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问答| 如何估算太阳的年龄?

 拉拉酋长 2022-10-07 发布于广东

在测量宇宙中的恒星年龄时,科学家们的方法如下:每一个星系中的恒星都有可能是同一时间诞生的,因此可以通过观测星系中所谓的“主序演化”,来测定恒星年龄。通常恒星都是氢聚变的方式来释放能量的,遵循温度、亮度的相关准则,也即是主序阶段。

恒星内部的核聚变反应生成铁,铁加入核聚变反应后生成镍,镍是恒星内部核聚变反应后所合成的最后一种元素,因此通过测量恒星上的碳、氧或铁的含量和铀、钍等放射性物质的衰变丰度,结合宇宙中第一个超新星产生的元素,就可以计算出恒星的年龄了,通过对太阳重元素成分的分析,我们得知太阳是宇宙所诞生的第二代或者第三代恒星,对应赫罗图主序上橙黄色恒星的特征,得知太阳的年龄大约为50亿年,主序星的持续时间大约100亿年左右。

科学家们对于太阳系的年龄计算源自于两种同位素的比较:太阳系陨石中的铀238同位素衰变成铅206以及铀235同位素衰变成铅207,比率为:137.88。约50亿年前,银河系里的星云物质因引力作用收缩产生的旋涡,使星云破裂成许多碎片,其中也包括了形成太阳系的太阳星云。

至于太阳的寿命还有多长,有人使用爱因斯坦的质能方程(E=mc²)来进行计算:太阳释放出能量(光度)的速率大约是3.8 x 10^26瓦,相当于四个氢原子聚变成一个氦原子,而氦原子质量略微小于四个氢原子的质量总和,于是得知约0.7%原始质量消失,因此,得知太阳可获得能量为:E = 0.007 x Mc²,用太阳质量10%的太阳中心部分温度进行核反应部分计算:E = 0.007 x 0.1 x M c²,每秒钟约6亿吨氢聚变反应生成5.96亿吨氦,释放相当于400万吨氢的能量,根据太阳氢含量估计,太阳至少还可以持续燃烧50亿年。

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