太阳是太阳系中最大的天体,也是唯一的恒星,它的半径达到了69.5万公里,是地球的109倍,质量是地球的33万倍,约占太阳系全部质量的99.86%。
作为太阳中发光发热的地方,太阳核心半径大约是太阳总半径的20~25%,也就是14万公里~17.5万公里,太阳核心的半径超过了木星半径的2倍。
太阳核心也是太阳中物质密度最大的地方,平均密度达到了150克/立方厘米,是水密度的150倍。这里的温度最高达到了1570万开尔文,相比较而言,太阳表面的温度只有5800K。
虽然太阳核心的半径只占太阳半径的20~25%,但是因为这里的密度非常高,所以使得太阳核心质量占太阳总质量的接近一半,但是这里的体积仅占太阳总体积的2%。
我们都知道太阳上时时刻刻的核聚变才使得它能够发光发热的,但是这并不代表太阳上到处都在发生核聚变,它一般只发生在太阳核心中。太阳99%的能量就是发生在太阳核心中。每秒钟太阳核心能够将6亿吨氢元素融合成氦元素,在这个过程中有大约400万吨的物质转化为纯能量。
虽然太阳看起来能量充沛,但是其实如果你除以它的体积,你就会发现太阳的单位功率很低,甚至还不如烧煤的功率高。
太阳核心的核聚变的速率很大程度上取决于密度。因此,太阳核心中的聚变速率处于自我校正平衡状态:稍高的聚变速率会导致核心变得更热,并相对于外层的重量略微增加。这将降低融合率并纠正扰动;稍低的速率会导致核心稍微冷却和收缩,从而提高聚变速率并再次将其恢复到目前的水平。
然而,在主序星期间,太阳逐渐变得更热,因为核心中的氦原子比它们融合的氢原子密度更大。这将增加太阳核心上的重力压力,而逐渐增加的聚变速率会抵抗这种压力。随着核心逐渐变得更密集,这个过程会随着时间的推移而加速。据估计,在过去的45亿年中,太阳的亮度增加了30%,并且每1亿年亮度将继续增加1%。
因为太阳核心的高密度,所以这种能量想要到达太阳表面,就需要1万~17万年的时间,也就是说,我们所看到的太阳光,可能是17万年前从太阳内部产生的。
在从核心到光球的热传递过程中,太阳核心中的每个伽马光子在散射过程中被转换成数百万可见光光子,然后逃逸到太空中。中微子也通过核心的聚变反应释放出来,但与光子不同,它们很少与物质相互作用,因此几乎所有中微子都能立即逃离太阳。
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