地球上有什么物质能靠近太阳而不融化,甚至隔离太阳的热量?
很遗憾,这个真没有 。不要说地球上的物质了,就算是整个地球,太阳都能将其融化。
目前地球上熔点最高 的物质是铪合金 ——五碳化四钽铪化合物,熔点高达4215摄氏度 。不过很遗憾,太阳表面温度5500摄氏度 ,足足差了一千多摄氏度。而单纯温度达到一千多摄氏度,就足够将大部分石头融化了。
如果再往里延伸,太阳的核心区温度可以达到1500万摄氏度 ,毫不夸张,人类即便穿过表面进入核心,在强大的压力以及极高的温度下,你也会成为核聚变原料。至于隔离太阳热量 ,我们这里只考虑热辐射 这个方面。
如果将热辐射全部反弹,而热辐射的传递形式就是电磁波,因此如果能造出一块反射率达到100% ,可以反射全波段的"镜子",理论可以完全隔绝热辐射。可惜这又是理论上的可能,实际中并不存在 。
一句网络上的玩笑话——"我们等太阳落山,再靠近" 期待您的点评和关注哦!
很遗憾,没有。不过要制造一个"装太阳的容器"未必需要耐热的材料,隔绝太阳的热量也未必需要用绝热材料 ,咱们慢慢看。
太阳表明的温度在5500 左右,太阳核心则能达到1500万 。而地球上天然存在的熔点最高的物质是钨,熔点是3410 ,人工合成的最耐高温材料的熔点也不超过4200 。目前我们没有任何材料可以承受太阳的高热。既然有形之物做不到,我们可以考虑一些"无形之物 "。
先问一个问题,为什么太阳是球形的?太阳中心在发生氢聚变,相当于持续不断的大量氢弹爆炸,强大的辐射压把物质不断喷射出去,那么是什么力量约束太阳保持球形不炸开呢?是引力,太阳自身巨大的质量形成引力场,把表面的物质拽向核心,同时辐射压把核心物质向外喷发,形成平衡,保持了球形。换句话说,引力场就是装太阳的"容器" 。
科学家想在地球上造一个人工太阳"可控核聚变"来解决能源问题,既然目前没有一种物质能够装太阳,所以科学家也是希望利用场来约束太阳。不过人造小太阳质量很小,不足以形成足够大的引力场,科学家用的是磁场 。高中物理知识,带电粒子在磁场中会发生偏转。聚变的原材料氢核和产物氦核都是带正电的,如果我们有一个精心设计的强磁场,让核反应只在能在场内进行,带电粒子都飞不出了,我们就有了一个装"小太阳"的"容器"了。
再来说隔热的事,大家听过"纸锅烧水"吧?沸腾的水带走多余的热量使得纸锅温度达不到着火点。目前的核电站也是类似原理,用大量水来冷却反应堆,里面在核裂变,外面却感受不到澎湃的热量。未来的人工太阳核聚变发电站也是利用同样原理。用冷却液带走热量对设施外隔热,同时用冷却剂吸收的热量来发电。
可控核聚变的原理我说的比较通俗,实际上还有很多复杂的细节。不过近年发展很快,不久的未来我们将会在地球表面制造我们自己的太阳。
NASA计划于2018年下半年发射帕克探测器,外表覆盖着耐1400 高温的材料,经过几次变轨后,帕克探测器距离太阳的距离将达到史无前例的590万公里,飞行速度达到200公里每秒,也将是飞行最快的探测器。
帕克探测器外部覆盖碳复合材料,能够承受太阳表面(距离三个太阳半径)处的高温,但却无法再接近了。太阳表面温度据推测能达到5500 ,目前人类所能制造的最耐高温的材料也只能承受4200多度的高温。并且距离太阳过近的话,高能粒子流、高温等会严重干扰探测器的正常工作。
太阳释放的巨大能量生成的高温,使太阳表面的气体成为等离子体,原子团被电力或者电子被剥夺,已经不是完整的原子了。简单的材料或许都无法承受那样的环境。曾经在一部科幻作品中提到用中子做成的航天器,按照太阳的质量,如果真的能够实现,人类或许真的能够进入太阳内部进行一些观测,但那种已经不能叫材料了,况且以人类目前的科技是无法做到的。 或者能够利用磁场等,能够排开带电粒子,但耗费的能源也将是巨量的。
