向高手请教太阳核聚变??

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/05 12:03:29
都说太阳内部一直发生着核聚变,发出的光和热滋润着地球,但是我有一个疑问,核聚变是一瞬间的事,太阳内部以部分发生核爆炸,发出的热足以点燃 内部所有的物质发生核聚变,发生连锁反应,就像平常我们看一颗大的氢弹爆炸,这颗核弹全部都爆炸了,而不是氢弹一块、一块的爆炸,但事实是太阳没有发生轰的一下,爆炸所有的氢物质,请问为什么呢??

请高手解决??!!:o :o :o :o :o都说太阳内部一直发生着核聚变,发出的光和热滋润着地球,但是我有一个疑问,核聚变是一瞬间的事,太阳内部以部分发生核爆炸,发出的热足以点燃 内部所有的物质发生核聚变,发生连锁反应,就像平常我们看一颗大的氢弹爆炸,这颗核弹全部都爆炸了,而不是氢弹一块、一块的爆炸,但事实是太阳没有发生轰的一下,爆炸所有的氢物质,请问为什么呢??

请高手解决??!!:o :o :o :o :o
自己顶啊啊
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谢谢 :victory: :victory: :victory:
应该建议CD开一个天文版............:lol :lol :lol
炸光了的恒星会在自身巨大的引力作用下坍塌成黑洞,正是由于核爆才对抗了这种坍塌
主要是因为太阳还不够大,以太阳的大小,其内部的温度最高只能到1500万度,而质子-质子聚变要在10亿度以上才能克服质子间的静电斥力而发生聚变.因此经典理论中在太阳的温度下是无法发生核反应的.但是由于存在有量子隧道效应,总有一部分质子能穿透静电势垒而发生聚变.但这些只占了总质子数的极少的一部分.因此太阳就不会一下发生爆发性的聚变而毁掉.打个比方来说,太阳就象一块掺了水的木头,燃烧不旺而只能缓慢燃烧.
原帖由 diamond_1 于 2007-4-7 17:31 发表
主要是因为太阳还不够大,以太阳的大小,其内部的温度最高只能到1500万度,而质子-质子聚变要在10亿度以上才能克服质子间的静电斥力而发生聚变.因此经典理论中在太阳的温度下是无法发生核反应的.但是由于存在有量子隧道效应,总有一部分质子能穿透静电势垒而发生聚变.但这些只占了总质子数的极少的一部分.因此太阳就不会一下发生爆发性的聚变而毁掉.打个比方来说,太阳就象一块掺了水的木头,燃烧不旺而只能缓慢燃烧.

超大的风气越来越差了!
不懂的东西就抄小报的,道听途说的也敢拿出来!

太阳都铁板钉钉地被证明是氢聚变反应了,还变成了特例。
这个学说就象人类是上帝创造出来的特例一样荒谬!

对这样的人我也不想打字详说了。
给你一个地方补充一下恒星的知识:http://baike.baidu.com/view/448972.htm
说得比较笼统,谬误也较多,但比你玄乎其玄的量子隧道要切实得多。
有时间最好正式找点学科书看看,实在找不到就找《天文爱好者》这类的严肃科普书刊看看。

弄懂一点后回头再说吧!
这个恒星的问题其实现在也没有一个准确的说法,diamond_1的也是一种学说,只不过不是主流嘛!至于上帝造人说,其实也是种假说,因为众所周知,再化石上人类进化有空白期,不排除有外力参与人类进化的可能。
原帖由 gustov 于 2007-4-7 19:24 发表
这个恒星的问题其实现在也没有一个准确的说法,diamond_1的也是一种学说,只不过不是主流嘛!至于上帝造人说,其实也是种假说,因为众所周知,再化石上人类进化有空白期,不排除有外力参与人类进化的可能。

小心几百年来的天文学家都爬出来找你了。

找到个地方,有时间去看吧:
http://www.cosmoscape.com/content/deepspace/starworld/
最好买本书来看看。

天文学算是一门严肃科学,不是可以随便YY的。
不懂的就不要乱扮大哥。
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不想给菜鸟补课
自己去欣赏赫罗图
原帖由 diamond_1 于 2007-4-7 21:18 发表
你们看过这本书没有,如果没看过,建议找来看一下.
http://ebook.mumayi.net/9/gljx/ts009054.pdf
这有一本,请先耐心看完..

