水能滅火這小孩子都知道,但水能不能撲滅太陽這就是一個問題了,畢竟太陽也是一個發光發熱體,理論上來看只要散熱足夠快,溫度下降到不足以發光,那么就算撲滅了嗎?似乎值得探討一下!
美國物理學家漢斯·貝特曾經向他女朋友吹牛,說他是地球上唯一搞明白了恒星發光原理的人,不過可惜的是他女朋友并不太明白他說的是什么!但我們從現在來看,就應該明白漢斯·貝特說的到底是什么意思了,關于恒星核聚變的理論有過一個發展歷程:
1920年愛丁頓爵士提出太陽核心的溫度和壓力足夠讓氫核核聚變成氦核;
1925年塞西莉亞·佩恩-加波施金證明太陽中氫元素占了絕對比例;
在1928年,喬治·伽莫夫推導出了伽莫夫因子,給出了質子在足夠接近時的強作用力可以克服庫倫障壁的量子力學公式(量子隧穿效應,否則太陽內部溫度不足以聚變)
1930年物理學家蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡和漢斯·貝特提出核聚變理論;
1932年澳洲科學家馬克·歐力峰確定核聚變程序
1938年提出了恒星內部質子-質子鏈反應和碳氮氧循環兩種過程,闡述了太陽能量來源。
當然后續還有進一步的演化,但解釋太陽的發光原理就已經足夠了!太陽當前正在產生能量的量兩個過程,分別是質子鏈反應過程:
這個反應過程很簡單,氫同位素中的氕反應生成同位素氘,再由氘和氕生成氦三,氦三和氦三生成氦四,不過這個過程尚未發生,這是太陽未來的事情!質子鏈反應是太陽能量的一個重要來源。
碳氮氧循環過程,這是氫轉換成氦的另一個過程,這是太陽能量的另一個來源,但在太陽這樣的比例中很小,更高質量的恒星中碳氮氧循環將成為主要來源!
簡單的說太陽的發光原理就是氫的不斷聚變!
水的成分很簡單:H20,兩個氫原子和一個氧原子構成了水分子,水中氫氧質量比為1:8,這是根據H的相對原子質量為1,O的相對原子質量為16,簡單計算便知!
水能滅火的原理有兩個,其一是隔絕氧氣,其二則是降低著火物體的溫度,雙管齊下,所以滅火效果非常好!那為什么水不能撲滅油類和電器短路造成的火災呢?很簡單,有兩個原因:
油的比重比水小,因此油類會浮在水面上,無法隔絕氧氣,因此滅火失敗!
電器類著火則是因為水中的雜質會導電,造成觸電事故,如果確定斷開了電源,也可以撲滅此類火災!
太陽上應該不含油,盡管聽說有太陽上來的帶電粒子,但整體上還是電荷中性的,所以用水來滅太陽的火似乎沒病,但假如你去做了的話,恰恰不能滅火,反而會讓太陽燃燒的更旺盛,這似乎有些超出我們的常識?其實并沒有,因為水還有另一個特性:熱解!
其實理解起來也挺簡單,只要輸入能量超過水分子結合的鍵能,那氫氧就離解了,太陽光的紫外線將水汽離解成氫和氧也是類似的原理,那么水熱解的溫度是多少呢?
大約2000-3000℃,那么太陽表面溫度是多高呢?大約5500℃,這個溫度已經遠超水的熱解溫度,當水到達表面時(其實很難,因為太陽的日冕層溫度更高,但物質比較稀薄),很快就會熱解成氫和氧,你將會發現,其中的氫剛好是太陽上正在核聚變的燃料!
當然還有另一個方案,足夠多的水能讓太陽降溫,不也能熄滅太陽么,那么地球的水夠嗎?
太陽每秒向宇宙空間輻射的能量為:3.8×10^26W,這個能量大約可以燒開:
9.05×10^20千克水
地球上的水總量大約有:138.6億億立方米,太陽燒開這些水大約需要0.15秒
有興趣的朋友可以在算一下,保不準種花家算錯了呢,不過這其實無傷大雅!地球的水量是有限的,但無論多久燒開,會有朋友繼續提出一個超喪的問題,假如以無限量的水來給太陽降溫呢?
萊頓弗羅斯特效應!
這個效應是一個非常有意思的現象,液體不會濕潤高溫的物體表面,會在其表面形成一個蒸汽層,這個蒸汽層會阻擋液體進一步進入,這也是手深入液氮內短時間不會凍傷的主要原因!
所以再多的水也沒用,因為在水和太陽之間會有一個蒸汽層,并不能接觸不到!但其實更深層次的背后卻不只是這個原因,而是太陽發光的深層次原理!
太陽核聚變不在表面發生,而是在內核0.25R的半徑范圍內
太陽那么大,核聚變的區域就那么一小塊,因為只有在內核的高溫高壓下才能達到足夠比例的量子隧穿效應,兩顆質子才能結合成氘(一顆質子變成中子,需要吸收能量)!從此處距離距離太陽表面還有幾十萬千米,而水無法穿透這個距離!
就像一個內熱式的開水爐,只要源源不斷的能量輸入,它能一直燒開水,而太陽則比它更高級,還能將水燒開,熱解成氫和氧,而氫則成為自身的燃料!簡單的理解,就是用水澆滅太陽是徒勞的,無論多少水,結果反而會越燒越旺!