〈抄録〉《宇宙新論之天地本源》（楊建立著）第十章光耀蒼穹

2019-05-17 17:20

《宇宙新論 之 天地本源》

（楊建立著）

第十章 光耀蒼穹

萬物生長靠太陽宝惰，太陽是我們“太陽系”的主宰。可以毫不夸張地說鄙漏，地球上迄今為止利用的主要能量直接或間接地都來自太陽杰捂，太陽是人間萬物賴以生存的能量源泉红符。那么赞弥，太陽的能量又來源于哪里呢？先人們早就對這個(gè)問題進(jìn)行過研究阵漏。

燃燒說

最早關(guān)于太陽發(fā)光發(fā)熱的學(xué)說是“燃燒說”驻民。這是一種最原始，也是最樸素的猜測履怯。燃燒說認(rèn)為回还，太陽是燃燒內(nèi)部物質(zhì)發(fā)出光和熱的，太陽是一個(gè)不斷燃燒著的巨大火球叹洲。

然而柠硕，經(jīng)過測量，太陽表面溫度達(dá)到6000℃运提，碳和氧燃燒的化合反應(yīng)根本達(dá)不到這一溫度蝗柔。而且，根據(jù)太陽照射地球上的能量民泵，地球和太陽距離癣丧，參考其他各種因素后，測得的太陽每秒輻射的功率為3.9*10^26W（瓦特）栈妆，用煤燃燒的化學(xué)能難以維持這一大得驚人的天文數(shù)字胁编。還有就是，如果是由碳和氧燃燒形成的光和熱鳞尔，太陽最多能夠燃燒幾千年嬉橙。太陽已經(jīng)存在幾十億年了，并且沒有發(fā)現(xiàn)它的光和熱有明顯減弱的跡象寥假。確定“燃燒說”是錯誤的市框。

流星說

也還有人提出了“流星說”，認(rèn)為太陽周圍有無數(shù)個(gè)稠密的流星糕韧，它們以可觀的宇宙速度不斷撞擊太陽表面枫振。因?yàn)樘柕囊τ髌裕沟昧餍堑膭菽苻D(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽矒粲质沟昧餍堑膭幽苻D(zhuǎn)化為熱能蒋得。但后來經(jīng)人們觀察，自有歷史記錄以來的2000年里乒疏，沒有發(fā)現(xiàn)太陽質(zhì)量有明顯增加额衙。“流星說”也被否定了怕吴。

收縮說

此后窍侧，天文學(xué)家亥姆霍茲于1854年提出了“收縮說”。他認(rèn)為像太陽那樣發(fā)出輻射的氣團(tuán)转绷，必定會因放熱而冷卻伟件，因冷卻而收縮，氣團(tuán)內(nèi)的物質(zhì)因收縮而向太陽中心墜落议经，使得自身勢能轉(zhuǎn)化為動能斧账，再由動能轉(zhuǎn)化為熱能。但經(jīng)測算煞肾，如果是靠引力收縮導(dǎo)致的發(fā)光發(fā)熱的話咧织，太陽的能量釋放最多不超過5千萬年〖龋“收縮說”也失敗了习绢。

核聚變說

20世紀(jì)初，原子核發(fā)現(xiàn)以后蝙昙，人們開始猜測闪萄，原子核反應(yīng)能夠產(chǎn)生巨大的能量，太陽的能源正好可以用核反應(yīng) 放出熱量來解釋奇颠。

科學(xué)家在分析太陽光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)败去，在太陽表面物質(zhì)中，氫占總質(zhì)量的73%烈拒、氦約占25%为迈，其它元素占2%。于是缺菌，人們推斷太陽的能量來源是核聚變葫辐，是由氫元素聚合變?yōu)楹ぴ兀尫糯罅繜崃堪橛簟１热?個(gè)氫原子耿战，通過核反應(yīng)，聚合成一個(gè)氦原子焊傅，便能釋放出20兆電子伏特以上的能量剂陡。當(dāng)然狈涮，氫聚變成為氦，質(zhì)量并不能全部轉(zhuǎn)化為能量鸭栖，而是有3%左右的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了能量歌馍。按照太陽總質(zhì)量，與核反應(yīng)的質(zhì)量虧損率晕鹊，兩者進(jìn)行比較松却，便得到太陽壽命估計(jì)值為幾百億年。于是溅话，人們恍然大悟晓锻，原來氫就是太陽中的燃料，氦則是燃燒后的“灰燼”飞几。

這一觀點(diǎn)已被普遍認(rèn)同砚哆，現(xiàn)代理論認(rèn)為腻扇，各種年齡的恒星內(nèi)部發(fā)生著各種不同的熱核反應(yīng)蝗罗。恒星演化過程中會發(fā)生一系列熱核聚變，輕元素逐漸向重元素轉(zhuǎn)化将饺，逐漸改變恒星的成分卵史，改變恒星的內(nèi)部狀態(tài)灿里。

理論研究到這一步，太陽的能量來源終于得到了解決程腹。

沒那么簡單匣吊！這里還存在著不少棘手的問題：

1、觀測表明太陽表面溫度約為6000℃寸潦，經(jīng)科學(xué)家測算色鸳，太陽核心約為1500萬℃，這是公認(rèn)的太陽溫度的數(shù)值见转，所有的文獻(xiàn)資料中都在采用這個(gè)數(shù)值命雀。

