太陽為何還沒燃燒殆盡？只因產熱效率太高又年輕

北京時間5月9日消息，據國外媒體報道，太陽只是銀河系中一顆平平無奇的恆星，既不是最亮的，也不是最大的，年齡也只有45億年而已。太陽的特殊之處在於，它的光和熱剛好能維持宇宙中已知的唯一一顆宜居行星上全部物種的生存。人類最早出現於幾十萬年前，太陽沒有在這之前便燃燒殆盡，於我們而言無疑是一大幸事。但太陽何來這麼多燃料呢？它為何不會像蠟燭或篝火那樣熄滅？它最終會燒光嗎？

據美國印第安納大學天文學教授凱瑟琳·皮拉喬斯基（Catherine Pilachowski）指出，這在19世紀曾是一個緊迫的問題。當時人們認為，太陽只有兩種產生能量的方法：要麼通過引力收縮產生光和熱，即向中心收縮，同時釋放出能量，因此體積會逐漸縮小；要麼像火柴或篝火一樣熊熊燃燒。在這兩種推測的基礎上，當時的科學家對太陽壽命進行了測算。但兩個答案都與太陽系年齡對不上。假如太陽是通過收縮或燃燒的方式產生能量，早在人類出現前就將燃燒殆盡。因此一定還有其它解釋。

幾十年後，愛因斯坦提出了著名的質能方程：E=mc2，證實任何有質量的物體都有相對應的能量。1920年，英國天文學家提出，太陽其實是將質量轉化為能量。但和木頭與煤炭燃燒成黑炭、同時釋放光和熱的原理不同，太陽內部就像一座巨型核電站。

太陽中含有大量氫原子。一般來說，一個中性氫原子由一個帶正電的質子和一個帶負電的電子組成。當氫原子與其它氫原子相遇時，它們各自所帶的外層電子便會相互排斥，防止質子接近彼此。但太陽內核溫度極高、壓力極大，原子攜帶巨大的動能，足以突破原子對電子的約束力，導致電子與質子脫離開來。這樣一來，本應被束縛在原子核中的質子便可接觸到其它質子，並通過熱核聚變緊密結合。

就像核反應堆中的情況一樣，太陽內核的原子無時無刻不在與其它原子相撞。最常發生的反應是，四個氫原子中的質子聚變為一個氦原子。在這一過程中，四個質子會稍微損失一部分質量。但根據物質守恆原理，這些質量不會憑空消失，而是會轉變為大量能量。太陽每秒輻射的能量多達3.9×1026瓦特。這一能量太過龐大，地球上無物可比。也許這麼說能讓你有點概念：這一數字遠遠超過目前全世界按現有水平使用幾十萬個世紀的能量總和。

熱核聚變的高效率是太陽熱輻射持續如此之久的重要原因。僅一千克的氫轉變為氦，釋放的能量便相當於燃燒2萬噸煤。而太陽體積巨大，年齡又相對年輕，因此科學家估計，太陽可用於產生能量的氫到現在只用了一半左右。

總有一天，太陽的全部氫元素都將轉變為氦，然後就此滅亡。但用不著害怕，距離那一天還有足足50億年呢。

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