推荐天体物理科普

 

 

作者阿丹在从天体物理学推演2012年末的地球 1 中对太阳发光的聚变条件和产生这些条件的机制,也就是说根本原因阐述得很清楚。星球产生核聚变的根本原因是质量和有关的引力,与地球上实验室里产生聚变的机制不同。

 

 

其中这一段比较重要: 太阳发光,是因为核心区域内压力太大,以至于两个氢原子核 (质子) 能够挤在一起,这样聚变就产生了。这个很不容易。因为两个质子相互排斥,粒子间有很强的库仑势,或者说静电势。人造小太阳 (又称托克马克) 的 所有努力,高温高压高磁场高辐射,就是想克服质子间的库仑势,很难办到。但是太阳质量很大,在核心区域库仑势要低于重力势能,质子间虽然彼此排斥,但有些 还是被挤在一起。换句话说,产生核聚变的临界点是库仑势与重力势相抵,这一条件在太阳核心区域被满足。比太阳质量小很多的,以氢为主要物质的星球呢?根据 计算机模拟,只要星球的质量能够达到太阳质量的8%以上,就可以产生核聚变,这样的星球就是恒星。只是,质量如果刚好或者超过这个8%的临界值,这样的恒星只能是耀星,还不能稳定发光。这样的临界耀星在银河系有很多,被大量观测到。木星比土星大,但是木星的质量还是太小,达不到产生核聚变的太阳质量8%的临界值。所以,我们不用担心木星有朝一日突然变成一颗恒星。木星变成恒星发光?这个永远不可能。

 

 

 

 

 

 

 

-- 阿丹

 

 

关于今年年底 (20121221日后) 是世界末日的传言与说法,网上已经有很多了。主要依据是古老的玛雅预言,推断2012年冬至 (1221) 以后,我们文明会进入一个新的纪元。也就是说,这一时间恰好是两个文明纪元的交点。老的文明将要消亡,一部分人存活下来,建设一种全新的文明。有兴趣的朋友可以到网上搜寻 

 

本文不想讨论世界末日预言的真假。就算是人心惶惶,也就那么些天了,是不是的很快也就知道了。本文仅从我们已知的天体物理学的视角,说一说今年年底会发生什么。顺便说一句,本人是2001年天体物理学博士,学位是有关宇宙中高能 (TeV) 伽玛射线源的探测。我做论文的实验现在并未停止,10余年来仍在美国新墨西哥州的拉斯阿拉莫斯国家实验室 (Los Alamos) 运行,实验的名字是Milagro (西班牙) ,英Miracle之意。有兴趣的朋友,或者对本人学识有怀疑的,可以去网上找到这个实验,所有的文章都是公开的,我的博士论文也在上面。说这么一大通,无非是想说明,以下内容对我们这些人来说不过是常识,并非江湖人士的信口开河。我主要想讲两个部分。先讲太阳系;然后讲银河系。因为二者恐怕都要与2012年末可能发生的事情有关。最后讨论一下年末可能会发生的事情。 

 

首先讲一下太阳系。 

 

我不想讲宇宙大爆炸或者什么本星系群之类的,那太遥远了,跟我们人类生活没什么关系。所谓的世界末日,那不过是地球失去了平衡而已,地球上的生物遭了殃,可能文明遭了难。太阳系不会毁灭,没到时候呢。太阳系周围的恒星系,比如4.5光年之内的半人马座比邻星,那就根本不会受到什么影响。我们的银河系那就更不用说了。所以说什么河外星系,本星系群,那根本太遥远。想说世界毁灭,需要先搞清楚所谓的世界指的是什 

 

