月球、地球都是坚硬的球体,而太阳反而一个炽热的气体大火球,它表面的温度有600万摄氏度,中心有1500万摄氏度,任何东西在太阳上都会化成气。那太阳的光和热是从哪儿来的呢?
太阳里有不少氢原子核,它们相互作用,结合成氦原子核,同时放出光和热,这叫热核反应,太阳就是用原子作燃料的大火炉。1公斤的原子燃料能抵得30亿公斤的煤。太阳的原子燃料非常丰富,千千万万年也燃不完,它将永久地供给我们光和热。
太阳为什么会发光、发热呢?它的能源是什么?
天文学家曾经设想过种种可能的来源。一个简单的想法是,太阳是一个已经在燃烧的大煤球。但是,认真计算一下,像太阳既然如此那,大(比地球大130万倍)的煤球,要一直燃烧下来,也只可以够烧3000多年。因为我们人类的历史有几十万年,有文字记载的文明历史也有5000多年了。太阳的“年龄”不可能比人类历史短。更何况,要是煤球,越烧越小,太阳光会很快变得越来越暗弱了。但其实,经过近百年来的实测,太阳光度并没啥变化。故此煤球燃烧的想法,肯定是不对的。
另一个想法是,古代的太阳体积很大,因为收缩而发光,但计算后面,觉得这个想法也不可以成立。
20世纪来,随着原子物理学的发展,大家才处理了太阳能源问题。著名科学家爱因斯坦(1879-1955)发现了物体质量与能量的关系。只要有一点点质量转化为能量,其数值就十分巨大。比如1克物质相对应的能量,这基本上等同于1万吨煤都燃烧所放出的热量。
针对原子能的研究,使大家想到,太阳的能源可能就是原子能。观测、实验证实了这样的想法。
原来,太阳主要由氢组成,氢占质量的70%以上。在太阳内部高温(在1000万K以上)、高压(约为2500亿大气压力)的条件下,氢原子会出现“热核反应”,由4个氢原子核合成为1个氦原子核。在这个反应中,有一些质量转化为能量,放出非常多的热量。太阳内部的热核反应,类似于地面上的氢弹爆炸。正因为在太阳核心区持续性地出现很多的“氢弹爆炸”过程,故此,源源持续性地供应了太阳辐射出的光和热。原子能就是太阳的能源。
太阳从东方升起这样的说法依然不会正确。因为地球在绕着太阳转,其实地球是在向东方转去,迎向太阳。
月球、地球都是坚硬的球体,而太阳反而一个炽热的气体大火球,它表面的温度有600万摄氏度,中心有1500万摄氏度,任何东西在太阳上都会化成气。那太阳的光和热是从哪儿来的呢?
太阳里有不少氢原子核,它们相互作用,结合成氦原子核,同时放出光和热,这叫热核反应,太阳就是用原子作燃料的大火炉。1公斤的原子燃料能抵得30亿公斤的煤。太阳的原子燃料非常丰富,千千万万年也燃不完,它将永久地供给我们光和热。
太阳为什么会发光、发热呢?它的能源是什么?
天文学家曾经设想过种种可能的来源。一个简单的想法是,太阳是一个已经在燃烧的大煤球。但是,认真计算一下,像太阳既然如此那,大(比地球大130万倍)的煤球,要一直燃烧下来,也只可以够烧3000多年。因为我们人类的历史有几十万年,有文字记载的文明历史也有5000多年了。太阳的“年龄”不可能比人类历史短。更何况,要是煤球,越烧越小,太阳光会很快变得越来越暗弱了。但其实,经过近百年来的实测,太阳光度并没啥变化。故此煤球燃烧的想法,肯定是不对的。
另一个想法是,古代的太阳体积很大,因为收缩而发光,但计算后面,觉得这个想法也不可以成立。
20世纪来,随着原子物理学的发展,大家才处理了太阳能源问题。著名科学家爱因斯坦(1879-1955)发现了物体质量与能量的关系。只要有一点点质量转化为能量,其数值就十分巨大。比如1克物质相对应的能量,这基本上等同于1万吨煤都燃烧所放出的热量。
针对原子能的研究,使大家想到,太阳的能源可能就是原子能。观测、实验证实了这样的想法。
原来,太阳主要由氢组成,氢占质量的70%以上。在太阳内部高温(在1000万K以上)、高压(约为2500亿大气压力)的条件下,氢原子会出现“热核反应”,由4个氢原子核合成为1个氦原子核。在这个反应中,有一些质量转化为能量,放出非常多的热量。太阳内部的热核反应,类似于地面上的氢弹爆炸。正因为在太阳核心区持续性地出现很多的“氢弹爆炸”过程,故此,源源持续性地供应了太阳辐射出的光和热。原子能就是太阳的能源。
太阳从东方升起这样的说法依然不会正确。因为地球在绕着太阳转,其实地球是在向东方转去,迎向太阳。
一个温暖的周日午后,我去小河边散步。河边真是太漂亮了,有碧绿的柳树、郁郁葱葱的白杨树、鲜艳的花朵、嫩绿的小草……让我的心情无比舒畅!
