| 扣開太陽之門 太陽,光焰奪目,溫暖著人間.從古到今,太陽都以它巨大的光和熱哺育著地球,從不間斷.地球上的一切能量幾乎都是直接或間接來源于太陽.例如,生物的生長,氣候的變化,江河湖海的出現(xiàn),煤和石油的形成……,哪一樣也離不開太陽.可以說,沒有太陽,就沒有地球,也就沒有人類. 太陽發(fā)出的總能量是大得驚人的.有人測量了地面上單位時間內(nèi)來自太陽的能量.據(jù)測量,一個平方厘米的面積,在垂直于太陽光線的情況下,每一分鐘接收到的太陽能量大約是1.96卡.換句話說,如果放上一立方厘米的水,讓太陽光垂直照射,那么每過一分鐘水的溫度會升高1.96度,也就是接近兩度.這個每平方厘米每分鐘1.96卡,就叫作“太陽常數(shù)”. 有了這個準確的“太陽常數(shù)”,我們就可以計算太陽發(fā)出的總能量了.我們知道,地球同太陽的距離大約是一億五千萬公里.1.96卡這個數(shù)是在離太陽一億五千萬公里外的地球上測到的.所以,只要把1.96卡乘上以一億五千萬公里為半徑的球的面積,就可以得出太陽發(fā)出的全部能量.這個數(shù)值是每分鐘發(fā)出五千五百億億億卡的能量,這個能量究竟有多大呢?我們可以打一個比方：如果從地球到太陽之間,架上一座三公里寬、三公里厚的冰橋,那么,太陽只要一秒種的功夫發(fā)出的能量,就可以把這個一億五千萬公里長的冰橋全部化成水,再過八秒鐘,就可以把它全部化成蒸汽. 太陽盡管發(fā)穌餉淳藪蟮哪芰浚 鍬淶降厙蟶系娜粗揮瀉萇俚囊壞愕悖 蛭 衾氳厙蛺 讀恕J導噬系厙蚪郵盞降奶 裟芰浚 徽繼 舴⒊齙淖苣芰康畝 詵種 弧U 欽舛 詵種 壞奶 裟芰吭諮 鈄耪 齙厙頡? 太陽是怎么發(fā)出這么巨大的能量來的呢?它是不是永遠這樣慷慨地供應地球,永遠也消耗不盡呢?人類為了搞清楚這個問題,花費了幾百年的時間,一直到今天,也還在不斷地進行著探索. 日常生活告訴我們,一個物體要發(fā)出光和熱,就要燃燒某種東西.人們最初也是這樣去想象太陽的,認為太陽也是靠燃燒某種東西,發(fā)出了光和熱.后來發(fā)現(xiàn),即使用地球上最好的燃料去燃燒,也維持不了多長的時間.拿煤來說吧,假如太陽是由一個大煤塊組成的,大概只要1500年就要燒光了.后來又想到可能是靠太陽本身不斷地收縮來維持的.但是仔細一算,也維持不了多久.一直到本世紀的30年代以后,隨著自然科學的不斷發(fā)展,人們才逐漸揭開了太陽產(chǎn)能的秘密.太陽的確在燃燒著,太陽燃燒的物質(zhì)不是別的,而是化學元素中最簡單的元素——氫.不過,太陽上燃燒氫,不是通過和氧化合,而是另外一種方式,叫做熱核反應.太陽上進行的熱核反應,簡單地說,是由四個氫原子核聚合成一個氦原子核.我們知道,原子是由原子核和圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)的電于組成的.要想使原子核之間發(fā)生核反應,可不是一件容易的事情.首先必須把原子核周圍的電子全都打掉,然后再使原子核同原子核激烈地碰撞.但是,由于原子核都是帶的正電,它們彼此之間是互相排斥的,距離越近,排斥力越強.因此,要想使原子核同原子核碰撞,就必須克服這種排斥力.為了克服這種排斥力,必須使原子核具有極高的速度.這就需要把溫度提高,因為溫度越高,原子核的運動速度才能越快.例如,要想使氫原子發(fā)生核反應,就需要具備幾百萬度的溫度和很高的壓力.這樣高的溫度在地面上是不容易產(chǎn)生的,但是對于太陽來說,它的核心溫度高達一千多萬度,條件是足夠了. 