太陽輻射的能量來源

太陽輻射的能量來源於氫核聚變產生的能量，其核心的溫度高達1,500萬度，壓力極大，有2,500億個大氣壓。在這樣高溫、高壓條件下，產生核聚變反應，每4個氫原子核結合成一個氦原子核。

太陽輻射的能量來源

太陽是一顆典型的恆星，它每秒向宇宙空間發出。

自古以來，太陽爲何會發光發熱，一直是人們關注的問題。曾有人認爲，太陽是依靠燃燒煤來發光發熱的，但經過計算，如果太陽是一個大煤球，按照太陽的總輻射能量3.75x10^26J，只夠太陽發光發熱1500年。後又有人提出，太陽是依靠物質向內部“掉落”，即重力勢能轉變爲動能，再轉變爲熱能來發光發熱的，但這樣一來，太陽就必須因爲不斷的收縮而越來越小，但沒有觀察到這一現象。且即使這樣，也只能維持太陽以觀測到的能量輻射一千多萬年。

上世紀20年代末，隨着元素放射性的發現，英國物理學家亞瑟·愛丁頓提出，太陽的能量只能來源於氫的核聚變反應，並在30年代出版的《恆星的結構》一書中詳細論述。但經過計算，要使氫發生核聚變反應，太陽中心的溫度必須達到上億度才行，而太陽中心的溫度只有約1500萬度，不足以引發氫的核聚變反應。

上世紀40年代，來自前蘇聯的美國物理學家喬治·伽莫夫應用德國物理學家維爾納·海森堡的量子物理不確定性原理（也稱測不準原理），解釋了原子核的放射性。下圖是其“火山口模型”簡圖。

在原子核尺度上（這一尺度大約是10^-13釐米），所有粒子都要受到強相互作用力這一短程力的作用，無法離開原子核，就像是落入了火山口的內部。而在原子核尺度以外，強相互作用力迅速減小，粒子主要受電磁力這一長程力的作用。一個粒子，若要從“火山口”中離開，就必須具有足夠的能量克服把核內粒子束縛在一起的強相互作用力。而在穩定的原子核內部，沒有哪個粒子能夠具有這一能量，但依據測不準原理，在不穩定原子核中，粒子可以從周圍的其它粒子那裏暫時“借”到一定的能量，達到“爬上火山頂部”所需的能量，從而離開原子核。就好像是在火山內部打了一條隧道一樣，粒子可以通過這條隧道直接離開，而不用“費力去翻山”。這一量子效應被稱爲“隧道效應”或量子隧穿效應。

美國物理學家富勒認爲，隧道效應也可以反過來用，即既然原子核內的粒子可以藉助於“隧道”而脫離原子核，那麼原子核外面的粒子，也可以藉助於“隧道”而進入原子核。於是，他把隧道效應應用於太陽能量的產生，終於計算出，在太陽內部，氫的核聚變反應能夠在1500萬度的溫度下發生。

現在我們知道，包括太陽在內的所有恆星，都是藉助於“隧道效應”，時刻發生着各種核聚變反應，並藉此發光發熱的。

根據愛因斯坦的質能公式E＝mc^2計算，每“燃燒”1千克氫，就能放出6.4×10^14焦耳的能量，相當於燃燒19000噸煤所產生的能量。按照太陽目前的總輻射量計算，每秒鐘有6億多噸的氫被轉化成氦。這聽起來很多，但其實只是太陽質量的很小一部分。太陽質量若取整數，大約是2×10^33克，或2×10^27噸。太陽每秒把6×10^8噸的氫轉變成氦，每年“燒”掉不到2×10^16噸的燃料。按照這樣的消耗速度，100億年也只用掉2×10^26噸的氫，只有太陽總質量的10%。太陽在50億年的漫長時間中，只消耗了不到5%的質量。太陽上，氫元素佔元素總量的70%，氦佔28%，其它元素只佔2%。對於一顆恆星來說，雖然氫所佔的量下降20%，該恆星就會顯露出“老態”，而按照目前太陽因核聚變反應速率計算，太陽足可以穩定地“燃燒”上3.32×1017秒，約10^10年，即100億年，因此說太陽現在剛到“中年”。它還可以穩定“燃燒”50億年以上。

那麼，氫的核聚變反應過程究竟是怎樣的呢？

在恆星內部，發生着兩類氫核聚變反應。一類是“碳氮氧循環（或稱CNO循環）”，其過程如下：

解釋一下。首先是C12（碳元素最穩定的同位素）接受一個質子（氫原子核），變成N13。N13不穩定，放出一個正電子和一個電子型中微子，衰變爲C13。C13接受一個質子，放出一個γ光子，變成N14。N14再接受一個質子，放出一個γ光子，變成O15。O15不穩定，放出一個正電子和一個電子型中微子，衰變爲N15。當N15再接受第四個質子時，生成的新元素不是O16，而是分裂爲兩個部分，一部分是有兩個質子、兩個中子的氦核，另一部分是原先的C12原子核，開始另一次循環。在這一類反應中，並不要求所有參與元素同時存在。只要有其中一種元素存在，新的、其他的元素就可以通過核反應產生出來，並完成整個循環。

總的效果是：通過一個循環，四個質子組合成了一個氦原子核，產生了三個γ光子、兩個正電子和兩個電子型中微子。兩個正電子與電子發生湮滅，再產生新的γ光子。能量由此產生。

另一類氫核聚變反應是“質子－質子鏈式反應（或稱爲P－P反應）”。其過程如下：

解釋一下。以下各步反應爲：

1H + 1H → 2H + e+ + νe

2H + 1H → 3He + γ

3He +3He → 4He + 1H + 1H

其他還有幾個分支反應，涉及到鋰、鈹、硼等，就不再細說了。

按照美國物理學家貝特的計算，以上兩類核反應都可以在恆星內部所具備的溫度和壓強條件下發生。但在太陽上，主要是發生第二類核反應，即P－P鏈式反應。它所需要的反應溫度是1500萬度。而CNO循環則需要更高的溫度，大約是2000萬度。

目前，科學家們已經把恆星中從氫開始，聚變到鐵的所有元素的產生機理都瞭解清楚了。而元素週期表上，鐵以後的元素就不是依靠正常恆星的元素的核聚變反應生成的，而是在大質量恆星演化後期的超新星爆發中生成的。這是另一個故事了。

太陽輻射的能量主要來自太陽內部的什麼反應

1、太陽輻射的能量主要來自太陽內部的核聚變反應。

2、太陽，跟所有的恆星 star 一樣，是一團氫氣。由於質量巨大，

在萬有引力的吸引之下，互相壓縮，溫度高到引起聚變反應。

3、聚變是fusion，是小的原子跟原子形成大的原子，譬如太陽上

是氫氫聚變成氦。聚變的過程是釋放能量的過程。

4、原子彈是相反的過程，是裂變fission，是大的原子碎成小的原

子，碎裂的過程，也是放出能量。

5、兩個過程向之間趨近，以鐵送終，宇宙的結局也許就是“鐵石心腸”。