类毁灭?可能吧,因为人类本来就不是什么 善良的好鸟。上个世纪,冷战如果没有控制住,人类肯定已经毁灭了。人类完全自我毁灭,或者基本毁灭,那是迟早的事。除此之外我们还能指望什么?人类共同提 升道德水准,携手走向幸福明天?我宁可相信人人天生爱吃屎,也不相信有那种事。那种事的概率跟你们家全家上下,每个人各中一次乐透奖的概率相当。地球毁 灭?也可能,但是可能性比较低。人类可能毁灭自己,但不一定有能耐毁灭地球。说这话的时候我想,这人类也真够邪恶的,毁灭自己不说,还要把大地母亲也毁掉------人类真的缺乏起码的良知。人类真的要毁灭了,那也是自找的。 

不 说人类了,还是说一下地球。大多数天体物理学家都认为地球在形成时发生过一次碰撞,或者说这次碰撞导致了地球的形成。太平洋永不熄灭的海底火山,地球表面 断裂成多个板块,各板块间不停歇的运动与碰撞,说明了地壳还处在大碰撞之后的不稳定的平衡状态下,地表伤口撕裂太大,以至年代久远仍不能完全愈合,这完全 是大碰撞的必然结果。也有人不相信这次碰撞,你可能是其中之一,但请不要跟我争论。因为我怎么认为无关轻重,我只是列举了现有的,支持碰撞的说法与证据而 已。地球现在好好的,怎么毁灭?那只有再来一次碰撞。而且必须是大的天体。小天体不足以摧毁地球。事实上,每天都有陨石撞击地球,但是基本上都在大气层里 燃烧掉了,对地球造成的影响微不足道。一颗质量较小的行星与地球对撞,可能对地球上的文明造成无法恢复的破坏,但是仍不足以毁灭地球 

够撞击地球的,不太可能是太阳系内的行星,比如说离我们最近的金星和火星。因为各行星的轨道是稳定的。关于太阳系(太阳与各行星及卫星) 的稳定性问题,法国科学家拉普拉斯几百年前用分析力学已经研究过了。此人少年得志,弱冠之年就当上了教授,学生们都比他大得多。其中的一个后来当上了法国皇帝,叫拿破仑。据说拿破仑当上了皇帝的时候,拉普拉斯也完成了对太阳系稳定性的研究,并总结成一部巨著,被喻为法兰西的牛顿。拿破仑看了他的书以后说:您为什么没有在书中谈及上帝?拉普拉斯教授回答:陛下,我不需要那个假设。这句话足以流芳百世。行星是稳定运行的天体。如果真有大的天体撞击地球的,那不可能是行星,极有可能是彗星。 

太阳会不会毁灭?当然会。但是要再过约50亿地球年。太阳中心再经过50亿年的核聚变,核心区域的氢原子消耗殆尽,那时候在太阳的中心区域会形成一个以氦原子为主的核心,太阳会以超新星爆发 (Supernova) 的 形式进入下一个演化阶段。所谓超新星爆发,是指太阳会膨胀成一颗红巨星,外壳将吞没地球轨道,地球当然也完了,外壳物质会抛到外太空,而太阳中心会塌缩成 一颗白矮星,然后逐渐冷却,那是太阳的归宿。所有这一切,都是计算机模拟计算的结果。因为人的生命太短暂了,不可能观测一颗恒星演化的整个过程。超新星爆 发,这种理论上预言,在我们的银河系里早就被观察到了,而且是非常普遍的现象。所以,太阳毁灭这件事,恐怕跟2012年年底的世界末日预言毫无关系。 

太 阳的主要成分是氢,还有微量的氦。太阳系里至少还有两个行星也是这样的,一个是木星,另一个是土星。而且这两颗都是巨大无比的行星。它们会不会有一天变成 太阳一样会发光的恒星?如果是那样,地球也会受到剧烈的影响。这种担心可以理解。不得不说,能提出这种问题,腰间挂暖壶------有一定水平。 