我們看一下可控核聚變。根據(jù)有關(guān)報(bào)道斩箫，我國新一代熱核聚變裝置EAST吏砂，2010年9月28日首次成功完成了放電實(shí)驗(yàn)，獲得電流200千安乘客、時(shí)間接近3秒的高溫等離子體放電狐血。此次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了裝置內(nèi)部1億℃高溫運(yùn)行，這大概是太陽內(nèi)部溫度的7倍易核。人工控制核聚變達(dá)到1億℃匈织！

再讓我們看看氫彈爆炸。1967年6月17日，我國的第一顆氫彈爆炸缀匕，其爆炸瞬間的中心溫度超過100億℃纳决，其中心溫度是太陽中心溫度的1000倍！幾乎所有文獻(xiàn)中關(guān)于氫彈爆炸產(chǎn)生的高溫乡小，都在采用這一數(shù)值阔加，公認(rèn)這一數(shù)值÷樱霍金先生在他的《時(shí)間簡史》里也言之鑿鑿地引用了這個(gè)數(shù)值胜榔。霍金是這樣寫的：“（宇宙）大爆炸后的1秒鐘零远，溫度降低到約為100億℃苗分，這大約是太陽中心溫度的1000倍厌蔽，亦即氫彈爆炸達(dá)到的溫度牵辣。”熱核聚變爆炸100億℃奴饮！

注意到這些數(shù)值了嗎纬向？太陽表面溫度6000℃，核心溫度1500萬℃戴卜。人工控制下的短暫核聚變產(chǎn)生的高溫1億℃逾条，是太陽核心溫度的7倍！不可控核聚變的形成的高溫100億℃投剥，是太陽核心溫度的1000倍师脂！

按照通常說法，太陽中心連續(xù)不斷進(jìn)行著核聚變反應(yīng)江锨，但溫度不但達(dá)不到氫彈爆炸時(shí)的100億℃吃警，居然連人工控制核聚變反應(yīng)堆中的1億℃都達(dá)不到。太陽內(nèi)部為什么會這么“涼”啄育，到底什么造成太陽內(nèi)部“不溫不火”地保持1500萬℃“低溫”呢酌心？

2、自然界存在的“氫”有三種同位素挑豌，他們分別是氕（氫）安券、氘（重氫）、氚（超重氫）氓英。其中氘和氚是最低端核聚變?nèi)剂希c(diǎn)燃核聚變所需的溫度壓力條件比較低）侯勉，制造氫彈必須使用氘和氚。氘是從自然界存在的“氫”中铝阐，經(jīng)過一系列工藝濃縮提煉出來的壳鹤。在海水里的氘大約只占?xì)湓氐?/6500，氚在自然界里存量更是微乎其微饰迹，制造氫彈所用的氚是在核裂變反應(yīng)堆里芳誓，使鋰元素吸收中子后余舶，人工制造出來的。我們通常所說的所謂氫（氕）锹淌，我們?nèi)祟惸壳案揪蜔o法點(diǎn)燃匿值，如果太陽燃燒的是普通氫的話，太陽是如何點(diǎn)燃它的赂摆？

3挟憔、眾所周知，核聚變反應(yīng)速度是不可控的烟号，氫彈就是利用氫元素的聚合反應(yīng)制成的绊谭。氫彈爆炸是瞬間完成的，制造1噸或者1萬噸的氫彈汪拥，反應(yīng)時(shí)間都是一瞬間达传。即使制造一顆千萬噸的氫彈，反應(yīng)時(shí)間也應(yīng)該是一瞬間迫筑。太陽相當(dāng)于放大版氫彈宪赶，但卻沒有瞬間爆炸，而是持久不斷脯燃、相對恒定地延燒幾十億年搂妻。并且，自有歷史記錄以來辕棚，沒有發(fā)現(xiàn)太陽溫度有大的起伏變化欲主。究竟什么樣的“內(nèi)控機(jī)制”控制著太陽內(nèi)部核聚變持續(xù)緩慢進(jìn)行呢？

對于這個(gè)問題逝嚎，有人提出太陽本身有著對核聚變反應(yīng)速度調(diào)節(jié)機(jī)制扁瓢。認(rèn)為太陽的核聚變反應(yīng)維持長久的原因，是在核聚變反應(yīng)過程中懈糯，太陽能夠根據(jù)自身溫度的高低調(diào)節(jié)核聚變反應(yīng)的快慢涤妒。當(dāng)太陽產(chǎn)生的溫度過高時(shí)，就會導(dǎo)致太陽膨脹赚哗，膨脹導(dǎo)致氫原子間間距增大她紫，太陽因此就會調(diào)慢核聚變反應(yīng)的速度，反之就會加快核聚變反應(yīng)的速度屿储。太陽的這種自我調(diào)節(jié)功能使得太陽上的“核燃燒”能夠持續(xù)長久進(jìn)行贿讹。

這中說法有一定道理，正所謂“凡是存在的必定是合理的”够掠，太陽相對勻速燃燒是事實(shí)民褂，那它也一定存在自我調(diào)節(jié)機(jī)制控制著核燃燒的進(jìn)程，這一點(diǎn)沒有錯，但是不是就是熱膨脹這么簡單赊堪，就另當(dāng)別論了面殖。

我們知道，物質(zhì)溫度的高低哭廉，與物質(zhì)內(nèi)部分子運(yùn)動速度的快慢相關(guān)脊僚，物質(zhì)的溫度越高，內(nèi)部分子運(yùn)動越快遵绰，反之則慢辽幌。太陽內(nèi)部等離子體物質(zhì)也不例外，當(dāng)溫度升高時(shí)椿访，物質(zhì)粒子運(yùn)動會加快乌企，碰撞會更加劇烈。太陽物質(zhì)向外的膨脹力是由于物質(zhì)粒子碰撞加劇造成的成玫，物質(zhì)溫度的提高加酵，不會導(dǎo)致內(nèi)部粒子相互碰撞減速，而是加快梁剔。而物質(zhì)粒子的強(qiáng)烈碰撞虽画，才能引發(fā)核聚變舞蔽。

