流浪地球氦闪片段(看完流浪地球2,侄子和我聊氦闪,让我再次想
太阳的核心温度有多高?看完《流浪地球2》,我和侄子聊到了氦闪,让我又想起了科学启蒙的问题。
看完《流浪地球2》,侄子被电影里的各种科技迷住了。因为他知道我是做科普的,所以问了我很多问题,大多是关于电影里展示的技术。
说实话,工程技术我真的不敢瞎说,我只回答了他一个问题
氦闪真的能毁灭地球吗?
听了我的解释,他觉得我有点啰嗦。让我把它变得更简单。我真的可以。不要再简化它了。其实我省略了很多细节。如果我再简化一下,就什么都没有了。
我也从聊天中想到科学传播中的大问题。让 先说氦闪。
氦闪究竟是什么?
的问题要从头说起。起初,我们通常看到的太阳只是一团气体,或者说是一团氢气.气体内部的分子一直在高速运动,试图填满它们所能到达的所有空间。,所有物质之间都有一个万有引力,重力会将气体分子聚集在一起。
重力有一个特点
物质之间的距离越近,引力越大。
气体分子聚集后,分子间的距离更近,引力更大,气体分子会进一步聚集,使得分子间的距离更近,引力更大.
这就形成了一个正反馈过程(气体聚集促进气体聚集),气体会被压缩成一个球体。
,气体分子不会永远受重力的支配。气体被重力压缩的过程,其实就是内层气体被外层气体.的重量压垮的过程
只要内部气体能承受外部气体的重量,气体就不会被重力压缩。
这涉及到另一个过程气体被压缩后,气体分子会以更快的速度运动,从而产生更大的气体压强和更高的温度。气体压力是分子运动(热运动)产生的压力,所以也可以叫热压强.
当气体不再被压缩时,热压强和引力压强达到平衡。气体越靠近内层,它将承受外层气体的更多重量,气体压力越大,温度越高。
这种质量的气体,如太阳,在压强和温度的核心会非常高,造成一种现象核聚变.
核聚变是一个过程。较轻的原子核 结合成 较重的原子核 并释放大量能量。
因为原子核带正电,电磁力会使原子核互相排斥。如果我们想把氢原子核结合在一起,我们必须克服极强的电磁力,这需要极高的温度和压力。
虽然太阳的温度和压力 尽管美国的核心温度很高,但仍不足以引发核聚变。但事实并非如此。没关系,因为量子隧穿效应可以帮助太阳 欺骗与欺诈。让核聚变发生在太阳的核心。
量子隧道效应可以理解为
任何物体的能量都不是确定的,但有一定的概率它具有更高或更低的能量。
这样,即使太阳的温度和压力。s核不够高,就有了核聚变的概率,然后核聚变真的发生了,给地球带来了巨大的生机。
没有核聚变的时候,气体只能等着被重力压缩到一定程度,获得足以和热压强抗衡的引力压强,不再被压缩。
核聚变一旦发生,就会释放大量的热量,为太阳内部提供额外的热压强(辐射压),使太阳在被自身引力压缩之前,有足够的热压来对抗自身引力。
太阳现在这么大,多亏了核聚变。
氢元素是主要的 核燃料与核能。现在被太阳所利用,而在太阳中的核聚变可以称为氢核聚变.氢聚变是一个非常微妙的过程
如果太阳继续收缩,核心温度上升,氢聚变更加剧烈,热压增加,导致太阳膨胀降温。如果太阳过度膨胀,核心温度降低,氢聚变变慢,热压降低,导致太阳收缩升温。这相当于一个负反馈机制(加热导致冷却,冷却导致加热),可以称为 温度-压力-容积控制系统。是一个真正的可控核聚变.
太阳目前处于稳定输出功率的阶段,并将在未来50亿年左右保持这种状态。
太阳氢核聚变的产物是氦元素.当太阳核心的氢(H)变成氦(He),时不会有氢核聚变,太阳核心变成了氦核.
