太陽(yáng)為什么能持續(xù)燃燒幾十億年？為什么說(shuō)太陽(yáng)的壽命長(zhǎng)達(dá)100億年？科學(xué)家又是怎么知道這些的呢？很多朋友對(duì)此很困惑，總不能說(shuō)是科學(xué)家猜的吧！今天咱們一起來(lái)扒一扒太陽(yáng)的“家底”，揭開(kāi)心中困惑已久的謎團(tuán)吧！

太陽(yáng)

科學(xué)家告訴我們，太陽(yáng)至今已經(jīng)存在了46億年了?？茖W(xué)家又是怎么知道的？雖然我們無(wú)法親眼目睹太陽(yáng)誕生的那一時(shí)刻，但幸運(yùn)的是我們還是找到了太陽(yáng)系誕生的“見(jiàn)證者”。它們就是游蕩在火星和木星軌道之間數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的小行星。我們把那里稱為小行星帶。

包含了太陽(yáng)系起源信息的球粒隕石

有時(shí)候，小行星帶中的一些小行星因?yàn)槟承┰驂嬄涞搅说厍蛏?，變成了我們所熟知的隕石。很多隕石在太陽(yáng)系形成之初就已經(jīng)形成，而且到現(xiàn)在還基本上保留著誕生時(shí)候的模樣?？茖W(xué)家對(duì)這些來(lái)自小行星帶的隕石進(jìn)行放射性同位素測(cè)年結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們的年齡都指向了45.72億年。因此，45.72億年就成了太陽(yáng)系的形成時(shí)間。從那個(gè)時(shí)候到現(xiàn)在，太陽(yáng)不就已經(jīng)燃燒了45.72億年了么！
那么問(wèn)題來(lái)了！為什么太陽(yáng)燃燒了這么久還沒(méi)有熄滅呢？這主要?dú)w功于太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)和太陽(yáng)巨大的質(zhì)量。

太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

首先，太陽(yáng)每秒鐘能釋放出多少能量？太陽(yáng)的核心溫度高達(dá)1500萬(wàn)℃，壓強(qiáng)相當(dāng)于地球大氣壓的2600億倍。在這種極端環(huán)境下，氫原子核會(huì)克服靜電斥力而發(fā)生碰撞，通過(guò)質(zhì)子-質(zhì)子的鏈反應(yīng)聚變成氦原子核。在這個(gè)過(guò)程中，有大約0.7% 的質(zhì)量損失掉了。根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為了驚人的能量。
在太陽(yáng)的內(nèi)核，每秒鐘有約6億噸的氫聚變成了4.96億噸的氦，損失掉了大約400萬(wàn)噸的質(zhì)量，并釋放了3.828×10^26焦耳的能量。太陽(yáng)每秒鐘釋放的能量就是太陽(yáng)的光度。太陽(yáng)1秒鐘釋放的能量相當(dāng)于大約915億顆百萬(wàn)噸級(jí)氫彈爆炸釋放的能量總和，足以滿足全人類64年的能源需求！毫無(wú)疑問(wèn)，太陽(yáng)每秒鐘釋放出的能量是十分驚人的。

太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變

從太陽(yáng)誕生至今長(zhǎng)達(dá)46億年的時(shí)間里，太陽(yáng)因核聚變已經(jīng)損失掉了大約100個(gè)地球的質(zhì)量。但是太陽(yáng)巨大的質(zhì)量為自身的核聚變提供了充足的原料儲(chǔ)備。它足以支撐太陽(yáng)持續(xù)穩(wěn)定地燃燒100億年。
其次，太陽(yáng)的質(zhì)量究竟有多大？科學(xué)家告訴我們，太陽(yáng)的質(zhì)量約為2×10^30千克。太陽(yáng)的質(zhì)量約為地球的33萬(wàn)倍。你是不是很好奇呢？天上的太陽(yáng)離我們那么遠(yuǎn)，看得見(jiàn)摸不著，科學(xué)家是怎么知道太陽(yáng)質(zhì)量的呢？

太陽(yáng)與八大行星比較

要想給太陽(yáng)稱重就要用到一桿特殊的“秤”。它是牛頓萬(wàn)有引力定律：任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都存在通過(guò)其連線方向上的相互吸引的力。該力的大小與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。于是科學(xué)家利用萬(wàn)有引力定律造了一桿可以給宇宙碳體稱重的“秤”。就是下面這個(gè)公式：
M=4π2R3/GT2
這里的G是萬(wàn)有引力常數(shù)，T是地球公轉(zhuǎn)周期，π是圓周率，R是地球公轉(zhuǎn)軌道半徑，也就是地球到太陽(yáng)的平均距離。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，這些數(shù)據(jù)是很容易查到的，直接代入公式就能計(jì)算出太陽(yáng)的質(zhì)量。感興趣的朋友可以自己嘗試計(jì)算一下哦！

金星凌日

可是問(wèn)題又來(lái)了，太陽(yáng)離我們究竟有多遠(yuǎn)？日地平均距離1.496億公里又是怎么測(cè)量出來(lái)的？其實(shí)科學(xué)家最初使用的方法很簡(jiǎn)單，就是利用三角視差法測(cè)出了日地平均距離。然而，這種方法說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，做起來(lái)可就難多了！因?yàn)橄肜萌且暡罘y(cè)量日地距離就要觀測(cè)金星凌日。但金星凌日可不是那么容易就遇到的。
1716年，當(dāng)已經(jīng)60歲的英國(guó)天文學(xué)家埃德蒙哈雷提出利用金星凌日測(cè)量日地距離的方法時(shí)，離下次金星凌日發(fā)生的時(shí)間還有45年！老哈雷是等不到這一天了。于是后來(lái)的科學(xué)家利用1761年和1769年的兩次金星凌日計(jì)算出了太陽(yáng)離我們有1.52~1.54億公里。

利用金星凌日測(cè)定日地距離

顯然這個(gè)結(jié)果和我們現(xiàn)在使用的1.496億公里還存在著一定的差距。直到上個(gè)世紀(jì)60年代，大功率雷達(dá)的出現(xiàn)才幫我們得到了更加精確的日地距離數(shù)據(jù)。
為什么說(shuō)太陽(yáng)的壽命長(zhǎng)達(dá)100億年？100億年是怎么來(lái)的呢？現(xiàn)在我們知道了太陽(yáng)的質(zhì)量，又知道了太陽(yáng)核心處每秒鐘有6億噸氫參與了核聚變，是不是兩者一除就算出太陽(yáng)壽命了呢？結(jié)果為1000億年！

100億年后的太陽(yáng)

怎么不是100億年呢？原來(lái)，我們忽略了一個(gè)問(wèn)題。那就是只有太陽(yáng)核心處的氫元素才會(huì)發(fā)生核聚變反應(yīng)的。這一部分氫只占太陽(yáng)總質(zhì)量的10%。因此，我們將太陽(yáng)的總質(zhì)量乘以10%后再除以每秒鐘消耗的氫元素質(zhì)量，就得出太陽(yáng)的壽命為100億年。
為什么太陽(yáng)能持續(xù)燃燒幾十億年？太陽(yáng)100億年的壽命是怎么來(lái)的？現(xiàn)在你明白了嗎？