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。
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。
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。
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。
太阳核心每秒种有约6亿吨氢气产生核聚变,生成5.96亿吨氦。静质量亏损400万吨氢,正是这400万吨氢,按照质能方程的转换规律,全部转化为热能和光能,才使得我们地球有足够的能量来维持生态环境。按照目前太阳燃烧的速度,太阳的核心的氢储量还可以消耗越50-60亿年。在这之后,由于氢元素消耗完了,太阳核心的氦就会接替氢发生核聚变,这种氦元素发生的聚变比氢剧烈的多,速度极快,完全不受控制,有很大概率发生氦闪。一旦发生氦闪,太阳会瞬间释放无比巨大的能量,冲击波有可能给予地球毁灭性的打击,所以人类必须在太阳发生氦闪之前逃离太阳系,找到第二个家园。太阳发生氦闪后,会进入红巨星阶段,这时候由于氦聚变,产生了大量的碳元素。
至于太阳为何会自发发生核聚变,那是因为太阳的质量太大,产生的引力也是无比巨大,大的只能够依靠核心的发生核聚变来抵御庞大的引力。也可以说,是太阳自身巨大的引力,压缩的氢原子不得不发生核融合(即核聚变)。而太阳初始的氢则来源于宇宙,当宇宙大爆炸之后,宇宙中产生了大量的物质,这些物质都是一些基本粒子。比如电子、中子、质子等等。之后,由于电荷的吸引,质子和电子相互结合,由此但是了宇宙中最简单的元素,氢元素。氢元素再发生核聚变,然后生成其它类型的原子核和元素。有点类似于道家的一生二,二生万物的感觉。