Khoa Học Thường Thức

Tại sao mặt trời vẫn chưa bị đốt cháy hết sau 4,6 tỷ năm?

Tại sao mặt trời vẫn chưa bị đốt cháy hết sau 4,6 tỷ năm?

Wikicabinet – Kênh thông tin tri thức nhân loại kính chào quý độc giả ở kỳ trước chúng tôi đã giới thiệu các chủ đề về:

Liệu gen của chúng ta có thể học tập được không?

Kỳ này wikicabinet khoa học thường thức xin giới thiệu đến độc giả một chủ đề thú vị về Tại sao mặt trời vẫn chưa bị đốt cháy hết sau 4,6 tỷ năm? Mời quý độc giả đón theo dõi chủ đề này cùng wikicabinet khoa học thường thức nhé.

Năng lượng của trái đất chủ yếu đến từ mặt trời. Nếu chúng ta so sánh năng lượng do mặt trời tỏa ra trên một đơn vị thời gian với việc ném tiền ra ngoài, thì mặt trời tương đương với việc ném 10.3 nghìn tỷ USD vào không gian trên một đơn vị thời gian và là thứ duy nhất nhặt được Trái đất là 4700 USD, nhưng cuối cùng con người đã nhặt được chưa đến 0.47 USD. Việc con người sử dụng năng lượng mặt trời chưa đến một phần 3.4 nghìn tỷ. Điều này cho thấy tỷ lệ sử dụng năng lượng mặt trời thấp như thế nào.

Nhưng điều tuyệt vọng là mặt trời không hề cháy hàng trăm năm, hàng nghìn năm mà đã cháy sáng như thế này từ 4,6 tỷ năm trước. Không chỉ vậy, nó sẽ tiếp tục cháy trong 5 đến 6 tỷ năm, và sau đó một phương pháp khác sẽ tiếp tục cháy trong hơn 1 tỷ năm nữa. Nói cách khác, mặt trời phải tiếp tục cháy trong hàng chục tỷ năm. Vậy câu hỏi đặt ra là, chính xác thì mặt trời sử dụng làm nhiên liệu gì, và nó có thể cháy trong thời gian dài như vậy?

Nhiều người có thể muốn nói rằng mặt trời cháy sáng bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân. Nhưng chúng ta cần biết rằng nguyên lý hoạt động của bom khinh khí cũng là phản ứng tổng hợp hạt nhân, nhưng tại sao bom khinh khí nổ rồi không còn cặn mà mặt trời vẫn có thể tiếp tục cháy hàng chục tỷ năm nữa?

Vì vậy, trên thực tế, nó không đơn giản như tưởng tượng. Lần này chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về vấn đề này.

Cơ chế đốt cháy của mặt trời

Trước khi nói về chủ đề này, trước tiên chúng ta phải có một khái niệm về độ lớn: Mặt trời to bao nhiêu?

Đường kính của mặt trời gấp 109 lần trái đất, thể tích và đường kính là khối, do đó, thể tích của mặt trời gấp 1,3 triệu lần trái đất. Nói trắng ra, mặt trời có thể chứa 1,3 triệu trái đất.

Không chỉ vậy, ngoài kích thước lớn của mặt trời, khối lượng của nó cũng rất lớn. Khối lượng của trái đất là 5,965 × 10 ^ 24 kg, tương đương với 60 nghìn tỷ tấn. Còn mặt trời thì sao? Nó có khối lượng gấp 330.000 lần trái đất, đạt 1.989 × 10 ^ 30 kilôgam, tức là 200 tỷ tỷ tấn. Về độ lớn, trái đất gần như không đáng kể so với mặt trời.

Trên thực tế, khối lượng của bản thân mặt trời chiếm 99,84% khối lượng của toàn bộ hệ mặt trời, tương đương với việc nói rằng khối lượng của các thiên thể khác trong toàn bộ hệ mặt trời chỉ bằng một phần nghìn khối lượng của mặt trời. Mặt trời có thể nói là kẻ thống trị xứng đáng của toàn bộ hệ mặt trời, chính vì khối lượng siêu lớn nên nó có thể kìm hãm các thiên thể trong hệ mặt trời thông qua lực hút.

Một lực hấp dẫn lớn như vậy cũng sẽ tự nén mặt trời, khiến nhiệt độ của lõi mặt trời tăng mạnh, lên tới 15 triệu độ. Chúng ta phải biết rằng chất chính cấu tạo nên mặt trời là nguyên tố hydro, liệu nó cũng sẽ trải qua các phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro giống như một quả bom khinh khí?

Trong thực tế, quá nhiều mặt trời và không giống như phản ứng tổng hợp bom khinh khí đó. Điều kiện phản ứng của bom khinh khí rất khắc nghiệt, đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất cao, nhiệt độ ít nhất phải đạt hàng trăm triệu độ. nhiệt độ cao và áp suất cực cao, do đó kích nổ bom khinh khí. Do đó, bom khinh khí phát nổ cùng một lúc.

