How it works知識大圖解 [2020年01月號] [ISSUE 64]:太陽的能量

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Author:LiveABC互動英語教學集團編輯

Publication Year:2020.01

Publisher:希伯崙股份有限公司

Place of Publication:臺北市

Format:PDF,JPG

本期內容簡介
 
封面故事
太陽的能量
 
地球之所以能生生不息,皆有賴太陽的能量,而我們能否在地球上再現人造太陽?
 
太陽是太陽系的能量源頭,這座巨型核融合反應爐對地球上的生命可謂至關重要。生物幾乎全以這顆離我們最近的恆星維生。太陽的星體脈動則仰賴宇宙中最小、最輕的元素(氫)與「質子–質子鏈」反應。
 
氫原子的結構簡單,氫原子核基本上有個帶正電的質子,由一個帶負電的電子所繞行。在正常狀態下,原子間會保有距離,原子核內的正電荷彼此會像磁鐵般相斥。然而,在太陽中心的高溫、高壓下,原子飛快移動,在互斥的核力下高速相撞。一旦如此,原子核便可能黏在一塊。
 
核融合反應可分成數階段。首先是兩個質子互撞;一旦相撞,其中一個質子便會吐出一個正子(帶正電的電子)和一個微中子(不帶電荷的電子)。少了上述兩個粒子,質子就會變成中子,而質子和中子就會形成一個較重的氫同位素:氘。
 
下個階段則是氘又撞上另一個質子,融合時又迸發出伽瑪輻射,並形成新原子:氦–3(一種較輕的氦)。現在,這個原子帶著兩個質子、一個中子,準備進入核融合的最後階段。
 
當兩個氦–3原子相撞時,會融合出一個α粒子(氦–4)。該粒子含兩個質子與兩個中子(就像普通的氦核),剩餘的兩個質子則會飛離,準備展開另一個循環。
 
但上述過程如何產生能量?若想有所瞭解,就得探究愛因斯坦所寫的方程式。在狹義相對論中,他解釋質量與能量相同,兩者能相互轉換,其著名方程式E=mc2 便描述了兩者的關係:物體的能量(E)等於其質量(m)乘以光速(c)的平方。正是以上關係促成了太陽中心的核反應。

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  • 歷史回顧 維多利亞時代的遺澤(p.78)