钻石嘴大哥大:
看南京大学的天文学教程行不行?
不行我就闭嘴让你全说就是了!
好不好?
没有人说恒星不是氢核聚变,大家也都知道在红巨星阶段的氦聚变,现在楼主的问题是为什么太阳不象氢弹那样一下子全炸掉,
聚变反应的速度和温度和压力有关,实际上,为什么没有100倍太阳质量的恒星的原因就在于此,在这种情况下,由于恒星的巨大引力,在核心区将产生极高的温度和压力,在这种条件下,氢的聚变就是很短时间内完成的,核心将发生爆炸,把恒星炸散,而剩下的部分将小于100倍太阳质量.而普通的恒星由于质量不够在核心产生足够的温度和压力,氢核的反应速度是缓慢进行的.
原帖由 diamond_1 于 2007-4-7 17:31 发表
主要是因为太阳还不够大,以太阳的大小,其内部的温度最高只能到1500万度,而质子-质子聚变要在10亿度以上才能克服质子间的静电斥力而发生聚变.因此经典理论中在太阳的温度下是无法发生核反应的.但是由于存在有量子 ...

:$ :$ 这个好像你说错了氢聚变发生的温度只需要一亿度,到不了10亿度,氦聚变才需要五亿度。:) :)
用电脑推演一下就知道了:
大质量恒星也不可能一下子(当然也是数以亿年计算的时间)就烧完所有的氢。
就象主星序上的恒星,没有那一颗会等烧完氢再烧氦的,也不会等聚合了足够的铍再去聚碳......
当中心积聚了一定的氦,到一定的温度和压力之下,聚氦反应就会点燃。
氦核积聚过程中,氢与氦也绝不会分得那么壁垒森严的。
只要温度和压力持续增加,就会逐步点燃聚氦成各种重原子的反应。
各种重原子会有一定的层次取向,但绝无壁垒森严分立和排队等候反应的秩序的。
越是大质量的恒星,就会越早出现这样的混合聚变反应,一但突破平衡点,巨大的混合聚变能量就会把大量的外层轻质原子抛向宇宙空间。
但并不会出现把恒星炸散那么恐怖的场面。
抛出大量物质,外围物质压力减小,恒星又要靠另一轮的引力收缩去点燃他的下一次“核爆”。
不同质量的恒星的生命历程是不同的。
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原帖由 diamond_1 于 2007-4-7 23:10 发表
没有人说恒星不是氢核聚变,大家也都知道在红巨星阶段的氦聚变,现在楼主的问题是为什么太阳不象氢弹那样一下子全炸掉,
聚变反应的速度和温度和压力有关,实际上,为什么没有100倍太阳质量的恒星的原因就在于此,在这种情况下,由于恒星的巨大引力,在核心区将产生极高的温度和压力,在这种条件下,氢的聚变就是很短时间内完成的,核心将发生爆炸,把恒星炸散,而剩下的部分将小于100倍太阳质量.而普通的恒星由于质量不够在核心产生足够的温度和压力,氢核的反应速度是缓慢进行的.

