为什么太阳的融合过程没有加快？

我是否正确地说太阳的聚变过程是恒定的，即每天或多或少发生X聚变？为什么这不能加快速度，即一个聚变事件为两个聚变事件等产生能量？原子的每次碰撞都会引起聚变事件，还是发生聚变事件的概率很小，因此这不是失控的反应？我听说，每次碰撞，发生融合事件的概率只有十分之^十二。

the-sun stellar-astrophysics

— 卡莉
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核内聚变产生的能量几乎与核内辐射扩散所散失的能量完全平衡。

— 马丁·邦纳

@MartinBonner我同意这一点-我的问题是，每一次碰撞都会克服库仑势垒还是仅克服有限的数量/百分比，为什么您没有失控的反应-即更多的能量扩散

— -Kallie

融合过程对温度敏感。由于恒星通常处于流体力学平衡状态，因此温度不会发生变化，也就是说，聚变速率是恒定的。

— Kornpob Bhirombhakdi

如果现在正处于快速加速的时间点，我们就不会在这里看到它。;-)因此，您可以假设现在是一个速度非常接近平衡的时期

— R .. GitHub停止帮助ICE

在这个错误的问题上隐约地提出了一个观点，那就是连续的聚变事件之间应该有直接的关系。聚变事件只是贡献了一般的热能，而正是热运动引起了聚变事件。与核裂变不同，聚变事件不会产生直接引发其他聚变事件的反应产物。因此，唯一剩下的问题是如何在全球范围内平衡能源生产和环境损失。

— Marc van Leeuwen

Answers:

我是否正确地说太阳的聚变过程是恒定的，即每天或多或少发生X聚变？

是的，至少在人类的时间尺度上。您可以合理地期望太阳内部的融合率在今天或几千年前或将来是相同的，付出或花费一小部分。

为什么这不能加快速度，即一个聚变事件为两个聚变事件等产生能量？

聚变释放的能量以热能的形式迅速分布在太阳的中心，表面（大约6000K）和中心（估计为1500万K）之间的温差驱动能量从热到冷。

原子的每次碰撞都会引起聚变事件，还是发生聚变事件的概率很小，因此这不是失控的反应？

阳光下的聚变并不是失控的核反应（就像裂变反应中的临界质量的铀一样）。

从理论上讲，有可能发生失控的聚变事件，但是在太阳的核心并没有接近发生这些事件的压力和温度。对于像太阳这样的稳定恒星，力和能量流处于平衡状态-如果核心稍微变热，则压力会增加，并且恒星会克服重力而略微膨胀以进行补偿。当恒星失衡并且在某些情况下可能发生失控聚变点火时，会发生有趣的事情。

另外，这个平衡点在恒星的生命周期中会移动，因为它的元素混合由于聚变而改变。这对于许多恒星都是可以预见的，并且构成了赫兹普劳－罗素图中主要序列恒星的基础

我听说对于每次碰撞，发生融合事件的可能性仅为10 ^ 12中的1

我不知道它的准确性，但这似乎是合理的。在如此炎热的环境中，“碰撞”的定义变得有些武断。如果仅包括足够近的方法以使强大的核力量主导相互作用，那么比率可能会更高。

我在同一地区发现的另一个有趣的事实是，在太阳下，聚变产生的功率密度（即每立方米物质的瓦数）与典型堆肥中的功率密度大致相同。这与聚变反应堆实验或聚变炸弹内部的环境截然不同，它们的功率密度更高。

— 尼尔·斯莱特
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关于您的最后一点，我发现令人着迷的是，太阳强大的功率输出告诉我们的不是融合力，而是更多关于太阳的大小！它表明，反应堆正在“重建太阳的力量”的想法是

— 毫无

@SusanW您还可能会看到低功率密度，这证明了重力非常微弱。每单位体积的小功率输出足以阻止整个太阳团塌陷成白矮星物质。恒星聚变能够产生所需的能量来阻止坍塌（直至某个点，即黑洞密度），这可以通过最大恒星消耗氢的快多少以及规模的另一端来证明。，与我们的太阳相比，最小的可以持续多长时间。

— 海德

@SusanW统计数字有点不合时宜，因为产生所有动力的只是核心，它不到太阳体积的1％。

— 立方

4 \times 10^{26} W

$4 \times 10^{26} W$

2 \times 10^{25} m^{3}

$2 \times 10^{25} m^3$

20 W m^{- 3}

$20 Wm^{-3}$

@NeilSlater在这种情况下，我可能会误解了该声明

— 立方

不，太阳的融合速度在时间上不是绝对恒定的。太阳正逐渐变得更加发光，并且光度几乎完全是通过核心融合来提供的。但是，增长率并不大，大约为每十亿年10％。

$^3$

$10^{10}$ $3 \times 10^{-18}$ $^{-1}$ $v \simeq (3k_B T/m_p)^{1/2} = 600$ $15\times 10^{6}$ $n_p \sim 6 \times 10^{31}$ $^{-3}$ 在核心和碰撞横截面 $\sigma \sim \pi (\hbar/mv)^2$ ，其中括号中的术语是减少的德布罗意波长。将这些东西放在一起，碰撞率是 $n_p \sigma v \sim 10^{12}$ s $^{-1}$ 。

因此，比较这两个比率，我们可以得出结论，只有大约1英寸 $3\times 10^{29}$ 碰撞最终导致融合。

如果太阳的融合率确实迅速增加，那么将会发生太阳膨胀，核芯密度降低和融合率下降的情况。它基本上起恒温器的作用，将太阳保持在恰好合适的温度下以支撑其自身的重量并提供从其表面发出的光度。

— 罗布·杰弗里斯
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我将用其他某种说法代替“融合过程极其低效”，因为“低效”意味着能量的浪费，而并非如此。我的意思是，对我而言，融合过程实际上非常高效，可以使太阳保持数十亿年的稳定。

— 海德

更重要的是，对于为什么融合不消失的通常解释是不完整的。一个简单的故事不可能是完整的故事，那就是如果融合发生得太快，热量就会积聚并产生超压。这种超压会引起膨胀，膨胀确实会降低温度并降低聚变率直到与辐射逸出率匹配为止。

这种不完整的原因是，如果仅在固定的外部压力下进行膨胀工作，膨胀工作就不会引起稳定性，而工作量始终不足以使其稳定（这会导致恒星寿命后期出现“壳闪”）。能够稳定融合的唯一一件事是针对重力的额外工作，因为您可以很容易地从任何此类分析中包括重力的情况中看到这一点。因此，重要的是，局部失控的最终结果是将气体抬离太阳中心，从而进行引力工作，这通常是解释中遗漏的重要细节。的确，可以说膨胀和引力的结合使太阳聚变稳定了。

— 肯
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