太阳能的来源

第一节　太阳能的来源

太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖，使生物和人类生长、发育，这是人们所熟悉的自然现象。此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。那么，它的能量是从哪里来的呢？这是我们要考察的问题。

首先，我们要了解太阳的构造。简单地说，太阳是一个炽热的大气体球。它的直径大约为139万km（万公里），是地球直径的109倍，它的体积是地球的130万倍，而它的质量为地球的33万倍，所以，它的密度只是地球的1/4。太阳通常可分为内球和太阳大气两大部分。内球的外层是处于对流之中的流体区域；太阳大气又分为两层，其底层称为光球，就是我们平常所能看见的部分，它的上面是厚约几千公里的色球层，最外面是一层密度很小的日冕，它的形状不规则，而且经常变化。从太阳球心到平均半径为1/4的范围内，含有总质量的40%，温度高达1500万℃（万摄氏度），密度超过100g/cm³（克／厘米3）；在平均半径的70%处，温度降至50万℃；在外面的对流层中，温度进一步降至约6000℃，密度降至1×10^－8g/cm³。

太阳的主要成份是氢和氦，其中氢约占78%，氦约占20%。在异常的高温、高压下，原子失去了全部或大部核外电子，它们在高速运动和互相碰撞之中，发生多种核反应。其中最主要的是氢核聚合成氦核的反应，称为热核反应。在这种反应中，每1g（克）氢变为氦时，质量损失0.0072g。太阳每秒钟将6亿多吨氢变为氦，损失质量427万t（万吨），这些质量转化为能量发射出来，总功率相当于3.9×10²⁰MW（兆瓦）。根据地球和太阳的相对位置可知，太阳总辐射能量中，只有二十二亿分之一到达地球大气层的上界，大约为1亿7300万MW。由于大气层的散射和吸收，最后达到地球表面的太阳辐射功率大约为8500万MW。这仍然是全球发电容量的数十万倍。尽管太阳的发射功率如此巨大，但是，太阳的质量毕竟太大了，照这样消耗下去，仍然能够维持几十亿年。