太阳是核反应而发光发热,那人类为什么没有感觉被核辐射呢?

我们都知道太阳发光发热与一般燃烧比起来,确实比较与众不同,属于核聚变反应 。那同样是核聚变反应,为什么我们没有感受到核辐射呢?

电离辐射和非电离辐射

这其实要从辐射本身说起 。科学家发现,凡是高于绝对零度(零下273.15)的物质都会向外辐射能量 。这个发现其实很违反我们的常识 。举个例子,人体的正常温度大概在35-37摄氏度之间,这远远高于绝对零度 。

按照这个理论,人类也应该是会向外辐射能量,可我们却没看到 。这其实是因为人被自己的肉眼被骗了,肉眼只能看到可见光波段,它属于电磁波整个频谱的一部分,还是很小的一部分 。整个电磁波的频谱非常宽 。这些电磁波其实和光是一码事,只是能量不同 。


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所以,人体是真的在向外辐射电磁波,这个电磁波属于红外波段 。也就是说,人体也有辐射 。可是我们并不担心人类的辐射,那为什么我需要担心核辐射呢?人类的辐射和核辐射又有什么不同呢?


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其实同样是辐射,但也是可以分成两个大类的,分别是电离辐射和非电离辐射 。

【太阳是核反应而发光发热,那人类为什么没有感觉被核辐射呢?】简单来说,它们最本质的区别在于能量(频率) 。具体来说就是电离辐射都属于高能辐射,一般是高能电磁波和粒子 。非电离辐射主要是低能电磁波 。

一般来说,电离辐射在传播过程中,如果穿过人体,因为能量很大,很有可能会使得构成人体的分子发生电离 。比如,穿过DNA分子时,就有可能破坏DNA分子的结构 。而非电离辐射由于能量较小,并不会对构成人体的分子造成什么伤害,主要的效果就是加热 。


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核辐射其实就属于电离辐射中的一种 。那我们如何才能知道哪些属于电离辐射,哪些属于非电离辐射呢?

实际上,从紫外线以及能量比紫外线还要大的电磁波或者粒子都属于电离辐射 。举几个例子,比如:X射线,伽马射线 。而能量低于紫外线的电磁波都属于非电离辐射,比如:可见光,红外线,无线电 。


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太阳光当中有可见光,红外线,紫外线 。照理说,太阳光中的紫外线是会对人类产生伤害 。但是,地球大气中存在着臭氧层,它们可以抵挡住紫外线,只有少数的紫外线会抵达地球表面 。所以,只要不是长时间在太阳底下暴晒,并不会造成很大的伤害 。早期地球上是没有臭氧层的,因此,早期地球的生物并不是生活在地球表面的,而是在深海 。后来是因为地球含氧量升高,大气中逐渐形成臭氧层,才使得生物可以登陆到陆地上来 。


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核聚变和核裂变

可能你要问了,不是说核反应会产生核辐射的,那什么太阳没有核辐射?

这其实要从反应本身说起 。我们知道,核反应其实分为核聚变反应和核裂变反应 。一般来说,核电站都是核裂变反应,原子弹也是利用的核裂变反应 。

核裂变说白了就是一个比较大的原子核裂变成两个或者几个小一点的原子核 。比如,铀235裂变成钡144和氪90 。


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我们会发现,铀元素是元素周期表比较靠后的元素 。而它裂变的元素钡和氪的原子序数也很大 。它们也具有很强的放射性,还可以继续裂变 。因此,核裂变能产生很强的核辐射,这个核污染主要来自于反应物还具有很强的放射性 。也就是说,还可以继续发生核裂变,发出高能电磁波或者高能粒子 。

而核聚变就完全不同的 。氢弹和太阳利用的就是核聚变反应 。我们就以太阳为例 。太阳内核发生的核聚变反应和氢弹是有不同的 。太阳内核主要反应是质子-质子反应链 。


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这个反应过程中,氢元素是反应物,而生成物是氦-4,同时还会产生光子和中微子 。氦元素和氢元素是元素周期表前两顺位的元素,自身并没有放射性 。


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因此,核聚变反应属于比较清洁的反应,主要是体现在生物上了 。太阳自身并不具有放射性,更不要说太阳光了,太阳光并不属于电离辐射,人也就不可能感受到了 。不过,换句话说,假如太阳依靠的核裂变反应,那么对于地球上的生物来说就是十分危险 。不过,如果真的是那样的话,地球上也不可能会有生命起源,太阳也不可能像现在燃烧得这么旺盛 。

太阳风

虽然太阳并没有那么强的辐射,但是太阳风却是十分要命的 。太阳风说的是太阳大气射出带电粒子流 。这其实就属于高能粒子,是电离辐射,它并不是太阳核聚变产生的 。但是,太阳会把它们向太阳的四周推出去,形成可怕的恒星风 。照理说,地球如果来一波恒星风,地球上的什么也就基本交代了 。可我们明明还活得好好的,这又是为什么呢?

