为什么太阳中心温度比氢弹爆炸中心温度低得多，本文主要内容关键词为：温度论文,氢弹论文,中心论文,得多论文,太阳论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
高中物理教科书告诉我们，氢弹爆炸中心的温度为
，而太阳中心的温度只有
，两者相差6倍多。为什么有这么大的差异呢？
一、两种不同的聚变反应
我们知道，太阳内部主要进行的聚变反应是质子—质子循环（占96%），可用下列方程式表示：
总的效果是进去6个质子，放出一个α粒子，两个质子、两个正电子和两个中微子，释放出核能 26.7MeV。可用一个式了表示为：
氢弹爆炸进行的聚变反应是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，放出一个中子，同时释放 17.6MeV核能的过程。核反应方程是：
太阳中心每秒钟有6亿吨氢转化为氦，这可是一个不小的数字。可以肯定，太阳内部每一瞬间发生聚变的核子个数远远大于氢弹爆炸时每一瞬间发生聚变的核子个数。因此，太阳每瞬间释放的能量也远远大于氢弹爆炸时每一瞬间释放的能量。为什么太阳中心的温度反而比氢弹爆炸中心的温度低得多呢？
二、从核聚变反应的条件说起
要使聚变反应能够持续地进行一段时间，从而释放出可观的核能，必须满足三个条件：(1)物质处在非常高的温度T，这时物质处在等离子态； (2)处在等离子态的物质密度必须足够大；(3)等离子态所要求的温度和密度必须维持足够长的时间。
氢弹中氘，氚的密度远小于太阳中心轻核的密度，所以⑥式也适合于计算氢弹的聚变温度。
三、恒星中心温度及寿命的决定因素
质量巨大的太阳，早期的主要成分是氢，约占总质量的78％，由于引力收缩，其中心密度增大，只占太阳体积1/64的中心区（称为核反应区）集中了一半以上的太阳质量。引力收缩使得部分引力势能转化为内能，导致温度升高。当中心区的温度升高到
左右时，氢原子已经全部电离为质子和负电子，太阳中心区的物质处于等离子态。这时，是否就能发生①～③式的聚变反应呢？
显然
，似乎在太阳中心发生①～③式的聚变反应是不可能的。然而，热运动的动能是麦克斯韦分布的，在等离子体的温度还没有达到
之前，已有少数粒子达到所需的动能，加上粒子有穿透势垒的几率，所以，在太阳中心区温度只有的情况下，仍有少数粒子能够发生①～③式的聚变反应。当然，温度越低，动能大的粒子数就越少，核聚变反应进行得越缓慢。
太阳中心区的质量约为
，跟巨大的引力相平衡，使引力收缩停止，并能够维持太阳的辐射。
上述表明，太阳内部的核聚变之所以进行得极其缓慢，原因是太阳的质量太小了，其引力收缩使得引力势能转化为内能的数量太少，导致温度升高不多，中心区的温度远低于聚变温度，绝大多数粒子动能太小，相互碰撞时无法接近到核力能够发生作用的范围。缓慢的聚变反应使太阳的寿命（即天文学上称为处于主星序上的时间）长达 100亿年。可见，恒星中心温度的高低和恒星寿命的长短由其质量来决定。
质量是恒星引力大小的量度，它决定着引力收缩升温的高低，决定着恒星内部聚变反应进行的快慢。恒星的质量越小，其中心的温度就越低，聚变反应进行得越缓慢，寿命就越长。一些小恒星的质量只有太阳质量的1/2，它们处于主星序上的时间长达2000亿年[5]，但还称不上恒星中的老寿星，因为最小恒星的质量只稍大于太阳质量的 1/10，它们的寿命超过10000亿年！
不难理解，宇宙中不可能存在质量小于太阳质量1/10的恒星。因为这样的“恒星”由于引力收缩使其中心的温度升高将只有
左右，聚变反应无法进行，因而不能长期向外界辐射光和热，是没有资格称为“恒星”的。
当然，恒星的质量越大，其中心的温度就越高，聚变反应进行得越快，寿命也就越短。一些大恒星的质量是太阳质量的25倍，其中心的温度高达
，内部主要进行的聚变反应是碳循环，可用下列方程式表示：
除此之外，还进行3个氦结合成一个碳核的聚变反应：
。甚至出现结合成更大质量的原子核的反应。剧烈的聚变反应使恒星释放出大量的能量，其寿命只有300万年左右。
有些大恒星的质量接近太阳质量的100倍，其中心剧烈的聚变反应释放出大量的核能，引燃了爆炸性热核爆炸，形成超新星爆发，抛射出大量的重元素。这种恒星的寿命不足万年，是恒星中的短命鬼。
不难理解，宇宙中不可能存在质量大于太阳质量100倍以上的恒星，因为这样的“恒星”其中心的温度将达到
以上，激烈的聚变反应使其寿命不足百年，当然是不能称为“恒星”的了。
四、氢弹爆炸中心的温度达到
前面提到的氢弹爆炸的④式，是氘核与氚核结合成氦核的聚变反应。1升海水中大约0.03克的氘，因此，大量的氘可以从海水中获得，但在地球上并无天然存在的氚，人们是通过用中子和锂核反应来产生氚核的，方程式为
不难看出，太阳内部的聚变反应是在大范围长时间缓慢进行的，而氢弹爆炸的聚变反应是在小范围短时间剧烈进行的。前者是长期辉煌，后者是瞬间爆发。前者放出的能量虽然只有二十亿分之一为地球所接受，但已经使得地面温暖，产生风云雨露，川河流动，万物生长；而后者产生的剧烈震动、冲击波、热辐射和核辐射则导致人类自相残杀，破坏生态环境。