太陽正是在這樣的高溫下進行著氫的熱核反應.它把四個氫原子核通過熱核反應合成一個氦原子核.在這種熱核反應中,氫不斷地被消耗,從這個意義上來說,太陽在燃燒著氫.但是它和通常所說的燃燒不同,它既不需要氧來助燃,燃燒后又完全變成了另外一種新的元素. 當四個氫原子核聚合成一個氦原子核的時候,我們會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了質(zhì)量的虧損,也就是一個氦原子核的質(zhì)量要比四個氫原子核的質(zhì)量少一些.那么,虧損的物質(zhì)跑到哪里去了呢?原來,這些物質(zhì)變成了光和熱,也就是物質(zhì)由普通的形式變成了光的形式,轉(zhuǎn)化成了能量.質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,可以用偉大的科學家愛因斯坦的相對論來解釋.那就是能量等于質(zhì)量乘上光速的平方,由于光速的數(shù)值很大,因此,這種轉(zhuǎn)換的效率是非常高的.用這種方式燃燒一克氫,就可以產(chǎn)生一千五百億卡的能量.它相當于燃燒150噸煤.太陽為了維持目前發(fā)射的總能量,每秒鐘要有六億五千七百萬噸的氫聚合為氦.聽起來,這是一個很大的數(shù)字,但是對于太陽來說卻是微不足道的,因為太陽的質(zhì)量實在太大了,比地球的質(zhì)量要大33萬多倍.而且太陽物質(zhì)的化學組成和地球的很不一樣,絕大部分正是太陽進行熱核反應所需要的氫.氫占太陽質(zhì)量的四分之三以上.其次是氫燃燒后生成的氦,占五分之一左右.再其次才是幾十種其他的微量元素.因此,如果太陽按目前的速度燃燒氫,那么還足夠燃燒五百多億年呢! 人們在弄清楚了太陽的能量是怎樣產(chǎn)生的以后,自然就聯(lián)想到能不能把太陽上的這種產(chǎn)生能量的方式搬到地球上來呢?人們通過對原子和原子核的大量研究,終于利用熱核反應的道理,制造出和太陽產(chǎn)生能量的方式一樣的氫彈.氫彈的威力比原子彈還要大得多.不過,目前人們還做不到把氫彈的能量很好地控制起來使用.如果有朝一日能夠?qū)崿F(xiàn)可以控制的穩(wěn)定的熱核反應,那么大量的海水中的氫就可以作為取之不盡的燃料.那時候,地球上再也用不著為能源問題發(fā)愁了.這樣的設(shè)想并不是幻想,目前世界各國的科學家,包括我國的科學家在內(nèi),正在為實現(xiàn)這一宏偉目標進行著不懈的努力,并且已經(jīng)取得了一些進展. 關(guān)于太陽的巨大能量是怎么產(chǎn)生的,我們已經(jīng)簡單說明了.有人也許會聯(lián)想到太陽將來會怎么樣呢?太陽和天上的所有恒星一樣,也是一顆星球.任何一顆星球都有它的生、老、死亡的過程.據(jù)天文學家研究,太陽從誕生到現(xiàn)在,已經(jīng)經(jīng)過了大約50億年,太陽的整個壽命大約是100億年.所以,目前的太陽可以說正處在它的壯年期.壯年期的太陽就是依靠燃燒氫的熱核反應來維持它的生命的.我們剛才講到,太陽把全部氫燒光,太陽就會發(fā)生突變.太陽核心的溫度會逐步升高,最后太陽會發(fā)生突然性地膨脹.那時候,地球表面上的溫度會大大提高,可能要超過一千度以上.在這樣的高溫下,河流會曬干,生物會被曬焦,情況嚴重的話,膨脹的太陽甚至會把整個地球吞掉.不過,請你不要擔心,這幅可怕的情景是在20億年以后才會發(fā)生的.到那時,人類的聰明智慧也許能用宇宙飛船把大家送到更適宜生存的星球上去了. |
|
|
