再谈太阳，蕴含和发出的能量不是一码事，欢迎一起来弄清楚
本文参加小编 #科学了不起# 系列征文赛。常有人问，太阳能量到底有多大？事实上，太阳能量是一个模糊概念，可以从两个方面来理解：一是太阳总体蕴含的能量，二是太阳正在发出的能量。这实际上是两个不同概念，下面我们一起来弄弄清楚。
文章插图
首先我们要弄清什么叫能量，其怎么度量。很多人动辄拿能量说事，但又根本弄不清能量到底是什么，只有一个模模糊糊的概念，觉得能量大概就是火、热、电等等，由此对于太阳粗陋的了解，认为太阳是一个熊熊燃烧的大火球，能量很大。但太阳的能量到底有多大，怎么来度量呢？绝大多数人都是一头雾水，懵里懵懂闹不清，不知道从何说起。其实在物理学中，能量早已经有严谨的定义了，这就是：能量是质量的时空分布可能变化程度的度量，用来物理系统用来做功的内在能力。但这个能量怎么来衡量呢？爱因斯坦在狭义相对论中揭示了质量与能量的数量关系，这个质能方程为：E=MC^2。这个方程明确了质量和能量的等价互换关系，通俗的说，任何物质所蕴含的能量都是与其质量相等的，不管物质的性质和形态如何，相等质量的物质，都蕴含着相同的能量。
文章插图
这样，太阳的总能量就与它的质量相联系。太阳质量为1.9891x10^30kg，根据爱因斯坦质能方程，其质量全部转化为能量总量可达1.79x10^47J（焦耳）。但任何物质在一般条件下，都无法全部转化为能量，只有在与反物质湮灭的情况下，才会将物质的全部能量转化出来。因此太阳除非遇到一个反太阳，否则这些能量是永远也转化不出来的。实际上，太阳现在的能量是以核聚变的方式在释放，而一般网友们要了解的太阳能量也就是这个能量，而非它全部蕴含的能量。太阳核聚变辐射的能量虽然很大，但与这其本身蕴含的全部能量相比，当然无法同日而语，相差了几十个数量级。
文章插图
太阳核聚变辐射的总能量。现代天文物理学研究认为，像太阳这样质量的恒星，属于黄矮星范畴，其中心温度约1500万K，大气压强相当地球海平面的3000亿倍。主要是在这样的压强下，加上高温，其核心区域的氢原子无法保持“悠闲”的原样，核外电子被驱逐脱离原子核成为自由电子，裸露的原子核被挤压在一起发生了核融合，这就是我们常称的核聚变。核聚变是轻原子核融合成为更重原子核的过程，在这个过程中，有0.7%的质量无法聚变成重核，而全部转化为能量。这样，太阳中心每秒钟有6亿吨的氢核聚变成5.958亿吨的氦，就有420万吨的质量转化为能量，根据质能方程计算，这些能量有3.78x10^26J。
文章插图
地球能够分配到的太阳能量总量。太阳核聚变的能量以电磁辐射的方式从中心传递到表面，辐射到太空。这个能量有多大呢？我们现在形象的比喻一下。电力是以kw/h为单位的，1kw/h也就是1度电相当3600000J/s（焦耳/秒），也就是说太阳每秒钟辐射的能量相当于1.05x10^20kw/h，也就是1.05万亿亿度电。我们地球在距离太阳1.5亿千米的轨道，接收到的太阳辐射相当其辐射总能量的22亿分之一，就是约1.72x10^17J，相当477亿度电，相当于1000多万座三峡大坝发电总量。每吨炸药的能量约合4184000J，因此地球接收到的太阳能量每秒钟相当于410亿吨炸药爆炸能量，也就是3158887枚广岛原子弹同时爆炸威力。
文章插图
太阳能量还能够释放多少年？前面说了，太阳蕴含的总能量达到1.79x10^47J，现在太阳每秒钟释放的能量为3.78x10^26J，因此如果按这个速度消耗下去，太阳能量可以消耗150057亿年。但是恒星核聚变只是把核心区域的氢消耗殆尽后，就会寿终正寝，太阳这种稳定消耗还有50亿年，就会成为一个红巨星，最终太阳外围气体消散到太空，中心留下一颗致密的白矮星。这既是太阳的最终宿命，其大部分质量并没有转化为能量，而是回到太空，成为新的再生分子云，等待时机，再次在万有引力作用下，聚集收缩成为新的恒星。就是这样，欢迎讨论，感谢阅读。小编原创版权，侵权抄袭是不道德的行为，敬请理解合作。
推荐阅读
- 引力 太阳系边缘真的存在第九大行星，而且它是一颗胡柚般大的黑洞吗
- 太阳 宇宙中所有星球都悬在空中，是什么力量在起作用这里告诉你答案
- 盾牌座 看了这几个星球，才知道地球的渺小：最大的相当于2亿亿个太阳
- 地球 如果太阳燃烧完了，人类该如何生存？《方舟生存进化》为你解答
- 盾牌座 比大犬座更大的恒星光在表面飞行需要9小时能容纳45亿个太阳
- 闪电 太阳系的其他行星上也有闪电吗？
- 国际空间站 SpaceX 将向国际空间站运送两块太阳能电池板
- 核聚变反应 将足够的水浇在太阳上，到底会发生什么，结果让人意想不到！
- 科学家们 太阳能照亮地球，为啥无法照亮周围的宇宙？
- 宇航员 SpaceX 将为国际空间站运送两块太阳能电池板