能够在靠近太阳时隔绝太阳热量的材料也许压根就不存在,到头来只能应用磁场等,核聚变、反物质或许能够提供所需的能源,然而目前核聚变只能稳定100来秒,制造1克反物质耗费能达到万万亿级别,难以想象。
太阳是太阳系中表面最热的天体,高达5600 ,它集合了太阳系绝大多数的物质,占太阳系可见物质总量的99.86%,这些物质在太阳上既不是固态也不是液态还不是气态,而是等离子态,也就是说太阳本身就是一个巨大的等离子球。
地球上没有任何东西能够抵挡太阳的温度,如果我们的地球靠近太阳,会很快被融化并汽化掉,最终成为等离子态,变成太阳这个巨大等离子体的一部分。
不但是地球上的物质无法承受太阳的高温,科学家们制造出的所有物质和物体也无法在太阳表面的高温之下不融化,电灯泡里面的钨丝可以承受3415 的高温,人造熔点最高的钽铪合金需要达到4200多 的高温才会融化,然而太阳表面的温度高达5600 ,仍然能将它们融化甚至汽化掉。
那么人类真的就无法到达太阳表面了吗?其实这个可能性也不能完全否定,比如现在人类正在研制的可控核聚变技术,在核聚变的瞬间会产生高达几千万甚至上亿摄氏度的温度,地球上当然也没有能承受如此高温的物体,但是科学家们却能利用人造磁场将能量控制在一定的空间范围中,那么如果人类将来利用这种技术有没有可能触摸太阳呢?
当然人类不可能制造一个巨型磁场将整个太阳控制起来,不过我们或可在探测器或者飞船的前端安装一个这样的单向输出的磁场,让其对太阳能量进行分流,使得太阳辐射过来的能量分向两边,这样探测器和飞船受到的热辐射就少多了,如果磁场装置不能长时间经受太阳高温,也可以不断对发射磁场的装置进行更换,更换之后立即降温,之后再进行置换,这样循环下去,我们或能做到靠近太阳表面。
前段时间,美国人发射的帕克太阳探测器会从距离太阳610万公里处掠过,那里的温度高达几十万摄氏度,理论上比太阳表面的温度还高,但是由于粒子的密度比较稀薄,那里的实际温度大约在900到1300 之间,帕克太阳探测器采用了碳复合材料隔热技术,用厚达12厘米的碳护板阻挡太阳的光热辐射,可以抵御1400 的高温,所以帕克探测器即便如此近距离地接触太阳也将安然无恙。
不过帕克太阳探测器使用的仍然是一种十分原始的隔热技术,但是这种简单的隔热技术还是被人类用来探测太阳,相信将来人类一定会有更高的技术手段来隔绝热量的辐射,做到触摸太阳不会永远是天方夜谭。
没有!要知道就是地球靠近太阳都会被融化掉!隔离太阳的热量更不可能了!
我们要知道,太阳是一颗恒星,其表面的反应热量和能量就能够达到5500摄氏度,其核心的温度能够达到1500万摄氏度,这样的热量是任何物质都无法隔绝的,而且,太阳本身的辐射能量也极高,一般来说,没有地球大气层的保护,太阳辐射能够杀死地球生所有的生命。
但说到隔绝太阳的热量还是有可能实现的,根据网上的其他说法来看,似乎利用磁场能够实现困住"太阳"。即用一种强大的电磁场来实现将核聚变反应产生的能量利用磁场的引力和磁力作用将能量粒子包围起来,让大部分的粒子不跑出去,当然,人类目前制造不出能够包围太阳的强大磁场,只能制造一点的小磁场包裹住假想的迷你再迷你型的太阳。
说起来,一般企图控制太阳,都是为了控制核聚变,但是,核聚变需要两亿摄氏度的高温,这样的巨大压力一般来说很难控制,虽然相比目前的核武器的核裂变方式来说,核聚变更安全,辐射更小。目前物理学界研究的依旧是如何利用强磁场来控制核聚变。 再回到核聚变的条件来看,两亿摄氏度的温度,目前人为实现不了,目前人类制造最高温度是5500万摄氏度,距离两亿摄氏度还有相当大的距离,不过值得一提的是,这个温度的获得方式依旧是核聚变。
靠近太阳?那要看靠多近?
