太阳已经核聚变45亿年它还能燃烧多久呢(太阳核聚变能摧毁地球吗)

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太阳是太阳系的动力之源

太阳是太阳系的动力之源，这个巨大的聚变反应堆对地球上的生命至关重要。地球上几乎所有生物都要归功于我们最近的这颗恒星。

太阳的动力来源取决于宇宙中最小和最轻的元素“氢“以及称为“质子-质子链”的反应。氢原子非常简单，基本是具有一个带正电的质子核，由一个带负电的电子绕轨道运动。通常情况，原子彼此之间会保持距离。原子核内部的正电荷像磁铁一样相互排斥。但在太阳的中心，温度和压力很高。那里的原子移动得如此之快，以至于它们在相互排斥的核力中猛烈、高速撞击。当发生这种碰撞时，原子核可能会“粘”在一起。

核聚变从两个质子之间的碰撞开始

核聚变从两个质子之间的碰撞开始，分阶段进行。当发生这种碰撞时，一个质子会喷出一个正电子（一个带正电的电子）和一个中微子（一个不带电的电子）。在缺少这两个粒子的情况下，一个质子变成中子，而这对质子形成了一种较重的氢同位素，称为“氘”。

当氘撞击另一个质子时，将发生下一个反应：这种融合释放出伽玛射线，并产生一种新型原子“氦3”。现在，该原子携带两个质子和一个中子，为聚变过程的最后阶段做好了准备。

当两个氦3原子碰撞时，它们融合形成一个α粒子（氦4）。该粒子包含两个质子和两个中子，剩下的两个质子射走，准备再次经历循环。

爱因斯坦提出了质能方程式

但是，这如何产生能量？要了解太阳的力量，我们需要深入研究有史以来最伟大的科学家爱因斯坦。爱因斯坦在狭义相对论中解释说，质量和能量是等价的，一个可以变成另一个。他的著名质能等价方程式E = mc²，描述了它们之间的关系。

物体的能量（E）等于其质量（m）乘以光速（c）的平方。这就是太阳核心的核反应堆动力原理。

太阳产生的氦核的质量小于产生它们的氢核。当原子撞击在一起时，它们的质量中只有一小部分（不到百分之一）逸出。不到百分之一听起来微不足道，但回顾一下爱因斯坦的方程式就可以明白核聚变会产生如此大的能量。光速为每秒299792458米，因此，只需释放很小的质量即可释放出大量的能量。

通过大量燃料，太阳已经将质量转换为能量超过40亿年。现在，太阳当中大约62％的氢核已经融合。但是，太阳中氢的剩余量很大，而且反应过程缓慢进行，科学家们测算出，太阳的寿命大约还有50亿年，这对我们来说是幸运的，因为地球上几乎所有生命都依靠太阳生存。

尽管我们尚不清楚生命如何进化，但我们知道太阳起了重要作用。在生命开始之前，地球的大气层中没有氧气，当时的空气是从熔融岩石中排出的二氧化碳，甲烷和含硫气体的浓雾。

生命出现在大约38亿年前，可能在海底深处的热气孔中。在这种奇怪的环境中目前仍然生活着几种现代微生物，包括称为产乙酸菌的细菌和称为产甲烷菌的古细菌。他们从地球的岩石中收集化学物质，剥离电子，然后利用能量将氧气从二氧化碳中分解出来。这使它们能够制造有机分子，例如乙酸盐和甲烷，以及能量载体分子。这些反应的问题在于它们不会消耗太多能量。

为了使生命在地球上繁荣发展，生物需要一种更好的方式来为其化学提供动力。光养生物，这些生物利用光能分解成化学键。

叶绿体

最著名的光养生物是植物。植物细胞含有数十个叶绿体，每个叶绿体中都塞满称为类囊体的圆盘。类囊体容纳称为光系统的分子构造，其中包含叶绿素色素。它们利用太阳光的能量捕获来自太阳的光子。

