 就算太阳是由香蕉组成的，它看上去也不会有任何不同 太阳就是一块灼热的巨石，体积比希腊略大。 ——阿那克萨哥拉（Anaxagoras） 就算太阳是由香蕉组成的，它也不会和现在这个有任何区别。嗯，应该是不会有太大区别，至少还是一样灼热。为什么这么说呢？首先，我们来了解一下太阳如此灼热的原因：其实很简单，就是因为它质量大而已。外壳的物质向太阳核心挤压，使核心温度飙升。这个道理很简单，任何用气泵给自行车打过气的人都应该有这种感受。太阳核心温度高达1500万摄氏度，在这样的高温环境下物质分解成没有固定形态的状态，我们称之为等离子体。太阳才不关心自己是由什么物质组成的呢，反正只要质量足够大，最后都能达到等离子状态。 目前，太阳的质量约为2000亿亿亿吨，其中绝大部分为氢气。如果，你能把重达2000亿亿亿吨的微波炉或是香蕉堆放在一起，那你也能制造出一个炽热的太阳。这里的知识点就是：太阳的温度只由其质量决定，跟它是什么物质毫无关系。 たとえ太陽がバナナでできていたとしても,太陽には何の違いもありません 太陽はギリシャより少し大きい、灼熱の巨石です。 ——アナクサゴラス(Anaxagoras)です もし太陽がバナナでできていたとしても、今の太陽と何も変わらなかったでしょう。まあ、大差はないと思いますが、少なくとも灼熱は変わりません。なぜでしょうか?まず、太陽がこんなに灼熱なのは、単純に質量が大きいからです。外殻の物質が太陽の中心部に向かって押し出され、中心部の温度が急上昇しています。これは簡単なことで、ポンプで自転車に空気を入れたことがある人なら誰でも感じるはずです。太陽の核の温度が摂氏一五〇〇万度に達すると、物質がばらばらに分解され、プラズマと呼ばれる状態になります。太陽は自分がどんな物質でできているかなんて気にしませんが、質量さえ大きければプラズマになります。 現在、太陽の質量は約二〇〇〇兆トンで、その大部分が水素です。もし、2000億トンの電子レンジやバナナを積み重ねることができたら、あなたも熱い太陽を作ることができます。ここでの知識は、太陽の温度は質量によって決まるだけで、それがどんな物質であるかは関係ないということです。 但这只能解释太阳为何此刻如此炽热，却不能解释它为何能一直维持炽热。太阳持续散发着光和热，温度却向来稳定没有明显变化。一定是有什么把失去的热能补充回来了，而且补充的速度和热量流失的速度一样快。 在19世纪蒸汽时代里，人们很自然地认为太阳就是一大块燃烧的煤炭。当然，太阳的确是所有煤矿之母。依照科学家开尔文勋爵计算，如果太阳真的靠煤炭燃烧供能的话，那它只能维持5000年。这么短的时间，即使在爱尔兰大主教詹姆斯·厄谢尔（James Ussher）看来都错得离谱呢！他曾经仔细研究分析过《圣经》，并由此计算出地球（太阳也一样）诞生于公元前4004年10月23日上午9点。这对地质学家和生物学家而言就更荒谬了。 しかし、それは太陽が今熱い理由を説明するだけで、いつまでも熱いままでいられる理由を説明することはできません。太陽は光と熱を放ち続けていますが、温度はずっと安定しています。何かが失われた熱を、失われた熱と同じ速さで補充しているに違いありません。 19世紀の蒸気の時代太陽は石炭の塊だと考えられていましたもちろん太陽はすべての炭鉱の母でした科学者ケルビン卿の計算によると、太陽が石炭でエネルギーを供給しているとすると、5000年しかもたないそうです。この短期間では、アイルランド大司教ジェームズ・アッシャーから見ても、とんでもない間違いでした。彼は聖書を綿密に分析し、地球(太陽も同様)が紀元前4004年10月23日午前9時に誕生したと計算しました。地質学者や生物学者にとっては馬鹿げています 地质学家在巍峨的山顶上发现了海洋生物的化石，顺理成章地推论出这片山脉最初应该起始于海底。因为没有人在他一生中能觉察到山在生长，山要长成如今的高度需要几千万年的时间。生物学家认为生物进化至今所需的时间比山更长。查尔斯·达尔文取得有力证据证明世间生灵都是经过自然选择，由共同的祖先演化而来。也没有哪个人在他一生中能看见一种生物变换为另一种生物，所以达尔文口中漫长的进化至少需要几亿年，甚至几十亿年的时间。 陨石是太阳系诞生初期流传下来的遗迹，科学家们采用放射性测定年代法判断陨石寿命，其结果显示地球（也间接推测太阳）有45.5亿岁了。也就是说，太阳存在的时间比计算出煤炭燃烧的时间长了百万倍。再换句话说，给太阳供能的物质一定比煤炭强上百万倍。