太阳直径大约是1392000(1.392 10⁶)公里,相当于地球直径的109倍;体积大约是地球的130万倍;质量大约是2 10³⁰千克,是地球的33万倍。
太阳核心处温度高达1500万度,压力相当于3000亿个大气压,表面温度约6000 。
太阳表面及其附件没有氧气,所以,如果是钨(熔点3430 )或陶瓷等耐高温材料,则可以靠近距离太阳表面约几万公里左右的地方。如果在该处给太阳用陶瓷做一个厚度达数十公里到数百公里的壳,就可以隔离太阳的热量。
顺便说说,地球直接暴露在阳光下的每单位面积接收到的能量,约相当于1368W/ 。经过大气层的吸收后,抵达地球表面的阳光已经衰减,在大气清澈且太阳接近天顶的条件下也只有约1000W/ 。
地球最大表面积(含大气层)约4*π*r^2=4,52*10^14 ,即太阳输送给地球的能量相当于3100亿MW,相当于人类能耗的10000倍以上。
所以,太阳能是人类根除能源危机的最佳方案。
地球上生物的能量来源于太阳辐射,植物光合作用把太阳能固定下来,而食草的生物通过吃草来获取能量,而食肉动物则通过吃食草动物来获取能量,这样就实现了太阳能从植物到动物的流动。
而太阳的辐射来自于太阳内核的核聚变反应产生的巨大能量,这也使得太阳的温度非常高,太阳内核的温度达到了1500万度,而表面温度达到了5500-6000度。
可以说太阳的温度是十分可怕的,那么问题就来了,地球上有没有什么物质可以直接拿去靠近太阳,而不会被太阳熔化的呢?或者在宇宙中存不存在拿到恒星表面而不会被熔化的物质呢?地球熔点最高的物质
要拿到太阳附近而不被熔化,这就意味着这个物质可以抵抗住太阳表面5500-6000度的高温。地球上存在这样的物质吗?
答案显然是:不存在的。地球上的熔点最高的金属单质是:金属钨。它的熔点可以达到3410 ,这个温度远低于太阳表面5500~6000度的高温。
而地球上熔点最高的非金属单质是:石墨。它的熔点比金属钨还要高一些,可以达到3850 50 ,同样这个温度也远低于太阳表面的温度。因此,无论是金属钨还是石墨,拿到太阳附近,也会被太阳熔化。
那有没有比石墨熔点更高的物质呢?
我们可以在众多的化合物中去寻找,地球上熔点最高的物质是铪合金(Ta4HfC5),它的熔点温度达到了熔点高达4215 。这个温度要比石墨的熔点高一些,但依然是远低于太阳表面的温度,因此,即便是拿着地球熔点最高的铪合金靠近太阳,也避免不了被熔化的结果。
那有人可能在琢磨:中国的科学家不是搞出了"人造小太阳",也就是可控核聚变反应的装置。要知道太阳内核也是可控核聚变反应,如果地球上的物质都会被熔化,那"人造太阳"这个装置是用什么材料做的?为什么可以承载可控核聚变,而不被熔化呢?可控核聚变反应装置
事实上,太阳内核的温度是1500万摄氏度,而中国科学家做的"人造小太阳"温度可以达到1亿度以上,并且前不久才实现了放电的功能。也就会说,"人造太阳"的反应温度要远远高于太阳内核的温度。那"人造太阳"不会被熔化吗?
