为什么太阳的氢元素核聚变反应是发生于日冕层,而不是太阳内核

Question

为什么太阳的氢元素核聚变反应是发生于日冕层,而不是太阳内核

Answer 1

恒星持续热核聚变的关键是几百万度的热核反应体[含一定数量激发态氢元素粒子的混合物（日冕层物质）.激发态氢元素粒子：进行聚合反应产生能量,维持热核聚合反应.非激发态氢元素粒子与其他元素粒子混合物：减缓反应速度,产生新的激发态氢元素粒子.]与几千度的亚激发供给体[光球,高温氢元素粒子与其他元素粒子混合物（可能含少量激发态氢元素粒子）]间的动态平衡!其实现主要在于因巨大质量而来的稳定与连续围合接触的球面,此种环境真可谓是理论物理的理想条件下!而在地球人工条件下,实现此种动态平衡的难度无疑是极其巨大的!
相形之下核（裂变）反应堆则简单极了!使用石墨棒（或燃料棒）调控中子速度、数量,控制反应堆功率；使用金属钠等循环来传导反应堆产热；较低的反应堆温度等等.除了封闭的热传导部分外,核（裂变）反应堆可以与外部设备不发生任何的固体、液体、气体接触!核（裂变）反应堆所利用能量是裂变产生的低温热能.其持续链式反应的关键是裂变反应自身所产生中子的控制.从物质需求看则是一次装堆,长期零进出.
从天然热核聚变反应堆太阳看,热核聚变反应堆则异常复杂.其反应需要巨大能量,需要大量的高温气态物质供给,产生大量的高温气态物质,也有大量的高温气态物质的排出,物质、能量的大进大出；其持续反应的关键反应物的纯度与自身所产生的巨大能量的“加热”!与核（裂变）反应堆相比,后者绝对可称“固态”与低温,热核聚变反应堆则是“气态”与超高温.
热核聚变反应堆的“气态”需要远远大于“固态”的巨大空间,而物质、能量的大进大出又大大增加其复杂性,反应物的纯度（限制在一定范围波动的动态配比）要求大大增加其难度,超高温更是使之难上加难!
热核聚变反应堆的实现条件是极其苛刻的.一是耐超高温、超高压的堆体,二是能够对超高温气体的经济利用,三是对气态反应物的精确供给与控制!以上要求,在目前人类技术条件下,人类是绝对无法实现的!几千度的预加热过程或许可以克服,但反应物纯度的精确控制与供给是无法在短期实现,至于反应时几百万度的超高温则在现在可以说是非人类之所能为!
1、太阳的氢元素核聚变反应是发生于外层的日冕层,而不是太阳内核
众所周知,现在维持我们地球生命的能源主要来自太阳,而太阳的能量来源氢元素的核聚变反应.
太阳的能量来源其外层氢元素核聚变反应,再确切一点,就是太阳氢元素核聚变反应发生于最外层的日冕层!
让我们从事实,众所周知的事实开始!
这个日冕层高温之谜用太阳的氢元素核聚变反应是发生于日冕层,就直接解决了.日冕层的氢元素核聚变反应产生巨大能量,这些自由的能量向内、外作用,同时伴随着相应的物质流动.太阳日冕层的核聚变反应处于自调节的动平衡状态!氢元素由基态到激发态,再进而聚变完成反应,持续不断!氢元素热核反应控制的关键是纯度与能量；能量达到激发态的氢元素粒子间才能够有效碰撞进行聚合反应产生能量,非激发态的氢元素粒子与其他元素粒子数量则减少有效碰撞减缓反应速度,热核反应所产生的能量则化非激发态的氢元素粒子为激发态的氢元素粒子起提高反应速度作用；向内的能量与物质流动一则增加内层激发态的氢元素粒子,二则带来新的物质供给-激发态的氢元素粒子、非激发态的氢元素粒子与其他元素粒子；向外的能量与物质流动则起清除非激发态的氢元素粒子与其他元素粒子的作用!如此连续不断的持续过程是极其微妙的!一定范围内,氢元素粒子比率越高,热核反应速度越高；光球温度越高,则激发态的氢元素粒子越多,热核反应速度则越高.对于恒星演化而言,则意味着早期恒星达到一定温度（一定数量的激发态的氢元素粒子）才能开始热核反应；非氢元素粒子比率越高,温度则需要越高.除此而外,开始热核反应的新恒星则要抛出一定质量的外层物质（未进行热核反应的新恒星,其温度越向内越高.）.恒星演化的晚期则非氢元素粒子比率逐渐升高,热核反应速度逐步下降,光球温度也逐步下降；最后则外层热核反应终止；伴着外层热核反应而生向内的恒星日冕层压力自然消失,恒星外层大气则向外快速膨胀,恒星则进入红巨星阶段!
太阳内核核聚变反应答案则很难解释以上过程的!我试想了一下,其中最困难的就是恒星如何进入红巨星阶段!假定恒星的能量来自内核核聚变反应是事实,无疑这等同于恒星内部存在向外的巨大能量辐射压力,这需要恒星存在某种抵制巨大能量辐射压力的机制（引力可以做一个答案）；恒星进入红巨星阶段,恒星内部原来存在向外的巨大能量辐射压力减弱或消失,而相应的引力条件没有显著变化,恒星应该的是更密实而不是相反——向外快速膨胀,恒星成为红巨星!非常遗憾,对于选择太阳内核核聚变反应答案的人们,事实是恒星成为红巨星!对此一个选择是虚构增加一个莫名其妙的特殊过程,我的选择是抛弃太阳内核核聚变反应答案!
事实2： 太阳表面经常出现亮区,也就是耀斑现象 .
太阳的氢元素核聚变反应是发生于其外层（日冕层）答案则可以直接给出这是剧烈的热核反应.原因是反应物偶然的纯度增高,反应速度加快!
太阳内核核聚变反应答案则对太阳表面最普通的耀斑现象不能做很好的解释.甚者,有本天文学教程称之为未明能量现象；因为它实在不好意思承认太阳外层存在氢元素核聚变反应!
事实3：天文学家勒维特发现的造父变星（亮度有周期变化的恒星,一般认为都是又大又亮,比我们的太阳亮得多）的周期随着绝对星等而平缓地增大,勒维特画出了相应的周期-光度曲线.
造父变星的光度周期变化实际上是恒星的内外层物质交流周期.造父变星的周期随着绝对星等而平缓地增大,就是恒星越大,其内外层物质交流所需要的持续时间越长.恒星的内外层物质交流当然要影响恒星发生于最外层的日冕层氢元素核聚变反应,巨大的能量当然也是天经地义的!
相反,如果假定恒星的能量是来源于恒星内核核聚变反应,那么自然就产生了一个新问题：恒星内核核聚变反应经过巨厚的外层（与恒星内核相比,其外层绝对是巨厚的!）调制、缓和,其外层表现的能量波动应该平和,而不应是实际观测得到的恒星光度大幅度变化!