太陽在過去46億年里已經燃燒掉多少質量？

自從太陽降生到此刻的46億年，太陽一向在“燃燒”，那么，太陽已經被用了幾多了呢？

關于太陽被操縱了幾多這個問題，真是一個很是有趣的問題，并且若是深究細節的話，仍是一個很是難回覆的問題。下面，經由過程簡單的計較來估算太陽已經耗損了幾多。

起首，需要知道太陽的輻射功率，即太陽每秒鐘釋放出的能量，這個參數也被稱之為太陽光度。據估量，太陽的輻射功率年夜約為3.846×10^26瓦。這個龐大的數字意味著太陽內部存在一個壯大的能量源，它需要耗損年夜量的物質。

此前，人們并不知道太陽是若何發光發燒的。直到20宿世紀初，愛因斯坦從狹義相對論中推導出質能方程之后，人們才逐漸領會這能量源背后的機制——氫核聚變。當較輕的氫原子連系發生較重的氦原子之時，這個過程中會吃虧一部門質量，由此釋放出龐大的能量。這個過程只會發生在太陽的中間區域，因為只有那邊的溫度和壓力才足以使核聚變反映發生。

在恒星內部，氫原子核會經由過程兩種體例聚變為氦原子核。對于太陽如許的中低質量恒星，氫核聚變的本家兒要機制是質子-質子鏈反映（另一種機制是碳氮氧輪回）。然而，就算是質子-質子鏈反映也有良多類型。若是忽略這些反映的細節，在質子-質子鏈反映的整個過程中，就是四個氫原子核（質子）連系形當作一個氦原子核。

若是用數學計較，反映物和產品的質量總和將會不同，并非是守恒的。四個氫原子核的質量為6.690×10^-27千克，而一個氦原子核的質量為6.644×10^-27千克，兩者之間的質量差為Δm=4.624×10^-29千克。按照質能方程：E=Δmc^2，質量和能量是等價的、可互相轉換的，所以核聚變丟掉的質量將會轉化為能量。把這個質量差代入愛因斯坦方程，就會獲得E=4.162×10^-12焦耳的能量，這是每一次質子-質子鏈反映所釋放的能量。

再連系太陽的輻射功率，即每秒釋放出的能量，可以計較出太陽內部每秒會進行9.242×10^37次質子-質子鏈反映。因為每條核聚變反映城市損掉不異的質量，那么，兩者相乘會獲得質量損掉的速度，如許算出太陽每秒耗損的質量為4.27×10^9千克，即427萬噸。這看起來是一個很是年夜的數據，可是這當然只是以人類的尺度相較而言，若是相對于太陽的總質量2×10^30千克（2000億億億噸）而言，就只是很小的一部門。

上面我們已經計較出太陽每秒耗損的質量，再按照太陽的春秋，就能計較出太陽。太陽形當作已經有46億年，把這個時候乘以質量損掉率，就會獲得太陽總的質量損掉值為6.20×10^26千克。再次強調，這固然有100個地球的質量那么多，可是也只是太陽總質量的萬分之三，即0.03%。

因為上述計較對核聚變反映過程的過度簡化，可能會導致低估丟掉的質量。為了獲得氫到氦的改變，在此之前必需要發生良多其他的反映，如許的反映也會丟掉質量，是以發生了能量，這整個過程是不在計較之內的。此外，太陽風還會損掉一部門的質量。但總的來說，太陽在曩昔46億年里“燃燒”失落的質量只有太陽總質量的很小一部門。按照如許的速度，太陽焦點區域中的氫燃料還能再夠“燃燒”50億年。

發表于 2018-08-16 00:00
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