4荣病、1843年，德國天文愛好者施瓦布通過自己1826年～1843年間的日常黑子觀測渗柿，首次發(fā)現(xiàn)日面上黑子數(shù)量的多少存在11年左右的周期變化个盆。

此后從長期的黑子相對數(shù)記錄可見，黑子相對數(shù)的平均值明顯的表現(xiàn)出11年左右的周期性朵栖，最短為9.0年颊亮，最長為13.6年。從黑子數(shù)的多寡以及太陽10.7厘米射電流量的變化陨溅，就能很容易看出太陽活動的這種周期變化终惑。黑子相對數(shù)的年均值的極大和極小年份，分別稱為太陽活動的極大年（峰年）和極小年（谷年）门扇。通常雹有，也將黑子相對數(shù)年均值相對高的太陽活動極大年與其相鄰的幾年，稱為太陽活動高年臼寄；黑子數(shù)年均值相對較少的太陽活動極小年和其相鄰的幾年霸奕，稱為太陽活動低年。太陽活動為什么會有這種帶有一定規(guī)律性的波動變化呢?

5吉拳、觀測表明质帅，太陽大氣的溫度具有反常的分布。太陽大氣可分為幾個(gè)圈層，最內(nèi)層是光球?qū)用撼停馐巧驅(qū)蛹掂郑偻馐侨彰釋樱彰釋佑址譃閮?nèi)冕和外冕魄揉。太陽大氣層的溫度從光球?qū)拥撞康?,770K慢慢降到光球頂部(光球與色球交界處)的4,600K吃沪，這是正常的。此后反其道而行之什猖，緩慢上升到光球之上約2,000公里處的幾萬度票彪，再向上延伸約1,000公里形成了色球-日冕過渡層，溫度陡升至幾十萬度不狮，到達(dá)日冕區(qū)已是百萬度以上的高溫區(qū)了降铸。一般情況下，距離熱源近的地方會更熱摇零，距離熱源較遠(yuǎn)的地方會較冷推掸，這是正常的，是常識驻仅。但究竟是什么原因造成這種在遠(yuǎn)離太陽中心的地方卻出現(xiàn)反常增溫呢谅畅？

……

有還不少的疑問等著我們。

看到這里噪服，你不感到疑云重重嗎?太陽發(fā)光放熱的能量果真來源于氫（氕）核聚變這么單純嗎毡泻？我們先看一下木星“發(fā)熱”。

木星“發(fā)熱”

近年來對木星的考察表明：木星正在向其宇宙空間釋放巨大能量粘优。它所釋放出的能量是它所獲得太陽能量的兩倍仇味，說明木星釋放能量一半來自于它的內(nèi)部，木星內(nèi)部必定存在熱源雹顺。

木星是巨型行星丹墨，和太陽的成分相似，但與恒星相比嬉愧，大小相差太遠(yuǎn)贩挣。它沒有像太陽那樣燃燒起來，是因?yàn)樗馁|(zhì)量太小没酣，它不會王财、至少說在近幾十億年里是不會點(diǎn)燃核聚變的。木星要成為像太陽那樣的恒星四康，需要將質(zhì)量增加到如今的100倍才行搪搏。根據(jù)天文學(xué)家的計(jì)算，只有質(zhì)量大于太陽質(zhì)量的8%闪金，才能點(diǎn)燃?xì)涞木圩兎磻?yīng)疯溺，木星距離這一質(zhì)量下限差了約100倍论颅。

然而，木星不僅在發(fā)熱囱嫩，而且自身還在發(fā)出一些光恃疯，而且亮度在不斷增加，每4年增亮約0.003個(gè)星等墨闲。木星這種發(fā)光放熱現(xiàn)象極有可能是木星內(nèi)部正在發(fā)生核反應(yīng)造成的今妄。木星質(zhì)量不足以點(diǎn)燃?xì)浜司圩儯@種核反應(yīng)自然是放射性核素的裂變反應(yīng)鸳碧。

不僅是木星盾鳞，地球也在“發(fā)熱”。

地球在“發(fā)熱”

地球在誕生幾十億年之后的今天瞻离，仍然是一顆內(nèi)心熾熱腾仅、表面溫暖的星球。一個(gè)國際研究小組最近報(bào)告說套利，他們通過對中微子的觀測發(fā)現(xiàn)推励，地球自身熱量大約有一半來自放射性物質(zhì)衰變，另一半則是從地球剛形成時(shí)保存至今的原始熱量肉迫。

此前也曾有研究由間接證據(jù)推算出類似的數(shù)值验辞。這項(xiàng)新研究是首次根據(jù)實(shí)際觀測得出結(jié)論，有助于研究地球的形成和演變過程喊衫。相關(guān)論文發(fā)表在新一期英國《自然地球科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上跌造。

以日本東北大學(xué)為主的這個(gè)研究小組，利用位于日本中部岐阜縣一座礦山地下千米處的裝置“K.am.LAND”格侯，觀測來自地球內(nèi)部的中微子鼻听。中微子是一種不帶電财著、質(zhì)量極小联四、穿透力極強(qiáng)的基本粒子，可由多種途徑產(chǎn)生撑教，包括地球熱量的重要來源--放射性物質(zhì)的衰變過程朝墩。

