太陽一秒鐘釋放的能量夠人類用多久?看到答案後才懂得人類的渺小
2021-11-28由 答案在這兒 發表于 農業
太陽每秒釋放的能量相當於多少煤
綜述
從古至今,人們都在講述
太陽
,太陽幾乎在所有的文明當中都有出現。當然這不是從物理層面上來說,而是精神層面。
作為一種積極意義層面的象徵,太陽在很多時候都是都被人比擬成一種充滿力量的人或者物。古希臘神話中就有
太陽神阿波羅
,阿波羅代表太陽象徵光明和預言,同時也是人類的保護神。
隨著天文學的發展,太陽也逐漸開始從神話傳說中走進現實視野。天文學家們對太陽有了更多認識後,便對這個天體產生了極大的興趣。
例如太陽物質的組成,太陽對地球的影響,以及最重要的一點,太陽的能量。
這大型的圓形火球在太空裡持續不斷地燃燒著,似乎永遠也燃不盡,永遠也不會熄滅。
炙熱之火
從地球上看太陽,這顆星球呈現出的是明亮耀眼的光芒,帶來的是炙熱的陽光。很長一段時間來,人類對太陽的觀察都是非常簡單直接的肉眼對視,以至於我們對太陽的本質認知存在不少缺陷。實際上,
太陽並不是表面的那團火焰這麼簡單。
人類透過現代高科技手段對太陽觀察發現,這顆恆星是
等離子體與強勁磁場構成的一個理想球體
。太陽的直徑大約在
139.6萬公里
左右,是地球直徑的
109倍。
在質量上,更是達到了
33.3萬倍
,地球在太陽面前就是個小不點。
在化學成分組成上,太陽上面大部分都是
氫元素
,然後以
氦元素
位居其次,剩下還有一些
重元素
。
在太陽上同樣也有大氣層存在,不過和地球不同的是,太陽的大氣層是針對於恆星而言。
溫度極小區、色球、過渡區、日冕和太陽圈
,這幾塊可直接觀察區域構成了太陽的大氣層。
一般而言,肉眼觀察下的太陽散發出來的是
白色的光芒
,但實際上我們所見的太陽光並不是“真實”的,太陽光在經歷大氣散射後,整個光的顏色就發生了改變。從光譜上來看,
太陽被劃分在黃色恆星之中
。
據悉,
太陽的核心不超過太陽半徑的五分之一,內部密度在每立方厘米150g,是水的150倍。
內部核心的溫度非常高,溫度接近
1570萬開爾文
,而表面溫度只有
5800開爾文,
可見其核心溫度遠比太陽表面猛烈得多。
太陽的核心是太陽主要的能量來源,能透過核聚變反應產生大量的能量
。太陽外層的熱度也是透過核心傳匯出來的能量加熱所致,能量經過太陽的多層穿梭,然後達到光球層,也就是我們平常所看到的太陽外表。
最後經由轉化成為光波或粒子的動能,將太陽的光熱“飄散”至宇宙空間。
太陽有多厲害
說完太陽的基本外貌特徵,我們再來聊聊太陽的其他方面。在天文學上有一個描述天體亮度的定義,叫做
視星等
。它以恆星觀察為主,將天體亮度劃分為
6個等級
,當然,視星等並不能作為恆星本身亮度的觀察依據,它只相當於在光學照明中的一個亮度表示。
而太陽的視星等在
-26.74
,如果只是說數字,可能大家並不會有一個較為明確的感受。以月亮做對比,月亮反射的太陽光讓其成為了在地球夜晚最為明亮的天體,它的視星等在
-12.74
。透過視星等的差距計算,太陽的星等亮度是月球的
40萬倍
。
所以說,不要用肉眼直視太陽,這種強光是可以讓人失明的,同時你還要知道,這個亮度是經歷了十幾億公里後,能量不斷散失到達地球的光的亮度。因此在太空中觀測太陽光,感受會比地球上更加強烈,同時還要面對大量的輻射。
太陽自身的運動對於太陽系的其他行星來說是恆定的,在銀河系這個尺度下,太陽繞完銀河系一週需要用上
2億五千萬年
的時間。太陽自身運動最直接的還體現在
太陽黑子的變化上
,在太陽黑子活動週期中,黑子的變化會影響至地球。
當太陽黑子活動週期停止時,黑子數量減少,地球會經歷一個小冰期或者大範圍的降溫,平均氣溫會比往常更低。
眾所周知,陽光是太陽活動的副產物,同時也是地球能量的主要來源。陽光不僅給地球帶來溫暖,同時也讓植物煥發生機,另外還有許多種天然物的合成過程需要利用到
太陽能
。
最常見的
光合作用
就是植物以化學方式將陽光中的能量提取出來,為植物提供能量。
光熱效應
在現代也讓人類開發出了太陽能,聚光板將太陽能量聚集起來再透過電子元件轉化為電熱能。
但你知道太陽的能量有多強嗎?
