用多少水可以把太阳浇灭?

本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。

虽然水可以灭火,但对于太阳而言,用水不仅无法浇灭它,反而会帮助它燃烧得更旺盛。具体原因,和太阳为什么会燃烧有关。

太阳

关于太阳是怎么燃烧的,在历史上有很多科学家都研究过这个问题。

最初,人们认为太阳是烧煤的,结果有人计算了一下,按照太阳的质量,即使太阳上全部都是煤,也只能燃烧几千年。

这其实不能怪那个时代的科学家没能力回答这个问题,因为当时还没有出现量子力学,人们对能量认识地有限。

后来,在一群粒子物理学家的研究之下,终于搞清楚了恒星的燃烧方式:核聚变。核聚变的发生和温度以及质量有关。

我们知道,质量越大的天体,引力也越大,而引力过大会使得恒星内部的压力变得非常高,以至于温度也非常高,太阳内部的温度就可以达到1500万度左右。

由于高温,使得太阳核心的物质再也不是我们常见的那样呈现“固态、液态或者气态”,而是等离子态,说白了就是因为太阳内核温度过高,导致太阳内部的原子结构无法维持,以至于电子和原子核在太阳内核到处乱窜。

由于原子核带有正电荷,而原子核与原子核之间由于库伦斥力的存在,会导致它们相互排斥。那么在这种情况下,其实太阳内核的温度还不够好,1500万度的温度还不足以引发核聚变反应。

但在微观世界中,存在着一种量子效应:量子隧穿效应

量子隧穿效应是指,原本几乎不可能发生的事情,在微观世界中也有极其小的概率会发生。然而太阳足够大,有足够多的的原子核。因此,再小的概率乘以如此巨大的数字也是一个大概率事件。只不过核聚变反应得比较温和,所以太阳在缓慢地进行核聚变反应,而不是一下子全炸了。

用水可以浇灭太阳吗?

了解了太阳燃烧的原理之后,我们很容易就得出一个结论:太阳的燃烧并不能用水浇灭,而且浇灌的水越多,太阳燃烧越剧烈。

一般来说,我们拿水来灭火,说白了有两个关键因素,一个是降温,一个是切断燃烧物与氧气的接触。但是太阳的燃烧根本不是通过传统的燃烧方式,而是依靠“引力”,而引力大又是因为太阳自身的质量巨大。

在太阳系中,只有太阳可以在自身的引力作用下引发核聚变反应。其他的天体根本做不到这一点。太阳的质量占据了太阳系总质量99.86%以上,科学家发现,要成为一颗恒星的最低门槛至少需要太阳质量的8%以上。即便是最大的行星木星距离这个标准也差距了几十倍。

所以,质量是太阳燃烧的根本原因。如果我们拿一盆水去浇太阳。首先,这水根本起不到降温的作用,因为太阳表面的温度极其高,还没浇到太阳上就汽化了。其次,即便是不汽化,这样浇上去也根本没有用。因为这些都最终在太阳的引力下成为一部分,换言之,就是增长太阳的质量,这就使得太阳的引力更大,核聚变就应该就剧烈才对,而不能阻挡核聚变反应的进行。根据这个原理,我们也就会发现,要让太阳不继续燃烧的核心是减少它的质量,或者提供一种斥力来对抗太阳自身的引力。说白了,就是尽可能地阻止核聚变反应的进行。当然,以上这两条路径对于人类来说根本是不可能做到的。

不过,太阳自己也能熄灭。这是因为太阳核聚变的过程中会不断地消耗自身的质量,这部分质量会转化为对应的能量,然后释放出来。地球上的主要能量来源就是太阳辐射。

据理论计算,我们知道每秒钟会损失420万吨的质量。太阳会一直这样燃烧100亿年,然后氢就会被烧得差不多。这时候,太阳还会继续在引力的作用下实现氦的核聚变反应,但氦也烧光后。由于太阳的质量有限,没有办法继续燃烧碳元素和氧元素,因此,太阳会最终成为一颗白矮星,然后逐渐凉透。

总结

水虽然可以灭火,但太阳并不是单纯的燃烧反应,而是核聚变反应。而且水不仅不能浇灭太阳,反而可能会使太阳燃烧得更旺盛。

想要使太阳停止燃烧的方法其实很简单,那就是让太阳的质量变小,当太阳质量变小到一定程度时,太阳的引力也会随之而变小,太阳内部的温度也会降低,使得核聚变反应无法进行。

但这种方法只是理论上,实际上太阳会一直燃烧下去,直到将氢原子核和氦原子核燃烧殆尽,然后太阳外层会膨胀成星云物质,而内核会急剧收缩,然后逐渐凉透,成为一颗不会发光的白矮星。

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:

相关文章

'); })();