Nhiệt độ và áp suất của lõi mặt trời không thể đáp ứng yêu cầu của phản ứng tổng hợp hạt nhân của bom khinh khí. Tuy nhiên, vì nhiệt độ lõi bên trong đạt tới 15 triệu độ, mặt trời thể hiện trạng thái plasma, và các điện tử thoát khỏi sự liên kết của hạt nhân nguyên tử. Bên trong mặt trời giống như một cái nồi chứa các hạt mang điện, bao gồm hạt nhân hydro, các điện tử và plasma photon.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân thực chất là phản ứng tổng hợp các hạt nhân nguyên tử. Các hạt nhân hydro đều mang điện tích dương và chúng cần phải vượt qua lực đẩy để nung chảy. Xác suất này rất thấp. Phải mất khoảng 1 tỷ năm để một cặp hạt nhân hydro trải qua phản ứng tổng hợp hạt nhân. Khách quan mà nói, nếu mặt trời chỉ có kích thước bằng trái đất, về cơ bản là không thể cháy được.

Tuy nhiên, may mắn thay, mặt trời đủ lớn và đủ số lượng hạt, dù xác suất nhỏ nhưng nó có thể xảy ra trước mặt trời trên quy mô. Do đó, cứ bốn hạt nhân hydro trong lõi bên trong của mặt trời sẽ hợp nhất để tạo thành một hạt nhân heli, còn được gọi là chuỗi phản ứng proton-proton. Nói cách khác, mặt trời đốt cháy các hạt nhân hydro, trong khi “xỉ” còn lại là các hạt nhân heli.

Trong quá trình này, năng lượng khổng lồ sẽ được giải phóng, đồng thời áp suất bên ngoài sẽ được tạo ra để chống lại lực hấp dẫn. Bởi vì xác suất phản ứng tổng hợp hạt nhân của các hạt nhân hydro trong lõi bên trong của mặt trời là rất thấp, phản ứng của lõi bên trong của mặt trời không phải là bạo lực, nhưng cháy chậm. Vì mặt trời đủ lớn và có rất nhiều hạt nhân hydro nên nó có thể tiếp tục cháy trong hàng chục tỷ năm thay vì phát nổ cùng một lúc như bom khinh khí.

Tương lai của mặt trời

Mặt trời có thể tiếp tục cháy theo cách này trong hàng chục tỷ năm. Sau đó, do các hạt nhân hydro bị đốt cháy hết nên chỉ còn lại hạt nhân heli, dưới sự hướng dẫn của trọng lực, lõi của mặt trời sẽ bị ép lại cho đến khi hạt nhân heli được kích hoạt và xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân. Các “cặn” bị cháy là hạt nhân cacbon và hạt nhân Ôxi.

Bởi vì ngưỡng phản ứng hạt nhân của hạt nhân cacbon và hạt nhân oxy quá cao, lực hấp dẫn của lõi bên trong mặt trời không đủ để kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân của chúng, vì vậy sự cháy của mặt trời sẽ dừng lại ở giai đoạn này và trở thành một ngôi sao lùn trắng, đó là định mệnh của mặt trời.

Tất nhiên, loài người không thể nhìn thấy cảnh tượng này, bởi vì nó còn hàng tỷ năm nữa. Nếu loài người không có sự bùng nổ công nghệ, và cuối cùng rời khỏi hệ mặt trời để di cư đến nơi khác, di cư giữa các vì sao, chỉ trên trái đất, sẽ khó tồn tại 500 triệu năm.

Bởi vì cường độ bức xạ mặt trời ngày càng tăng, điều này có nghĩa là lượng năng lượng mặt trời mà trái đất nhận được ngày càng tăng, và nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng lên. Sau 500 triệu năm, nhiệt độ trái đất sẽ cao đến mức thực vật không thể tồn tại được, chuỗi sinh thái dựa trên quang hợp của thực vật sẽ sụp đổ, và con người sẽ tuyệt chủng vì thiếu thức ăn. Tất nhiên, nó có thể đã không kéo dài 500 triệu năm trước khi loài người tuyệt chủng do chiến tranh hạt nhân, siêu vi rút, hiệu ứng nhà kính và các lý do khác.

Trong kỳ tiếp theo, Wikicabinet khoa học thường thức trân trọng mời độc giả đón đọc chủ đề 3 kỹ năng xây dựng sự tự tin trong giao tiếp.

Nếu có những thắc mắc hay muốn tìm hiểu về bất kỳ chủ đề nào, hãy liên hệ với Wikicabinet khoa học thường thức bằng cách bình luận ở phía dưới nhé.

Leave a Reply