在没有额外热压的情况下,太阳核心中的氦开始收缩,允许氦核心的温度和压力继续增加。
原本在核心之外,没有参与核聚变的氢会进入核心区域,在巨大的温度和压力下会发生新的氢核聚变。这将使太阳的体积膨胀数百万倍,形成红巨星.
已经膨胀成红巨星的太阳,已经可以吞噬地球,融化地球了。那时,氦闪还没有发生。
。红巨星阶段的太阳,表面在膨胀,核心却在收缩。
因为太阳核心的温度核压强还不能让氦元素发生核聚变,热压强太小,只能在引力的作用下收缩。核心之外的氢核聚变会产生新的氦元素,进入太阳核心,让核心进一步收缩。
太阳核心收缩到一定程度,密度极大,就会进入到简并态。此时核心会有简并压强,简并压强可以和引力压强抗衡,让核心不再收缩。
简并压强可以看成是泡利不相容原理的一个例子,所谓的泡利不相容原理,可以简单理解成
实物粒子(电子、质子、中子)不能重叠在相同的位置。
太阳核心处在简并态时,简并压强源于电子的简并,可以简单理解成电子之间挨得很近。
简并压强和热压强更大的区别就是简并压强不会随温度变化。
处于简并态的太阳核心,即使温度升高,体积也不会膨胀降温,不再有负反馈机制。这会让核心的温度持续升高,直到可以发生氦核聚变(氦闪)。
氦闪是在发生三氦反应三个氦原子反应生成一个碳原子,并释放大量能量。
氦闪释放的能量会让太阳核心温度迅速升高,让热压强超越简并压强,解除简并态。太阳核心就可以膨胀了,并且会迅速膨胀,吸收氦闪释放的热量。
氦闪发生在太阳的核心位置,虽然释放的能量不少,基本都被核心的膨胀吸收了,在太阳(红巨星)外部并没有什么影响。
所以对于地球来说,氦闪反倒没什么危险,真正危险的是太阳膨胀成红巨星的过程。
科学启蒙不能浮于表面
不知道各位读者怎么看上文对氦闪的解释,反正我的侄子在我解释的时候有些不耐烦,因为我总是说出一些他不知道的概念。
尽管如此,我也不得不承认,现在的孩子懂的知识比我当初要多太多了。
现在的科普资料确实很多,尤其是在科幻电影、奇妙现象进入大众视野之后,各种科普作品都会涌现出来。以热点事件为突破口,确实是科学传播的最快方式。
不过我一直都关心一个问题
有多少人真的对科学感兴趣?
确实有不少人会在热点事件的科普作品中了解一些科学知识,得到科学启蒙,有了对科学的兴趣。
不过,很多人以为的兴趣其实只是新鲜感,而且是廉价的新鲜感。
说实话,我不觉得很多人真的对科学感兴趣。只需要看一下上文对氦闪的解释,你觉得我应该讲得更简单一点,还是更详细一点?
其实大部分人根本不会去考虑这个问题,大部分人看科普就是看个新鲜感,即使在生活中发现一些科学知识,也只是一笑而过。
我认为科学素养不是背一些现有的结论,而是像鉴赏艺术品一样去鉴赏科学知识(它源自哪里、有哪些发展、有什么瑕疵、什么地方最精彩、……)。
如果你认为自己具有科学素养,可以看一看下面这个问题
你在过去的一年里,鉴赏了哪些科学知识?
如果你觉得“鉴赏”的门槛太高,那我可以换一个问法你在过去的一年里,遇到了哪些科学知识?对那些知识有什么看法?
你可以毫无遗漏地回答出来吗?
如果你不能毫无遗漏地回答出来,就说明你对待科学知识只是一笑而过。可能你当时在它上面花费了不少精力,过了一星期、一个月、一年,你就会忘掉它。
及时记录,体系。
这是我应对上面那个问题的 ,我从中受益颇多,并且认为这是让科学启蒙不浮于表面的 。
在我执行那八个字的多年后,回过头来再看,我才知道那八个字的威力有多大。它让我发出一句感叹,并且让我想要分享给更多人。
#孩子的科学启蒙小故事##流浪地球2#
你真的看懂流浪地球2了吗 流浪地球2几个科学家的镜头