传统的航空推进器是将数百万公斤的液体或固体燃料加入火箭中,以氧化剂将其点燃,借助燃料燃烧产生的推力将火箭送上太空。人类若想到达更遥远的星空,则需要一个更高效的、只需要少量推进剂的推进系统,离子推进器就可以满足这个要求。离子发动机作为目前实用化火箭技术中最为经济的推进器,在航空航天领 域有很广泛的应用,例如卫星在太空中轨道的调整和深空探测器的小推力长时 间飞行。离子发动机具有传统化学火箭所没有的优势——极高的比冲,因此只 需要很少的推进剂就可以达到很高的速度 ,这样减少了燃料的携带 ,减轻了火 箭重量 ,从而节省了燃料 。另外,离子发动机还具有寿命长,可多次重复启动 工作,推力小等特点[2]。提高离子推进器的推力以及推进效率,对于离子推进器的发展极为重要。
离子推进器的结构与基本工作原理
离子推进器可分为四个有机组成部分:推力器:电离室(Ionization Chamber)、空心阴极(Hollow Cathode)、环尖磁铁(Ring Cusp)、离子光学系统(Ion OpticSystem)、中和器(Neutralizer)电源控制单元:(PPU:Power Processing Unit)推进剂供给系统(PFS:Propellant Feeding System)数字控制接口单元(DCIU:Digital Control Interface Unit)。离子推进器基本工作原理:经过光电转化装置将太阳能变为电能,再使电能产生电磁场;工作介质在高温下被电离,形成等离子体,与磁场能相互作用,由电磁感应可以获得产生加速度的力[3]。概括起来说,就是利用太阳能引发的电磁场对载流体等离子体产生洛伦兹力的原理,使处于中性的等离子体状态的工作介质加速以产生推力。
通过对离子推进器的结构与原理进行分析,通过改变网栅结构材料设想提升离子推进器推力并计算得到以下结论:
(1)对于离子推进器的栅极组件,采用C-C编织复合材料取代金属钼栅极是一种合理有效的方法,能在保证力学性能的条件下,提高击穿电压上限从而增大加速电压;
(2)经计算得出改进后,推力F2=53.67mN,比冲Is2=6845.7s,相对推力比率为53.12%,相对比冲比率为53.11%
综上所述,经过改进后的离子推进器在原结构基本不变的情况下在推力上有明显提升,提高加速电压而提高离子推进器推力是可行的方案。
太阳风是否没有质量,它的推力是靠什么产生的?
电火箭 目前我们使用的火箭被称为化学火箭,都是依靠化学燃料作推进剂所产生的喷气来推动其前进的。 20世纪60年代初,科学家就开始研究电火箭和太阳能火箭。 电火箭的关键设备是有一台发电机和一套电子加速器。它利用发电机产生的电能,以电子形式释放出来,并在加速器中得到加速,最后从火箭尾部喷出,来产生推力。从理论上说,电火箭完全可以取得化学火箭的同样效果。但实际上,由于电子的质量很小,它所产生的推力十分微弱,远不能与化学燃料所产生的喷气相比。若要让它产生和化学火箭一样大的推力,就要配备一套十分庞大而笨重的发电设备和电子加速装置,这又将大大加重火箭的重量,显然行不通。 不过,科学家认为电火箭有它潜在的优势,它可以长时间地连续运行,不像化学火箭那样寿命很短。因为化学箭燃料消耗非常大,燃料耗尽,它的寿命也就终结。而电火箭几乎可以不用担心有用尽的时候,它还有能多次启动和控制的优点。 