石油和煤的形成哪個(gè)不需要太陽(yáng)

【專家解說(shuō)】：扣開太陽(yáng)之門 太陽(yáng)，光焰奪目，溫暖著人間。從古到今，太陽(yáng)都以它巨大的光和熱哺育著地球，從不間斷。地球上的一切能量幾乎都是直接或間接來(lái)源于太陽(yáng)。例如，生物的生長(zhǎng)，氣候的變化，江河湖海的出現(xiàn)，煤和石油的形成……，哪一樣也離不開太陽(yáng)。可以說(shuō)，沒(méi)有太陽(yáng)，就沒(méi)有地球，也就沒(méi)有人類。 太陽(yáng)發(fā)出的總能量是大得驚人的。有人測(cè)量了地面上單位時(shí)間內(nèi)來(lái)自太陽(yáng)的能量。據(jù)測(cè)量，一個(gè)平方厘米的面積，在垂直于太陽(yáng)光線的情況下，每一分鐘接收到的太陽(yáng)能量大約是1.96卡。換句話說(shuō)，如果放上一立方厘米的水，讓太陽(yáng)光垂直照射，那么每過(guò)一分鐘水的溫度會(huì)升高1.96度，也就是接近兩度。這個(gè)每平方厘米每分鐘1.96卡，就叫作“太陽(yáng)常數(shù)”。 有了這個(gè)準(zhǔn)確的“太陽(yáng)常數(shù)”，我們就可以計(jì)算太陽(yáng)發(fā)出的總能量了。我們知道，地球同太陽(yáng)的距離大約是一億五千萬(wàn)公里。1.96卡這個(gè)數(shù)是在離太陽(yáng)一億五千萬(wàn)公里外的地球上測(cè)到的。所以，只要把1.96卡乘上以一億五千萬(wàn)公里為半徑的球的面積，就可以得出太陽(yáng)發(fā)出的全部能量。這個(gè)數(shù)值是每分鐘發(fā)出五千五百億億億卡的能量，這個(gè)能量究竟有多大呢？我們可以打一個(gè)比方：如果從地球到太陽(yáng)之間，架上一座三公里寬、三公里厚的冰橋，那么，太陽(yáng)只要一秒種的功夫發(fā)出的能量，就可以把這個(gè)一億五千萬(wàn)公里長(zhǎng)的冰橋全部化成水，再過(guò)八秒鐘，就可以把它全部化成蒸汽。 太陽(yáng)盡管發(fā)穌餉淳藪蟮哪芰?，但舒@淶降厙蟶系娜粗揮瀉萇俚囊壞愕悖蛭衾氳厙蛺讀恕J導(dǎo)噬系厙蚪郵盞降奶裟芰?，只绽^舴⒊齙淖苣芰康畝詵種弧U欽舛詵種壞奶裟芰吭諮鈄耪齙厙頡? 太陽(yáng)是怎么發(fā)出這么巨大的能量來(lái)的呢？它是不是永遠(yuǎn)這樣慷慨地供應(yīng)地球，永遠(yuǎn)也消耗不盡呢？人類為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題，花費(fèi)了幾百年的時(shí)間，一直到今天，也還在不斷地進(jìn)行著探索。 日常生活告訴我們，一個(gè)物體要發(fā)出光和熱，就要燃燒某種東西。人們最初也是這樣去想象太陽(yáng)的，認(rèn)為太陽(yáng)也是靠燃燒某種東西，發(fā)出了光和熱。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，即使用地球上最好的燃料去燃燒，也維持不了多長(zhǎng)的時(shí)間。拿煤來(lái)說(shuō)吧，假如太陽(yáng)是由一個(gè)大煤塊組成的，大概只要1500年就要燒光了。后來(lái)又想到可能是靠太陽(yáng)本身不斷地收縮來(lái)維持的。但是仔細(xì)一算，也維持不了多久。一直到本世紀(jì)的30年代以后，隨著自然科學(xué)的不斷發(fā)展，人們才逐漸揭開了太陽(yáng)產(chǎn)能的秘密。太陽(yáng)的確在燃燒著，太陽(yáng)燃燒的物質(zhì)不是別的，而是化學(xué)元素中最簡(jiǎn)單的元素——?dú)?。不過(guò)，太陽(yáng)上燃燒氫，不是通過(guò)和氧化合，而是另外一種方式，叫做熱核反應(yīng)。太陽(yáng)上進(jìn)行的熱核反應(yīng)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是由四個(gè)氫原子核聚合成一個(gè)氦原子核。我們知道，原子是由原子核和圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)的電于組成的。要想使原子核之間發(fā)生核反應(yīng)，可不是一件容易的事情。首先必須把原子核周圍的電子全都打掉，然后再使原子核同原子核激烈地碰撞。但是，由于原子核都是帶的正電，它們彼此之間是互相排斥的，距離越近，排斥力越強(qiáng)。因此，要想使原子核同原子核碰撞，就必須克服這種排斥力。為了克服這種排斥力，必須使原子核具有極高的速度。這就需要把溫度提高，因?yàn)闇囟仍礁撸雍说倪\(yùn)動(dòng)速度才能越快。例如，要想使氫原子發(fā)生核反應(yīng)，就需要具備幾百萬(wàn)度的溫度和很高的壓力。這樣高的溫度在地面上是不容易產(chǎn)生的，但是對(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，它的核心溫度高達(dá)一千多萬(wàn)度，條件是足夠了。 