这其实和地球自身有关,地球有自己的地磁场,它可以抵抗住太阳风的倾向,把它们分散到两极附近 。因此,太阳风才没能伤害到地球上的生物 。


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其实人类每天都承受着太阳“核辐射”,这也是某些癌症发生的原因 。但总体上人类生存于地球环境,对阳光辐射的承受也较强,阳光在对生物有害的同时促进着生物的演化 。


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臭氧层空洞事件

在上世纪八九十年代,科学家通过多种探测设备发现了南极上空的臭氧层空洞,在那时臭氧层空洞有逐渐扩大的趋势,有科学家认为是由于人类较多地应用含氟利昂的空调冰箱设备气体泄漏导致其产生 。但如今臭氧层空洞又自动逐渐修复,也就是人类可能高估了自己对地球的影响,但是臭氧层空洞产生期间南美等地皮肤癌患者增多又说明阳光的危害 。阳光中除了7色可见光,还有红外线、紫外线、X射线等,它们都有改变生物遗传物质的能力 。但生物毕竟是产生于光照的环境中,适应了太阳光的照射,同时阳光的危害也促进着生物的演化 。生物演化是基因的改变,紫外线等射线有着这样的效果 。


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太阳核辐射

太阳由于早期形成过程中结合了大量的物质,这些物质相互碰撞聚集逐渐达到了恒星形成的界限,同时物质不断地碰撞使太阳核心区域的温度压力达到了核聚变的条件,于是氢核开始剧烈地碰撞发生聚变反应,聚变的过程中损失能量,以光等形式向外辐射,同时由于恒星的高温高压,形成物质以带电粒子的形式存在 。太阳的组成物质(等离子体)、聚变产物都可以在太阳核聚变爆发能量的推动下向地球辐射,因此太阳对地球的照射十分丰富,有射线有可见光也有带电粒子的冲击,带电粒子绝大多数被地球磁场和地球大气阻挡,可见光被部分削弱,射线也能被部分削弱,剩余的都能到达地面 。它们促进着植物的生长供给几乎整个生物界,同时又能改变生物的核酸促进着生物的进化 。


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生物的演化是经受自然选择的结果,生物在这样的环境中产生,自然对这样的环境有最好的适应性,也就缺乏对阳光中危害因素的感知,但是阳光照射在身上依然会使人感到温暖或者灼热,微量的X射线等电离辐射由于在生物的承受范围之内因此缺乏感知,但是生物也因为X射线等的遗传作用而进化着 。

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核聚变是太阳惊人能量输出的来源 。构成太阳的氢和氦原子每秒钟大量结合,产生一种稳定且几乎取之不尽的能量来源 。每一秒钟,太阳上6200亿千克氢原子核(质子)转化成氦,每秒产生384.6万亿焦耳的能量 。这相当于每秒919.2亿兆吨TNT爆炸释放的能量 。


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太阳是我们的恒星,也是地球上所有能量的来源 。太阳能通过光合作用维持我们星球上的所有生命,并设定我们气候和季节的节奏 。长期以来,人们一直在思考太阳高达每秒3.846 × 10^26焦耳的超高能量输出 。是什么赋予像太阳这样的恒星如此无尽的能量?核聚变(在高温下原子核聚变成更重的原子核)是开启太阳无限能量的钥匙 。

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核聚变是一个过程,通过这个过程,快速碰撞的原子核,像氢的原子核一样,在非常高的温度下融合在一起,形成原子量更高的原子核 。在这个过程中,一些质量损失并转化为能量 。简而言之,太阳产生能量,主要是通过四个氢核融合形成氦核 。1克物质转化为能量所获得的能量(根据阿尔伯特·爱因斯坦著名的方程,E = mc2)大约是9×10^13焦耳 。

所以物质只是能量的一种形式 。它们是同一事物的两种表现 。构成地球的所有物质,以及构成我们的物质——碳、氮、氧——都是在大质量恒星的核心中锻造的,这些恒星在太阳之前很久就已经燃烧并死亡了 。在过去的45.7亿年里,自太阳诞生以来,它一直在稳定地将氢聚变成氦,在未来的54.3亿年里,它将继续这样做 。在这整个时间里,太阳燃烧了氢,相当于大约100个地球的质量 。

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核聚变发生在太阳的核心,这并非巧合,也是其整个构成中最热的部分 。太阳中心的温度接近1570万开尔文 。太阳的总半径是6.955×105公里(大约是地球半径的109倍) 。它的核心从中心延伸到大约1.391 X 105千米 。核聚变只发生在中心附近 。像太阳这样的恒星是“热核聚变反应堆” 。核聚变是将较小的原子核合并成较重的原子核,在这个过程中释放出巨大的能量 。然而,氢原子核是质子,不容易融合 。原因是自然的一个基本事实,那就是相似的电荷互相排斥 。一个带正电的质子排斥另一个带正电的质子的现象被称为库伦排斥 。因此,核聚变只能发生在太阳中心的高温下 。

太阳的核心是最热的,因为它惊人的高密度(150克/厘米3),这是它在自重下压缩的结果 。只有当质子之间的排斥力(氢原子核)被克服 。要做到这一点,太阳核心的能量和温度必须相当高 。然而,大自然已经安排好了,太阳核心的融合可以在比克服库仑排斥所需的温度低得多的温度下发生 。大自然是如何做到这一点的?答案在于量子力学 。

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太阳辐射是电磁辐射,包括x光,紫外线的和红外线和无线电,以及可见的光线,源自太阳 。太阳每秒钟发出的光,大约1 . 2亿分之一被伴随它的行星和它们的卫星接收 。地球截获的一小部分能量太阳常数平均每平方米1.4千瓦,对生命和维持地球表面的自然过程极为重要 。在太阳球面发出的全部辐射能中,只有一小部分被地球拦截了 。单位时间内落在单位面积上的太阳能的量,当地球与太阳处于平均距离时,垂直于地球大气层外的太阳光线,称为太阳常数 。

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