在目前的技术条件下,虽然电火箭还无法承担把卫星或载人飞船送上太空的任务,但它却适宜在太空无重力环境下工作,如调整卫星或其他航天器的运行姿态,让其把卫星推回原来的轨道。在太空中物体均处于失重状态,所以无须太大的力量就足以推动卫星,这对于电火箭来说是完全能够胜任的。1968年,美国首次将一组4个彼此相隔的90°的微型电火箭安装在一个同步卫星上。尽管这些电火箭只能产生几克至几十克的推力,但已足以保证同步卫星的正常运行。 电火箭还被用于卫星的变轨飞行,如让卫星从数百千米的高度飞到36000千米的同步轨道上。它也可用于推动飞船向更遥远的星星进发。但由于它的加速度很小,使飞行时间延长,因而不宜用于载人飞行。 人们还设想利用太阳能作为火箭的动力。经过20多年的研究,1988年,美国火箭达因公司试制成了世界上第一台太阳能火箭的样机,并在爱德华兹空军基地进行了地面试验。 与太阳能汽车、太阳能飞机不同,太阳能火箭不是首先把太阳能转化为电能,再由电能去驱动电动机,带动火箭飞行;而是利用太阳能直接加热被称为工作介质的氢,使氢受热膨胀,从喷管中迅速喷出来,产生推力,推动火箭飞行。因此,这种火箭无需携带笨重的电动机,更无氧化剂与燃烧室的装置。它的关键设备是在内腔室里装有一个盘状的(钅来)管吸热器。(钅来)是一种十分稀有的贵金属。它具有3180℃的高熔点,能保证它在高温条件下仍能正常地工作。另外,它还易于加工,化学性质稳定。为了提高热效,(钅来)管直径仅为0.25厘米,壁厚为0.025厘米,制作这样精细的(钅来)管自然也非易事,人们把(钅来)先制成熔液,再让其变为蒸气,沉积在预先制好的心轴表面,然后把心轴侵蚀掉,最后获得(钅来)管。 太阳能火箭的另一关键设备是太阳能采集器。美国已研制出一种薄膜制成的膨胀式抛物面反射镜,在太空中展开后它的直径可达30米,聚焦以后可提供800千瓦的热能。一枚太阳能火箭将设有两个这种反射镜,其聚焦后的阳光通过一个石英制成的窗口,照射到(钅来)管上,可把管内的氢气加热到2500℃左右喷出。 与电火箭相比,太阳能火箭的推力虽然有所提高,但目前仍然无法达到化学火箭的功效。因此,它也无法用作载火箭,仅适宜在太空中把大型的航天器从这一轨道转移到另一轨道。
为什么太阳能够燃烧百亿年?
首先太阳风是有质量的。我们都知道太阳是一种等离子体,无时无刻都散发着能量。
而太阳风是太阳日冕层向宇宙中喷射出的一种等离子体带电粒子流。不过太阳发射的太阳风是稀薄无比的,每立方厘米只有几个到几十个粒子,和地球的分完全不能比,地球上的风每立方厘米高达2687亿亿个分子。
但是太阳风吹起来速度却惊人,达到了每秒200-889千米的速度,而地球上的风只能到达每秒三十几米。如果说太阳黑子活动频繁,太阳耀斑爆发,就会形成太阳风暴,这样就会破坏地球臭氧层,无线电通讯也会受到太阳风暴的影响,甚至对人体也有伤害。
1.太阳磁场解释
从太阳风到达地球后,被地球磁场屏蔽,就可以看出,太阳风是带电的,也就是等离子体,那么太阳风既然带电,自然会受到太阳磁场的磁力,太阳磁场向宇宙空间的方向,就是等离子体逃离的方向,当太阳风逃离太阳后,离太阳越远,受到太阳磁场引力就越小,自然速度就会越来越快,这就是逃逸速度,看上去好像自带动力,其实不是,是太阳风本来就应该是1000KM/s,只不过受到太阳磁场的引力,速度受到限制,但逃逸距离越来越远后,速度自然越来越快。