这其实和人造太阳的原理有关。当物质的温度达到一定的程度,构成物质的原子会因为环境温度过高而失去电子。这主要是因为电子获得了足够大的能量,摆脱原子核的束缚。
此时,物质不再是我们常见的三态(气态、固态、液态),而是等离子态。所谓等离子态就是带负电的自由电子和带正电的离子共存的状态,太阳内部的物质状态就是等离子态。
而"人造小太阳"装置中参与反应的物质也是等离子态,这就意味着它们是带电的。根据电磁学理论,带电粒子在磁场中会因为洛伦兹力的作用而发生偏转,甚至是做圆周运动。
因此,我们只要对反应物加入一个磁场,就可以让反应物在一个环形轨道中运动。此时反应物就不会和装置材料接触,也就不会熔化装置,这样的装置也叫作托卡马克装置。
中国的"人造小太阳"利用的就是这个原理,采用的就是托卡马克装置来实现可控核聚变反应。
除了利用磁场来束缚。
实际上科学家还想到了利用激光来束缚,目前也确实有科学家在做相关的实验,这也可以确保反应物和材料不会相互接触,这也被称为激光束缚。
所以,可控核聚变反应装置并不是用太阳熔化不了的材料制作的。
既然地球上并不存在太阳熔化不了的物质,那么宇宙中存在太阳熔化不了的物质吗?宇宙的未知物质
我们要知道的是,宇宙和地球是一样的,我们都可以用一张元素周期表来描述构成宇宙中的物质。因此,宇宙中我们已知的物质都难逃过太阳的魔抓。
不过,根据20世纪物理学和天文学的发展,科学家发现,宇宙中还存在着两种未知的物质,它们的存在影响着宇宙的演化,这两种物质就是:暗物质和暗能量。它们的占比达到了全宇宙物质总量的95%,是宇宙的大多数,我们已知的反倒是少数。
按照目前的理论,暗物质应该是移动很慢的暗物质粒子构成的,它们遍布星系的周围,能提供维持星系稳定的强大引力。因此,暗物质应该是不会被太阳(恒星)熔化的,否则星系中恒星众多,暗物质都被熔化了,那星系早就崩溃了。
其次,如果暗能量也会被太阳熔化,这就意味着恒星都会对它有影响,那暗能量应该是一直减少的才是,这和我们观测是不符的。因此,暗能量应该也不会被恒星所熔化。
因此,暗物质和暗能量应该都是不会被恒星所熔化的,也就不会被太阳熔化的。
上海科技报科普问答主持人:主任记者 吴苡婷
太阳的表面温度高达6000度,核心温度高达1500万度,核聚变的威力是超级强大的。但是很遗憾,能够承受6000度高温的物质在地球上目前还不存在。在我们的金属中,熔点最高的是钨,它的熔点高达3380度,沸点在5927度。熔点最高的合金是铪合金(Ta4HfC5),熔点在4215度。这种合金在军事和宇宙探索中有很大的利用价值。但是无论是钨金属,还是铪合金,它们的熔点都离6000度高温有很大差距。当然也有可能未来科学家还会研发出更高熔点的合金物质,不断接近太阳表面温度,但是这并不是一件容易事情。
所以在恒星的世界中,行星上的一切都是虚幻的,一旦恒星吞噬,一切都是会化为气体。
今天,我们震撼于太阳核聚变释放的能量,也希望利用这种能源为地球人使用,所以很多国家在进行核聚变"人造太阳"的研究项目,中国在这方面处于世界领先水平,我们建设了世界上首个全超导托卡马克装置 EAST,可以利用磁场,将氘、氚的等离子体在100秒内加热到5000万度,因为利用磁场效应,这些等离子体是悬浮状态,不和材料接触,所以可以保持一段时间。
很高兴回答你的问题。
首先,谢邀。
想要抗住太阳的高温,只需要了解太阳表面的温度,以及我们已知的那些高熔点的物质,能不能去抗衡就好了。铪合金,铪合金的熔点达到了4215 !这是我们人类能合成出来的熔点最高的物质!那么太阳呢?
且不说太阳内部,太阳光是表面的温度,就有5500-5800度,这和4215度之间还有着本质的差距。从这个角度看,别说是在地球上寻找了,就算是把地球推近,地球都会融化的。
这大约就是无一合之将的意思了吧。
实际上,在宇宙里,中子星、暗物质、黑洞等,都是可以接近太阳的。尤其是黑洞,只要足够规模,可以迅速把整个太阳系吸进去且无法逃逸。
这就是,实力的差距。
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毕竟,我辣么萌~
首先请你别用地球的思维去定义太阳,在浩瀚的宇宙中任何一个星球上都有生命的存在。太阳也不例外,地球的科学家总是自以为是的用非常有局限的思维去思考宇宙的问题。地球上许多科学家和政府对于宇宙其它的生命存在信息及科技做了刻意的隐瞒和篡改,因为宇宙其它先进文明的到来将彻底解放人类受限的意识,以及带来星际文明的科技,人类将迎来巨大的进化,地球人类将不再被奴役,所有宗教都将消失。
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