由于中微子可以穿透幾乎任何障礙，即使放射性物質(zhì)位于地下深處伟姐，也能依據(jù)觀測到的中微子數(shù)量收苏，推算出放射性物質(zhì)的數(shù)量和分布情況。

從2002年3月到2009年11月愤兵，研究小組共觀測到841個(gè)中微子鹿霸。排除掉來自核電站、核廢料秆乳、宇宙射線等的中微子之后懦鼠，可能有106個(gè)中微子來自地球內(nèi)部天然放射性物質(zhì)的衰變钻哩。

研究人員據(jù)此認(rèn)為，地球內(nèi)部天然鈾-238和釷-232衰變產(chǎn)生熱量的功率大約為21萬億瓦肛冶。結(jié)合以前對鉀-40等物質(zhì)衰變的研究街氢，研究小組得出結(jié)論--在地球表面釋放的熱量中，大約有54%來自放射性物質(zhì)衰變睦袖，剩余部分是從地球誕生時(shí)保存至今的原始熱量珊肃。地球內(nèi)部放射性同位素的衰變，持續(xù)產(chǎn)生出新的熱量馅笙。

不僅是木星和地球伦乔，其他類木行星和較大的類地行星，甚至較大的衛(wèi)星內(nèi)部也有類似的核裂變反應(yīng)董习。

這充分說明评矩，在這些星體內(nèi)部都存在大量的放射性物質(zhì)。這些放射性物質(zhì)是星體形成之初阱飘，作為“原始星核”進(jìn)入星體內(nèi)部深處的斥杜，我們稱其為“奇異物質(zhì)”。在前一章《旭日東升》里沥匈，我們已經(jīng)敘述了“奇異物質(zhì)”被確認(rèn)存在的過程蔗喂。太陽聚集了太陽系總質(zhì)量的99.8%，必定也聚集了更大量的“奇異物質(zhì)”高帖，就在太陽內(nèi)部深處缰儿，是它主導(dǎo)了太陽星體的凝聚形成過程。

關(guān)于這一問題我們已經(jīng)在前幾章中進(jìn)行過描述散址。太陽核心的物質(zhì)主體是“奇異物質(zhì)”而非塵肮哉螅或者“氫”≡铮“奇異物質(zhì)”在太陽發(fā)光瞪浸、發(fā)熱的過程中，必定發(fā)揮相當(dāng)?shù)淖饔美艋觥Ｎ覀冇纱丝梢宰龀鋈缦峦茰y：

1对蒲、原始星核給太陽降溫

如前幾章所述，上一代的恒星在晚年能量逐步耗竭贡翘，物質(zhì)內(nèi)部抵抗內(nèi)聚壓力的能力將會減小蹈矮，晚年星體發(fā)生劇烈的核聚變，形成白矮星鸣驱，再次釋放大量的能量泛鸟。有的白矮星機(jī)緣巧合之下，吸積伴星物質(zhì)踊东，形成超新星爆發(fā)北滥，又再次釋放大量光和熱勺美。

就這樣經(jīng)過了反復(fù)幾次發(fā)光、放熱碑韵，耗竭了星體物質(zhì)內(nèi)稟能量赡茸，星體內(nèi)部物質(zhì)已經(jīng)“油盡燈枯”。所以祝闻，由這些“灰燼”物質(zhì)所形成的“奇異物質(zhì)”會很冷占卧，而它的冷不單指它的溫度低，更是指這些物質(zhì)的內(nèi)稟能量過度虧空联喘。

在《奇異物質(zhì)》一章中华蜒，我們分析過這些“奇異物質(zhì)”的特性：致密、冷暗豁遭，是破碎成塊的叭喜，解除了外部巨大壓力后的“中子態(tài)”物質(zhì)”托唬“奇異物質(zhì)”就是一個(gè)巨大的原子核捂蕴，在從周圍環(huán)境中吸取能量后進(jìn)一步發(fā)生碎裂脫落下來，成為更多稍小的不穩(wěn)定“超大原子核”闪幽，是不穩(wěn)定的放射性物質(zhì)啥辨。

正如前一章《旭日東升》中所述，這些“奇異物質(zhì)”仍然很致密盯腌，致密程度是僅次于中子態(tài)物質(zhì)溉知，由于密度大，在物質(zhì)分層時(shí)它必然居于太陽的中心位置腕够。這些“奇異物質(zhì)”很冷级乍，作為一種“冷暗物質(zhì)”潛藏在太陽核心，吸取太陽內(nèi)部能量帚湘，以一種能被我們觀測到的形式參與影響熱量在太陽內(nèi)部的傳遞玫荣，從而降低了核心溫度。

2客们、氘的形成和能量循環(huán)

如果這些“奇異物質(zhì)”進(jìn)入分子云中崇决，誘發(fā)新的星體形成，此后底挫，它必須在漫長的歲月里漸漸地吸聚能量，補(bǔ)充它前一世造成的虧空脸侥，才能夠恢復(fù)內(nèi)部物質(zhì)的活性建邓，從而“起死回生”。

裂變只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾睁枕、釷和钚等才能發(fā)生核裂變官边。這些原子的原子核在吸收一個(gè)中子以后會分裂成兩個(gè)或更多個(gè)質(zhì)量較小的原子核沸手，同時(shí)放出二個(gè)到三個(gè)中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變……注簿，使過程持續(xù)進(jìn)行下去契吉，這種過程稱作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。原子核在發(fā)生核裂變時(shí)诡渴，釋放出巨大的能量捐晶，這些能量被稱為原子核能，俗稱原子能妄辩。1千克鈾-238的全部核的裂變將產(chǎn)生20,000兆瓦小時(shí)的能量惑灵，與燃燒至少2000噸煤釋放的能量一樣多，相當(dāng)于一個(gè)20兆瓦的發(fā)電站運(yùn)轉(zhuǎn)1,000小時(shí)眼耀。

