太陽為什么能持續(xù)燃燒幾十億年？為什么說太陽的壽命長達100億年？科學家又是怎么知道這些的呢？很多朋友對此很困惑，總不能說是科學家猜的吧！今天咱們一起來扒一扒太陽的“家底”，揭開心中困惑已久的謎團吧！

太陽

科學家告訴我們，太陽至今已經(jīng)存在了46億年了?？茖W家又是怎么知道的？雖然我們無法親眼目睹太陽誕生的那一時刻，但幸運的是我們還是找到了太陽系誕生的“見證者”。它們就是游蕩在火星和木星軌道之間數(shù)以百萬計的小行星。我們把那里稱為小行星帶。

包含了太陽系起源信息的球粒隕石

有時候，小行星帶中的一些小行星因為某些原因墜落到了地球上，變成了我們所熟知的隕石。很多隕石在太陽系形成之初就已經(jīng)形成，而且到現(xiàn)在還基本上保留著誕生時候的模樣。科學家對這些來自小行星帶的隕石進行放射性同位素測年結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們的年齡都指向了45.72億年。因此，45.72億年就成了太陽系的形成時間。從那個時候到現(xiàn)在，太陽不就已經(jīng)燃燒了45.72億年了么！
那么問題來了！為什么太陽燃燒了這么久還沒有熄滅呢？這主要歸功于太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應和太陽巨大的質(zhì)量。

太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)

首先，太陽每秒鐘能釋放出多少能量？太陽的核心溫度高達1500萬℃，壓強相當于地球大氣壓的2600億倍。在這種極端環(huán)境下，氫原子核會克服靜電斥力而發(fā)生碰撞，通過質(zhì)子-質(zhì)子的鏈反應聚變成氦原子核。在這個過程中，有大約0.7% 的質(zhì)量損失掉了。根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為了驚人的能量。
在太陽的內(nèi)核，每秒鐘有約6億噸的氫聚變成了4.96億噸的氦，損失掉了大約400萬噸的質(zhì)量，并釋放了3.828×10^26焦耳的能量。太陽每秒鐘釋放的能量就是太陽的光度。太陽1秒鐘釋放的能量相當于大約915億顆百萬噸級氫彈爆炸釋放的能量總和，足以滿足全人類64年的能源需求！毫無疑問，太陽每秒鐘釋放出的能量是十分驚人的。

太陽內(nèi)部的核聚變

從太陽誕生至今長達46億年的時間里，太陽因核聚變已經(jīng)損失掉了大約100個地球的質(zhì)量。但是太陽巨大的質(zhì)量為自身的核聚變提供了充足的原料儲備。它足以支撐太陽持續(xù)穩(wěn)定地燃燒100億年。
其次，太陽的質(zhì)量究竟有多大？科學家告訴我們，太陽的質(zhì)量約為2×10^30千克。太陽的質(zhì)量約為地球的33萬倍。你是不是很好奇呢？天上的太陽離我們那么遠，看得見摸不著，科學家是怎么知道太陽質(zhì)量的呢？

太陽與八大行星比較

要想給太陽稱重就要用到一桿特殊的“秤”。它是牛頓萬有引力定律：任何兩個質(zhì)點都存在通過其連線方向上的相互吸引的力。該力的大小與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。于是科學家利用萬有引力定律造了一桿可以給宇宙碳體稱重的“秤”。就是下面這個公式：
M=4π2R3/GT2
這里的G是萬有引力常數(shù)，T是地球公轉(zhuǎn)周期，π是圓周率，R是地球公轉(zhuǎn)軌道半徑，也就是地球到太陽的平均距離。對于我們來說，這些數(shù)據(jù)是很容易查到的，直接代入公式就能計算出太陽的質(zhì)量。感興趣的朋友可以自己嘗試計算一下哦！

金星凌日

可是問題又來了，太陽離我們究竟有多遠？日地平均距離1.496億公里又是怎么測量出來的？其實科學家最初使用的方法很簡單，就是利用三角視差法測出了日地平均距離。然而，這種方法說起來簡單，做起來可就難多了！因為想利用三角視差法測量日地距離就要觀測金星凌日。但金星凌日可不是那么容易就遇到的。
1716年，當已經(jīng)60歲的英國天文學家埃德蒙哈雷提出利用金星凌日測量日地距離的方法時，離下次金星凌日發(fā)生的時間還有45年！老哈雷是等不到這一天了。于是后來的科學家利用1761年和1769年的兩次金星凌日計算出了太陽離我們有1.52~1.54億公里。

利用金星凌日測定日地距離

顯然這個結(jié)果和我們現(xiàn)在使用的1.496億公里還存在著一定的差距。直到上個世紀60年代，大功率雷達的出現(xiàn)才幫我們得到了更加精確的日地距離數(shù)據(jù)。
為什么說太陽的壽命長達100億年？100億年是怎么來的呢？現(xiàn)在我們知道了太陽的質(zhì)量，又知道了太陽核心處每秒鐘有6億噸氫參與了核聚變，是不是兩者一除就算出太陽壽命了呢？結(jié)果為1000億年！

100億年后的太陽

怎么不是100億年呢？原來，我們忽略了一個問題。那就是只有太陽核心處的氫元素才會發(fā)生核聚變反應的。這一部分氫只占太陽總質(zhì)量的10%。因此，我們將太陽的總質(zhì)量乘以10%后再除以每秒鐘消耗的氫元素質(zhì)量，就得出太陽的壽命為100億年。
為什么太陽能持續(xù)燃燒幾十億年？太陽100億年的壽命是怎么來的？現(xiàn)在你明白了嗎？