直到20世纪初期，这种高能能源才终于粉墨登场，它就是核能。 太阳的工作就是，将两个氢原子，也就是最轻的原子的原子核，融合成第二轻的氦原子的原子核。依据爱因斯坦闻名天下的质能方程E=mc2，反应物（两个氢原子）与生成物（一个氦原子）的质量差就会转化为太阳的能量。因为这个反应，太阳每秒要减少100万头大象的质量（做个比较，世界上威力最大的氢弹，也只能将约1千克的质量转换为以热能为主的能量）。 地質学者は、そびえ立つ山頂で海洋生物の化石を発見し、この山脈が最初は海底から始まったのではないかと自然に推論しました。なぜなら、山が今の高さになるには何千万年もかかるからです。生物学者は、生物が進化してきた時間は山よりも長いと考えています。チャールズ・ダーウィンは、人間は自然選択によって共通の祖先から進化してきたという有力な証拠を得ました。一生のうちに、ある生物が別の生物に変わるのを見た人はいませんから、長い進化には何億年、何十億年かかるとダーウィンは言っています。 隕石は太陽系が誕生した初期の頃から伝わる遺跡で、科学者たちは放射性年代測定法を用いて寿命を判断していますが、その結果、地球(太陽も間接的に推定されています)は45億5000万歳とされています。つまり、石炭が燃えていると計算されている時間の百万倍も、太陽は存在しているのです。つまり、太陽にエネルギーを供給する物質は、石炭の何百万倍もあるはずです。二〇世紀の初めになってようやく登場した高エネルギーエネルギー、それが原子力エネルギーです。 一番軽い水素二つの原子核を、二番目に軽いヘリウムの原子核に融合させるのが太陽の仕事です。アインシュタインの有名な「E=mcの方程式」によって、反応物(水素二個)と生成物(ヘリウム一個)の質量差が太陽のエネルギーに変換されます。この反応によって、太陽は毎秒100万頭の象の質量を減少させています(比較すると、世界で最も強力な水爆でも、約1キログラムの質量しか熱をはじめとするエネルギーに変換できません)。 太阳上进行的核反应会发光发热，它对温度特别敏感，温度降低反应就减缓，温度升高反应就加速。但如果反应带来的热能过多，太阳上的气体就像所有加热的气体一样开始膨胀，然后又因膨胀而变冷减缓核反应速度；但如果产生的热量过少，气体就会收缩，然后又会因收缩而升温加快核反应。如此这般，太阳就像是自带着恒温器让自己一直保持着精确的温度。而奇妙的是，这个温度仅仅由太阳质量决定，和它的组成物质没有任何关系（所以，就算太阳是由香蕉组成的，它的内核温度也会保持不变）。 合成氦原子核的第一步就是让两个身处太阳内核的氢原子核撞向彼此，然后黏在一起。取平均值的话，这个反应过程大概需要100亿年，也就是说太阳能持续发光100亿年。那么现在太阳年岁刚刚过半。其实，太阳上的核反应是效率最低的一种核反应。举个例子，如果从太阳核心取一块与你的胃一般大小的物质出来，它供能速率比你的胃还慢呢！那你肯定要问了，为什么太阳如此炽热发光？因为太阳可不止你的胃那么大，它可比你的胃大无数无数倍呢。 太陽で行われる核反応は光を発して熱くなりますが、これは温度に敏感で、温度が下がると反応が遅くなり、上がると反応が速くなります。しかしもし反応の熱エネルギーを持ってくるのが多すぎて、太陽の上の気体はすべての加熱した気体のように膨張を始めて、それからまた膨張のために寒くなって核反応の速度を遅くします;しかし、熱の発生量が少なすぎると、ガスが収縮し、さらに収縮によって熱が上がって核反応が早くなります。このように、太陽はあたかもサーモスタットを持っているかのように、常に正確な温度を保っています。不思議なことに、この温度は太陽の質量だけで決まり、組成物質とは何の関係もありません(ですから、太陽がバナナでできていても、核の温度は変わらないのです)。 ヘリウムの原子核を合成する最初のステップは、太陽の核にある水素の核を二つぶつけてくっつけることです。平均をとると、この反応には約100億年かかります。つまり、太陽エネルギーは100億年発光し続けます。さて、太陽の年齢も半ばに差しかかっています。実は、太陽の核反応は最も効率の悪いものです。例えば、あなたの胃ほどの大きさの物質を太陽のコアから取り出したとします。ではなぜ太陽はこんなに熱く輝くのかとお聞きになるでしょうなぜなら、太陽はあなたの胃の大きさではなく、あなたの胃の何倍も何倍も大きいからです。 |
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