个天文数字。所以哪怕只损失一粒沙子那么重的质量,释放出来的能量都够一座城市用好几年。太阳每秒钟通过这个方式消耗大约400万吨质量,换来的就是照亮整个太阳系的光和热。
太阳核心产生的能量,怎么跑到地球上来的?
能量从太阳核心"出发",到抵达你的皮肤,这趟旅程比你想象的要曲折得多。首先,太阳内部密度极高,一个光子(光的最小单位,可以理解成"一颗光粒子")从核心出发,要被周围的粒子反复碰撞、吸收、再释放,就像在极度拥挤的人群里挤来挤去,这段"慢旅"大约要花10万年到100万年才能抵达太阳表面。
但一旦离开太阳表面,进入几乎空旷的宇宙空间,光就可以"撒腿狂奔"了。从太阳表面到地球,大约1.5亿公里的距离,光只需要8分20秒就能跑完。所以你此刻感受到的阳光,其实是太阳在8分钟前发出的——而产生这束光的核聚变反应,可能发生在几十万年前。
太阳会一直烧下去吗?
不会。太阳的氢燃料是有限的,科学家估算,它大约还能稳定燃烧50亿年。之后,氢耗尽了,太阳会先膨胀成一颗巨大的"红巨星",体积可能大到把地球的轨道都吞进去,然后再慢慢收缩,变成一颗暗淡的"白矮星",最终在宇宙里悄悄冷却。不过50亿年后的事,现在不用太担心——毕竟人类文明才几千年历史,我们还有大把时间。
下次晒太阳的时候可以想一想:照在你脸上的那束光,在抵达你之前,已经在太阳内部"等待"了可能超过百万年,只为了用8分钟冲到地球——这趟旅程,值不值?