核裂變也可以在自然環(huán)境下出現(xiàn)英支，人們把放射性物質(zhì)自發(fā)衰減一半量的時(shí)間稱為該物質(zhì)的“半衰期”。放射性物質(zhì)嚴(yán)格遵守它一個(gè)半衰期衰減一半物質(zhì)的規(guī)律哮伟。

我們對自發(fā)性放射性核裂變的反應(yīng)機(jī)制還不是很清楚干花，但是我們可以做出比較合理的推斷：這種嚴(yán)格按照半衰期進(jìn)行衰變的特征，極像是與某種粒子（能量團(tuán)）發(fā)生碰撞具有的概率楞黄，是放射性物質(zhì)的原子核碰撞并吸收能量團(tuán)引發(fā)裂變的把敢。如果是這樣，放射性物質(zhì)所需要的能量形式就應(yīng)該是它的前一世所失去的谅辣，比如熱量修赞，比如中微子、中子等桑阶“馗保“奇異物質(zhì)”需要經(jīng)歷前世一系列核聚變反應(yīng)的逆反應(yīng)。只有這樣蚣录，才能不違背“質(zhì)能守恒定律”割择。自發(fā)裂變是放射性衰變的一種，只存在于幾種較重的同位素中萎河。不過大部份的核裂變都是一種有中子撞擊的核反應(yīng)荔泳，反應(yīng)物裂變?yōu)槎€(gè)或多個(gè)較小的原子核。

太陽中心的“奇異物質(zhì)”虐杯，緩慢吸聚能量或能量團(tuán)玛歌，緩慢“活化”逐漸脫落成為放射性大原子核，發(fā)生核裂變反應(yīng)擎椰，不斷釋放出電子支子、質(zhì)子、中子达舒、中微子值朋，以及少量的α粒子叹侄。

新釋放出來的中子，在運(yùn)動過程中昨登，如果被氫原子核俘獲趾代，將會形成重氫（氘），這就成為比較容易發(fā)生聚變反應(yīng)的核燃料丰辣。當(dāng)這些核燃料在太陽核心之外撒强、比較深層的內(nèi)部匯聚到一定濃度和數(shù)量后，引發(fā)一次核聚變反應(yīng)糯俗，就相當(dāng)于一顆大氫彈尿褪。釋放出強(qiáng)大的光和熱，以及中微子得湘、中子等杖玲。就這樣，實(shí)現(xiàn)了能量和粒子的循環(huán)和再利用淘正。

這一循環(huán)是星體內(nèi)部進(jìn)行的能量和粒子小循環(huán)摆马。另外，還應(yīng)該有一個(gè)宇宙星際之間的熱量鸿吆、粒子從一個(gè)天體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)天體的大循環(huán)囤采，我們將在此后的《能量運(yùn)動》一章再行闡述。

3惩淳、反應(yīng)速度自控

輕核的聚變反應(yīng)比重核裂變現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)得要早蕉毯，但氫彈卻比原子彈出現(xiàn)得晚，歷史最早的原子彈爆炸是1945年思犁，美國投放到日本的廣島代虾、長崎的那兩顆，而氫彈在1952年才試制成功激蹲∶弈ィ可控制的聚變反應(yīng)堆由于障礙重重，至今仍是科學(xué)技術(shù)上尚未解決的一個(gè)重大問題学辱，原因是要實(shí)現(xiàn)輕核聚變反應(yīng)的條件比實(shí)現(xiàn)重核裂變的條件要困難得多乘瓤。

點(diǎn)燃炸藥是需要雷管引爆的，點(diǎn)燃?xì)鋸椧餐瑯有枰袄坠堋辈咂徊贿^這個(gè)雷管不同于引爆一般炸藥所用的那種普通雷管衙傀，而是一個(gè)核裂變的“原子彈”，是利用鈾235或钚239等重原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的原子彈着降，利用原子彈爆炸產(chǎn)生的4000～5500萬℃高溫和高壓才能點(diǎn)燃?xì)鋸棥?/p>

“奇異物質(zhì)”在吸收能量后差油，脫落下來的團(tuán)塊，成為“超大原子核”任洞，它們經(jīng)過匯聚達(dá)到一定濃度蓄喇，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，成為一個(gè)類似人工控制的“核反應(yīng)堆”交掏，濃度更大的妆偏，甚至于發(fā)生劇烈鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)，成為一次“原子彈”爆炸盅弛。

我們在前文中已經(jīng)講述過钱骂，太陽核心是密度很大的，僅次于中子態(tài)的“奇異物質(zhì)”挪鹏，由于它們物質(zhì)密度大见秽，必定居于太陽核心部位。在太陽核心之外讨盒，是“奇異物質(zhì)”脫落下來的放射性金屬物質(zhì)解取，混雜在太陽形成之初，從星際云中吸積來的其他金屬物質(zhì)中間返顺，是核裂變反應(yīng)的圈層禀苦，再往外層，才可能是氫（氘和氚）匯聚的地方遂鹊。

在地球上點(diǎn)燃核聚變振乏，需要的溫度壓力是4000～5500萬℃，和相當(dāng)大的壓強(qiáng)秉扑。太陽在臨近核心的部位慧邮，溫度大約是1000多萬℃，壓強(qiáng)為2～3000億個(gè)大氣壓舟陆。

