《探索太阳系》第六章 太阳的能量

　　太阳和它的行星是同时诞生的。它们是46亿年前一团巨大的气体和尘埃形成的。在内部，重力逐渐结束了物质的紊乱状态，在气团中心，温度逐渐上升，到达一定高温时，就形成了太阳。一些小物质团也形成了，并围绕中心转动，这就是行星及彗星、各自的卫星。

　　太阳经过46亿年，已经有了很多变化。通过研究其他恒星，天文学家发现太阳在几十亿年前比现在更冷，并且看起来呈桔黄色。早期的地球从太阳那儿得到的光和热要比现在少。经过几十亿年，太阳变成了现在的模样——一颗黄色的稳定的恒星。

　　太阳之所以稳定是因为它内部进行的是平衡反应。太阳每天是一样的（除了黑子数量），既不会变大也不会变小。这是由于贯穿整个太阳内部的平衡反应。重力是太阳形成的第一个因素，它使气体和尘埃坍塌。到一定时候，坍塌会停止，因为温度到达某一点时，太阳的核燃烧起来，产生巨大的热压力，与重力相平衡。现在，太阳内部每一点的压力与重力都平衡，因此太阳相当稳定。如果不是这样，地球上的生物不会这么繁荣。

　　太阳中心是相当热的。太阳表面温度不冷，它内部的温度更高，能接近166万℃。

　　太阳是空中的大型核电站，辐射出能量。太阳通过核聚变反应辐射出大量能量，包括光线。地球上的核电厂是通过核裂变反应放出能量（如铀变为更简单的原子，并发出能量）。太阳是通过合并简单的原子而放出能量。科学家更喜欢进行聚变反应，因为聚变比裂变环保，不会放出放射性废料。但科学家们一直还没创造出能引发聚变反应的高温。

　　太阳创造能量是通过一个反应实现的。太阳通过熔合宇宙中最丰富最简单的氢原子成为氦原子放出能量。在太阳内部，每秒钟有6亿吨氢被转化为氦，400万吨物质被转换为能量，按爱因斯坦质能关系E=mc2，E是放出的能量，m是损失的质量，c是真空中的光速，由于光速很大，损失的质量也大，每秒钟放出的能量是一个天文数字。这些能量到达太阳表面，以光和热的形式发射出来，即太阳辐射。

　　虽然太阳产生了巨大的能量，但它仍然遵守一个宇宙中的质量和能量守恒定律。这一定律是说在任何的物理过程中，质量与能量之和为常数，不管是蜡烛的燃烧还是恒星的辐射。太阳产生了巨大的能量，同时也失去了等价的质量。

　　太阳内部漆黑一片。虽然阳光十分耀眼，但它内部却不能产生光。因为太阳内部核反应产生的能量太高，是由伽马射线的形式传向外部，但人眼看不到伽马射线。所以如果我们能看到太阳内部，那将会是一片黑暗。

　　伽马射线传向太阳表面的过程中，逐渐变为可见光，到达光球层后，穿过宇宙空间最后进入我们的眼睛。

　　一旦辐射离开太阳，将传播得非常快，但一旦可见光到达光球层，将再8分20秒内穿过1.5亿千米到达地球。因为我们的宇宙十分空旷，没有阻挡。但太阳内部，对辐射是不透明的，太阳中心核反应产生的伽马射线要经过成千上万年才能从太阳内部传到光球层，并变为可见光。虽然最后1.5亿千米只要8分20秒，但最初的几万英里却花了很长时间。

　　太阳的保温系统比家里或办公室的更好。虽然我们不想住在太阳内部，但太阳的保温系统的确很不错。太阳内部的温度比表面温度高几百万度，而厚度大概8万千米，这意味着在太阳每7.62米厚的温差比家里或办公室的更小。这样渐变的温差能使伽马射线传出太阳内部，但这一过程花费很长很长的时间。

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