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16: 太阳——核强国

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    太阳消耗了难以理解的能量——如此之多,以至于它的紫外线辐射会导致9300万英里以外的晒伤。 它也很旧。 正如你之前了解到的那样,有证据表明,太阳是在大约 45 亿年前形成的,从那以后一直闪耀。 太阳怎么能在这么长时间内产生这么多的能量?

    太阳的能量输出约为4×10 26 瓦特。 这是难以想象的明亮:比一万亿个城市加起来都要亮,每个城市都有一万亿个 100 瓦的灯泡。 大多数已知的产生能量的方法都远远低于太阳的容量。 在太阳的整个生命周期中产生的总能量令人震惊,因为太阳已经照亮了数十亿年。 科学家们无法解释二十世纪之前像太阳这样的恒星看似无限的能量。

    • 16.1: 阳光来源-热能和引力
      太阳每秒产生大量的能量。 由于地球和太阳系已有大约45亿年的历史,这意味着太阳在很长一段时间内一直在产生大量能量。 化学燃烧和引力收缩都不能解释在这段时间内太阳辐射的总能量。
    • 16.2: 质量、能量和相对论
      太阳能是由粒子相互作用产生的,即质子、中子、电子、正电子和中微子。 具体而言,太阳的能量来源是氢气聚变形成氦气。 将氢气转化为氦气所需的一系列反应称为质子-质子链。 氦原子的质量比结合形成它的四个氢原子小约0.71%,并且损失的质量被转化为能量(能量由公式E = mc2给出)。
    • 16.3: 太阳能内部-理论
      尽管我们看不见太阳的内部,但可以计算出太阳内部必须是什么样子。 作为这些计算的输入,我们使用我们对太阳的了解。 它完全由热气制成。 除了一些非常微小的变化外,太阳既没有膨胀也没有收缩(它处于静水平衡状态),并且以恒定的速率释放能量。 氢的聚变发生在太阳的中心,产生的能量通过辐射和对流带到地面。
    • 16.4:太阳内部-观测
      对太阳振荡(日震学)和中微子的研究可以提供有关太阳内部的观测数据。 到目前为止,日震学技术表明,内部的成分与地表的组成非常相似(核心除外,其中一些原始氢气已转化为氦气),对流区从太阳表面延伸到其中心约30%。
    • 16.E:太阳——核强国(演习)

    缩略图:太阳需要大量的能量才能发光,就像它过去和将来数十亿年一样。 (来源:Ed Dunens 对作品的修改)