楼主的问题好象说过了。
如果说得不清楚可以再补充一下。

地面上的核弹和实验室里的聚变有一个特点是不受约束。
地面重力是一个g,压力是1个大气压。
聚变能量可以不受约束地膨胀做功——那就是炸开了。

太阳表面的重力是地球的28倍,太阳的平均密度是水的1.4倍。
也就是说在地球潜水13.6米就增加一个大气压,在太阳往下13.6米就增加约40个大气压。
太阳的半径约为70万公里,可推算其核心压力应该是20亿个大气压的数量级。
在这种情况下的聚变反应,根本没有让他膨胀做功的余地。
因为恒星氢聚变的启动温度是几百万度,这时的恒星,更象一个发亮的星云。
聚变生成物都会往核心积聚,当聚氢反应越演越烈时,中心氦核也越积越大。
最终,聚氢反应都会集中在氦核与氢大气的六汇外,也就是说聚变反应的区域是有限的。
聚变能量,主要以辐射的形式,加热上层的氢大气,靠氢原子的热运动抗衡星体本身的引力收缩。

对于大质量的恒星,其聚氢反应也不可能一下子完成,更不可能就靠聚氢反应报恒星炸开。
恒星内部的核反应,无论是聚氢还是聚氦,都是在底层启动的。
有限区域的反应能量不足以打破与引力收缩的平衡。
大质量恒星的爆发,关键在于其中心压力,在氢聚变还末完全完成时,在氦核核积累到一定的数量时,就达到了聚氦反应的门槛。
聚氢反应与聚氦成铍、碳、氧、......、铁的反应在多层面、大范围内同时进行,反应能量才足以将大部份外层物质抛往宇宙空间,这就是你说的把恒星炸散了。
但通常这时氢也烧了百分之二三十了。
看统计物理了。不管是1500万度还是1亿度或是10亿度,总会有一些高能粒子的运动动能超过了库伦静电斥力造成的势垒。但是按照统计物理的规律,这个超出的部分相对温度的依赖关系是指数衰减的。在温度T下动能为E的粒子数由统计物理基本公式大概是exp(-E/kT)。所以如果是10亿度(温度是粒子热运动平均动能的标志,可以直接转化为粒子动能)对应的平均动能正好克服静电势垒的话,在1500万度的时候粒子克服势垒的几率为exp(-10/0.15),很小的,可惜我找不到东西把它有多小算出来。在1亿度时则为exp(-10),大了很多。温度是这个值可以解释一段时间内只有有限的粒子可以穿透势垒发生聚变,从而不会一下子炸光。
而在设计核武器的时候我们就是要它一下子炸光,提高装药利用率,所以我们才要10亿度,才要用裂变的第一级给它做高级雷管。
还有一点该强调,实际上恒星构成中,在寿命绝大部分的主序星阶段,真正参与热核反应的氢都在恒星核心区。几乎所有的热核反应都是在核心区发生的,而平均来说核心区也就占10%左右的恒星的总的氢含量。这也不足以一下子把恒星的氢耗光
大家都没说错。H2SamHon 兄的恒星物理引经据典,diamond_1 兄的统计物理的方面则直接论述。侧重点不一样,互为补充,没有矛盾。
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原帖由 diamond_1 于 2007-4-7 23:10 发表
没有人说恒星不是氢核聚变,大家也都知道在红巨星阶段的氦聚变,现在楼主的问题是为什么太阳不象氢弹那样一下子全炸掉,
聚变反应的速度和温度和压力有关,实际上,为什么没有100倍太阳质量的恒星的原因就在于此,在 ...

刚请教了宿舍里北大天文系毕业的兄弟。他说没有约100倍以上太阳质量的恒星,主要原因是原恒星形成的时候,大于100倍质量的原恒星的点火之后,Eddington光压足以把原恒星外面更多的物质吹走。倒不是已经稳定在主序星阶段之后,核心区的温度太高,使反应太剧烈,再把外层吹走。后面的稳定在主序星之后的限制如果有,也应该不如前面的原恒星阶段的限制严格。
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原帖由 diamond_1 于 2007-4-7 17:31 发表
主要是因为太阳还不够大,以太阳的大小,其内部的温度最高只能到1500万度,而质子-质子聚变要在10亿度以上才能克服质子间的静电斥力而发生聚变.因此经典理论中在太阳的温度下是无法发生核反应的.但是由于存在有量子隧道效应,总有一部分质子能穿透静电势垒而发生聚变.但这些只占了总质子数的极少的一部分.因此太阳就不会一下发生爆发性的聚变而毁掉.打个比方来说,太阳就象一块掺了水的木头,燃烧不旺而只能缓慢燃烧.

