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第16章 热能的旅程

我们已经知道,太阳的能量是在核心由热核反应产生的。那么能量怎样由太阳核心传到表面?物理学告诉我们,能量传播的方式有3种:传导、对流和辐射。举例来说,铁棒一端烧红,另一端触之灼手,这是热传导的结果;开水沸腾,热升冷降,这是对流;冬日围炉,向火觉暖,这是辐射的结果。由于气体的导热率甚低,并且太阳内部基本稳定,物质流动并不会很剧烈,因此可以肯定,太阳的能量主要靠辐射的方式来传播。但是还需要指出,对流过程也有一定的作用。谈到对流,前面举出沸水升降作为例子。为什么这时有对流呢?因为水壶下面有炉火,与上面有一定的温度差。一般说来,温度梯度愈大,对流运动就愈旺盛。由太阳核心向外,温度急剧下降,温度梯度很大(每千米约差几十度)。经过理论分析,可以肯定在太阳核心附近有一个对流区。这个区域相当大,大约包含物质的10%。在对流区内,由热核反应产生的氦原子核不断外流,而作为核反应原料的氢核源源输入。这好像一支燃烧着的蜡烛,附近也有空气对流。作为燃烧产品的二氧化碳在烛火上空排出,而燃烛所需的氧气在蜡烛下面不断流进。因此太阳核心区的对流运动起着吐故纳新的作用,使热核反应能够持续进行。