能量釋放
太陽從誕生之初就在一直不停地進行核聚變釋放能量,這也是它成為恆星的一個重要原因。而太陽的歷史已經有46億年,不說這幾十億年太陽釋放的能量有多少,只是從太陽核心的聚變反應來看,
太陽每秒就會聚變6.2億噸的氫。
這是個什麼概念呢?以這6.2億噸的聚變反應,變為能量釋放就為400多萬噸的元素物質燃燒。
太陽輻射在進入地球大氣後,能量會發生衰減,但仍舊是這衰減後一秒鐘,也等同於500萬噸的煤炭進行燃燒釋放的能量。如果沒有衰減效果,則是1億1千萬噸煤炭,如此驚人的能量釋放可以供人類使用46億年。
不過這點燃燒量對於太陽來說完全是小意思,因為太陽已經這樣燃燒了幾十億年,未來太陽成為紅巨星後還會釋放更多能量。就以當前的速度來看,即使燒上100億年,太陽損失的質量也只有自身的
千分之一
。
由於地球距離太陽遙遠,太陽的熱能會在傳輸過程中不斷損失。按照地球的面積和太陽球面的面積比例換算下來,地球只接收到了
太陽22億分之一的輻射量
。
但正是這點輻射量,卻剛好滿足了地球生命所需要的物質能量,生命才得以有機會發展,沐浴在陽光下。
人類文明發展至今,科技水平在短短几百年的時間快速發展,每年開採了大量的能源,同時還利用了各種環境輻射能。
其能量數值還不及太陽一秒鐘釋放的百分之一,人類的科技力量和水平在太陽面前顯得異常渺小,如果不是地球的磁場和大氣層,太陽散發出的輻射可以輕鬆毀滅掉地球上的一切。
當然,太陽最讓人擔憂的不是它瘋狂燃燒的熱量,而是
太陽耀斑的爆發。
太陽耀斑的爆發可以簡單地理解為
太陽黑子在活動中釋放的極強能量。
太陽耀斑爆發後,高能量光子流以及各種射線會以光速前進,這時
人造衛星
最先受到影響。由於地球電離層的電子密度增加,短波通訊便會受到干擾甚至失效。
在後續的兩波太陽耀斑的攻擊中,地球還會出現
地磁暴
,地球磁場會受到強烈干擾,太陽風會扭曲地球的磁場,使得電磁感應會瞬間產生猛烈的電流波動,這能夠
瞬間損毀電子儀器
。好在地球的磁場足夠強大,每當太陽進行頻繁活動時,在南北兩極地區都可以看到因磁場變化而產生的極光。
更多太陽的研究
太陽巨大的能量釋放和活動變化都側面說明了人的渺小,人類發明的這些科技在太陽能量面前不值得一提。
科學家們也在不斷地從各個方面研究太陽,希望能看到不一樣的地方。在太陽的演化方面,恆星活動水平代表著恆星輸出的磁場能量變化,這是太陽系中觀察太陽及各行星空間演化的重要環節。
由於資料有限,需要從多個方面進行考察,還可能要藉助其他恆星來幫助科學家們進行太陽的推演。
最新的研究發現認為,
太陽比其他類太陽恆星活躍度更小
。這項研究主要是開普勒望遠鏡對天鵝座和天琴座的恆星觀察資料對比得來。黑子是恆星表面活動的一個重要引數,
黑子的數量和分佈變化可以改變恆星的光變幅度,這種亮度變化振幅越大,代表著恆星活躍度越高。
在這些觀察的恆星裡,多數類太陽恆星在以往的一段時間裡比太陽有著更為活躍的變化,黑子數量變化普遍也更明顯。至於為什麼太陽活動會弱於同類型恆星,研究人員推測有兩種可能性。
第一種是
類太陽恆星與太陽之間有一定的認知差異
,太陽內部有著較差的自轉改變,核心運轉可能正在過渡到一個較低的水平。類太陽恆星在這個時候有著比太陽更高的活動性。
另外一種則是
目前的恆星研究樣本不夠充足
,現有的恆星週期樣本無法呈現出所有可能性。在這個情況下觀測到的活動並沒有展現出全部的恆星活動範圍。在宇宙同位素建立的觀察尺度上看,過去
140年
裡,太陽的活動與現在並沒有什麼太大的不同,分析結果無法回答這一系列問題。
太陽無時不刻的在散發著巨大的能量,那有沒有可能太陽會熄滅呢?或者說太陽會以何種方式走向終結?關於這個問題,科學家也給出了一個答案。
透過現有的天文模型建立,
太陽最多還有60億年,體積會膨脹到現在的兩百倍,成為一顆紅巨星
。變大的太陽將會無情地吞噬地球,而白矮星釋放的巨大輻射足以蒸發掉木星、土星等氣體行星的大氣層。逐漸耗盡燃料後,太陽會向
白矮星
階段邁進。
在離我們不遠的2000光年外同樣還有會有一顆白矮星出現,這時的太陽也許會被這顆白矮星的引力不斷吸引,最終相互撕裂。
不過現在的我們遠不用擔心這種情況會出現,太陽的所有尺度對於人類而言都是極為龐大的,到那個時候,人類也許早已前往其他星系進行生活,太陽系也將成為人類過去的記憶。
結語
人類在地球上的各種科技發明創造放在宇宙中根本不值一提,所有測量尺度一旦被帶入太空,都會顯得異常龐大。太陽作為太陽系中的核心成員,它為整個星系帶來了穩定。如果沒有太陽,地球可能還是蠻荒之地。
太陽的能量釋放也為科學家們研究恆星演化做出了重要幫助,銀河系還有成千上萬的星系都有著如同太陽一般的恆星。
如果有朝一日我們能夠弄明白恆星的演化機制,那人類便可以更好地利用起太陽上的能源。至少在太陽走向消亡之前,今天我們人類仍舊享受著太陽給我們帶來的一切。