太阳已经燃烧了46亿年。为什么还没结束？人类能模仿它的内在机制吗？

如果要问地球生命的诞生和发展离不开哪个关键因素，那应该是阳光的照射。在合适的环境下，阳光的出现使生命的诞生成为可能。经过几十亿年的发展，地球上的任何生命都离不开太阳。草原、森林和山区的植物需要吸收阳光来维持生命活动。即使是长期生活在洞穴中的生物，也需要依靠外界阳光对环境的作用。

如果有一天地球上没有了阳光，很难想象地球上会发生什么。所以，太阳对地球上的生命极其重要，但有一件事让很多人困惑。它的历史甚至比地球还要长，现在地球已经45亿岁了。似乎太阳自形成以来就一直在辐射热和光。那么问题来了，太阳是怎么发光发热几十亿年的？

相信很多朋友都知道是核聚变反应。那么核聚变反应的原理是什么呢？为什么太阳中的核聚变反应可以稳定持续地发生？

太阳一秒钟能释放多少能量？

纵观整个太阳系，几乎每一颗行星都能接收到来自太阳的能量，这源于太阳辐射出的巨大能量。据天文学家估计，太阳一秒钟释放的能量约为3.9*10的26次方焦耳，释放后会四处扩散，所以太阳系的每个空间都有来自太阳的能量。而地球接收到的太阳能只有10的7.3 * 17次方左右，不到一秒钟太阳辐射能量的百分之一。

在这部分撞击地球的能量中，只有不到十分之一的能量被人类直接利用，所以按照数量关系，人类直接利用的太阳能仅占一秒钟太阳总辐射的二十分之一万亿分之一。如果你对这些天文数字毫无概念，那么你可以理解为，太阳一秒钟辐射的能量，很可能是人类社会一年消耗的能量总和，可见太阳释放的能量是不可想象的。

根据爱因斯坦提出的质能方程，能量和质量可以相互转换。如果太阳一秒钟释放3.9*10的26焦耳能量，至少需要消耗420万吨质量。即使这部分质量损失对于太阳的整体质量来说不算什么，但随着时间的推移，质量损失在不断积累，太阳最终会出现明显的质量缺陷，主要表现在它的体积减小，但这并没有发生在太阳身上。为什么？

太阳持续燃烧的机制是什么？

原因是太阳内部的反应不是简单的燃烧反应，而是核聚变反应。地球上的燃烧反应大多是氧化反应，一个原料分子很难产生超过10个分子的能量，而核聚变反应需要的原料很少，却能释放出巨大的能量。这就是太阳燃烧了几十亿年，质量却没有巨大损失的主要原因。

其实核聚变反应的原理并不难理解。反应从最简单的氢原子开始，四个氢原子在高温高压下聚合形成一个氦原子。这个聚合过程会辐射出伽马射线和中微子，这是辐射能的主要成分。太阳中的氢核聚变反应之所以能够持续，另一个重要原因是该反应是链式反应。这种反应的原理有点像多米诺骨牌。一旦反应开始，它将连续不断。

现在太阳已经进入中年，前半生已经燃烧了近50亿年，未来还会继续燃烧50亿年。之所以能支撑太阳这么久，是因为太阳反应的原料丰富。据研究，太阳主要由氢和氦组成。目前氢占四分之三，氦占四分之一，这意味着未来太阳仍有充足的“资本”继续燃烧。

为什么太阳内部的核聚变反应可以长期稳定进行？

在发现太阳内部反应的秘密后，科学家们还提出了制造“人造太阳”的想法，以模仿太阳内部的核聚变反应产生巨大的能量，但关键问题是核聚变反应很难控制，人类尚未掌握受控核聚变的技术。科学家说，要想让核聚变反应可控，需要创造上亿度的环境，并长期维持。目前没有一个国家能做到这一点。

其实人类早在20世纪40年代就实现了核聚变反应，其典型应用就是氢弹。但是氢弹也是不可控的，只要一触发反应就会爆炸。那么为什么太阳内部的核聚变反应能够平稳进行呢？一方面太阳内部的辐射压力和引力形成动态平衡，另一方面太阳内部存在量子隧穿效应。

一般来说，量子隧穿的发生需要足够的能量，但太阳中的量子隧穿不需要足够的能量，有一定的概率，但量子隧穿效应的概率很小。一旦量子隧穿效应发生，氢原子之间聚合的几率大大增加。虽然量子隧穿效应的概率很小，但是太阳的质量和体积都很大，而且有巨大数量级的粒子参与反应，所以最终还是可以发生大规模的量子隧穿效应。

太阳活动会对地球产生什么影响？

地球上的任何事物都有两面性，宇宙中的事物也是如此。太阳一方面给地球带来光和热，另一方面也会影响地球生物的生存。例如，太阳活动将对地球产生重大影响。太阳大气中的所有活动统称为太阳活动，包括太阳黑子、黑子、耀斑、日冕瞬变等事件。太阳活动的周期约为11年。活动剧烈时，太阳会释放大量辐射。

这些辐射流与地球大气层的相互作用将导致极光、磁暴或电离层扰动。目前，人类的无线电通信需要依靠电离层的反射来实现远距离传播。一旦电离层受到干扰，无线电通信就会瘫痪。此外，太阳活动还会影响地球的气候变化和许多地区的降雨量。