太陽的能量是一個模糊概念,可以從兩個方面來理解:一是太陽總體蘊含的能量,二是太陽正在發出的能量。這實際上是兩個不同概念,下面我們一起來弄弄清楚。

首先我們要弄清什麼叫能量,其怎麼度量。很多人動輒拿能量說事,但又根本弄不清能量到底是什麼,隻有一個模模糊糊的概念,覺得能量大概就是火、熱、電等等,由此對於太陽粗陋的瞭解,認為太陽是一個熊熊燃燒的大火球,能量很大。

但太陽的能量到底有多大,怎麼來度量呢?絕大多數人都是一頭霧水,懵裡懵懂鬧不清,不知道從何說起。其實在物理學中,能量早已經有嚴謹的定義瞭,這就是:能量是質量的時空分佈可能變化程度的度量,用來物理系統用來做功的內在能力。

但這個能量怎麼來衡量呢?愛因斯坦在狹義相對論中揭示瞭質量與能量的數量關系,這個質能方程為:E=MC^2。這個方程明確瞭質量和能量的等價互換關系,通俗的說,任何物質所蘊含的能量都是與其質量相等的,不管物質的性質和形態如何,相等質量的物質,都蘊含著相同的能量。

這樣,太陽的總能量就與它的質量相聯系。太陽質量為1.9891×10^30kg,根據愛因斯坦質能方程,其質量全部轉化為能量總量可達

1.79×10^47J(焦耳)。但任何物質在一般條件下,都無法全部轉化為能量,隻有在與反物質湮滅的情況下,才會將物質的全部能量轉化出來。因此太陽除非遇到一個反太陽,否則這些能量是永遠也轉化不出來的。

實際上,太陽現在的能量是以核聚變的方式在釋放,而一般網友們要瞭解的太陽能量也就是這個能量,而非它全部蘊含的能量。太陽核聚變輻射的能量雖然很大,但與這其本身蘊含的全部能量相比,當然無法同日而語,相差瞭幾十個數量級。

太陽核聚變輻射的總能量。現代天文物理學研究認為,像太陽這樣質量的恒星,屬於黃矮星范疇,其中心溫度約1500萬K,大氣壓強相當地球海平面的3000億倍。主要是在這樣的壓強下,加上高溫,其核心區域的氫原子無法保持“悠閑”的原樣,核外電子被驅逐脫離原子核成為自由電子,裸露的原子核被擠壓在一起發生瞭核融合,這就是我們常稱的核聚變。

核聚變是輕原子核融合成為更重原子核的過程,在這個過程中,有0.7%的質量無法聚變成重核,而全部轉化為能量。這樣,太陽中心每秒鐘有6億噸的氫核聚變成5.958億噸的氦,就有420萬噸的質量轉化為能量,根據質能方程計算,這些能量有3.78×10^26J。

地球能夠分配到的太陽能量總量。太陽核聚變的能量以電磁輻射的方式從中心傳遞到表面,輻射到太空。這個能量有多大呢?我們現在形象的比喻一下。電力是以kw/h為單位的,1kw/h也就是1度電相當3600000J/s(焦耳/秒),也就是說太陽每秒鐘輻射的能量相當於1.05×10^20kw/h,也就是1.05萬億億度電。

我們地球在距離太陽1.5億千米的軌道,接收到的太陽輻射相當其輻射總能量的22億分之一,就是約1.72×10^17J,相當478億度電,相當於1000多萬座三峽大壩發電總量。每噸炸藥的能量約合4184000000J,因此地球接收到的太陽能量約相當於每秒鐘4111萬噸炸藥爆炸能量,也就是3100多枚廣島原子彈同時爆炸威力。

太陽能量還能夠釋放多少年?前面說瞭,太陽蘊含的總能量達到1.79×10^47J,現在太陽每秒鐘釋放的能量為3.78×10^26J,因此如果按這個速度消耗下去,太陽能量可以消耗15萬億年。但是恒星核聚變隻是把核心區域的氫消耗殆盡後,就會壽終正寢,太陽這種穩定消耗還有50億年,就會成為一個紅巨星,最終太陽外圍氣體消散到太空,中心留下一顆致密的白矮星。

這既是太陽的最終宿命,其大部分質量並沒有轉化為能量,而是回到太空,成為新的再生分子雲,等待時機,再次在萬有引力作用下,聚集收縮成為新的恒星。

就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。

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