同样是核聚变,为什么太阳能燃烧百亿年,但氢弹一下子就炸了?
发布网友
发布时间：2022-05-15 15:34
共4个回答
热心网友
时间：2023-12-14 17:42
地球的能量主要来自于太阳辐射，但是实际上太阳辐射只有大概二十二亿分一被地球接收到，而人类只能利用其中的万分之一。太阳的能量来源于它内核的核聚变反应，和氢弹是类似的，可问题就来了，同样都是核聚变反应，为什么氢弹会一下子全炸掉，而太阳可以维持数百亿年的核聚变反应？
这个问题其实也很简单，氢弹的核聚变反应是很剧烈的，反之，太阳内核的核聚变反应是很缓慢的。那为什么会造成这样的情况发生呢？
氢弹的核聚变反应
这就要从两者的核聚变说起，它们的核聚变实际上是有区别的。氢弹常用的核聚变方程是通过氘核和氚核在超高温环境下生成氦核、中子以及能量。
这里我们需要注意的是，原子核是由质子和中子构成的，而质子是带正电的，中子不带电，因此，原子核都是带正电。根据同种电荷相排斥的原理，库伦斥力会阻碍原子核的核聚变反应，所以，这个过程需要超高温的条件，这样可以提供给原子核足够多的能量来克服库伦斥力。
这个超高温的条件常常需要达到1亿度甚至是数亿度。一般情况下，人类要创造出这样的超高温环境是十分困难的。科学家在制造氢弹时候就想到了一个办法：通过核裂变来引发核聚变。
具体来说就是，在氢弹内部有两种核燃料分别是：核裂变燃料和核聚变燃料。
要引爆氢弹实际上是先点燃核裂变燃料，核裂变反应会产生这个超高温环境，这就给核聚变反应提供了反应条件，于是，核聚变反应也就得以进行了。我们可以粗暴地理解成：先引爆了一颗原子弹，然后通过原子弹产生的超高温点燃了氢弹。
太阳的核聚变反应
虽然核裂变可以在短时间内产生了上亿度的超温度，可我们要知道的是太阳内核温度只有1500万度，这个温度距离上亿度还有很大的距离，因此，太阳并不能像氢弹那样来进行核聚变反应。那太阳的核聚变反应是如何进行的呢？
太阳内部有两种核聚变反应，分别是质子-质子反应链和碳氮氧循环，其中主要是质子-质子反应链，而碳氮氧循环只有很小的比例。两者的本质其实是类似的，我们都可以粗暴地理解成四个质子（氢原子核）反应生成氦-4核。
在质子-质子反应链中，第一阶段的核聚变反应才是关键，如果第一阶段反应无法进行，太阳也就无法进行核聚变反应。第一阶段的反应是两个质子（原子核）通过反应生成氘核，本质上就是一个质子通过反应变成了中子和正电子。
在整个过程中，质子（氢原子核）也是带正电，它们之间也有库伦斥力，所以，核聚变是很难进行的，也是需要上亿度的反应温度，这个反应如果拿到地球上来是无法进行的。那为什么在太阳当中就可以进行呢？
这是因为在这个反应过程中，需要有“弱力”的加入，正是“弱力”使得其中一个质子转变成了中子和正电子。
弱力特别的弱，发生的概率非常低，在太阳中，一个质子与其他质子遭遇，最终反应生成氘核的事件大概需要10亿年才能发生一次。所以，这个反应在地球上无法进行的最根本原因就是因为发生的概率太低了。但是，到了太阳这里就可以发生。这是因为太阳特别大，太阳的质量占据了整个太阳系总质量的99.86%以上，是地球质量的33万倍，而且其中氢的质量占据了75%左右，如果我们从粒子数的角度来看，氢占到了92%左右。也就是说，太阳中，质子（氢原子核）的数量是极其庞大的，而且太阳内核是呈现等离子态，这也给质子相遇提供了有利条件。
因此，即便是再小的概率，这样的条件下，也是可以发生的。只不过，由于弱力的存在，使得反应的速度不会像氢弹那样快，只能慢慢烧着，这其实也就是太阳能够燃烧上百亿年的秘诀。
总结
最后，我们来总结一下，氢弹的核聚变反应是通过核裂变反应来提供超高温来进行的，这温度达到了上亿度。而太阳内核的温度达不到这样的条件，太阳的核聚变反应能够进行的根本原因在于太阳特别大，拥有数量庞大的质子（氢原子核）。所以，即便是弱力再弱，也可以发生。只不过，由于弱力特别弱，所以太阳无法一下子全炸了，只能慢慢烧着。
热心网友
时间：2023-12-14 17:43
热心网友
时间：2023-12-14 17:43
热心网友
时间：2023-12-14 17:44
