太阳巨大能量的源泉是什么?能在地球上造一个吗?
太阳距离地球约149,597,870公里,假设从地球出发,坐时速为350公里的高铁,也要约49年才能到达太阳。
即使以光速,按30万公里每秒算,也需要约8分钟。我们在地球上看到的太阳,其实是8分钟之前的太阳,光整整走了8分钟呢!
两者距离如此遥远,但古人却浑然不知,于是便想象出了后羿射日的故事。当我们学习了这些科学知识后,就觉得神话十分荒谬了。
虽然科学数据关上了一些想象的大门,但通过研究太阳,却打开了"新世界"的大门!太阳能量有多巨大!人类如何认识它?
太阳每秒钟照到地球上能量相当于500万吨煤,近410亿度电,如果全部收集起来,全村一辈子都用不完!
如此巨大的能量哪里来呢?
当然不是燃烧,如果把太阳等价为一个大煤球,只需要1500年左右就会烧光。
也有学者认为,太阳是一个正在冷却的液体球,但由此计算出的太阳寿命只有约2000万年,这跟地质上观察到几亿年的时间跨度是不相符的。
后来人们通过太阳光的辐射,发现了太阳上存在大量的氢、氦等元素。随着原子核的发现,人们又发现了核反应,然后我们就知道太阳是通过核聚变产生能量了!
虽然知道太阳其实跟氢弹爆炸原理差不多,但是氢弹爆炸需要上亿度高温,而太阳核心温度只有约1500万摄氏度,远远低于核聚变反应所需要的温度。
我们可以这样想象,太阳其实在"低温燃烧"。
人们一开始对此十分困惑,但随着量子理论的发展,发现"量子隧穿"效应可以解释这一现象,即太阳在低温下,也能发生核聚变。
详细原理看此文:都是核聚变,为何太阳已稳定燃烧45亿年?氢弹却一下子炸完了?如何利用这么多的能量?
其实我们一直在利用这些能量,比如煤炭,就是远古的植物被埋在地下后,经过上亿年的高温高压,发生了化学反应后形成的。而一切植物只有受到光照才能生长。
而水力和风力,也是因为太阳让地球表面各处温度不同,进而产生空气运动和水汽运动产生的。
目前人类也在研究如何通过太阳能板,直接把阳光转化为电能,但目前还有很多问题没有解决。能不能在地球上模拟出一个太阳?
完全模拟出太阳是不可能的,因为太阳的质量太大,占据整个太阳系的99.9%,这也是太阳可以用量子隧穿的方式"燃烧"的原因。
此路不通,人们只能通过上亿度的高温来产生核聚变了。
因为没有任何容器能够承受这样的高温,所以只能用磁场装置来把核聚变所需要的燃料"装"起来。
2021年,中科院合肥物质科学研究院,成功地将1.2亿摄氏度的"燃料"维持了101秒,和把1.6亿摄氏度"燃料"维持了20秒。虽然看似时间短,距离核聚变商用还很遥远,但是,这已经打破了世界纪录!为未来核聚变商用打下了基础!
这是"人造太阳"的一大步!
从观察、认识,再到模仿,从理论到实践,人们对世界的认识在不断加深,未来人们是否能完全利用太阳能,是否能模拟出可以商用的"太阳",这些都是未知的,不过也都不远了。
或许终有一日,我们就再也不用交电费了吧!
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