突然,太阳散发出一阵强烈的光芒,耀眼无比。我赶忙走到树荫下,心里不由的出现了一个疑问:“太阳为什么会发出既然如此那,强的光呢?”于是,我急忙跑回家,翻阅了不少书籍,终于明白了这当中的原理。
原来,太阳看着很小,实际上它可大了。一个太阳,就差很少等于130万个地球既然如此那,大!
这么大一个太阳,里面差不多满满的都是一种叫做“氢原子”的东西。我们喝的水里也有氢原子,不过它太小了,故此,我们看不见。别看氢原子小,但是,它的威力巨大,假设碰见非常高的温度,它就可以变成另一种东西。太阳的温度可是有1500万度呢,这么热,氢原子可受不了。于是,不少氢原子就可以聚在一起,不要命的挤,后,变成了一个新的原子-“氦”。
为了变成氦原子,氢原子可是废了好大劲儿呢!它们会发出很多的光和热。哪些氢原子不算什么,可是太阳上有很多的氢原子,它们同时在变化,反应又很剧烈,太阳就可以变得像一个发光的超级大火球。故此当我们抬起头看太阳时,就可以认为它是在发光啦!
这让我明白了“生活处处皆知识”的道理,我们在平日生活中,一定要养成勤于观察,擅长于思考的好习惯。
不少人可能清楚太阳实质上是一个核聚变反应堆,消耗氢来释放热量和阳光,而阳光维持了地球上的全部生命。但是很少有人清楚,假设没有那让粒子“穿墙而过”的奇异量子性质,太阳根本不会发光。
太阳之故此,可以放射如此非常多的能量是因为氢原子的原子核可以聚变,并以我们称为阳光的电磁辐射释放能量。两个氢原子核为了聚变,还要靠得很近,但两者靠得越近,相互间的排斥力就越大,因为它们各带上一个正电荷,而同种电荷相互排斥。
经典物理学-构建在牛顿定律之上,可以很好地描述平日生活中球体、弹簧、蒸汽引擎,甚至是天体的受力和运动-觉得这样的穿越不可能出现。换句话说,因为粒子不可能穿墙而过,故此,太阳也不应该发光。
但是,原子核这种类型遵守量子力学原理的粒子却暗藏玄机:它们通过一种被称为“量子隧穿”(quantum tunneling)的过程,可以轻松地穿透上面说的的壁垒。
从实质来说是它们的波粒二象性使它们可以完成隧穿。正如海浪可以绕过物体(例如沙滩上的卵石)传播一样,波也可绕过物体传播(例如声波可以穿透墙壁,让你听到邻居家的电视声)。 作为声波的介质,空气并没有真正地穿透墙壁:空气中的振动,其实就是常说的声音,使你和邻居共用的墙壁出现振动,而此振动又推动你房间中的空气,将一样的声波传入你的耳中。但原子核却明显不同,假设你能像原子核一样行动,既然如此那,有的时候,候,你真的可以像幽灵大多数情况下直接穿过坚实的壁垒。
太阳内部的氢原子核所做的正是如此:它能让自己传播出来,像幽灵一样穿透能量壁垒,使自己与墙另一边的伙伴靠得足够近来完成聚变反应。因为这个原因,当你下一次在沙滩上晒太阳时,不妨看看拍打着沙滩的海浪,想一想量子粒子像幽灵一样波动,这样的波动不仅仅是可以让你享受温暖的阳光,也让我们星球上全部的生命成为可能。
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