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为什么恒星会发光而行星不会?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-05-21 09:03:32

为什么恒星会发光而行星不会?答案很简单,因为行星温度不够高,这是因为它们缺乏恒星所拥有的巨大内部能量来源:热核融合。(它们确实发射少量光,主要是红外光,但无法与太阳相比。)

从本质上说,太阳之所以发光,是因为它的表面温度为5800 K(大约5500摄氏度或10000华氏度),因此是“白热”的。任何足够热的物体都会通过黑体(热辐射)的辐射而发光。

地球表面在40亿年前形成后可能处于1000-2000度。当表面还在熔化的时候,它一定发出了“炽热”的光芒,就像刚从熔炉里出来的熔化的金属一样(就像下图所示)。但后来它冷却了,现在只有它的内部温度保持在足够高的铁和硅保持熔化状态。

为什么恒星会发光而行星不会

两者的最大区别在于,地球一旦形成,就会逐渐冷却,将产生的有限热量缓慢地辐射到太空中,无法自行产生能量维持其表面温度。因为放射性元素的衰变会释放出能量,但是没有什么能比太阳的能量更强大,所以地球仍然很快冷却。

(事实上,解释恒星如何发光的第一个物理假说是在19世纪提出的,即恒星发光的方式与地球或熔化的金属一样,只是辐射掉它们储存的热能——即所谓的开尔文-亥姆霍兹机制。但计算很快表明,如果这就是太阳在当前水平上只能发光几百万年的原因,而不是我们从地质记录中知道的数十亿年。)

太阳(以及所有的恒星)在其核心维持热核反应,不断释放大量的能量(通过将氢核聚变成氦核)。这使得它在数十亿年的时间里保持非常高的表面温度,并发出明亮的光。

氢聚变需要非常高的压力和温度,这在地球上(自然)是不存在的。恒星的巨大质量(太阳的质量是地球的30万倍)意味着它们有很强的引力,这足以将核心压缩到足够的程度,以达到热核融合的必要条件。

不过,太阳不会永远照耀。最终,它会耗尽氢来在其核心进行聚变,然后转向聚变氦,但这也会很快耗尽。在那之后,它将失去可以聚变的元素,成为一颗缓慢冷却的白矮星(一开始非常热,高达10万度)。

天狼星B(哈勃照片中左边和中间下方的小点)是天空中最亮的恒星天狼星的伴星,是这种“死星”的一个例子。虽然目前很热(10000度)它没有内部的能量来源,因此注定要降温,逐步释放更少的光,直到它不再照耀,足以见,像地球那样很久以前(天狼星B更多存储热能,尽管如此,它仍将数十亿年发光)。

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