你说的量子隧道效应主要是对α粒子轰击重原子核而言的。
这种情况下被轰击的重原子核相对时静止的。
而对于氢聚变的情况,属于α粒子的对撞,两种情况是完全不同的。
在质子对撞机观察到同样的量子隧道效应前,将这个效应推理到氢聚变反应中是不适宜的。
核物理学毕竟是一门实验物理学,量子理论用于解释实验现象,实验也用于印证新推断的量子理论。
在理论推断与实验结果互相印证前,用这样的理论推断用于发展一个学说是非常武断的。
此外,我记得上次还有一个波长3000埃的问题。波长3000埃的光确实只是对于蜜蜂或者奥特曼才算是可见光吧
1. 刚说完α粒子的轰击实验。
再详细说说也无妨。
量子力学是对微观粒子波粒二象性的一种统一解释的学科。
在量子隧穿效应里,更多显示的是波的特性。
在这一效应中,被轰击原子俘获α粒子不是真正意义的聚变反应,没有核子结合的质量损失,也没有由此而释放出巨大能量。生成物也是不稳定的,很快就又会在不需激发的情况下重新放出α粒子。
这个α粒子不算一穿而过,但也相差无几。
我刚说过在质子对撞机还未观察到这一现象,就算有,情况也与聚氢反应不同。
聚氢反应是四个质子聚合成一个稳定的氦核(两个质子和两个中子),有大量的质量转化为能量。
量子隧穿效应就算能生成一个结合物,也是四个质子互相穿透,结合物也只是极之不稳定的四质子组合。
几率有多少不说,四质子组合也即时四散,没有质量转化为能量,生不成稳定的氦核,充其量就是多重量子隧穿效应,远远谈不上热核聚变,无可能点得起恒星内的热核聚变反应的。

2. 太阳上烧了几十亿年的聚氢反应都不是热核反应我就不知应叫什么了。

3. 光波长就不说了。
原帖由 huor 于 2007-4-8 13:19 发表

刚请教了宿舍里北大天文系毕业的兄弟。他说没有约100倍以上太阳质量的恒星,主要原因是原恒星形成的时候,大于100倍质量的原恒星的点火之后,Eddington光压足以把原恒星外面更多的物质吹走。倒不是已经稳定在主序星阶段之后,核心区的温度太高,使反应太剧烈,再把外层吹走。后面的稳定在主序星之后的限制如果有,也应该不如前面的原恒星阶段的限制严格。

你可以请教一下你北大天文系毕业的兄弟,要形成一百个太阳质量的原恒星,需要多大的一片星际云?
对于这样一个大区域的星际云,在引力收缩的过程中,在他本身物质分布的不均、转动与及邻近星体的摄动等多因素的作用下,能形成单核心引力收缩并形成原恒星的几率有多少?

