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熄灭太阳之:抽干整个地球的水,能部分熄灭太阳吗?

水能灭火这小孩子都知道,但水能不能扑灭太阳这就是一个问题了,毕竟太阳也是一个发光发热体,理论上来看只要散热足够快,温度下降到不足以发光,那么就算扑灭了吗?似乎值得探讨一下!

太阳的发光原理是什么?

美国物理学家汉斯·贝特曾经向他女朋友吹牛,说他是地球上唯一搞明白了恒星发光原理的人,不过可惜的是他女朋友并不太明白他说的是什么!但我们从现在来看,就应该明白汉斯·贝特说的到底是什么意思了,关于恒星核聚变的理论有过一个发展历程:

  • 1920年爱丁顿爵士提出太阳核心的温度和压力足够让氢核核聚变成氦核;

  • 1925年塞西莉亚·佩恩-加波施金证明太阳中氢元素占了绝对比例;

  • 在1928年,乔治·伽莫夫推导出了伽莫夫因子,给出了质子在足够接近时的强作用力可以克服库伦障壁的量子力学公式(量子隧穿效应,否则太阳内部温度不足以聚变)

  • 1930年物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡和汉斯·贝特提出核聚变理论;

  • 1932年澳洲科学家马克·欧力峰确定核聚变程序

  • 1938年提出了恒星内部质子-质子链反应和碳氮氧循环两种过程,阐述了太阳能量来源。

当然后续还有进一步的演化,但解释太阳的发光原理就已经足够了!太阳当前正在产生能量的量两个过程,分别是质子链反应过程:

这个反应过程很简单,氢同位素中的氕反应生成同位素氘,再由氘和氕生成氦三,氦三和氦三生成氦四,不过这个过程尚未发生,这是太阳未来的事情!质子链反应是太阳能量的一个重要来源。

碳氮氧循环过程,这是氢转换成氦的另一个过程,这是太阳能量的另一个来源,但在太阳这样的比例中很小,更高质量的恒星中碳氮氧循环将成为主要来源!

简单的说太阳的发光原理就是氢的不断聚变!

水的成分是什么?它是怎么灭火的?

水的成分很简单:H20,两个氢原子和一个氧原子构成了水分子,水中氢氧质量比为1:8,这是根据H的相对原子质量为1,O的相对原子质量为16,简单计算便知!

水能灭火的原理有两个,其一是隔绝氧气,其二则是降低着火物体的温度,双管齐下,所以灭火效果非常好!那为什么水不能扑灭油类和电器短路造成的火灾呢?很简单,有两个原因:

  • 油的比重比水小,因此油类会浮在水面上,无法隔绝氧气,因此灭火失败!

  • 电器类着火则是因为水中的杂质会导电,造成触电事故,如果确定断开了电源,也可以扑灭此类火灾!

太阳上应该不含油,尽管听说有太阳上来的带电粒子,但整体上还是电荷中性的,所以用水来灭太阳的火似乎没病,但假如你去做了的话,恰恰不能灭火,反而会让太阳燃烧的更旺盛,这似乎有些超出我们的常识?其实并没有,因为水还有另一个特性:热解!

其实理解起来也挺简单,只要输入能量超过水分子结合的键能,那氢氧就离解了,太阳光的紫外线将水汽离解成氢和氧也是类似的原理,那么水热解的温度是多少呢?

大约2000-3000℃,那么太阳表面温度是多高呢?大约5500℃,这个温度已经远超水的热解温度,当水到达表面时(其实很难,因为太阳的日冕层温度更高,但物质比较稀薄),很快就会热解成氢和氧,你将会发现,其中的氢刚好是太阳上正在核聚变的燃料!

当然还有另一个方案,足够多的水能让太阳降温,不也能熄灭太阳么,那么地球的水够吗?

太阳每秒向宇宙空间辐射的能量为:3.8×10^26W,这个能量大约可以烧开:

9.05×10^20千克水

地球上的水总量大约有:138.6亿亿立方米,太阳烧开这些水大约需要0.15秒

有兴趣的朋友可以在算一下,保不准种花家算错了呢,不过这其实无伤大雅!地球的水量是有限的,但无论多久烧开,会有朋友继续提出一个超丧的问题,假如以无限量的水来给太阳降温呢?

  • 莱顿弗罗斯特效应!

这个效应是一个非常有意思的现象,液体不会湿润高温的物体表面,会在其表面形成一个蒸汽层,这个蒸汽层会阻挡液体进一步进入,这也是手深入液氮内短时间不会冻伤的主要原因!

所以再多的水也没用,因为在水和太阳之间会有一个蒸汽层,并不能接触不到!但其实更深层次的背后却不只是这个原因,而是太阳发光的深层次原理!

  • 太阳核聚变不在表面发生,而是在内核0.25R的半径范围内

太阳那么大,核聚变的区域就那么一小块,因为只有在内核的高温高压下才能达到足够比例的量子隧穿效应,两颗质子才能结合成氘(一颗质子变成中子,需要吸收能量)!从此处距离距离太阳表面还有几十万千米,而水无法穿透这个距离!

就像一个内热式的开水炉,只要源源不断的能量输入,它能一直烧开水,而太阳则比它更高级,还能将水烧开,热解成氢和氧,而氢则成为自身的燃料!简单的理解,就是用水浇灭太阳是徒劳的,无论多少水,结果反而会越烧越旺!

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