有人测量了地面上单位时间内来自太阳的能量。据测量，一个平方厘米的面积，在垂直于太阳光线的情况下，每一分钟接收到的太阳能量大约是1．96卡。这个每平方厘米每分钟1．96卡，就叫作“太阳常数”。有了这个准确的“太阳常数”，我们就可以计算太阳发出的总能量了。正是这二十二亿分之一的太阳能量在养活着整个地球。太阳为了维持目前发射的总能量，每秒钟要有六亿五千七百万吨的氢聚合为氦。氢占太阳质量的四分之三以上。......
2023-08-14
太阳：巨大的能量源泉
【摘要】：根据万有引力定律，在已知地球质量为6.0×1021t的情况下，可推算出太阳的质量为1.989×1027t，即太阳质量是地球质量的33万倍，等于太阳系所有行星质量总和的745倍。利用光谱分析法，已经初步探明了太阳的化学组成。构成太阳的主要成分是氢和氦。根据爱因斯坦相对论，通过热核反应，质量可以转化为能量。已知太阳的质量为1.989×1030kg，因而按照目前的太阳辐射水平，太阳上氢的含量足够维持800亿年。
太阳是太阳系中最大的一个星球，也是距离地球最近的一个恒星。太阳的直径为1.392×106km，是地球直径的109倍。就体积而论，太阳比地球大130多万倍。太阳的体积硕大，其质量亦很可观。根据万有引力定律，在已知地球质量为6.0×1021t的情况下，可推算出太阳的质量为1.989×1027t，即太阳质量是地球质量的33万倍，等于太阳系所有行星质量总和的745倍。知道了太阳的体积和质量，就可以求出太阳的平均密度为1.4g/cm3，即比水的密度约大50%。实际上，太阳内部的密度各处相差悬殊，外层的密度很小，内部在承受外部巨大压力的情况下，密度高达160g/cm3。正因为如此，日心的引力要比地心的引力约大29倍。
粗略地讲，太阳是由大气和内部两大部分组成的。太阳大气自里向外分为光球、色球和日冕三个层次；太阳内部自外向内则是对流层、中间层和核心三个层次。
利用光谱分析法，已经初步探明了太阳的化学组成。在目前地球上存在的92种化学元素中，有68种已在太阳上发现。构成太阳的主要成分是氢和氦。其中氢占78.4%；氦占19.8%；至于种类繁多的金属和其他元素，总计只占1.8%。
虽然从远处望去，太阳像是一个稳定的发光体，其实它时刻都处在剧烈的运动之中。黑子群的出没、日珥的变化、耀斑的爆发等都是证明。此外，通过天文望远镜还可以观察到变化着的米粒组织、针状物、喷焰、冲浪等。
太阳一刻不停地向四周空间放射出巨大的能量，其总量每秒钟可达到3.865×1026J，相当于每秒钟烧掉1.32×1016 t标准煤所释放出来的能量。而地球大气表层所接收到的能量仅是其中的22亿分之一。尽管如此，每秒钟也有1.757×1017J，折合标准煤约6×106 t。这是何等巨大的能量，换句话说，假设整个太阳都是由煤构成的，按照这种烧法，只要几千年就都烧光了。
那么，太阳的能量到底是怎么产生的呢？根据爱因斯坦相对论，通过热核反应，质量可以转化为能量。太阳表面的温度约为6000K，而内部的温度可高达1.5×107K，内部压力约为3.4×1010MPa。由于太阳内部的温度极高，压力极大，物质早已离子化了，呈等离子状态的不同元素的原子核相互碰撞，引起一系列核子反应。
太阳的能源包括两类核子反应：一类是碳-氮循环过程；另一类是质子-质子循环过程。这两类反应都使四个氢原子核（质子）合成一个氢原子核（α粒子）。
氢原子核的质量为1.672×10-24g，氦原子核的质量为6.644×10-24g，从四个质子形成一个α粒子的质量消耗为
Δm=（4×1.672-6.644）×10-24g=0.044×10-24g （2-1）
根据爱因斯坦相对论，有
E=mc2 （2-2）式中，m为质量（g）；c为真空中的光速，为3×108m/s。
太阳为了维持每秒3.865×1026J能量的辐射，要消耗掉氢核燃料的质量为
已知太阳的质量为1.989×1030kg，因而按照目前的太阳辐射水平，太阳上氢的含量足够维持800亿年。这个数字比由地质资料得出的地球年龄46亿年还大一个数量级。因此，原子核反应能够长期地维持太阳的巨大辐射，真可以说太阳的能源是取之不尽、用之不竭的。
已知太阳的质量为1.989×1030kg，因而按照目前的太阳辐射水平，太阳上氢的含量足够维持800亿年。这个数字比由地质资料得出的地球年龄46亿年还大一个数量级。因此，原子核反应能够长期地维持太阳的巨大辐射，真可以说太阳的能源是取之不尽、用之不竭的。
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