叶绿素制造能力是如此复杂，每个使用叶绿素的生物都必须来自同一祖先，即生活在21.5亿年前的光合作用蓝细菌。这些奇怪的细胞能够从光中获取食物和氧气，其他细胞则希望参与其中。较大的细胞开始与细菌一起生活，共享它们的资源。这种关系变得如此紧密，以至于较大的细胞最终吸收了较小的细胞。两种类型的细胞一起进化，细菌失去了自行生存的能力，变成了我们今天在植物细胞中看到的叶绿体。现在，光合作用为地球上几乎所有食物链提供原材料。

在过去的40亿年中太阳的规模已扩大了约20％

以太阳为动力的进化改变了地球，但是当我们忙于适应阳光时，太阳自身也在发生变化。它已经融化了45亿年的氢，它变得越来越亮。它融合形成氦核的每四个氢原子，其核心内的质量就会下降。现在，太阳中心的原子要少得多，这意味着有更少的粒子可以平衡向内拉的引力和向外推的气压。这会使太阳的核心收缩，从而使剩余的粒子变热，进而加速核反应，使太阳更亮。发生这种反应时，太阳外部的气体会膨胀。在过去的40亿年中，太阳的规模已扩大了约20％，并且仍在增长。

在较短的时间范围内，太阳的功率输出也一直在波动。太阳表面以下的磁性活动以黑子的形式产生了太阳风。它们开始于太阳的两极附近，并移向赤道，逐渐发展成行星大小的磁旋流。 19世纪初，德国天文学家威廉·赫歇尔注意到，当太阳黑子数量下降时，地球上的小麦价格便会上涨。太阳表面的活动恰好与地球上的干旱时期相吻合。太阳似乎影响了地球的天气。人们开始追踪太阳黑子，并发现了太阳周期性的规律：大约每隔11年，黑子的数量先增加然后再下降。

我们仍然不知道为什么太阳周期长达11年，但这可能与其内部的效应有关。太阳的对流区包含一团带电粒子，称为等离子体。这些粒子不断运动，从下方加热，并由太阳的旋转而旋转。这会产生强大的电流，这些电流会建立环形（遵循纬度线的环）和极性（遵循极线的环）磁场。

太阳结构

在太阳周期的不同点，电场强度发生变化改变了它们相互作用的方式，从而改变了太阳表面的黑子。太阳在整个周期内的输出变化很小，但有时它会导致地球发生巨大变化。在16世纪至9世纪中叶，随着太阳黑子数量的减少，世界曾经陷入了“小冰河时代”。

与太阳即将发生的情况相比，冰河时代显得微不足道。太阳已经走过了它生命的一半，随着“年龄”的增长，太阳的能量输出将发生巨大变化。当它的核心中的氢用完时，太阳将开始使用外部壳中的氢。氦将继续在下方积聚，随着核心变大，太阳将开始膨胀。它会变得越来越亮，越来越热，并且聚变反应会越来越快，直到它燃烧的强度是今天的两倍以上。这将烧焦地球表面，使温度升高到300摄氏度以上。

最终，氢气将耗尽。然后，太阳将以氦气闪光的形式点燃，其核心将开始融合氦核，将其转变为更重的元素，例如碳和氧。在此过程中，太阳的外层会膨胀，它将变成“红巨星”，比现在亮34倍。

最终，太阳将吞下水星和金星，地球表面将融化成熔融金属池。那时，太阳将比今天明亮和热上几百倍，地球的岩石将开始沸腾。

所有的氦气消失后，太阳的聚变反应堆将关闭

当所有的氦气消失后，太阳的聚变反应堆将关闭。它的外层将冷却，原子将被吹散到太空中，形成涡旋的行星状星云和炽热的核。

这个核心是一颗白矮星，最终也将冷却，直到它变成一个死亡的黑色“煤渣”，太阳系中的光将永远熄灭。

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