為什麼太陽燃燒了46億年還沒有熄滅？

太陽

太陽是銀河系中相當普通的恆星，既不是最亮的，也不是最大的，而且只有46億年的歷史。唯一獨特之處在於，它散發的光和熱支撐著我們所知宇宙中唯一有生命的星球。幸運的是，在我們於幾十萬年前出現之前，它並沒有燒盡。但是它怎麼會有這麼多的燃料呢？為什麼它不像蠟燭或篝火一樣很快熄滅呢？它什麼時候會燃燒殆盡呢？

在19世紀，這是一個緊迫的問題。那時，人們只了解太陽產生能量的兩種方法：要麼是通過引力收縮，所以隨著時間推移，它會變得越來越小；要麼就像木頭那樣燃燒，發生化學反應。考慮到這兩種方法都可能是太陽產能方式，當時的科學家計算出了使用這兩種方法的太陽壽命。結果發現，它們都不符合當時所知的太陽系年齡。如果太陽正在收縮或燃燒，那麼，在人類出現之前，它早就耗盡燃料。很明顯，太陽能夠燃燒這麼久是出於其他原因。

太陽和地球

幾十年後，愛因斯坦提出了著名的質能方程E=mc^2，證實了任何有質量的物體都必須有等量的能量。在此基礎上，英國天文學家愛丁頓於20世紀20年代提出，太陽實際上是將其質量轉化為能量。然而，太陽的中心不是一個把木頭和煤轉化成灰燼和黑碳的熔爐，而是一個巨大的核能站。

太陽含有大量的氫原子。通常一個中性氫原子包含一個帶正電的質子和一個帶負電的電子，電子圍繞質子運行。當這個原子遇到另一個氫原子時，它們各自的外層電子會互相排斥。但是太陽核心極其炙熱和高壓，以至於原子帶著大量動能竄來竄去，克服了束縛它們結合在一起的力量，最後電子與質子分離。這意味著被困在氫原子核里的質子可以觸碰，它們在熱核反應過程中結合在一起。

在太陽的內部，四個氫質子融合在一起，形成一個氦原子。在此期間，4個質子中有一小部分質量丟失了。由於質能守恆，這些質量會轉化成巨大的能量，使得太陽輻射出的功率高達3.9 x 10^26瓦。以當前人類的用電量來看，太陽每秒產生的能量遠超過整個世界在幾十萬世紀里所用的電量。

太陽表面

核聚變反應是太陽持續燃燒這麼久的一個主要原因，通過核聚變反應把一公斤的氫轉化為氦，相當於燃燒了2萬噸的煤。由於太陽質量如此之大，而且相對年輕，天文學家估計太陽只使用了大約一半可以核聚變的氫。

最終，太陽核心會把所有的氫轉化成氦，接著太陽就會死亡。不過，現在距離太陽的大限還早得很，至少還有50億年的時間。

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