为什么太阳燃烧了46亿年还没有熄灭？它还能烧多久？

太阳

太阳是银河系中相当普通的恒星，既不是最亮的，也不是最大的，而且只有46亿年的历史。唯一独特之处在于，它散发的光和热支撑着我们所知宇宙中唯一有生命的星球。幸运的是，在我们于几十万年前出现之前，它并没有烧尽。但是它怎么会有这么多的燃料呢？为什么它不像蜡烛或篝火一样很快熄灭呢？它什么时候会燃烧殆尽呢？

在19世纪，这是一个紧迫的问题。那时，人们只了解太阳产生能量的两种方法：要么是通过引力收缩，所以随着时间推移，它会变得越来越小；要么就像木头那样燃烧，发生化学反应。考虑到这两种方法都可能是太阳产能方式，当时的科学家计算出了使用这两种方法的太阳寿命。结果发现，它们都不符合当时所知的太阳系年龄。如果太阳正在收缩或燃烧，那么，在人类出现之前，它早就耗尽燃料。很明显，太阳能够燃烧这么久是出于其他原因。

太阳和地球

几十年后，爱因斯坦提出了著名的质能方程E=mc^2，证实了任何有质量的物体都必须有等量的能量。在此基础上，英国天文学家爱丁顿于20世纪20年代提出，太阳实际上是将其质量转化为能量。然而，太阳的中心不是一个把木头和煤转化成灰烬和黑碳的熔炉，而是一个巨大的核能站。

太阳含有大量的氢原子。通常一个中性氢原子包含一个带正电的质子和一个带负电的电子，电子围绕质子运行。当这个原子遇到另一个氢原子时，它们各自的外层电子会互相排斥。但是太阳核心极其炙热和高压，以至于原子带着大量动能窜来窜去，克服了束缚它们结合在一起的力量，最后电子与质子分离。这意味着被困在氢原子核里的质子可以触碰，它们在热核反应过程中结合在一起。

在太阳的内部，四个氢质子融合在一起，形成一个氦原子。在此期间，4个质子中有一小部分质量丢失了。由于质能守恒，这些质量会转化成巨大的能量，使得太阳辐射出的功率高达3.9 x 10^26瓦。以当前人类的用电量来看，太阳每秒产生的能量远超过整个世界在几十万世纪里所用的电量。

太阳表面

核聚变反应是太阳持续燃烧这么久的一个主要原因，通过核聚变反应把一公斤的氢转化为氦，相当于燃烧了2万吨的煤。由于太阳质量如此之大，而且相对年轻，天文学家估计太阳只使用了大约一半可以核聚变的氢。

最终，太阳核心会把所有的氢转化成氦，接着太阳就会死亡。不过，现在距离太阳的大限还早得很，至少还有50亿年的时间。