太陽的能量來源

話說地球的能量主要來自於太陽輻射，太陽每時每刻都在向太空輻射巨大的能量。如果把這些能量比喻成錢的話，太陽每秒向太空拋灑22萬億的錢，地球能撿到的錢大概有一萬塊，而最終被人類所使用大概也就是1塊。那太陽這麼多能量是咋來的呢？

太陽源源不斷的能量來自於它內核的核聚變反應，這其實和氫彈的原理是類似的。可是你發現沒有？同樣都是依靠核聚變反應，氫彈一下子炸得渣都不剩，而太陽到如今已經燃燒了接近50億年，而且它還會這樣繼續燃燒幾十億年，那這到底是為什麼呢？

氫彈的原理

首先，我們先來聊一聊氫彈的核聚變。要了解氫彈的核聚變，我們就得先搞清楚什麼是核聚變。這裡的「核」指的是原子核。核反應實際上分為核聚變和核裂變。從字面意義上，我們其實也能知道，核聚變就是幾個原子序數小的原子核發生融合，而核裂變實際上就是原子序數大的原子核分裂成原子序數小的原子核。

在這個過程中，反應前後會有質量的損失，這部分質量會以能量的形式釋放出來，整個過程滿足愛因斯坦的質能方程E=mc^2。

其中c是光速3*10^8m/s。通過方程，我們很容易就發現，即便是損失很少的一部分質量，也可以釋放出巨大的能量。原子彈利用的就是核裂變，一般用元素鈾作為原料。

而核聚變是氫彈的原理，一般用的是氫及氫的同位素。氫彈一般來說用到的是氘和氚，整個過程是：氘+氚→氦+中子+能量（1.76×10^7eV）。

要使整個反應得以進行並不容易，這需要極其高的反應條件，對於溫度的要求至少是上億度。因此，為了能夠達到整個反應溫度，氫彈實際上並不「純粹」，而是有核裂變和核聚變兩部分構成。

科學家利用的辦法是先引發核裂變反應，通過核裂變產生X-射線來壓縮並加熱次級的核聚變燃料，以此來促使核聚變反應。

而我們要知道的是，太陽的內核溫度大概是1500萬度，這和上億度還有很大的差距，照理說是不能引發核聚變反應的，那為什麼太陽內核還能發生核聚變反應呢？

太陽核聚變的原理

太陽能夠產生核聚變反應的最重要原因是：質量足夠大。在46億年前，在如今太陽系的位置附近有一片長達2光年的分子雲，這片分子雲發生了引力坍縮，在引力的作用下逐漸形成了太陽，剩餘的碎料構成了太陽系的其他天體。

太陽是太陽系的絕對主宰，質量占據了整個太陽系總質量的99.86%。由於太陽質量十分巨大，因此，太陽自身的引力特別大，這就會擠壓自身，使得自身的溫度急劇升高，太陽內部是呈現等離子狀態。

所謂等離子是指構成物質的原子中的電子獲得足夠大的能量，擺脫了原子核的束縛，這時物質不再是常見的氣、液、固三態，而是像「粒子粥」一樣，各種原子核，光子，電子到處亂逛。

由於太陽自身的73%是由氫原子構成的，太陽內部又是呈現等離子態的。因此，太陽內部有73%的自由氫原子核（質子）。太陽內核的核聚變反應其實就是質子之間的融合，但是質子是帶正電的，同種電荷相排斥，質子之間存在著靜電斥力。只有克服靜電斥力，才能夠使得質子之間發生核融合。那反應為什麼還會發生呢？

首先，當兩個質子相互靠近時，會有極其低的機率在弱力的作用下，使得一個質子轉變為一個中子，然後質子和中子結合就可以得到一個氘核。

這裡多說一句，按照目前的主要理論，我們知道宇宙中存在著四個基本作用力，分別是強力、弱力、電磁力和引力。其中弱力和強力是作用在原子核層面的，而在日常生活中，除了引力之外，其他的力本質上都是電磁力，比如：彈力，支持力等等。

在四種力中，引力是最弱的，其次是弱力，而強力則是最強的。弱力會改變粒子的種類，衰變本質上就是弱力在作祟。而在太陽內核中，弱力的作用可以使得質子轉變為中子。

由於靜電斥力的存在，弱力又實在是太弱了。發生這個反應的機率極其低，在太陽中的一個質子和其他質子相遇變成氘核的事件可能要每10億年才能發生一次，但如果能夠引發這一步反應，後來的反應也就很容易了。最終是4個質子通過核融合成為一個氦核，同時釋放出大量的能量。太陽內核主要進行的核聚變反應被我們稱為：質子-質子反應。

弱力對太陽核聚變的影響

由於太陽質量超級大，其中的質子數量極其龐大。即便是極其小的機率事件，到了太陽這裡，也成了一個大機率事件。不過，由於弱力實在太弱，反應不能像氫彈那樣快速進行，而是很緩慢地燃燒著。那具體反應有多緩慢呢？

太陽內核的核聚變功率會隨著與太陽中心距離的增大而逐漸地減少，科學家通過模型計算就得出這樣一個結論：太陽內核的核聚變功率密度大概是276.5 W/(m^3)。整個功率大概就是一個質量50千克的成年人單位消耗功率的十分之一。所以，太陽能釋放出如此巨大的能量不是因為反應有多麼劇烈，而主要還是因為太陽自身規模足夠大。

如果弱力比現在大10%，那麼太陽的壽命就會縮短大概20%；如果弱力還要再大一點，可能還沒有等到地球出現人類，太陽就走向了衰亡。因此，弱力弱到恰到好處的，正好也給人類的出現埋下了很好的伏筆。