太陽里的知識
太陽不僅給我們送來了光和熱,太陽能還轉(zhuǎn)化成一大批貴重的禮物:糧食、煤、石油以及電力。地里的莊稼在陽光的照射下,才會進(jìn)行光合作用,從而生長發(fā)育開花結(jié)果,人才有了糧食。而遠(yuǎn)古的植物和動物的尸體被埋在地下,轉(zhuǎn)化成煤和石油。我們?nèi)缃裼玫拿海褪沁h(yuǎn)古的太陽能。太陽還把海水曬熱,產(chǎn)生水蒸氣,送到大陸變成了雨,雨水貯在水庫里,用來發(fā)電,太陽能轉(zhuǎn)化成了電能。
地球上的能源,絕大多數(shù)來自太陽。抬頭看看太陽,不由得感嘆,太陽時時刻刻在向外發(fā)射能量,地球接收到的能量只是很小很小的一部分。太陽的能量該是多么巨大,太陽能是怎么產(chǎn)生的呢?
關(guān)于這個問題,不同的時代有不同的答案。
在科學(xué)不發(fā)達(dá)的年代,人們看到火紅的太陽,就認(rèn)為太陽是個大火球,一定存在著燃燒現(xiàn)象,會不會是煤在燃燒?可是,稍有頭腦的人說,就算太陽是個巨大的煤球,它又夠燒幾年呢?無論太陽多么巨大,按體積計算,也就只夠燒幾千年,就算能燒1萬年,“煤球”也該燒完了??墒牵柕哪挲g卻是50億年,哪里有什么燒了50億年的大“煤球”?
太陽能來自燃燒,僅僅是一種猜測。猜測不是科學(xué),說出來跟沒說一個樣,不知道還是不知道。
到了19世紀(jì),有位天文學(xué)家在研究太陽是怎么形成的時候,揭開了太陽能產(chǎn)生的奧秘。他說,太陽原來是一團(tuán)大星云,體積非常大,就像今天整個太陽系那么大,后來逐漸凝縮,在凝縮的過程中,由于引力的作用,外圍的質(zhì)點(diǎn)紛紛涌向太陽中心,產(chǎn)生了動能,轉(zhuǎn)化為光和熱向外輻射。在當(dāng)年,星云學(xué)說是引人注目的理論,相當(dāng)多的人接受了這個說法,以為這就是太陽能的來源。
進(jìn)入20世紀(jì),科學(xué)發(fā)展了,科學(xué)家首先關(guān)心的不是去解答太陽能從何而來,而是太陽上有些什么物質(zhì)。因?yàn)樯涞降厍蛏系奶柟饩褪侵匾男畔?,太陽光通過三棱鏡就會分成顏色鮮艷的七色光。從那些寬窄不同的彩色譜線中,就能分析出太陽上的物質(zhì)。1929年,美國科學(xué)家羅素反復(fù)地分析了太陽光譜,告訴人們,太陽實(shí)際上是充滿了很多氫氣的大火球。按質(zhì)量計算氫占71%,氦占27%,其他元素只占2%。
這時候,原子科學(xué)也有了發(fā)展,研究原子的科學(xué)家也關(guān)心起太陽能從何而來,他們根據(jù)太陽含有豐富的氫進(jìn)行分析,認(rèn)為太陽內(nèi)部存在著核反應(yīng)。貝特是出生在德國的美國科學(xué)家,他認(rèn)為,4個氫核結(jié)合成1個氦核,產(chǎn)生了能量,也就是說,氫是太陽的“燃料”,氦是燒下來的“灰”。貝特的說法,不僅解釋了太陽能的來源,還擴(kuò)大到恒星,這個原理同樣適用于恒星發(fā)光。
貝特的理論告訴了我們,太陽和恒星的能量來自核反應(yīng),是核聚變的結(jié)果。為什么太陽能產(chǎn)生大量的光和熱,輻射出大量的能量?是靠燒掉了一些氫,每秒鐘要損失400萬噸物質(zhì)!但是,太陽中的氫實(shí)在太多了,十分經(jīng)得起消耗,在數(shù)百萬年以內(nèi),這個損失仍只是一個可以忽略不計的小數(shù)目,太陽還有幾百億年的壽命。
這樣,人們總算知道了太陽能的來源??墒牵说恼J(rèn)識總是在不斷發(fā)展。人們掌握核聚變的技術(shù)制成了氫彈,卻仍有一個解不開的難題。氫彈里有氫核,在高溫條件下,氫核一下子聚合成氦,產(chǎn)生了大量的光和熱,這一切過程,僅僅在爆炸的一瞬間就完成了。爆炸結(jié)束,核反應(yīng)也完結(jié)了,所有的氫都參加了反應(yīng)。
人們在想,核反應(yīng)有兩種:一種是核裂變,原子彈爆炸就是裂變的結(jié)果;另一種是核聚變,氫彈爆炸是核聚變的結(jié)果??墒?,核裂變現(xiàn)在已經(jīng)可以加以控制,使它按人的意愿緩慢地連續(xù)地進(jìn)行反應(yīng),不至于突然爆炸,以用來發(fā)電,建成原子能電站??墒?,氫核聚變卻只能以爆炸的形式出現(xiàn),所有的氫一起參加反應(yīng),反應(yīng)一次完成。
這就產(chǎn)生了一個問題:既然太陽含有豐富的氫,太陽中心的溫度又高達(dá)上千萬攝氏度,而是緩慢地進(jìn)行,并且已經(jīng)進(jìn)行了50億年!那為什么太陽沒有爆炸消失,而是能夠持續(xù)不斷地進(jìn)行聚變呢?
這個問題也可以反過來想:既然太陽的壽命已有50億年,由此可見,太陽一直在進(jìn)行著核聚變,不是一次爆炸式的聚變,而是持續(xù)不斷地聚變。核聚變能夠持續(xù)不斷地進(jìn)行,一定存在著一種控制機(jī)理,這是一個尚待我們研究探索的謎。
科學(xué)家正在力求破解這個謎??茖W(xué)家為了利用氫這個廉價的原料作為能源,正在尋找控制氫聚合的過程,只要找到控制的辦法,就有了大規(guī)模利用氫的可能。
也許,我們會從太陽上得到一點(diǎn)啟示,氫的聚變不一定是爆炸,也可以持續(xù)進(jìn)行,也是可以控制的。
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