2.万有引力解释
由于太阳风的主要成分是氢和氦物质,自然会受到万有引力影响,根据万有引力公式,可以看出,离太阳越远,受到的引力越小,自然风速就越快。
3.太阳风还可以成为飞船动力
由于太阳风主要成分是氢氦,所以和空气动力差别不多,如果飞船足够轻,展翼面积足够大,太阳风是可以让飞船速度达到上百公里。而且太阳风是逃逸太阳的,那么利用太阳风作为动力,自然可以逃逸太阳,朝太阳系外飞行。
但是太阳风的的推力加速度一直是科学困惑的问题,有科学家认为,太阳风的推力可能与太阳的引力有关。起初太阳风喷发的时候,由于太阳引力的束缚初速度并不快,但是离开太阳越远,引力越小,没有了太阳引力的束缚,太阳风的自然推力就会越来越大。然后就会达到惊人的800千米每秒。不过这只是科学家的猜测。
太阳中心的热核聚变反应已经进行了约50亿年之久,还有50亿年的反应周期,这就是太阳能够燃烧100亿年的出处,也是太阳的寿命。
太阳是一颗黄矮星,黄矮星就是具有0.8到1.2倍太阳质量之间的恒星,在银河系约占3%(也有说占10%左右)。恒星的寿命是以恒星质量大小来决定的,质量越大的恒星寿命越短,质量越小的恒星寿命越长,同等质量的恒星,寿命都差不多。
所有和太阳质量一样的黄矮星寿命都在100亿年左右,所以太阳寿命也在100亿年左右。
科学家是如何知道恒星的寿命的呢?其中一个重要方法是通过球状星团法得到的。
科学家们假设这个星团的所有恒星都是同时诞生的,开始恒星都很年轻,但过了若干年就不一样了,有的就很老了,有的就很年轻。
就像我们观察人类 社会 看到了老中青少各种阶段的人,就知道大概人的寿命有多少,哪个阶段的人是什么样子。 恒星也是这样,不同的恒星都有主序星阶段,就是正常稳定燃烧的阶段,但不同质量的主序星拐点的时间就完全不同,就是寿命不一样。通过这种方法就知道了各种质量恒星的主序星拐点,黄矮星一般寿命就是100亿年。
天文学家们持续不断的观测了宇宙数百年,对这些恒星的寿命就越来越能够精确的掌握了。赫罗图就是研究恒星关系的重要工具。
那么人类是怎么知道太阳现在的寿命呢?一个重要的方法就是放射性同位素法。
世界上的铀元素(化学符号为U)有两种同位素,U238和U235,它们的半衰期(放射性原子由于衰变使数目减少到一半所经过的时间)分别为7亿年和45亿年。我们通过测量地球和捕获的天体陨石碎片里这些元素的含量及比例,就可以得到太阳系天体的形成时间。
通过检测,地球上的铀矿主要成分为U238,占比99.2739%,U235只占0.7205%,根据二者的半衰期和现在的相对含量,推算出了地球的年龄约46亿年,再根据恒星形成过程,恒星比行星形成的更早,因此这个时间是太阳的年龄下限。
我们知道了像太阳这样的黄矮星寿命,又大体知道了太阳的年龄,所以就知道太阳还有约50亿年的寿命。
太阳最终的宿命是变成一颗白矮星,然后熄灭。所有的黄矮星都是这种归宿。
太阳的核聚变只是发生在太阳中心地带的核反映区,每秒钟都有6亿吨的氢元素聚变为5.96亿吨的氦,同时有400吨的氢转化为能量以电磁辐射的方式释放出来。
太阳的这种反应已经持续50亿年了,还有50亿年的寿命。并不是太阳的所有氢都燃烧完了,而只是中心核反映区的氢燃烧殆尽,辐射压与引力平衡被打破,就导致了太阳的稳定期终结,太阳开始进入极不稳定的回光返照期。