太陽(yáng)正是在這樣的高溫下進(jìn)行著氫的熱核反應(yīng)。它把四個(gè)氫原子核通過(guò)熱核反應(yīng)合成一個(gè)氦原子核。在這種熱核反應(yīng)中，氫不斷地被消耗，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)在燃燒著氫。但是它和通常所說(shuō)的燃燒不同，它既不需要氧來(lái)助燃，燃燒后又完全變成了另外一種新的元素。 當(dāng)四個(gè)氫原子核聚合成一個(gè)氦原子核的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了質(zhì)量的虧損，也就是一個(gè)氦原子核的質(zhì)量要比四個(gè)氫原子核的質(zhì)量少一些。那么，虧損的物質(zhì)跑到哪里去了呢？原來(lái)，這些物質(zhì)變成了光和熱，也就是物質(zhì)由普通的形式變成了光的形式，轉(zhuǎn)化成了能量。質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可以用偉大的科學(xué)家愛因斯坦的相對(duì)論來(lái)解釋。那就是能量等于質(zhì)量乘上光速的平方，由于光速的數(shù)值很大，因此，這種轉(zhuǎn)換的效率是非常高的。用這種方式燃燒一克氫，就可以產(chǎn)生一千五百億卡的能量。它相當(dāng)于燃燒150噸煤。太陽(yáng)為了維持目前發(fā)射的總能量，每秒鐘要有六億五千七百萬(wàn)噸的氫聚合為氦。聽起來(lái)，這是一個(gè)很大的數(shù)字，但是對(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)卻是微不足道的，因?yàn)樘?yáng)的質(zhì)量實(shí)在太大了，比地球的質(zhì)量要大33萬(wàn)多倍。而且太陽(yáng)物質(zhì)的化學(xué)組成和地球的很不一樣，絕大部分正是太陽(yáng)進(jìn)行熱核反應(yīng)所需要的氫。氫占太陽(yáng)質(zhì)量的四分之三以上。其次是氫燃燒后生成的氦，占五分之一左右。再其次才是幾十種其他的微量元素。因此，如果太陽(yáng)按目前的速度燃燒氫，那么還足夠燃燒五百多億年呢！ 人們?cè)谂宄颂?yáng)的能量是怎樣產(chǎn)生的以后，自然就聯(lián)想到能不能把太陽(yáng)上的這種產(chǎn)生能量的方式搬到地球上來(lái)呢？人們通過(guò)對(duì)原子和原子核的大量研究，終于利用熱核反應(yīng)的道理，制造出和太陽(yáng)產(chǎn)生能量的方式一樣的氫彈。氫彈的威力比原子彈還要大得多。不過(guò)，目前人們還做不到把氫彈的能量很好地控制起來(lái)使用。如果有朝一日能夠?qū)崿F(xiàn)可以控制的穩(wěn)定的熱核反應(yīng)，那么大量的海水中的氫就可以作為取之不盡的燃料。那時(shí)候，地球上再也用不著為能源問(wèn)題發(fā)愁了。這樣的設(shè)想并不是幻想，目前世界各國(guó)的科學(xué)家，包括我國(guó)的科學(xué)家在內(nèi)，正在為實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)進(jìn)行著不懈的努力，并且已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。 關(guān)于太陽(yáng)的巨大能量是怎么產(chǎn)生的，我們已經(jīng)簡(jiǎn)單說(shuō)明了。有人也許會(huì)聯(lián)想到太陽(yáng)將來(lái)會(huì)怎么樣呢？太陽(yáng)和天上的所有恒星一樣，也是一顆星球。任何一顆星球都有它的生、老、死亡的過(guò)程。據(jù)天文學(xué)家研究，太陽(yáng)從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了大約50億年，太陽(yáng)的整個(gè)壽命大約是100億年。所以，目前的太陽(yáng)可以說(shuō)正處在它的壯年期。壯年期的太陽(yáng)就是依靠燃燒氫的熱核反應(yīng)來(lái)維持它的生命的。我們剛才講到，太陽(yáng)把全部氫燒光，太陽(yáng)就會(huì)發(fā)生突變。太陽(yáng)核心的溫度會(huì)逐步升高，最后太陽(yáng)會(huì)發(fā)生突然性地膨脹。那時(shí)候，地球表面上的溫度會(huì)大大提高，可能要超過(guò)一千度以上。在這樣的高溫下，河流會(huì)曬干，生物會(huì)被曬焦，情況嚴(yán)重的話，膨脹的太陽(yáng)甚至?xí)颜麄€(gè)地球吞掉。不過(guò)，請(qǐng)你不要擔(dān)心，這幅可怕的情景是在20億年以后才會(huì)發(fā)生的。到那時(shí)，人類的聰明智慧也許能用宇宙飛船把大家送到更適宜生存的星球上去了。