點(diǎn)燃核聚變反應(yīng)误澳，需要兩方面的條件，一是高壓力吨娜，二是高溫度脓匿。在地球環(huán)境下，我們無法制造幾千億大氣壓的壓力條件宦赠，太陽深處卻可以達(dá)到陪毡，這樣可以彌補(bǔ)溫度的不足，在那里勾扭，一千多萬度的溫度毡琉，配合兩三千億的大氣壓力就能夠點(diǎn)燃氘和氚核聚變了。

在高溫高壓下妙色，氫原子核外電子與原子核分離開來成為等離子態(tài)桅滋。氫原子核都是帶正電荷的質(zhì)子，受到同種電荷斥力作用，兩個(gè)質(zhì)子相互撞擊融合很困難丐谋。中子不帶電荷芍碧，與質(zhì)子撞擊融合比起兩個(gè)質(zhì)子要容易的多，所以應(yīng)該是質(zhì)子和中子相互融合形成重氫（氘）号俐，重氫和中子融合生成超重氫（氚）泌豆。我們說過，氘和氚是低端的核聚變?nèi)剂侠舳觯钊菀装l(fā)生合成氦的聚變反應(yīng)踪危，兩個(gè)氘（重氫）融合形成氦，或者氘（重氫）和氚（超重氫）融合生成氦并釋放出一個(gè)中子猪落，成就了一系列復(fù)雜的熱核反應(yīng)贞远。

但是，核裂變與核聚變所需的燃料笨忌，都是需要一定濃度（純度）的蓝仲，在太陽內(nèi)部深層的一定的區(qū)域里，匯集一定濃度的核燃料需要時(shí)間蜜唾。在那里杂曲，核燃燒應(yīng)該間歇性的。

真是這樣的話袁余，太陽發(fā)光的機(jī)制擎勘，也許不是原先人們所想象的那樣，太陽是一個(gè)緩慢進(jìn)行核聚變的氫彈颖榜，而是在太陽的深層（不是中心）核燃料聚集到一定程度后棚饵，才能引發(fā)一次核裂變，或者核聚變掩完，它們此起彼伏噪漾，卻是獨(dú)立進(jìn)行一個(gè)一個(gè)的“原子彈”和“氫彈”爆炸，它們是斷斷續(xù)續(xù)地爆炸且蓬，而不是像有的人想象的那樣欣硼，整個(gè)太陽就是一個(gè)大“氫彈”。這就可以更容易地解釋恶阴，我們所知道的“氫彈”是瞬間爆炸的诈胜，而太陽則是上百億年持續(xù)發(fā)光這一不可思議的事情了。這也許還是“金牛座T型變星”時(shí)明時(shí)暗冯事，不斷發(fā)生光變的原因焦匈。

4、周期性循環(huán)

自從“奇異物質(zhì)”吸收熱量和能量粒子（如中微子昵仅、中子等）開始缓熟，到脫落出放射性重金屬物質(zhì)，放射性金屬物質(zhì)釋放衰變，再次釋放中子够滑、中微子垦写、熱量，然后是氫原子吸收中子版述，形成氘和氚梯澜，氘和氚在某一區(qū)域匯集寞冯，達(dá)到一定濃度后形成一次“氫彈”爆炸渴析，釋放中子、中微子和熱量吮龄，然后是中子俭茧、中微被再次被吸收、被利用漓帚，氘和氚的再匯集母债，最后形成核聚變的爆炸，如此循環(huán)往復(fù)尝抖，導(dǎo)致太陽活動具有周期性變化毡们。

5、外層加熱機(jī)制

太陽中心是由冷暗物質(zhì)組成的“原始星核”昧辽，從原始星核向外衙熔，是不斷脫落下來的放射性重金屬元素為主的核裂變層，就像一個(gè)巨大的核裂變反應(yīng)推搅荞，我們可以稱之為核聚變層红氯，核聚變層之外，是類似氫彈的核聚變層咕痛，其外面依次是對流層痢甘、光球?qū)印⑸驅(qū)雍腿彰釋印?/p>

在核心附近進(jìn)行的核裂變和核聚變反應(yīng)中所生成的中子茉贡、中微子塞栅，射向太陽內(nèi)部核心的，大多會被太陽核心的“奇異物質(zhì)”所吸收腔丧，向太陽外部射出的放椰，一部分會被太陽大氣中的氫元素吸收，形成氘和氚悔据，其他未被吸收的會穿越太陽大氣層庄敛，向外射出。

孤立中子很不穩(wěn)定科汗，在自然環(huán)境下藻烤，10分鐘左右就會蛻變?yōu)橘|(zhì)子。中子不帶電荷，可以比較輕松地穿越太陽大氣層的底部怖亭，很少與太陽大氣層底部的物質(zhì)發(fā)生碰撞涎显。當(dāng)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)，情況發(fā)生了變化兴猩，質(zhì)子攜帶一個(gè)正電荷期吓，在太陽大氣中飛馳的時(shí)候，很容易與擦身而過的太陽大氣層較外層的氣體物質(zhì)發(fā)生碰撞倾芝，碰撞產(chǎn)生熱量讨勤，加熱外層大氣，這也許就是太陽外層大氣比底層大氣更熱的原因晨另。日冕的溫度非常高潭千，可達(dá)200萬度，離太陽中心最近的光球借尿，溫度是幾千度刨晴。稍遠(yuǎn)些的色球，溫度從上萬度到幾萬度路翻。而距離太陽中心最遠(yuǎn)的日冕狈癞，溫度竟然高達(dá)上百萬度 。日冕由很稀薄的完全電離的等離子體組成茂契，其中主要是質(zhì)子蝶桶、高度電離的離子和高速運(yùn)動的自由電子。這些帶電粒子運(yùn)動速度極快账嚎，以致不斷有帶電的粒子掙脫太陽的引力束縛莫瞬，射向太陽的外圍。形成太陽風(fēng)郭蕉。

