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太阳既然是核聚变反应,为什么不像氢弹一样瞬间炸完,而是持续不断地聚变反应?

 求学修身2011 2017-11-02

核聚变反应的发生,比如氢核聚变成为氦原子核,因为要克服正电荷之间的能量势垒,也就是两个正电荷接近时产生的非常大的排斥力,所以原子核必须具备非常大的能量,也就是温度和压力都非常大。只有在某些特殊条件下才能实现。

太阳(恒星)和氢弹,属于两种类型的核聚变,太阳是引力约束,就是由于其巨大质量产生的压力,使内部达到高温高压条件。所以在太阳生命的初期,有一个引力聚集质量,实现“点火”的过程。天文学家们也因此可以区分成功点火的恒星,和无法实现“点火”的褐矮星,因此我们也可以知道为什么木星、地球这样的行星本身不发光——质量太小了。

氢弹是利用原子弹爆炸(不可控的核裂变过程)产生的瞬间高温高压,使核聚变材料发生核聚变,既然原子弹只是“一次性消耗品”,高温高压条件无法维持多长时间,所以氢弹爆炸自然也是瞬间发生,无法持续。

太阳这样的恒星不一样,巨大的质量保证了它能够长期处于高温高压状态。而且还可以自我调节反应速度,这就是变星现象。实际上太阳也是一颗变星,亮度和大小都存在周期性变化,只是变化幅度非常小,我们平时觉察不出来。当引力收缩导致核反应速度加快时,产生的热量(能量)增加,会使太阳物质发生膨胀,从而物质密度减少,从而导致温度压力密度的减少,使核反应速度变缓。这样的自我调节机制,保证恒星在生命周期大部分时间可以平稳地发光。

所以,我们不仅仅要知道核聚变是什么样的原理,更要知道同样的规律在不同条件下发生的时候,会表现为表观差异非常大的现象。比如要想在地球上实现可控核聚变,让它平稳高效地发电造福人类,就不能用氢弹这种毁灭一切地模式,也没法用太阳这种无视一切的模式(地球质量太小,我们没法“种太阳”)。物理学家们发明了电磁约束和激光约束模式,产生高温高压条件,又让处于这样极端条件下的核聚变材料能够平稳反应,用来发电。

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