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太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

無論是在大爆炸之后的初期宇宙還是在恒星中,宇宙中存在的氦都來源于氫核聚變反應。

太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

那么那些氦發生了什么變化呢?對大部分恒星來說,在發生大量氫轉化成氦的反應之后,其內部也發生重大轉變。內核坍塌,溫度上升,直到熱度足以將氦聚變為更大的原子,比方說,3個氦原子能形成1個碳原子。與此同時,氦原子還能與這些碳原子反應,形成氧原子。內核之外(即外包層)依然有足夠多的氫能夠轉化成氦。但此時內核正聚變成重型原子。這樣依賴,類似太陽的一顆尋常的恒星就演變成了紅巨星。

太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

紅巨星時代結束后,太陽將失去外包層,只留下富氦內核(此時的太陽被稱為白矮星),內核隨著宇宙生命周期往下走將逐漸冷卻。在比太陽質量大得多的恒星上,紅巨星階段過后,其內部基本就處于不斷產生越來越重型原子的混亂之中。一旦內核的氦耗盡,恒星將再次坍塌,溫度升高,將碳氧原子聚變生成更大的原子。若恒星質量足夠大,這一過程將持續到鐵元素生成。那時候更熱的內核無法發生核聚變。恒星坍塌,變得不穩定,然后“砰”的一聲,發生爆炸,形成超新星中子星(或者黑洞)。

太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

太陽含其他重元素嗎?


我讀過50年的天文和天體物理方面的書籍,也僅僅只能像個門外漢一樣對宇宙知之甚少。我剛讀過一本米科爾的著作《多維空間》(類似這樣的),其中談到地球上有重元素存在,它們來自地球形成時期的星云。


好的,很清楚了。然后他還提到出自同一星云的太陽上卻沒有重元素。這是為何?

太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

太陽“的確”有重元素(那些比氧元素重的元素)。但重元素只占不到太陽重量的千分之五。這一比例遠比地球上的重元素占比小得多。這是因為太陽質量很大,足夠儲存大量的氫和氦,因此太陽中氫和氦占據很大比例,而重元素則只占一小部分。

太陽由哪些元素組成?


構成太陽的元素有哪些(例如鐵、氧…等等)?

構成太陽的兩大元素是氫和氦,其中氫占太陽質量的70%,氦占28%,此外太陽還由1.5%的碳、氮、氧,0.5%的其他元素(鐵、鎳和一些較輕元素)組成。我們估計其他與太陽大小差不多的恒星主要也由氫和氦組成,畢竟氫和氦是大爆炸后能快速形成的元素,其他元素則是在恒星的生命周期中形成。更為有趣的是,太陽體積有點小,無法自身合成0.5%的其他元素:這說明太陽并非第一代恒星,而是形成于更大質量、更猛烈的恒星爆炸之后。

太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

太陽每5秒就燃燒掉幾十億噸氣體,是真的嗎?


我聽說太陽每5秒就燒掉幾十億噸氣體,簡直難以置信,這是真的嗎?

太陽由哪些元素組成?壽命幾何?(太陽由哪些元素組成-壽命幾何圖)

的確,太陽每秒就能燃燒幾十億噸的氫,通過熱核反應將其轉化成氦。這是太陽的能量之源,若太陽消耗的氣體低于這個水平,我們將無法獲得支撐生命需要的熱量。但無需驚慌,太陽上有很大量的氫,太陽總質量是2×1030 千克,而實際用于核反應的只有極小一部分。如果以太陽每秒消耗的氣體來計算太陽的壽命,你會發現,太陽能存活約100億年。

FY: 涂小圖

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