6疼邀、太陽風(fēng)

通常把太陽大氣分為六層，由內(nèi)往外依次命名為：日核召锈，輻射區(qū)旁振，對流層，光球涨岁，色球和日冕拐袜。日核的半徑占太陽半徑的四分之一左右，它集中了太陽質(zhì)量的大部分梢薪，并且是太陽百分之九十九以上的能量的發(fā)生地蹬铺。光球是我們平常所見的明亮的太陽圓面，太陽的可見光全部是由光球面發(fā)出的秉撇。

如果這些外溢的質(zhì)子甜攀、電子和氦原子核成功地穿越出太陽大氣層秋泄，高速射向宇宙空間，就成太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流规阀。其他恒星放射出來的這種帶電粒子流也常稱為“恒星風(fēng)”恒序。太陽風(fēng)是一種連續(xù)存在，來自太陽并以200～800km/s的速度運(yùn)動的高速帶電粒子流谁撼。這種物質(zhì)雖然與地球上的空氣不同歧胁，不是由氣體的分子組成，而是由更簡單的比原子還小一個(gè)層次的基本粒子--質(zhì)子和電子等組成厉碟，但它們流動時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動十分相似喊巍，所以稱它為太陽風(fēng)。

太陽風(fēng)的密度與地球上風(fēng)密度相比是非常稀薄而微不足道的墨榄。一般情況下玄糟，在地球附近的行星際空間中，每立方厘米有幾個(gè)到幾十個(gè)粒子袄秩，而地球上風(fēng)的密度則為每立方厘米有2687億億個(gè)分子。然而太陽風(fēng)雖十分稀薄逢并，但它刮起來的猛烈勁之剧，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過地球上的風(fēng)。在地球上砍聊，12級臺風(fēng)的風(fēng)速是每秒32.5米以上背稼，而太陽風(fēng)的風(fēng)速，在地球附近卻經(jīng)常保持在每秒350～450千米 玻蝌，是地球風(fēng)速的上萬倍蟹肘，最猛烈時(shí)可達(dá)每秒800千米以上。

太陽風(fēng)是帶電粒子的一種強(qiáng)勁的外溢俯树。它們從太陽的日冕釋放到行星際空間帘腹。這些微粒主要是質(zhì)子和電子，它們以每秒200～900千米的速度在地球軌道附近移動许饿。其密度雖低(約8/厘米3)阳欲，但還能和地球的磁層相互影響。

7陋率、日珥

日珥的形成問題尚未徹底解決球化。最難解釋的是靖诗，大部分日珥在比它們稀薄得多的日冕中存在睬辐，常常在幾乎是空無一物的日冕中突然浮現(xiàn)出日珥呻率。計(jì)算表明穿剖，日冕的全部物質(zhì)都不夠凝聚成幾個(gè)大日珥浓冒，因此赋秀，日珥的物質(zhì)基本上來自色球?qū)幼曜ⅰＨ缃癖容^流行的日珥形成理論离熏，認(rèn)為日珥出現(xiàn)在日冕磁力線的馬鞍形凹陷處。如果由于某種原因址遇，日冕磁力線有局部的凹陷熄阻，這時(shí)與磁場“凍結(jié)”在一起的色球物質(zhì)沿磁力線運(yùn)動，會有一部分留存在這樣的“磁坑”內(nèi),由此形成日珥倔约。從側(cè)面看,由于日珥物質(zhì)所受的重力與洛倫茲力正好平衡秃殉，磁力線可以把日珥支撐住。

日珥是非常奇特的太陽活動現(xiàn)象浸剩，其溫度在5000～8000K之間钾军，大多數(shù)日珥物質(zhì)升到一定高度后，慢慢地降落到日面上绢要，但也有一些日珥物質(zhì)漂浮在溫度高達(dá)200萬K的日冕低層吏恭，既不附落，也不瓦解重罪，就像爐火熊熊的煉鋼爐內(nèi)居然有一塊不化的冰一樣奇怪樱哼，而且，日珥物質(zhì)的密度比日冕高出1000～10000倍剿配，兩者居然能共存幾個(gè)月搅幅，實(shí)在令人費(fèi)解。

這有可能是來自于核反應(yīng)層局部發(fā)生核爆炸呼胚，底下高壓物質(zhì)的噴發(fā)造成的茄唐。這有點(diǎn)類似于我們地球上間歇噴泉，在太陽磁力線約束和洛倫茲力支撐下形成的蝇更。這種噴流如果噴向著我們視線的側(cè)方沪编，在我們看來就會形成日珥。噴流有大有小年扩，如果有很大的噴流正沖地球方向噴射過來蚁廓，會對地球產(chǎn)生“太陽風(fēng)暴”。

