太陽はどのくらいのエネルギーを生成しますか?
太陽は、偉大な「よく理解された謎」の 1 つです。 科学はそれを突き止めましたが、ほとんどの人は、私たちの燃える光の球がどのようにその魔法を働かせているのか正確にはわかっていません.
太陽によって生成される熱の程度を理解するのに、物理学や化学の学位は必要ありません。 同時に、どれだけの熱が発生するかを考えると、少し複雑になる可能性があります.
難しいのは、「どのくらい」を十分に理解するために「どのように」を理解する必要があるということです。
次のセクションでは、太陽が熱を生成する方法と、特定の瞬間にどれだけの熱を放出するかについての基本的な見方を示します. これらのことを理解すると、宇宙の真ん中に浮かぶガスのボールがどのように私たちの惑星に栄養を与えているかを完全に理解することに一歩近づきます! それは驚くべきことであり、私たち全員がもっと学ぶ時が来ました.
太陽はどのように熱を発生させるか
どんな気温からも身を守ることができるスーツを持っているとしましょう。 このスーパー スーツを着れば、壊滅的なほど極端な太陽の温度 (場所によって華氏 5,000 度から華氏 27,000,000 度まで) から身を守ることができます。
今、あなたは宇宙船から飛び降りて太陽の表面に触れようとしましたが、着陸する場所がまったくないことに気づきました!
これは、太陽がガスでできており、固体の球体のように見えますが、それ自体の重力の巨大な力によってのみその位置に保持されているためです. 星雲理論によると、私たちの太陽のような星は、星雲と呼ばれる大きなガス状の雲がそれ自体の巨大な重力に屈するときに形成されます。
星雲理論によると、私たちの太陽のような星は、星雲と呼ばれる大きなガス状の雲がそれ自体の巨大な重力に屈するときに形成されます。
すべてが中心に向かって急降下し、原子の密集したボールがさらに重くなり、より大きな重力が発生し、さらに多くのガスが内側に引き寄せられます. その結果、重力が非常に強くなり、核融合の過程で原子が互いに衝突します。
核融合の基礎
太陽は、核分裂のプロセスを通じてエネルギーを生成します。
ガスが十分なエネルギーを得ると（熱 また 電気）、状態を変えてプラズマになることができます。 物理的状態は変化しますが、化学的性質はかなり似ています。 ガスとプラズマの主な違いは、電子の振る舞いです。
十分な熱があると、軌道電子が原子から逃げ出し、ガスの状態が変化してプラズマ状態が形成されます。 自然界のプラズマの例としては、オーロラや稲妻があります。
プラズマの形成に必要な温度は核融合の温度よりも低いため、プラズマが存在するときは常に太陽の核融合が発生します。 核は外層よりもはるかに高温であるため、プラズマは太陽の核の近くで形成され、その直後に核融合が発生し始めます。
約1000万度になると原子同士が猛烈な勢いでぶつかり合い、超高速で飛び回ります。 低温では、原子は互いに電気的な反発力によって離れた状態に保たれます (そのため、原子の描写には常に、さまざまな粒子が跳ね回ったり、単に互いに多くのスペースを与えたりすることが含まれます)。
しかし、十分な熱があると、その熱エネルギーによって原子は電子の反発力が耐えられる以上の速さで動くようになり、原子核は互いに衝突して再形成されます。 問題の原子核は水素陽子です。
水素のこれらの孤独なスペックは、 ヒューズ、その過程で電子を失う。 この核融合が起こると、問題の陽子が融合してヘリウムを形成します。
これが、水素とヘリウムが太陽に最も多く存在する2つの元素である理由です。 水素はその質量の 75% 弱を占め、ヘリウムは 25% 弱を占めます。 残りの質量は、より重い元素によって占められます。
太陽は、核分裂のプロセスを通じてエネルギーを生成します。
太陽はどのくらいのエネルギーを生成しますか?
熱はどこから来るのか?
この水素陽子がヘリウムに核融合することを「陽子-陽子鎖」と呼びます。 ここではいくつかの科学用語に我慢する必要がありますが、一般的なプロセスに従うことができるかどうかを確認してください.
用語について混乱している場合は、いくつかの調査を行うと、ほとんどの名前が実際よりも複雑に聞こえることがわかります. つまり、一般的な考え方は、 遷移が発生するたびに大量のエネルギーが放出されます。
まず、2 つの孤立した陽子が衝突します。 それらはエネルギー (1 つの陽電子と 1 つのニュートリノ) を放出し、その過程で陽子の 1 つが中性子に変わります。 陽子と中性子は互いに引き付け合い、結合を形成します。
次に、このペアは別の孤立した陽子と融合し、その過程でエネルギー (ガンマ線) を放出します。 この段階では、分子は 2 つの陽子と 1 つの中性子を持っているため、ヘリウム 3 と呼ばれます。
このヘリウム 3 は、プロセスの同じ段階で別のヘリウム 3 に引き寄せられます。 この 2 つのヘリウム 3 が合体して、ヘリウム 4 が生成されます。 その交換で 2 つの水素プロトンが放出されます。
上記の説明は、それが得られるのと同じくらい簡単です。 私たちの議論の目的のために、これらの粒子と分子が結合するたびに、何かを解放することを覚えておいてください.
