内部结构

能源和运输

的能源由太阳辐射产生的转换氢(H)原子来氦(他)。太阳原子氢的数量至少是90%,所以燃料是现成的。因为一个氢原子重1.0078相对原子质量单位和一个氦原子重4.0026,四个氢原子的转换到一个氦原子收益率0.0294质量单位,都转化为能量,680万电子伏特(兆电子伏,1伏= 1.6×10⁻⁶erg)的形式伽马射线(γ)或者是动能的产品。如果所有的氢转换,0.7%的质量成为能量,根据爱因斯坦的公式E=mc²,在这E代表着能量,米是质量,c是光的速度。计算所需的时间将所有的氢在阳光下提供了一个估计的时间,太阳可以继续辐射能量。在只有10%的太阳温度高到足以维持融合反应。转换2×10的0.7%³²克氢转化为能量的辐射在4×10³³尔格每秒3×10允许太阳照耀¹⁷秒,或100亿年目前率。

能源发电的过程结果从巨大的压力密度太阳的中心,这使原子核克服静电排斥。(核正因此互相排斥。)一旦在某些几十亿年质子(¹H,上标表示的质量同位素)是足够接近另一个经历这一过程被称为逆β衰变,一个质子变成了中子并与第二结合形成氘核(²D)。这是象征性地在第一线方程1所示,在其中e⁻是一个电子ν是亚原子粒子被称为中微子。

虽然这是一种罕见的事件,氢原子是如此之多,这是主要的太阳能源。后来遇到(列在第二和第三行)进行更快:氘核遇到的一个无处不在的质子产生氦- 3 (³他),这些反过来形成氦- 4 (⁴他)。最终的结果是四个氢原子融合成一个氦原子。进行了伽马射线的能量光子ν(γ)和中微子。因为原子核必须有足够的精力去克服静电屏障,能源生产的速度随着温度的四次方。

方程1表明,每两个氢原子转换,一个0.26平均能量的中微子兆电子伏携带产生释放总能量的1.3%。这产生一个通量8×10的¹⁰中微子,每秒每平方厘米地球。第一个实验用来探测太阳中微子始建于1960年代由美国科学家雷蒙德。戴维斯(他赢了诺贝尔奖2002年物理学奖)和地下深处在霍姆斯塔克进行黄金我在领导,南达科塔州美国太阳中微子在方程1中有一个能量(小于0.42兆电子伏)太低被这个实验;然而,随后的过程产生高能量的中微子,戴维斯的实验可以检测。这些高能量的中微子观测的数量远远小于预期的生产能源率已知,但这些中微子实验证实,事实上来自太阳。这差异被称为太阳中微子问题。少数发现一个可能的原因是,下属的假定利率过程是不正确的。另一个更有趣的,可能是太阳的中微子产生的核心与巨大的太阳质量,改变不同的中微子,不能观察到的。存在的这样一个过程核理论具有重要意义,因为它需要一个小的中微子的质量。2002年的结果萨德伯里中微子天文台,近2100米(6800英尺)在克莱顿地下镍加拿大安大略省萨德伯里附近的我,显示太阳中微子并改变他们的类型,因此中微子有一个小质量。这些结果解决了太阳中微子问题。

除了带走中微子,这只是消失在宇宙,能量在太阳的核心有两个生产其他形式。一些被释放动能产品颗粒的加热气体在核心,而一些旅行外,伽马射线光子,直到他们被当地的原子吸收和再辐射。因为核核心完全电离,或剥夺了它们的电子,光子是分散到不同的路径。密度太高,光子旅行只有几毫米分散。更远的原子核有电子连接,所以他们可以吸收和重发射光子,但是效果是一样的:光子所谓随机漫步太阳向外,直到他们逃离。覆盖在一个随机游走的距离之间的平均距离碰撞(即平均自由路径)乘以平方根数量的步骤,该步骤是一个时间间隔连续碰撞。的平均平均自由程在阳光下是大约10厘米(4英寸),光子必须采取5×10¹⁹步骤7×10旅行¹⁰厘米。即使以光速这个过程需要170000年,因此,光看到今天是很久以前生成的。地球从太阳表面的最后一步,然而,只需要八分钟。

作为光子吸收太阳的外层部分,温度梯度增加对流发生。大电流的热等离子体或电离气体携带热量向上。这些大规模运动的等离子体在对流区,构成约外30%的太阳,可能会负责太阳黑子周期。的电离氢能源的运输中扮演一个重要的角色在太阳。原子被电离对流区底部,向上举寒冷的区域,在那里重新组合和解放电离的能量。在表面的辐射再次运输变得有效,但对流中清晰可见的影响光球层。