这时的太阳中心收缩,外围膨胀。成为一个半径扩大200~300倍的红巨星,经过10万年左右的不稳定期,外围没有烧完的氢和氦会渐渐消散到太空,形成新的分子云。其实这部分重归宇宙的氢和氦占太阳质量的绝大多数。
太阳内核会收缩为一个密度极大的白矮星,体积只有地球大小,上面的质量一个立方厘米达到10吨。
这就是太阳的归宿。
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太阳的主要组成元素为氢,占比将近75%。氢元素发生核聚变反应是太阳的能量来源,每秒可以释放出多达3.8×10^26焦耳。如果以人类目前全年的用电量来计算,太阳一秒释放的能量足够人类使用上百万年。之所以太阳的核聚变反应可以持续50亿年,并且未来还会再继续50亿年,这与恒星有一套机制来控制核聚变反应有关。
太阳中的所有氢原子核不会同时参与核聚变反应,而是只有一小部分,因为发生核聚变反应需要苛刻的条件。由于氢原子核会互相排斥,并且本身体积很小,它们只有获得巨大的动能才有可能互相碰撞而发生核聚变反应。只有在太阳中心向外延伸20%至25%太阳半径的核心部分,在太阳自身巨大重力的挤压下,那里的氢原子核才会发生核聚变反应。
不过,即便是在太阳核心,也不是所有的氢会同时参与核聚变反应。氢原子核需要发生概率很小的量子隧穿效应才有可能结合成双质子,而且这种粒子很大概率会重新衰变成氢原子核。只有双质子发生概率很小的β+衰变产生氘,才能进一步引发核聚变反应。
根据第一步发生的概率来计算,即便是在极端高温高压的太阳核心,平均每个氢原子核需要耗费大约10亿年的时间才能合成氘。正因为如此,这使得太阳核心的所有氢原子核需要大约100亿年的时间才能完成核聚变反应。
对于地球上的各种生命和人类来讲,所使用的各种能量大多直接或者间接来源于太阳。那么太阳保持活动和发光发热的能量都来自其内部的核聚变,太阳这样的恒星之所以可以保持几十亿年以上的核聚变,是和它们的质量密不可分的。
太阳自身的质量决定了太阳的温度,光度。太阳的质量相当于33万个地球。对于太阳核心部位发生的核聚变,聚变的氢核生成氦核的过程中有了质量损失,通过爱因斯坦质能方程可以计算其损失质量转化的能量大小。
巨大的质量产生向内挤压的重力,使得内部必须具有相应的温度和密度来发生核聚变来平衡重力。而内部的温度控制这核聚变的速率和能量输出,恒星的稳定就在于其向内的重力与内部核聚变向外张力之间的平衡。所以太阳巨大质量,可以保证稳定的输出能量,而不是像氢弹一样一下子释放。
当太阳内部的氢燃烧殆尽,这种平衡就会被打破,恒星将会膨胀或者坍缩。以太阳内部的含有氢的质量和现有的聚变速率来计算,太阳正当壮年,还可以继续燃烧个50来亿年,随后就有可能进入极度膨胀的红巨星状态,地球也可能被吞噬。
理论上讲,你用直径500km的实心铅球裹住一个沙皇炸弹,当炸弹爆炸之后,中心产生的能量会将周围的铅气化并狠狠地推向四周,但是铅球实在太厚了,只能够在中心溶解掉一部分,能量慢慢向外散发,越到后面,温度越低,最后,只有少部分熔融的铅冲出来,形成喷射效应,然后就没有然后了。
你就发飙了吧,那是铅啊,不是氢。好吧,你把20枚沙皇炸弹下沉到马里亚纳海沟,它们的四周可是充满了海水的,海水的组成89%是水,是氢的氧化物,密度比太阳的平均密度高。H够丰富了吧?美国在海底试验了200多次热核爆炸,到现在我们的太平洋还是冰冰凉,没有连锁反应啊?
