太阳的能源是怎么来的

太阳以光和热的形式向外界散发着能量。这个能量来自于太阳内部时刻进行着的热核聚变反应。

太阳上大部分物质是氢。在太阳内部的高温高压下，氢原子核高速运动，克服质子之间的斥力相互碰撞，结合在一起，变成氦原子核。在这个过程中，有0.7%的质量会转化为能量，并以光子的形式向外散发出来。这些散发出来的光子流就是我们看到的太阳光。

太阳上进行的核聚变反应如下：

这一系列的反应叫“质子－质子链式反应”，是如太阳这类小质量、低光度的主序星的主要能源，太阳现阶段辐射出去的能量90%以上是质子-质子链式反应提供的。

通过这个链式反应，四个氢核聚变为一个氦核，同时放出了能量。

质子－质子反应 proton-proton reaction 四个氢核聚变为一个氦核的途径之一，是魏茨泽克于1937年，贝特于1938年提出的。这个反应过程是小质量、低光度的主序星的主要能源，例如，太阳现阶段辐射出去的能量90％以上是质子-质子这类反应提供的

质子-质子反应可由表中三个分支反应过程分别完成。 表中γ和ve分别代表光子和电子中微子。上面各个分支反应过程中,两个质子形成氘核2H的反应速率最慢，从而控制了整个链式反应。理论计算表明氘核的反应截面很小，实验室里也从未观测到。不过，核物理学和弱作用理论的成就表明，这项反应是可能存在的。由碳 、氮起触媒作用 ， 使4个氢核聚变为1个氦核的链式反应。其过程如下： 12C 1H 13N γ 13N 13C e ve 13C 1H 14N γ 14N 1H15O γ 15O15N e ve 15N 1H12C 4He式中e 、ve和γ分别是正电子 、电子中微子和γ光子 。整个过程中，12C并未消耗 ，只起触媒作用 ，而N 、O等是中间产物，最终结果是4个氢核聚变成1个氦核。这个链式反应释放的能量为25.01兆电子伏 。 碳氮循环实际上还有另一分支过程。当温度高于1.7×107K时 ， 最后一个反应将由以下循环替代： 15N 1H16O γ 16O 1H17 F γ 17 F17O e ve 17O 1H14N 4He。最后结果仍是产生氦核。由于有两个循环，上述的反应也称为碳氮双循环。 当温度很高时 ，碳氮循环的反应速率比质子-质子反应的高得多。对于大质量、高光度的主序星。碳氮循环是主要的能源 。而像太阳这样的低光度主序星 ，质子-质子反应是主要的能源。

太阳每秒发出这么巨大的能量，几十亿年来，它源源不断地把能量输送到四面八方，却丝毫不见发光能力有任何减弱。历史上，科学家们曾提出过多种看法。最初设想的是像地球上的普通物质燃烧那样产生热。就假设燃烧的是优质煤吧，1克优质煤完全燃烧只能放出29.26千焦的热，如果太阳全部由优质煤构成，那么只要经过5000多年整个太阳就烧完了。而我们人类存在的历史已经有200万年了。显然煤不是太阳的能源。后来人们又提出一些其他假说，也没能完满解决问题。那么，太阳的能量究竟怎样产生的呢？很长时间以来，这都是一个谜。直到20世纪30年代这个问题才得到解答。1938年美国物理学家贝特提出太阳的能源是原子核聚变反应，即由4个氢原子核聚变成1个氦原子核，从而释放出的巨大能量。氢弹就是这种核反应。可以说，1克氢聚变成氦能放出6.510^11焦耳的能量，相当于产生6.4810^11焦耳的热，这等于200吨优质煤燃烧所产生的热量。可见，核反应产生的巨大能量是其他产能方式所不能比拟的。核反应需要高温压条件，太阳中心具有约1500万度的高温，压力比地球大气压大4000亿倍，是一个天然的核反应实验室。太阳能源也给我们以启迪。如果在地面上能人工大规模进行这样的受控核反应，可以获得多么巨大的能量啊!原子核工作者正在为此不断努力创造实验条件。

太阳上主要是氢，占70%以上；其次是氦，其他元素加起来也只有1%。太阳核心的温度高达1500万度，有2500亿个大气压。在这样高温、高压条件下，太阳内部每时每刻都在进行着氢聚变为氦的核反应。就在这种核聚变反应中，会释放出巨大的能量。

在核聚变链式反应中，两个氢原子核（质子）聚合，放出一个中子和一个中微子，生成一个氦2核。氦2核再与一个氢原子核反应，放出一个γ光子，生成一个氦3核。两个氦3核聚合，生成一个稳定的氦4核，同时放出两个质子。整个过程中，四个氢核聚合，生成一个氦4核，同时放出两个中子、两个中微子和两个γ光子。太阳向外释放的能量，绝大部分由γ光子携带。