Eddington光压吹走外层物质不是无法形成100倍以上太阳质量恒星的真正原因。
看看宇宙中有多少总质量在一百个太阳质量级别的双星、三星和多星系统就知道了。
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看来论道是在所难免的了:handshake
1。看不出第一点的问题主要在哪里。我想说的是核反应发生的条件是粒子之间接近到相当的程度,因为强相互作用力是短程力,大概只在10的负15次方米的尺度上才能起作用。而在这之外是粒子之间的电磁斥力。不管你用哪种机制,总要先进到原子核之间距离10的负15次方米左右才能发生核反应。刚才说到量子隧穿和热平衡分布的高动能区两者都是为此过程负责。要解释为什么不是一下子炸光,最直接的来说,也是从这方面来考虑。
2。我想你一定会同意恒星的产能基本只在核心区。太阳黑子只是太阳大气中的现象,这里有核反应的话,与核心相比也是很微弱的。
3。宿舍兄弟的话你不信,说是流体力学上的限制我也没办法。宿舍的兄弟问你是不是搞天文的,不排除流体力学的影响,但是Eddington的经典结果搞天文的都知道。
原帖由 huor 于 2007-4-8 15:23 发表
diamond_1 兄的第一个帖子“量子隧穿效应“的表述我没看仔细,他只强调这一点,而不说有高能粒子,这确实是有一定问题。我过去只强调热平衡分布的高动能区,也不够完整,特此致歉。应该两者结合。量子隧穿和热平衡分布的高动能区都对于克服静电势垒有相当的贡献,都需要考虑。也许这两者还差不多大。具体的贡献大小取决于静电势垒的宽度和形状。这也是宿舍兄弟的专业说法。
但是量子隧穿效应并不局限在α粒子轰击重原子核或者所谓的核物理。因为现代看来,除去引力理论,量子力学是一切物理的基础。任何微观的、动能低于势垒的系统都有量子隧穿效应,可以用WKB近似计算。并不是说α粒子轰击重原子核才有量子隧穿,α粒子的对撞就没有。
此外α粒子的对撞和它轰击重原子核,在这个问题上没有什么不同。不过是重原子核的正电荷多一些,静电势垒高一些,形状可能不大一样罢了。考虑相对论变换,一个参照系中重原子核静止,换一个就运动了,静止运动也不是问题。
质子对撞机不需要观测量子隧穿效应。因为加速其中两个质子的对装时的能量,为了研究高能的粒子物理,已经人为的被调节到了远高于质子间静电势垒的程度,这时候就没有量子隧穿了。不是人们看不到,而是没人对此感兴趣。
只有一个物理学,不管是核物理、还是实验物理都只有统一的规律。
所以才要把量子力学和引力理论结合起来——为我从事的超弦理论呐喊一下

也没有说α粒子对撞就不可能引发隧穿效应,但从碰撞方面研究的话,等质量碰撞与大小质量碰撞产生的碰撞效率是不同的。
即使采用变换参照系来讨论,被撞原子与运动原子在撞击过程中动、静对换,如果没有高压约束被撞原子,α粒子对撞突破势垒比α粒子轰击重原子绝对要难(更高的温度,或者说能态要更高)。
如果质子对撞机能撞出稳定态的氦,能把这个结果忽略的就不成为实验物理学家了。

最重要一点,靠隧穿效应组成双质子组合的几率有多大?
双质子组合有多长的稳定时间去恭候第三个质子来“隧穿”?
如果有三质子组合,他又能有多长的稳定时间去恭候第四个质子来“隧穿”?
就算有四质子组合,他在分崩离析前能维持多久?

不要忘了,在恒星中,氢是以原子态存在的,靠隧穿效应四质子组合是四个带电的质子来的,大家在说隧穿效应时都把外面的电子云忘到九霄云外了!
如果不是高温高压下的聚变反应,大家起码得想办法把四个氢原子核外电子中的两个也送到四质子组合中去才行啊。

这话题好象扯远了!
太阳大嘛!呵呵
原帖由 huor 于 2007-4-8 15:47 发表
看来论道是在所难免的了
1。看不出第一点的问题主要在哪里。我想说的是核反应发生的条件是粒子之间接近到相当的程度,因为强相互作用力是短程力,大概只在10的负15次方米的尺度上才能起作用。而在这之外是粒子之间的电磁斥力。不管你用哪种机制,总要先进到原子核之间距离10的负15次方米左右才能发生核反应。刚才说到量子隧穿和热平衡分布的高动能区两者都是为此过程负责。要解释为什么不是一下子炸光,最直接的来说,也是从这方面来考虑。
2。我想你一定会同意恒星的产能基本只在核心区。太阳黑子只是太阳大气中的现象,这里有核反应的话,与核心相比也是很微弱的。
3。宿舍兄弟的话你不信,说是流体力学上的限制我也没办法。宿舍的兄弟问你是不是搞天文的,不排除流体力学的影响,但是Eddington的经典结果搞天文的都知道。