太阳的结构大致是这样子的,在形成的初期,氢分子慢慢汇聚,中心压力和温度提升到1500万度左右,越往外,温度越低,那时候,分子不能够存在了,外层电子被剥离,形成了一个个单氢离子,压力是几百万个标准大气压,离子之间的距离被大大压缩,比如本来两个离子的距离是北京到上海那么长,慢慢被压缩到北京到通州的距离,互相碰撞的几率增加,中心开始发生了热核爆炸,爆炸产生的光和热迅速传递给外围离子,体积瞬间增大,温度又降低了,等到重新汇聚,反应才得以继续,就这样子,太阳内部不间断地发生核爆,能量慢慢传递到外面,产生的光子在正常密度状态下,可以毫不费劲地穿透等离子物质,扛不住太阳内层等离子是紧紧靠在一起的,光子+热量在里面要花费几万年才能够冲出浓稠的等离子汤,抵达表面的时候,顶多就冒个泡而已,那就是日冕物质喷射,巨大的日冕抛射就是耀斑。
被剥离的电子被强大的引力束缚着,在太阳的表层乱窜,很难冲出太阳表面,电子流动产生的磁场又将电子柳扭曲成封闭的环,内部热核反应释放的电子,不断补充到电子留,总有一些环耐不住寂寞,挣脱磁场,突然挣破,抛射到星际空间,形成太阳风暴,数以亿吨的带电粒子已接近光的速度向外飞出,扫过水星、金星、地球,要不是咱们的地球有个巨大的磁场屏蔽,这些带电微粒直接就穿透我们的身体,把我们身体内的化学键冲得七零八落,化为灰烬。
(这就是电子闭环爆发,规模是几千公里级别)
太阳核心就这样慢慢消耗着氢离子,表面形成波动,也就是说,太阳的表面是起伏不定的,由于体积巨大,距离太远,人类无法观察到而已。
有些区域,暂时没有能量溢出,显得稍微黯淡,这就是太阳黑子,大小相当于月球面积,在太阳表面游离。经过观测,每隔11年,太阳黑子会形成一个峰值。也就是说,11年太阳才喘口气啊!
(人们通过观察太阳黑子,得知太阳是转动的)
太阳的活动是一个动态平衡状态,已经持续了50亿年,总体质量损失也只不过10%,还可以逍遥自在45亿年左右,等到几乎所有的氢核(只有一个质子)被合成了氦核(两个质子)后,太阳会有短暂压缩,氦核开始聚合成更重的原子核,释放出更大的能量,不过这样的核聚变极不稳定,是间断性的,俗称氦闪,外层的离子浓汤也被推到更远的地方,体积开始膨胀,表面温度降低,形成红巨星,这个时候,如果有人类还在地球上的话,每天你看到的日出是天空被太阳全部占据……,光辐射将地球上的所有水分气化,山川崩塌,这不是地球,是地狱。
经过几亿年的挣扎,氦核也用光了,太阳的末日就来临了,在最后几十万年内,氦核就逐步合成了碳、氧、钠、直到合成铁,铁核的出现,也只是几秒钟,整个太阳核心的核聚变戛然而止,内心扛不住了,迅速压缩,外围形成了又一次核聚变,这一次的聚变是灾难性的,释放的能量瞬间可以达到太阳前99亿年释放能量的总和,外围物质根本扛不住啊,只能够爆炸。爆炸的冲击波将内核进一步压缩,形成更为致密的物质,原子核之间不是北京到通州的距离,而是摩肩接踵,密度极大。爆炸的冲击波贯穿整个太阳,短时间内,合成了包括:铜、金、银、镭、铀这样的重金属。向宇宙空间发散。我们佩戴的金戒指,就是上一代恒星在这几秒内产生的。
太阳内核残余质量不算大,也就勉强形成白矮星,幽灵般在宇宙空间游荡,有些恒星内核大得多,就会形成更为致密的中子星,直径大概只有20km,当然,有小妖,就会有魔王,有的恒星内核超过太阳内核的20倍以上,中子星物质也扛不住了,直接无限制压缩下去,形成黑洞,开始疯狂吞噬能够够得到的一切物质,包括光线……
至此,太阳完成了蜕变,恒星的璀璨一生结束。
太阳的质量大约是2×10∧30千克,相当于33.3万个地球,它的质量占整个太阳系的99.86%。
图:太阳与其他行星的比较
太阳的燃烧是通过核聚变反应释放的能量,它每分钟将6.2亿吨的氢聚变成氦,这个过程大约损失0.7%的质量,约434万吨质量。并释放出约9.2亿亿吨TNT炸药爆炸产生的能量,相当于18.4亿个目前最大的氢弹同时爆炸。即使是这样,在过去45.7亿年里,也只损失了100个地球的质量。
为什么太阳的核聚变反应不在整个太阳中同时发生呢?