回答这个问题首先要弄清楚太阳为什么可以发光。太阳发光,是因为核心区域内压力太大,以至于两个氢原子核 (质子) 能够挤在一起,这样聚变就产生了。这个很不容易。因为两个质子相互排斥,粒子间有很强的库仑势,或者说静电势。人造小太阳 (又称托克马克) 的 所有努力,高温高压高磁场高辐射,就是想克服质子间的库仑势,很难办到。但是太阳质量很大,在核心区域库仑势要低于重力势能,质子间虽然彼此排斥,但有些 还是被挤在一起。换句话说,产生核聚变的临界点是库仑势与重力势相抵,这一条件在太阳核心区域被满足。比太阳质量小很多的,以氢为主要物质的星球呢?根据 计算机模拟,只要星球的质量能够达到太阳质量的8%以上,就可以产生核聚变,这样的星球就是恒星。只是,质量如果刚好或者超过这个8%的临界值,这样的恒星只能是耀星,还不能稳定发光。这样的临界耀星在银河系有很多,被大量观测到。木星比土星大,但是木星的质量还是太小,达不到产生核聚变的太阳质量8%的临界值。所以,我们不用担心木星有朝一日突然变成一颗恒星。木星变成恒星发光?这个永远不可能。 

总结一下太阳系。地球早年发生过一次碰撞,而地球可能就是碰撞后的结果。太阳还有50亿地球年的寿命。太阳系的行星和卫星的轨道是稳定的,其它行星不可能与地球相撞,当然月亮也不会。木星不可能有朝一日忽然变成一个小太阳。

 

(待续)

所有跟帖: 

黑体字前几句不准确。忽略了电子必须游离,原子核才能碰撞 - 这需要高温。另外,克服库仑势能不是人造受控聚变的主要障碍,主要障碍是 -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 08:44:49

主要障碍是约束。在等离子体温度下,电子都已经被“热”飞了,原子核靠自身速度已经可以实现聚变碰撞了。 -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (99 bytes) () 11/28/2012 postreply 08:49:12

你可能狭义地去理解了”挤“。 这里的挤是这个意思:一缸气体,当你移动活塞时就是在挤压气体分子。不是抓住两个分子把他们拉在一起。 -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 08:52:50

你要说气缸,正好。假定不移动活塞,气缸体积固定,只是保证温度足够,聚变照样实现。 -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (107 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:10:32

如果是绝热的容器就不行,不挤压活塞温度就上不去。 -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:12:09

容器当然是绝热的。聚变反应堆的点火温度是靠电磁波或者激光加上去的。和你家微波炉差不多。:) -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:18:12

这是地球上聚变的实验,magnetic confinement,不是我举例的内容,更不是星球聚变的机制。 -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (207 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:26:38

我说的就是他黑体字里的聚变堆。谁知道你举什么例子了。到目前为止我还没见你说过一句有科学内容的话呢 :) -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:38:18

这里是从已经是高温的plasma讲起,不是谈低温态。(from protostar) -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 08:49:10

阿丹是你吗? 写得还不错,总的来说。但我没见你这个ID提出什么见解,净看你提问题和砸人了 :) -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (50 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:15:07

主要是你不能心平气和,自己还没弄明白就出言不逊,你如果好好讨论,没人先对你挑衅。 -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (25 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:17:13

哪次?????? 你把帖子找出来。 -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:19:25

你那口气能改的掉吗?”瞎扯“”胡搅蛮缠“ 这么大忘性? -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (37 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:22:01

我那个瞎扯是带笑脸的,本来就是调侃。 :) 但我的调侃也是有理由的,那个灵魂的科学实验验证实在是太没谱了 :) -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:24:11

你骂人是带笑脸的,你吐的痰也是干净的,香的。 -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:28:35

你愿意捡骂,我没办法 :) -还是没笔名- 给 还是没笔名 发送悄悄话 还是没笔名 的博客首页 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:31:25

你的逻辑最后总是以”瞎扯“”没办法“ 告终。。。。 呵呵~~ -孩子长了翅膀- 给 孩子长了翅膀 发送悄悄话 (0 bytes) () 11/28/2012 postreply 09:44:09

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