太阳在过去46亿年里已经燃烧掉多少质量?

自从太阳降生到此刻的46亿年 , 太阳一向在“燃烧” , 那么 , 太阳已经被用了几多了呢?
关于太阳被操纵了几多这个问题 , 真是一个很是有趣的问题 , 并且若是深究细节的话 , 仍是一个很是难回覆的问题 。 下面 , 经由过程简单的计较来估算太阳已经耗损了几多 。
起首 , 需要知道太阳的辐射功率 , 即太阳每秒钟释放出的能量 , 这个参数也被称之为太阳光度 。 据估量 , 太阳的辐射功率年夜约为3.846×10^26瓦 。 这个庞大的数字意味着太阳内部存在一个壮大的能量源 , 它需要耗损年夜量的物质 。

太阳在过去46亿年里已经燃烧掉多少质量?



此前 , 人们并不知道太阳是若何发光发烧的 。 直到20宿世纪初 , 爱因斯坦从狭义相对论中推导出质能方程之后 , 人们才逐渐领会这能量源背后的机制——氢核聚变 。 当较轻的氢原子连系发生较重的氦原子之时 , 这个过程中会吃亏一部门质量 , 由此释放出庞大的能量 。 这个过程只会发生在太阳的中间区域 , 因为只有那边的温度和压力才足以使核聚变反映发生 。
在恒星内部 , 氢原子核会经由过程两种体例聚变为氦原子核 。 对于太阳如许的中低质量恒星 , 氢核聚变的本家儿要机制是质子-质子链反映(另一种机制是碳氮氧轮回) 。 然而 , 就算是质子-质子链反映也有良多类型 。 若是忽略这些反映的细节 , 在质子-质子链反映的整个过程中 , 就是四个氢原子核(质子)连系形当作一个氦原子核 。
太阳在过去46亿年里已经燃烧掉多少质量?



若是用数学计较 , 反映物和产品的质量总和将会不同 , 并非是守恒的 。 四个氢原子核的质量为6.690×10^-27千克 , 而一个氦原子核的质量为6.644×10^-27千克 , 两者之间的质量差为Δm=4.624×10^-29千克 。 按照质能方程:E=Δmc^2 , 质量和能量是等价的、可互相转换的 , 所以核聚变丢掉的质量将会转化为能量 。 把这个质量差代入爱因斯坦方程 , 就会获得E=4.162×10^-12焦耳的能量 , 这是每一次质子-质子链反映所释放的能量 。
再连系太阳的辐射功率 , 即每秒释放出的能量 , 可以计较出太阳内部每秒会进行9.242×10^37次质子-质子链反映 。 因为每条核聚变反映城市损掉不异的质量 , 那么 , 两者相乘会获得质量损掉的速度 , 如许算出太阳每秒耗损的质量为4.27×10^9千克 , 即427万吨 。 这看起来是一个很是年夜的数据 , 可是这当然只是以人类的尺度相较而言 , 若是相对于太阳的总质量2×10^30千克(2000亿亿亿吨)而言 , 就只是很小的一部门 。
太阳在过去46亿年里已经燃烧掉多少质量?



上面我们已经计较出太阳每秒耗损的质量 , 再按照太阳的春秋 , 就能计较出太阳 。 太阳形当作已经有46亿年 , 把这个时候乘以质量损掉率 , 就会获得太阳总的质量损掉值为6.20×10^26千克 。 再次强调 , 这固然有100个地球的质量那么多 , 可是也只是太阳总质量的万分之三 , 即0.03% 。
【太阳在过去46亿年里已经燃烧掉多少质量?】因为上述计较对核聚变反映过程的过度简化 , 可能会导致低估丢掉的质量 。 为了获得氢到氦的改变 , 在此之前必需要发生良多其他的反映 , 如许的反映也会丢掉质量 , 是以发生了能量 , 这整个过程是不在计较之内的 。 此外 , 太阳风还会损掉一部门的质量 。 但总的来说 , 太阳在曩昔46亿年里“燃烧”失落的质量只有太阳总质量的很小一部门 。 按照如许的速度 , 太阳焦点区域中的氢燃料还能再够“燃烧”50亿年 。

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