核聚变反应的启动条件需要极高的压力和温度。太阳的表面温度约为5800K,核心温度为1360万K,且核心的物质密度达到了每立方厘米150克,所以只有在太阳的核心才会发生核聚变。
图:太阳结构
太阳的核心大约为半径的1/5~1/4以内。太阳产生热量的99%来自于24%的半径以内,核聚变反应在半径30%处几乎就停止了。所以,核聚变反应功率随着离核心的距离增大而减小。
在太阳核心处的核反应是一个动态平衡的过程,压力增大,核反应速率加快,辐射压就会抵消掉部分压力,核反应的速率就会降低。核反应速率降低后,压力就会增大……如此反复,达到一个平衡状态。
图:红巨星与太阳
即使是整个太阳的主序星阶段也无法将全部的氢燃烧完。它只会将核心处的氢核聚变为氦。大约在50亿年后,由于核心的氢已燃烧完,太阳会向内收缩,核心处的压力增大,氦核的温度上升,紧挨着氦核处的氢聚变反应的速率大大增加。产生大量的热量,热量迫使太阳膨胀,这时太阳变成了红巨星。它的半径将达到地球的轨道,很可能将地球吞噬。也有可能因为剧烈的太阳风的原因,会损失掉大约30%的质量,地球的轨道会向太阳系边缘移动,即使是这样,地球也会被烤干并失去大部分的大气。
图:太阳的演化过程
太阳核心的温度会持续增加,当温度达到1亿开时,就启动了氦的核聚变。氦的核聚变会生成碳。当氦全部转变成碳后,太阳就不再核聚变了。
在太阳的红巨星阶段,剧烈的热脉动会导致外层的气体逃逸,并形成行星状星云。这时就只剩下碳核心。这就是白矮星阶段。白矮星会在以后的数十亿年间慢慢冷却,成为黑矮星,直到宇宙的末日。
地球上的生命是等不到太阳变成红巨星这一天的。由于太阳的光度每过10亿年会增加10%,地球在10亿年后,地表水就会全部被蒸发,绝大部分生物会灭绝。所以,留给人类的时间只有几亿年了,在这之前,我们必须移居到离太阳较远的火星之上,并在太阳成为红巨星时,移居到更远的木星的卫星处。再以后,就必须离开太阳系了,因为太阳会在红巨星阶段发生多次氦闪,每次释放出的能量相当于主序星阶段的1000亿个太阳在那一瞬间释放出的能量。
同时参与核聚变?核聚变是有条件的,只有压力和温度达到了聚变的要求,聚变才能进行。
太阳表面,即我们肉眼看到的圆面,是太阳的光球层。光球层的温度只有6000℃,至于压力,在表面无从谈起,因此表面的氢核是没法聚变的。
往里一些,比如对流层、辐射层,压力和温度也达不到聚变的要求,这里的氢核也没法聚变的。
因此,整个太阳聚变的地方,只有在我们称之为核心区的太阳中心。
这里的温度高达1500万℃,压力是整个厚度有5万多千米的太阳外层,相当于2500亿个地球大气压。
这里的物质密度很大,使得氢核更容易相撞,所以这里是太阳聚变发生的地方。
太阳的氢氦储量巨大,不聚变的氢氦就储存在太阳的核心以外的地方,这使得太阳能够持续不断地提供一百亿年的聚变原料。
太阳的大小使得聚变的速度并不是很快,许多巨大的恒星,比如海山二,因为质量巨大,挥霍起来也不觉得吝啬,它们的聚变速度要快的多,光热也产生的更多,但寿命可能只有百万年,最终以超新星爆发的形式华丽谢幕。
这些恒星因为寿命短暂,光热产生的更多,也因此不具备孕育智慧条件,没办法像太阳一样不温不暖地给我们长时间地提供光和热。
一堆柴火、一只蜡烛都需要时间才能够完全燃烧,虽然太阳发生的是核聚变燃烧,但也是需要时间的。
质量少的时候核聚变很快就会完全发生,但是太阳质量有1.989*10^30kg,是地球质量的33万倍,占整个太阳系质量的99.8%。如此巨大的质量,导致太阳核聚变并不能够瞬间完成。而且太阳发生核聚变还是一种可控核聚变,速度虽然快,但是相对于太阳的质量而言还是显得太小。
