太阳

太阳燃烧的构成问题

太阳是怎样发光的？ 在群星之间,并不是空无一物,而是布满了物质,是气体,尘埃或两者的混合物。其中一种低温,不发光的星际尘云,相信是形成恒星的基本材料。 这些黑暗的星际尘云温度很低,约为摄氏-260至-160之间。 天文学家发现这类物质如果没有什麼外力的话,这些星际尘云就如天上的云朵,在太空中天长地久的飘著。但是如果有些事情发生,例如邻近有颗超新星爆炸,产生的震波通过星际尘云时,会把它压缩,而使星际尘云的密度增加到可以靠本身的重力持续收缩。 这种靠本身重力使体积越缩越小的过程,称为”重力溃缩”。也有一些其他的外力,如银河间的磁力或尘云间的碰撞,也可能使星际云产生重力溃缩。 大约在五十亿年...全部

  太阳是怎样发光的？ 在群星之间,并不是空无一物,而是布满了物质,是气体,尘埃或两者的混合物。其中一种低温,不发光的星际尘云,相信是形成恒星的基本材料。 这些黑暗的星际尘云温度很低,约为摄氏-260至-160之间。
  天文学家发现这类物质如果没有什麼外力的话,这些星际尘云就如天上的云朵,在太空中天长地久的飘著。但是如果有些事情发生,例如邻近有颗超新星爆炸,产生的震波通过星际尘云时,会把它压缩,而使星际尘云的密度增加到可以靠本身的重力持续收缩。
  这种靠本身重力使体积越缩越小的过程,称为”重力溃缩”。也有一些其他的外力,如银河间的磁力或尘云间的碰撞,也可能使星际云产生重力溃缩。 大约在五十亿年前,一个称为”原始太阳星云”的星际尘云,开始重力溃缩。
  体积越缩越小,核心的温度也越来越高,密度也越来越大。当体积缩小百万倍后,成为一颗原始恒星,核心区域温度也升高而趋近於摄氏一千万度左右。当这个原始恒星或胎星的核心区域温度高逹一千万度时,触发了氢融合反应时,也就是氢弹爆炸的反应。
  此时,一颗叫太阳的恒星便诞生了。 经过一连串的核反应,会消耗掉四个氢核,形成一个氦核,而损失了一点点的质量。依据爱因斯坦质量和能量互换的方程式E=MC^2,损失的质量转化为光和热辐射出去,经过一路的碰撞,吸收再发射的过程,最后光和热传到太阳表面,再辐射到太空中一去不返,这也就是我们所看到的太阳辐射。
  当太阳中心区域氢融合反应产生的能量传到表面时,大部份以可见光的形式辐射到太空。 在五十忆年前刚形成的太阳并不稳定,体积缩胀不定。收缩的重力遭到热膨胀压力的阻挡,有时热膨胀力扬头,超过了重力,恒星大气因此膨胀。
  但是一膨胀,温度就跟著下降。膨胀过头,导致温度过低,使热膨胀压力挡不住重力,则恒星大气开始收缩。同样的,一收缩,温度就跟著上升,收缩过头,导致温度过高,又使热膨胀压力超过重力, 恒星大气又开始膨胀。
   这种膨胀,收缩的过程反覆发生,加上周围还笼罩在云气中,因此亮度变化很不规则。但是胀缩的程度慢慢缩小,最后热膨胀力和收缩力达到平衡,进入稳定期。此时,太阳是一颗黄色的恒星,差不多就像我们现在看到的一样。
   太阳进入稳定期后,相当稳定的发出光和热,可以持续一百亿年之久。这期间占太阳一生中的90%,天文学家特称为”主序星”时期。太阳成为一颗黄色主序星,至今己有五十亿年,再过五十亿年,太阳度过一生的黄金岁月后,将进入晚年。
   有足够长的稳定期,对行星上的生命发生非常重要。以地球的经验来说,地球太约和太阳同时形成,将近十亿年后才出现生命,经过四十多亿年后,才发展出高等智慧的生物。因此,天文学家要找外星生命,只对生存期超过四十亿的恒星有兴趣。
   太阳在晚年将成为红巨星 太阳在晚年时,将己经耗尽核心区域的氢,这时太阳的核心区域都是温度较低的氦,周围包著的一层正在进行氢融合反应,再外围便是太阳的一般物质。
  氢融合反应产生的光和热,正好和收缩的重力相同。核心区域的氦由於温度较低,而氦的密度又比氢大,所以重力大於热膨胀力而开始收缩,核心区域收缩产生的热散布到外层,加上外层氢融合反应产生的热,使得太阳外部慢慢膨胀,半径增大到吞没水星的范围。
   随著太阳的膨胀,其发光散热的表面积也随之增加,表面积扩大后,单位面积所散发的热相对减少,所以太阳一边膨胀,表面温度也随之降到摄氏三千度,在发生的电磁辐射中,以红光最强,所以将呈现一个火红的大太阳,称为”红巨星”。
   在红巨星时期的太阳不稳定,外层大气受到扰动会造成膨胀,收缩的脉动效应,而且脉动的周期和体积大小关。想想果冻的情形,轻拍一下果冻,它便会晃动,而且果冻越大,晃动的程度越小。同样的道理,红巨星的体积越大,膨胀,收缩的周期也越长。
   简单来说,五十亿年后,太阳核心区域收缩的热将导致外部膨胀,变成一颗红巨星。充满氦的核心区域则持续收缩,温度也随之增加。当核心区域的温度升至一亿度时,开始发生氦融合反应,三个氦经过一连串的核反应后融合成为一个碳,放出比氢融合反应更巨量的光和热,使太阳外层急速膨胀,连地球也吞没了,成为一个体积超大的红色超巨星。
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