放出されるエネルギー量は、アインシュタインの有名な方程式によって合計されます! そうです、今あなたはあなたと言うことができます すこし 「e=mc^2」の意味を知っている。
E=mc^2 の「m」
太陽はどのくらいのエネルギーを生成しますか?
これらのトランザクションで放出されたすべての微細な物質がエネルギーに変わります。 核融合の過程で削り取られた小さなニュートリノまたは電子は、アインシュタインの方程式の「m」（物質）です。
この有名な方程式 (e=mc^2) を使用して、どれだけのエネルギーが放出されるかを計算できます。 トランザクションで解放された物質を取り、光の速度を掛けます (約 6.702 x 108 mph) の二乗。
その方程式の答えを見つけるために必要な頭脳を惜しまないでください。 小さな陽子に含まれるエネルギーの量は、その大きさに比べて天文学的な量です。 さらに、そのような数学を処理する優れた天体物理学者と数学者がいます。 次のセクションでは、実際にどのくらいのエネルギーが実際に使われるかを見ていきます。
これらの相互作用は、太陽がそこに座って光を生成するたびに、何十億回も発生しています。 では、太陽は核融合によってどれだけのエネルギーを生み出すのでしょうか?
大きな疑問: 太陽からどれだけのエネルギーが放出されているか?
太陽はどのくらいのエネルギーを生成しますか?
太陽の核では、核融合によって熱が発生します。 少なくとも 華氏27,000,000度ですが、その熱のすべてがすぐに放出されるわけではありません.
エネルギーはさまざまな方法で放出されます。 核融合によって生み出されるエネルギーは、電気、放射線、風、そして私たちにとって最も重要な形で存在します。 日光。
すべてを合わせると、太陽は毎秒 380,000,000,000 テラジュールのエネルギーを生成します。 1 テラジュールは 10 億ジュールに相当します。 3,600 ジュールは 1 ワットアワーに相当し、概観すると、ほとんどの携帯電話は約 5 ワットアワーの充電を保持します。
地球上のすべての人間が毎年使用するエネルギー量を合計すると、約 5 億 8000 万テラジュールになります。 これまでに製造された最大の核爆弾は、そのエネルギーの約 0.00034% を含み、約 200,000 テラジュールで爆発しました。
したがって、人間がこれまでに配備した最大の核爆弾は、太陽が毎秒生成するエネルギー量の 0.00000053% にすぎません。 核爆弾と太陽は同じエネルギー生成方法を共有しているため、これも有用な例です。
重要なポイントは次のとおりです。
太陽はどのくらいのエネルギーを生成しますか?
- 太陽は 1 秒間に 600 年以上の人間のエネルギーを生み出します
- 太陽は毎秒 190 万個の核爆弾に相当する光を放ちます
- 太陽のエネルギーはすべて、亜原子粒子によって生成されます
- 太陽はいつまで続くの？
核融合反応が粒子とエネルギーを宇宙に放出するたびに、太陽の質量のごく一部も宇宙に放出されます。 最終的に、それは太陽が燃料を使い果たすことにつながります。 太陽の燃料源 (水素とヘリウム) もその質量を構成することに注意してください。
科学者の最善の見積もりによると、太陽が完全に乾くまでに約 40 億年かかります。 最終的に、この減少した質量は、現在太陽が享受している重力を縮小します。 それが起こると、太陽はもはやその内容物をそのような密度の高い領域に保持することができなくなり、ガスの外層が外側に膨張します.
この段階の太陽は、膨張しても色を維持するため、「赤色巨星」と呼ばれます。
時間の経過とともに、太陽は太陽系全体を取り囲み、惑星状星雲が形成される可能性があります。 より大きな星は爆発で終わり、超新星を生み出します。 私たちのものは、新しいものに再構成される前に、広がって美しいガス状の雲として横たわる可能性があります.
この段階の太陽は、膨張しても色を維持するため、「赤色巨星」と呼ばれます。
太陽はどのくらいのエネルギーを生成しますか?
それは人間にとって何を意味するのか?
私たちにとって幸いなことに、人類は 40 億年から 50 億年後に存在する可能性は低いです。 太陽が私たちを飲み込むずっと前に、私たちが自分でそれを生成しない限り、地球上のすべての生命の破壊を見る必要はありません.
少し説明すると、地球は約 45 億 4000 万年前に形成されました。 海は1億年後に形成され、生命の最初の兆候は地球の形成から約2億6000万年後に現れたと考えられています. 人類学者は言う ホモ・サピエンス 約31万5000年前に出現。
これは、地球の歴史の約 0.00007% の間、私たちが存在していたことを意味します。 重要なのは、私たちがここにあと 45 億年も存在するかどうかは疑わしいので、すぐに太陽が消えることを心配する必要はないということです。