您误会了。
我不是说流体力学,是从星云研究的角度来看,大质量的星云不可能形成单一个引力收缩中心的。
以广漠的宇宙空间来说,如果大于几百个太阳质量的星云能以单一个引力中心收缩形成原核星的话,那么你宿舍兄弟说的那种情况应该是很常见的,但实际上没见。
相反大量总质量在一百个太阳质量级别的多星系却是非常普遍,所以我才有这一说。

太阳黑子一说,我是指即使把人类最大的核弹拿上去爆,其闪光比不上黑子、其爆炸冲力也比不上黑子活动的水平。
别误会。

有关聚氢反应,我再说明一下为什么我认为量子隧穿效应不起作用吧。
一个太阳质量的原恒星有多少个氢原子?
当压缩到几百万度时发生隧穿效应的几率有多大?即大概会出多少个双质子组合?能维持多久?
出现三质子组合的机率有多大?即大概会出多少个三质子组合?能维持多久?
四质子的情况又如何?(几率、数量、维持时间)
如果再穿两个电子进去又如何?
我只是个天文爱好者,很多数据都丢失了。
如果您不嫌麻烦,不妨跟您宿舍的兄弟要一下有关数据,就可以算出在几百万度的时候,靠隧穿效应能生成多少个稳定氦核?能不能维持恒星核心的稳定燃烧?

要讨论为什么太阳不会一下子炸光,还是在下一楼另外单独说吧。
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质子循环与碳氮循环也只是两种论。得感谢huor和mcv两位兄台提醒。  

如果按huor兄所说,粒子相对运动时真的没有压强这个概念的话,量子隧穿效应该在原恒星点燃的聚变反应时就会在整个原恒星范围内发生,而不是只在核心部份了。
而且就算对现在的太阳,在核心氢燃烧产生的光压作用下形成的外层氢壳中,也会有相当的聚变反应。
再按mcv兄所说的,如果平均每个质子要撞上140亿年才发生反应的几率,那么讫今为止,太阳应该已经烧掉约百分之十六的氢了。
这样的烧法大阳早炸散了。

但实际上聚变反应却偏偏只在核心部份发生。
开始时还应当时中心很小一个范围。
即使到了氢燃烧了45亿年的今天,其氢燃烧的范围也只达到四分一直径(总质量的一半左右,最核心部份还应当是氢燃烧产物积聚的地方,不会再有氢燃烧发生)。
如此推断,这45亿年大阳应该只烧掉约百份之三点几的氢。
这样的反应能量跟本抗不住星体的引力收缩。

实际上,现在太阳含氦(氢燃烧产物)量为总质量的7.8%左右。
这只能说明,假定聚氢反应的实质就是隧穿效应的话,恒星内核高温高压的热力学环境就是他最终发生的条件了。
没有高温,粒子达不到必要的动能,隧穿效应也无从谈起。这点大家都没意见。
没有高压(现在的燃烧核心压强是2500亿个大气压)缩短粒子热运动的平均自由程,增加有效碰撞(产生隧穿效应)的几率,也就是使mcv兄所说的质子要撞上140亿年才发生反应缩短到60亿年,太阳就不可能成为今天这个模样了。
我也有楼主这个疑问,为什么不一下子炸完。

还是diamond的解释看起来合理一点。
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太阳叫恒星,恒就是永恒的意思。
个人以为,太阳是烧煤的:D
原帖由 H2SamHon 于 2007-4-7 20:45 发表

小心几百年来的天文学家都爬出来找你了。

找到个地方,有时间去看吧:
http://www.cosmoscape.com/content/deepspace/starworld/
最好买本书来看看。

天文学算是一门严肃科学,不是可以随便YY的。
不 ...

严肃的科学也不能一概否定新学说啊,如果对所有新学说都持否定态度(注意不是怀疑态度)的话,那科学还怎么发展。对所有新学说或异己学说都进行否定,抵制甚至打压,这种做法本身就不具有科学性,和宗教审判所已经没什么差别了。