太阳靠自身的巨大引力来控制核心部分的核聚变,地球上难以制造这种环境,只能用各种奇巧之术强行让核聚变在一个狭小的空间进行,难度可想而知。
我需要说明一点,太阳的核聚变确实是可控的,尽管太阳一秒钟释放的能量相当于几亿颗氢弹。天体物理学真正意义上的不可控核聚变的例子是Ia型超新星,不稳定对超新星,新星等等。
太阳的核聚变可控是因为太阳的压强是由温度提供的(主要是气压),而太阳核聚变的速率受温度和密度的影响,温度越高,密度越高核聚变速率越快。当太阳核聚变速率过快时,内核温度升高,压力超过引力而膨胀,导致核聚变减缓。同理,太阳核聚变速率过低时,压力不足发生引力坍缩,导致温度和密度提高,核聚变加快。这样就形成一个负反馈调节。
白矮星是简并态天体,内部的压强几乎完全是由电子简并压提供的,温度只占很小的一部分。当白矮星不断吸积物质,质量增大到接近钱德拉塞卡极限时,电子简并压无法支撑恒星的质量,从而发生引力坍缩。由于白矮星的成分是碳氧,引力坍缩导致它们聚变成铁。然而,白矮星的压强主要来自简并压,所以核聚变的温度上升并不会引起白矮星膨胀。于是核聚变的速率越来越快,最后整个白矮星在一瞬间被点燃,释放的能量将白矮星彻底炸碎,形成Ia型超新星。
质量大于150个太阳质量的超大恒星,其内部温度极高,因此支撑恒星主要是靠辐射压。当恒星耗尽核心的氢,聚变更重的元素时,恒星内部的温度越来越高。当温度高到一定程度时,光子的能量足以产生正负电子对,导致辐射压损失,平衡被打破。于是恒星发生急剧的收缩,在短短的几秒内把40倍太阳质量的核心聚变成铁,恒星被彻底炸碎,不留下任何致密星。这就是不稳定对超新星。
平衡的稳定性也和核聚变随温度的变化率有关。太阳内部的核聚变是pp链反应,更大质量的恒星是CNO循环。pp链反应速率和温度四次方成正比,CNO循环和温度17次方成正比,所以它们随温度的变化不剧烈。然而,氦聚变的速率和温度的40次方成正比,这使得一点微小的扰动就足以让恒星偏离平衡,而且恢复平衡也更为困难。所以晚年恒星的核聚变不稳定,常常发生周期性爆发。
。。。。渺小的人类,你们控制不了,恒星也控制不了么?
可控的意思是需要利用核聚变的热量慢慢烧水。
太阳那个温度……