太阳能核心
来自太阳的能量来自核反应在其核心,生成4 x 1026 W的光度,或2 x 104 W /公斤。太阳已经生产大约这个庞大的能量在过去的45亿年。对于太阳的整个生命周期,总能量生成3 x 1013焦耳/公斤。这种能量的生成一直非常稳定,预计将持续50亿年,通过核聚变的过程。
融合是通过结合两个原子核形成一个和释放能量根据质量和能量守恒定律。在聚变反应,质量损失,但转化为能量根据爱因斯坦的方程
E =能量,m =质量,和c =光速。
在核聚变的总量质量和能量是守恒的,但质量逐渐转化为能量,就是从太阳发出的能量,已经在过去的45亿年。核能是由融合在系列叫做与质子间的连锁反应。带正电的原子核自然互相排斥,但如果他们碰撞到一个非常高的速度(如高温生成的太阳的核心),那么他们可以克服原子核之间的排斥力量,然后受不同的力称为强核力。这力量,这在小于10 - 15米的距离之外,可以绑定两个带正电的原子核在一起,在这一过程中释放能量。温度超过107 K的需要生成速度导致这种核聚变。
当氢(质子)交互的两个原子核的聚变反应,产生一种新的质子,中子,正电子和中微子。正电子是电子具有相同的属性,除了一个正电荷,并列为一个电子的反粒子,或作为反物质。在聚变反应发生时,正电子形成时,会立即释放到海洋中自由电子的太阳能核心。当物质和反物质粒子相遇他们暴力彼此湮灭和γ射线的形式释放能量。
发布的其他粒子的聚变反应是一个中微子,没有电荷的粒子,质量很低,它约等于1/10,000电子。他们在接近光速移动,几乎是(但不完全)无法检测,因为他们可以穿透任何东西,甚至几光年的厚墙的铅。
在聚变反应产生的质子和中子合并形成氘核,氘或重氢的核心。它被称为“重”,因为它有一个额外的中子相对于最常见的氢,它缺乏一个中子。原子核有相同数量的质子,但不同数量的中子被称为同位素相同的元素,氢的同位素氘。同位素号写成一个前缀的元素符号标准符号。因此,氢聚变反应,太阳可以写成
1 h + 1 h ^ 2 h +正电子+中微子
这个反应中只有第一个质子对链,太阳,随后迅速的形成氦(他)交互的氘和氦的同位素根据以下方程:
2 h + 1 h ^ 3 +能量(伽马射线光子)
接下来,氦4是由两个氦3的融合同位素根据以下方程:
3他+ 3 ^ 4 + 1 h + 1 h +能量(伽马射线光子)
与质子间的反应链的净效应是四个氢原子核融合成一个氦4同位素+两个中微子,释放大量的能量形式的伽马射线。伽马射线光子穿过太阳他们慢慢失去能量吸收的离子和电子,得到转换为热量通过对流层,然后在光球层发出可见光的形式从地球上观察到。氦仍在太阳的核心,而中微子逃脱以接近光速的速度。
计算能量转换的质量表明,大约6亿吨的氢融合成氦核心的太阳每秒钟过去几十亿年了。
也看到天文学;天体物理学;极光,北极光,南极光;宇宙射线;温室效应;地球和太阳系的起源和演化;太阳能系统;恒星的形成;恒星演化;太阳晕幻日,太阳支柱。
进一步的阅读
Chaisson埃里克,史蒂夫·麦克米兰。患儿鞍上游今天天文学。6日,新泽西州:addison - wesley, 2007年。
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