【恒星】太阳为啥能发光？竟然是因为“压力胖”

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精华笔记  

这一集开始我们将进入恒星单元，把恒星相关的问题讲清楚，今天先回答一个小朋友们都会问的问题：太阳为什么会发光？换个问法就是，太阳的光和热是从哪里来的？

我也分三个部分来进行讲解。第一部分我要告诉你，太阳发光是因为核聚变。核聚变这个概念我们已经不是第一次提到了，之前有两集内容都提到过，一集是讲氢弹为什么会爆炸，另一集是讲所谓的可控核聚变。如果可控核聚变实现的话，它将成为我们取之不尽用之不竭的能源。

而太阳的发光正是来自于核聚变，我们来复习一下，就是把几个比较轻的原子强行的摁在一块之后，变成了一个稍微重一点的原子。在这个过程当中有一部分质量亏损掉了，转化成了能量，这个转化的过程就是爱因斯坦最著名的方程，E=mc²。也就是一份的质量，乘上一个光速的平方之后就变成了非常巨大的能量，这也是为什么氢弹可以释放出如此巨大能量的原因。

那么问题来了，我现在要让聚变发生，我要把两个非常轻的元素，比方说一个氘、一个氚，把它们强行的摁在一块，让它们发生所谓的聚变反应是很难的，需要很大的能量才能把它们摁在一起。那么怎样才能达到这个条件呢？答案就是高温。

我们曾经介绍过温度的概念，它其实是微观粒子运动的速度，当氘和氚的温度非常高的时候，你可以认为它们运动的速度非常快。然后当它们发生碰撞的时候，等于是以非常高的速度撞在一起，它们就有机会发生聚变反应，就可以结合在一块并释放出能量。

| 粒子碰撞示意图

那这个温度要多高呢？我们曾经介绍过，要1亿度左右。这也是为什么为了引爆一颗氢弹，你要在氢弹当中放一个原子弹的原因。因为当原子弹爆炸的时候可以产生1亿度的高温，一亿度的高温才能触发核聚变反应。太阳完全就是靠聚变反应来产生光和热的。

但是太阳的中心温度其实没有一亿度那么高，它只有1500万度，就能够点燃核聚变，因为太阳中心的压力非常大。你想想看，温度高可以让粒子运动的很快，但同时如果压力也很大的话，其实可以去增加粒子碰撞的几率。也就是说，即便我的温度没有达到1亿度，但是粒子碰撞的概率增大的话，也能够发生核聚变反应。

第二部分我们来讲一下，为什么太阳可以有让核聚变发生的条件？如果你年纪比较小的话，可能已经没有这方面的生活经验了。像我们这批80后应该还有这样的经验，比方说小时候经常要给自行车轮胎打气，打气的过程你会发现你越打气，那个气筒的温度就会变高。

但其实不是气筒的温度变高了，而是内部空气的温度变高了。给气筒打气，其实是你在压缩空气，使空气压力增大的过程，空气的温度就会上升。那么同理，太阳为什么温度高？跟太阳内部压力大是非常有关的。

为什么太阳内部压力很大？答案很简单，就是万有引力。首先太阳之所以能够形成，是因为万有引力把这些物质给聚合在了一块。如果我们只研究太阳中间，比较靠近核心的某个位置，对于这个位置的物质来说，它要承载整个它外面物质的所有的重量。

所以说当一个天体质量越大的时候，它不光会让引力变得非常大，也会导致它内部的压力非常强。因为内部的每一个点都要支撑它外部的物质所带来的重力，这些重力压在它上面的时候那一个点的压力就变得非常大。根据我们刚才打气筒的例子，气筒你随便打几下温度就会升高。那太阳在具有如此巨大的质量的情况下，可想而知它内部的压力一定是非常巨大的，它的温度也是非常高的。

我们知道地球内部是岩浆构成的，这表示地球内部的温度也很高，只不过地球的质量没有太阳那么大，所以地心跟地幔所要承受的压力也没有太阳那么大。但地心的温度差不多也能达到六七千度，这样一个温度已经足够产生岩浆了，任何物质到了地心基本都会变成液体。

第三部分我们来讲一讲，形成一颗恒星的临界质量是多少？地球由于质量不够大，它没有办法发生核聚变，所以它就不能像太阳一样发光发热。最多就是火山喷发，跟核聚变相比是非常弱的。

所以要想成为一颗恒星，就一定要有足够大的质量，足够大的质量才能保证足够大的压力，才能有足够高的温度。在高压高温的情况下，核聚变才能点燃，才能够发光发热，成为一颗恒星，所以说一定存在一个最小的临界质量。

这个临界质量很明显应该比地球的质量大，但可能也不需要像太阳那么大，就能够点燃核聚变。那这个临界质量是多少呢？根据计算，任何一个天体，它的质量只要达到太阳质量的7%。就有可能成为一颗恒星。

这样的恒星其实还真的存在，我们还真发现了一颗，它的全名叫2MASS J05233822-1403022，简称J0523。它距离地球差不多是40光年的距离，直径只有太阳的9%，质量是太阳的7.21%，但是即便如此它也比地球大得多。J0523这颗恒星相对来说非常的暗，它只是刚刚能发生核聚变而已，没有办法像太阳燃烧得那么剧烈。

| 太阳、J0523和木星的对比

这一颗小恒星它暗到什么程度？天空中你用肉眼能看到的最暗的恒星，都要比它亮100万倍。可以说这是一颗非常穷酸的小恒星，它刚刚达到恒心的量级，但是还远远没有办法去滋养一整个星系。你在旁边放个行星，是没有办法在它的滋养下获得生长的。但是这种恒星的寿命非常长，具体为什么我们之后会讲。

总结一下，这一集我们解释了一下，太阳为什么会发光？简单来说太阳发光是因为核聚变，然后你要让太阳能够发生核聚变，要有足够大的质量。因为足够大的质量才能让太阳内部有足够大的压力，足够大的压力才能有足够高的温度，这样才能点燃核聚变。

最后我想请你来思考一个问题，你觉得太阳这样一直燃烧下去，它的最终命运会是怎样的？非常期待在留言区看到你的留言。下一集我们继续讲太阳的活动，我们来讲一个非常有趣的理论，就是明朝的灭亡跟太阳有什么关系？敬请期待。