宇宙解码 – 太阳是如何发光的，阳光到地球需要多久时间？

　　我们知道，地球表面的热量几乎都是来自于太阳的光照，正常的日照的辐射效率是大概每平米平均是170多瓦。但其实只有极其少的太阳光最终来到了地球。如果我们把太阳核聚变反应所释放出来的能量拿钱作为比喻，那太阳相当于每秒钟向宇宙中狂撒70万亿的人民币，但是被地球捡到的仅仅只有不到3万的人民币，而最终被我们人类捡到的也就只有3块的人民币左右。

　　那么问题就来了，这些能量是如何产生的呢？

　　今天，我们就聊一聊这个问题。

　　太阳的核聚变

　　在宇宙中有个江湖规矩，这个江湖规矩叫做：质量为王。为什么这么说呢？

　　这是因为一个天体的质量大小，几乎决定了它的类型，如果质量是太阳质量7%以上，那就会成为一颗恒星。如果低于这个门槛，顶多也就是一颗行星。如果质量还要再小一些，可能就是矮行星或者小行星。

　　但同样是恒星，质量不同，演化的路径就不同，说白了就是恒星的“人生”就会完全不同。这直接决定了这颗恒星最终成为一颗白矮星，还是中子星还是黑洞。

　　所以，太阳之所以能够发光发热，主要是和它的引力紧密相关。具体来说是这样的，太阳的质量巨大，占据了整个太阳系总质量的99.86%以上，这也就使得太阳的引力十分巨大，这也是为什么太阳系中的天体都绕着太阳转。

　　巨大的压力迫使太阳的温度急剧升高，表面达到了5500度左右，内核达到了1500万度，200多万个地球标准大气压。此时的太阳内核呈现等离子态，说白了就是电子获得了足够多的能量，摆脱了原子核的束缚，整个太阳内部好像一锅粒子粥，原子核、电子们到处跑。

　　我们要知道的是，太阳能够发光热主要依靠的是核聚变，说白了就是原子核之间的融合，因此也被称为核融合。但我们要知道的是，原子核都是带正电的，换句话说，原子核之间是会相互排斥的。

　　因此，要激发核聚变反应是需要大量的能量输入的，正常来说我们引爆一个同样利用核聚变反应的氢弹，至少需要1亿的环境温度。也就是说，太阳内部的环境条件，由于温度太低还不足以促发核聚变反应。

　　但是在微观世界中，存在着量子隧穿效应，意思是说，原本需要能量输入才能实现的反应，在微观世界中也有一定的概率会发生，只不过这个概率极其的低，大概一对质子要发生反应需要要10亿年的时间。

　　照理说这个概率是十分接近于不会发生。不过，太阳足够大，其中的粒子数足够多。因此可以迫使反应得以进行，只不过会很缓慢地进行，而不是像氢弹那样一下全炸了。

　　这个过程大概就是质子和质子的反应，分为3个阶段，我们也称为质子-质子反应链。太阳内部的核聚变反应主要就是这款。但是一些恒星还会进行碳氮氧循环的反应，说白了也是质子和质子反应生成了氦-4，只不过这个过程碳元素、氧元素、氦元素起到了催化剂的作用。

　　在质子-质子反应链的过程中，反应前后会损失一部分质量，这部分质量以能量的形式释放，遵循着爱因斯坦的质能方程E=mc^2的对应关系。其中每生成3个光子，就会产生2个中微子。

　　中微子会直接奔向广阔的宇宙。但是光子并不可以，这是因为上文我们也说到，太阳内部是等离子态，而光子是参与到电磁相互作用。于是，就好比赛车一样，光子要跌跌撞撞才能逐渐来到太阳的表面，这个过程平均需要14万年的时间。中微子之所以不会，在于中微子是不参与到电磁相互作用的。

　　当光子来到太阳表面，就会有极其小的一部分最终来到地球，日地距离大概是1.5亿光年，而光在真空传播的速度是3*10^8m/s，因此光子到底地球大概要8分20秒钟的时间。

　　总结

　　最后，我们来总结一下，太阳是通过核聚变反应产生光和热的，但是产生的光子达到太阳表面需要平均14万年的时间，而光子从太阳表面到达地球表面需要8分20秒钟的时间。

本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。