太陽和恆星里的核能

【導讀】今天我們知道，核能是已知產能率最大的能源。我們使用的電有一部分是由核電站所提供。在核電站內，重的鈾核被分裂為輕的原子核，原子核分裂時會釋放出能量。假如能使輕原子核聚變為重核，並獲得有用的能量，那麼這樣的核電站會產能更多，特別是氫核聚變的產能率最大。

太陽像大多數恆星一樣，主要是由氫組成。因此我們要問，太陽的輻射是否可能由氫聚變來補償？以後我們將會看到，氫的聚變確實是太陽的能源。不過在證明核反應維持了太陽的生命，從而也維持了我們的生命以前，我們應假想一下，假如在太陽和恆星內氫原子不斷地聚變為氦原子，並釋放出核能來維持恆星的輻射，其後果是什麼。

當1克氫原子核聚變為氦核時，可以從這1克物質中釋放出6300億焦耳的能量，這相當於燃燒相同質量的煙煤所獲取的能量的2000萬倍。因此核能可以使太陽的壽命延長2000萬倍，達到1000億年的壽命。這樣我們終於找到了一種可以維持太陽輻射達數10億年的能源，即氫轉變為氦時所釋放出的核能。據估計太陽中的氫所能提供的核能可以維持太陽輻射 1000億年，實際上這有點過於樂觀了。因為太陽只有70％是由氫組成，所以它的核「燃料」要小於估計值。正如以後我們將會看到的，如果在一顆恆星內有10％到20％的氫被燃燒掉，它就會明顯地呈現出核能被耗盡的種種現象。所以我們認為，太陽可以均勻輻射約70億年，這個時間顯然比地球上有生命存在的時間長得多。

正像我們用肉眼所看到的7000顆恆星或是用望遠鏡所看到的數目更多的恆星一樣，太陽也是一顆恆星。除少數例外，它們主要是由氫組成。假若它們的輻射完全是由氫聚變為氦所提供，那麼可以計算出它們所貯存的核能可以維持多長時間，對於太陽是70億年。不過還有更早就把氫消耗盡的桓星，例如室女座中最亮的一顆恆星——角宿一。

由於有一顆伴星圍繞著它運動，所以我們能測定它的質量，它的質量大約是太陽質量的10倍。我們還知道它的輻射比太陽強10000倍。由於質量大，它所貯存的核燃料約為太陽的10倍，因此它的輻射比太陽大得多，使得它把氫耗盡的時間比太陽短1000倍。這樣角宿一隻能輻射幾百萬年。相對宇宙歷史長河來說，這樣的時間間隔確實很短。我們只要想一想，早在100萬年以前地球上就已經有像爪哇森林中的猿人那樣的高級哺乳動物了。

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