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。