其实太阳发生核聚变的区域只限定于太阳的核心,因为只有太阳的核心才有足够的压力导致氢原子聚合,外围的氢原子是无法发生聚变的。而太阳核心的核聚变速度和太阳对核心的压力是相互匹配的,一旦核聚变速度变快,就会导致太阳向外膨胀的力大于引力,进而导致太阳核心膨胀和核心温度变低,从而降低了核聚变速度。可是,一旦核聚变速度过低,就会出现引力大于大于膨胀的力,从而使太阳核心收缩,温度升高,核反应速度增大。 这是这种自我调节的反馈机制,导致太阳的核聚变速度不快也不慢,保持一个稳定的值。
据科学家估算,太阳现在每秒中约有6亿多吨氢原子反应,其中约400万吨的氢核质量转变成了能量。而目前太阳质量中氦已经占了1/4,剩下的3/4是氢,氢原子质量大概是1.49*10^30kg,其中核心的氢质量占整个太阳的百分之6到9之间,所以这么算太阳还可以继续燃烧约50-70亿年。
之所以太阳能燃烧百亿年,因为太阳的质量够大,燃料够多,同时核聚变并不是在太阳所有地方进行,只在极小的核心发生核聚变,因为那里的条件满足核聚变发生的条件,其他地方不具备!
太阳质量占据整个太阳系的99.86%,具有绝对统治权,是地球质量的33万倍!太阳每秒消耗大约7亿吨氢,在这个过程中400万吨的质量转化为能量,以光子的形式辐射出!
同时,太阳之所以能够维持上百亿年的稳定,因为两种力量的平衡,太阳质量产生的万有引力与核聚变产生的外推力!
我们每天看到的太阳光并不是从太阳表面产生的,严格来讲是几万年前从太阳核心产生的,因为核聚变只发生在核心部分!
不过虽然光子的速度是光速,但并不意味着核心产生的光可以光速达到太阳表面。因为太阳就是一个滚烫的“粒子汤”,核心产生的光子不可能走直线,而是每前进一步都可能被吸收然后再释放出来,这样一步步到达太阳表面,这个过程中需要上万年时间,8分钟之后到达地球!
换一个角度看,太阳是永恒不灭的。光以光速的速度运动,人都感觉不到它的撞击力,所以说光的质量很小。因为光的质量很小,太阳每年向外辐射损失的质量可能相当于一块小石头。但太阳每年吸取的东西挺多的,比如陨石,或慧星残片。获取的质量远大于损失的质量。所以说太阳是永恒不灭的!
哈哈哈哈哈哈哈哈哈,我又开始无奈的笑了,笑的是那么的悲伤。我就纳闷了,怎么会有那么多的 体育 老师教物理,真物理老师哪去了?
首先,太阳的中心压力很低,理论上最中心的质点压力是零,温度也不高,根本不可能发生什么核聚变,有个论文甚至宣称太阳的中心只有四千度(怀疑少印了一个k),里面是液体的等离子。
很多人可能不理解,压力不是越往中心就越高吗?其实这是一个误解。
如果我们距离太阳足够远,比如在海王星上看太阳,太阳就是一个点,为了计算的方便,就会用太阳的中心作为质心计算引力;如果你到了太阳的表面,事情就不那么简单了,因为大量的物质并不在太阳的中心,你的旁边的前后左右都有,这个时候的引力就是一个矢量值,不仅仅有来自太阳中心的引力,也有来自旁边的引力,左边的引力会和右面的引力抵消;如果进入太阳内部,还会有上面的物质产生的引力,这个引力会和下面物质产生的引力抵消,换句话说,越深入到内部,抵消的就越厉害,引力就越小,如果到了质心,各个方向物质相等,其引力也互相抵消为零,这个质心可以理解为太阳的中心。
在压力(引力)小于一定值后,就不会有核聚变产生,换句话说,太阳的核聚变只产生在太阳的次表面,那里温度最高,压力最大。
明白这个道理,就明白了为什么太阳会燃烧好多年,因为它是一层一层的燃烧,在燃烧这一层的时候,还有很多物质没有参与。
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