为什么太阳能一直发光发热   

孩子们总是把太阳画成橘黄色,但是,如果阳光不与空气发生反应,它事实上是一种白光。但令人困惑的是太阳被认定为一种黄色的星球。这是因为虽然阳光涵盖了光谱中所有的色彩,牛顿的实验也已经证明了这个事实,但是其中黄色光的比重最大。牛顿曾尝试着使阳光穿过棱镜,而光束瞬间幻化成七色的彩带。

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太阳表面5500摄氏度左右的高温导致了它现有的颜色。如果你觉得这个温度还不算高的话,那太阳中心的温度将达到1500万摄氏度左右。我们在这里谈论的太阳可是一个巨大无比的家伙——它的直径大约为1.4万千米,是地球直径的100多倍;而它的重量差不多有2.0×1027吨,是地球重量的33万多倍。

是什么让太阳一直燃烧呢?在很长一段时间内,人们都对此感到困惑。维多利亚时期的科学家们曾经计算过与太阳体积相同的煤球能燃烧多久,他们认为太阳的燃烧时间只能持续几百万年,这远远小于地质学家估测的地球的存活时间。量子理论研究的是微观物质世界,如原子的基本规律。只有对量子理论有所了解,我们才能明白太阳的运行机制,弄清为什么它在活跃了45亿年后依然生命力旺盛——而45亿年只是太阳预测寿命的一半。

太阳的能量来源于其内部的核聚变。所有原子中最小的氢原子的原子核(原子的核心部分)发生核聚变,形成更大的氦原子。(古希腊语中,“helios”表示太阳,人类最先在太阳上发现了这种之后被人们用来吹气球的物质,于是将之命名为helium(氦),后来人们在地球上也发现了氦,人如果吸入氦气,说话的声音就会变得又细又尖,十分滑稽。)在聚变的过程中,质量很小的物质将转化出巨大的能量。多亏了爱因斯坦将这个质量转化成能量的过程用一个简单的公式描述了出来:E=mc2。这里的“c”指的是光的速度,它本身就是个天文数字,所以光速的平方意味着一丁点儿物质所转化的能量该有多么的巨大啊。仅仅1公斤物质产生的能量相当于一座大型发电站6年的发电量。

人类想尽一切办法来获取能源,但是在太阳面前,任何发电厂、核电站等统统都显得微不足道。每秒钟,太阳内部有将近400万吨的物质转化成能量——这是发电站运行240亿年才能输出的能量。或者这么来说吧,这相当于756000万亿座发电站同时工作时产生的能量。如果我们将这756000万亿座发电站平铺在地球上(包括陆地和海洋),每座发电站的平均对角线长还不到1厘米。

太阳释放出来的大部分能量将进入太空,只有一小部分到达地球使我们生存下来。到达地球的能量仅为890亿兆瓦,还不到太阳释放总能量的十亿分之一——尽管如此,它仍然是现有地球消耗总能量的500倍。不过,当科学家们最初认识到太阳的工作机制并且进一步研究其持续发光发热的原因时,他们发现了一些奇怪的事情。就发生核聚变的条件来说,太阳内部本不该发生这种反应的。

这么说是因为太阳内部的那些氢原子核只有紧密地挤在一起时,聚变才能产生,且必须得聚集得非常非常紧密才行。而原子核是带正电荷的,带正电的原子核之间相互排斥,就像两块磁铁磁极相同的两端凑不到一块一样。而且,当两个原子核距离越近时,它们之间的排斥力就越大。就算是太阳中心的炽热与高温也无法促使氢原子核积压在一起以实现聚变。太阳本应该是枚“哑炮”。