8常遂、太陽風(fēng)暴

通常太陽風(fēng)的能量爆發(fā)來自于太陽耀斑或其他被稱為“太陽風(fēng)暴”的氣候現(xiàn)象纳令。這些太陽活動可以被太空探測器和衛(wèi)星測到，主要標(biāo)志是強(qiáng)烈的輻射克胳。被地球磁場俘獲的太陽風(fēng)粒子儲存在Van Allen輻射帶中平绩，當(dāng)這些粒子在磁極附近與地球大氣層作用引起極光現(xiàn)象。具有和地球類似的磁場的其他行星也有極光現(xiàn)象漠另。在星際介質(zhì)（主要是稀薄的氫和氦）中捏雌，太陽風(fēng)就像是吹出了一個(gè)“大泡泡”。在太陽風(fēng)不能繼續(xù)推動星際介質(zhì)的地方稱之為日球?qū)禹敯蚀辍＿@也通常被認(rèn)為是太陽系的外邊界性湿。這個(gè)邊界距離太陽到底多遠(yuǎn)還沒有精確的結(jié)果纬傲，可能根據(jù)太陽風(fēng)的強(qiáng)弱和當(dāng)?shù)匦请H介質(zhì)的密度而變化。一般認(rèn)為它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了冥王星的軌道肤频。

太陽風(fēng)暴是太陽因能量增加向空間釋放出的大量帶電粒子流形成的高速粒子流叹括。由于太陽風(fēng)暴中的氣團(tuán)主要內(nèi)容是帶電等離子體，并以每小時(shí)150～300萬公里的速度闖入太空宵荒。因此汁雷，它會對地球的空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的沖擊。太陽風(fēng)暴爆發(fā)時(shí)报咳，將影響通訊侠讯、威脅衛(wèi)星、破壞臭氧層暑刃。

科學(xué)家形象地把太陽風(fēng)暴比喻為太陽打“噴嚏”厢漩。太陽的活動對地球至關(guān)重要，因而太陽一打“噴嚏”岩臣，地球往往會發(fā)“高燒”溜嗜。太陽風(fēng)暴隨太陽黑子活動周期每11年左右會發(fā)生一次。

各國科學(xué)家正在積極研究太陽風(fēng)暴婿脸，但是對太陽劇烈活動粱胜、太陽黑子爆發(fā)、太陽風(fēng)暴對地球的具體影響以及如何預(yù)防狐树，還需進(jìn)行不懈的研究。

天文學(xué)家更加仔細(xì)地研究了太陽的閃光鸿脓，發(fā)現(xiàn)在這些爆發(fā)中顯然有熾熱的氫被拋得遠(yuǎn)遠(yuǎn)的抑钟，其中有一些會克服太陽的巨大引力射入空間。氫的原子核就是質(zhì)子野哭。因此太陽的周圍有一層質(zhì)子云（還有少量復(fù)雜原子核）在塔。1958年，美國物理學(xué)家帕克把這種向外涌的質(zhì)子云叫做“太陽風(fēng)”拨黔。

向地球方向涌來的質(zhì)子在抵達(dá)地球時(shí)蛔溃，大部分會被地球自身的磁場推開。不過還是有一些會進(jìn)入大氣層篱蝇，從而引起極光和各種電現(xiàn)象贺待。向地球方向射來的強(qiáng)大質(zhì)子云的一次特大爆發(fā)，會產(chǎn)生可以稱為“太陽風(fēng)暴”的現(xiàn)象零截，這時(shí)麸塞，磁暴效應(yīng)就會出現(xiàn)。

日冕位于太陽的最外層涧衙，屬于太陽的外層大氣哪工。太陽風(fēng)就是在這里形成并發(fā)射出去的奥此。用X射線或遠(yuǎn)紫外線拍下的日冕照片上可以觀察到在日冕中存在著大片的長條形的或是不規(guī)則行的暗黑區(qū)域，通過人造衛(wèi)星和宇宙空間探測器拍攝的照片雁比，我們可以發(fā)現(xiàn)在日冕上長期存在著這些長條形的大尺度的黑暗區(qū)域稚虎，這里的X射線強(qiáng)度比其他區(qū)域要低得多，從表觀上看就像日冕上的一些洞偎捎，我們形象的稱之為冕洞蠢终。

冕洞是太陽磁場的開放區(qū)域，這里的磁力線向宇宙空間擴(kuò)散鸭限，大量的等離子體順著磁力線跑出去蜕径，形成高速運(yùn)動的粒子流。粒子流在冕洞底部速度為每秒16km左右败京，當(dāng)?shù)竭_(dá)地球軌道附近時(shí)兜喻，速度可達(dá)每秒300～400km以上。這種高速運(yùn)動的等離子體流也就是我們所說的太陽風(fēng)赡麦。

太陽風(fēng)從冕洞噴發(fā)而出后朴皆，夾帶著被裹挾在其中的太陽磁場向四周迅速吹散。太陽風(fēng)至少可以吹遍整個(gè)太陽系泛粹。

當(dāng)太陽風(fēng)到達(dá)地球附近時(shí)遂铡，與地球的偶極磁場發(fā)生作用，并把地球磁場的磁力線吹得向后彎曲晶姊。但是地磁場的磁壓阻滯了等離子體流的運(yùn)動扒接，使得太陽風(fēng)不能侵入地球大氣而繞過地磁場繼續(xù)向前運(yùn)動。于是形成一個(gè)空腔们衙，地磁場就被包含在這個(gè)空腔里钾怔。此時(shí)的地磁場外形就像一個(gè)一頭大一頭小的蛋狀物。

但是蒙挑，當(dāng)太陽出現(xiàn)突發(fā)性的劇烈活動時(shí)宗侦，情況會有所變化。此時(shí)太陽風(fēng)中的高能離子會增多忆蚀，這些高能離子能夠沿著磁力線侵入地球的極區(qū)矾利；并在地球兩極的上層大氣中放電，產(chǎn)生絢麗壯觀的極光馋袜。