核聚变需上亿度高温,可太阳只有1500万度,怎能聚变百亿年?

什么是核聚变呢?简单来讲,核聚变就是通过让原子核实现相互融合,从而释放出巨大的能量。

迄今为止,人类在战争中所使用过的威力最大的武器就是原子弹了,而原子弹所采用的就是核裂变技术。原子弹的威力无人不知无人不晓,而与原子弹所采用的核裂变技术相比,核聚变所释放的能量更加巨大,所有采用核聚变技术制造的氢弹,其威力更是要远胜于原子弹。

现而今人类还在试图将核聚变技术可控化,并且将可控核聚变的实现视为第一宇宙文明的标志,以人类现有的能源消耗速度来计算,如果可控核聚变真的实现,那么人类也就具有了取之不尽用之不竭的能源。说到能源,地球上所有的能量的源头其实都是太阳,而太阳之所以能够产生巨大的能量,也是源于其内部的氢核聚变。

身在地球之上,我们很难体会到太阳所释放的能量有多么巨大,自然也无法领略太阳内部核聚变的威力,这都是因为我们能够收集到的太阳能量实在太少了。

还是以人类现有的能源消耗速度来进行计算,太阳每秒钟所释放的能量就可以满足全人类25万年的能源需求,而我们在地球上能够收集到的太阳能量可以说是微乎其微。所以人类也将能够收集太阳所释放的全部能量的技术视为第二宇宙文明实现的标志,而目前这种技术的代表就是想象中的戴森球。太阳的能量和人类所制造的氢弹都是基于核聚变,但两者却有着很大的区别,因为如果以制造氢弹的标准来衡量太阳,太阳根本无法发生聚变反应,原因就在于它的温度不够。为了弄懂太阳是怎么一回事,我们有必要先简单了解一下氢弹的原理。

氢弹虽然叫做氢弹,但通常使用的原材料并不是氢,而是氚和氘,此二者是氢的同位素。

当氚和氘两个原子核结合之后,会生成一个氦原子核并释放出一个中子,很显然,这个过程会造成质量的损失。而损失的质量则以能量的形式被释放,这就是核聚变能够释放出巨大能量的原因所在。原子核融合之后只释放了一个自由中子,如此微小的质量损失能产生多少能量呢?如果你有着这样的疑问,那么我们就需要请出爱因斯坦的质能方程了,E=mc∧2。

在这个公式中E代表能量,m代表损失的质量,而c∧2代表光速的平方。光速为每秒299792458千米,其平方更是数值巨大,所以只要有些许质量损失,都可以释放出巨大的能量,这就是核聚变威力惊人的原因所在。

为什么说以氢弹的标准来衡量太阳,太阳根本无法发生核聚变呢?原因就在于要让原子核实现相互融合需要极高的温度,上亿度的高温。

所以氢弹实际上是由裂变弹和聚变弹两个部分所组成的,先通过引爆裂变弹释放巨大的能量进行升温,然后再引发聚变反应。那么太阳也达不到上亿度的高温吗?达不到。太阳表面的温度只有5700摄氏度左右,比地球内核的温度还要低一些,而太阳内部的温度要比表面温度高多了,但也只有1500万摄氏度而已,这距离核聚变上亿度的要求还差得远。

当然了,在宇宙中有很多比太阳更大的恒星,它们内部的温度也要比太阳高得多,一些大质量的恒星内部温度甚至可以达到10亿度。那么既然太阳内部的温度不够高,太阳为何能够引发氢核聚变呢?

太阳与氢弹的最大区别就在于太阳拥有巨大的质量,因为质量巨大,所以引力也十分巨大,在强大引力的作用之下,太阳内部氢原子中的电子会摆脱束缚,所以氢原子在太阳内部实际上是以氢原子核的形式存在的,而氢原子是由一个质子和一个电子所组成的,所以氢原子核实际上就是一个质子,所以太阳核聚变要比氢弹容易得多,只需要在弱力的作用下将四个质子进行融合便能够形成一个氦核并释放出巨大的能量。

由于太阳的聚变是依靠弱力,所以它聚变反应的速度是相对缓慢的,这就是太阳不会一下子将所有能量释放出来的原因,迄今为止,太阳已经稳定反应了50亿年左右了,而未来它还有将近50亿年的寿命,可以说太阳的聚变反应将持续近百亿年左右。

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