宇宙中没有氧气，太阳为什么能够燃烧？专家解答

shino0008

与大家想象的不同，按照现在的主流理论，太阳表面各种火焰状结构的形成机制，是磁重联，并不是核聚变。给题主配一张图。宇宙中熊熊燃烧的火球，我们的太阳：

开始之前，先澄清一个问题。有答主提到，太阳不是燃烧，因此这个问题根本就没有意义，也没有讨论的必要。但事实上，将太阳类比成燃烧的火焰是有根据的。原因至少有两个：1.从物质构成上来说，火焰、核聚变和太阳大气有深刻的相似之处。火焰本质上是一团电离气体。在适当的条件下，可燃物发生氧化反应，氧化反应提供的能量使气体电离。电离气体中激发态电子向低能级跃迁，跃迁过程发出可见光，形成我们所看到的火焰。太阳大气，也同样是一团电离气体。从这个角度来说，太阳就是一团悬浮在宇宙中的超大的火焰，说太阳在燃烧，并没有什么不妥。我们称这种电离气体状态为「等离子体态」。常见的等离子体见下图：

其中，横纵坐标分别是物质密度和温度，从图中可以对这些物质的参数有一个直观的了解。（右下角是人类可以生存的参数环境）注意火焰、日冕[01]、磁约束聚变和太阳核心在图里的位置。从图中可见，日冕跟火焰的密度相近，但是温度要高4个数量级，达到数百万度。[01]日冕，即太阳大气的最外层。太阳大气跟日冕的关系，做个不恰当的比喻的话，可以类比成，火焰和外焰之间的关系2.从观测来说，太阳表面确实可以观测到大量的火焰状结构。先普及一下太阳物理的背景知识。太阳结构可以简单分为太阳内部和太阳大气两部分[02]。[02]这样划分是因为，太阳内部是不透明的。使用光学和射电手段观测太阳的话，只能看到太阳大气，看不到太阳内部。所以从观测上说，太阳内部和太阳大气是截然不同的。在不考虑日震学的情况下，太阳物理主要就是太阳大气物理。其中，太阳大气从里到外，又被人们分为光球层、色球层和日冕三层。光球层和色球层是很薄的[03]，温度也比较低[04]。日冕的厚度则可以达到好几个太阳半径，温度猛增至数百万度。[03]光球层：500 公里色球层：2000 公里[04]约6000度光球层、色球层和日冕，其结构如下图所示

太阳大气中可以产生极为复杂和剧烈的现象。如延伸数十万公里，像拱门一样的日珥；相当于数百亿颗百万吨极氢弹爆炸的耀斑；对地球影响最大的日冕物质抛射等。更细致观测的话，还可以看到大量的针状物和微耀斑。
日面上的这些结构确实会给人一种“火焰”的直观印象。那么，如何解答题主的疑问呢？火焰的能量产生机制，我们知道是氧化反应。可是，宇宙中没有氧气，太阳大气是靠什么机制，来维持太阳表面火焰状结构的能量呢？看到这个问题，大家的第一反应可能会觉得是核聚变。确实，太阳核心的核聚变，是太阳能够维持几十亿年发光发热的最终能量来源。
但是，具体到恒星表面火焰状结构的形成机制，则不可能跟核聚变产生关系。光球和色球温度太低，根本不可能达到产生核聚变的温度；日冕温度虽高，但过于稀薄，甚至可以用无碰撞粒子模型来描述，更加不可能产生足够的轻核汇聚。在太阳上，核聚变只能发生在高温高密度的太阳核心。如下图所示，光子从太阳核心，传递到太阳表面，需要经过太阳内部的对流区和辐射区。传递时间长达上百万年，无法直接影响太阳表面的活动。
如果不是核聚变的话，这些火焰状结构的本质究竟是什么？我们的主角，磁重联出场了~（有评论问到这个词的读法。重在这里读chong，取磁场重新联接的意思）我们往往倾向于忽视磁场的能量，这是合理的，因为我们在地球上所感受到的磁场实在太低调了╮(╯_╰)╭每个人，每时每刻，都处在地球磁场中。可对普通人来说，地磁场除了使指南针偏转、让高纬度偶尔出现一次极光之外，也就没有其他的影响了。原因呢，很简单，除了地磁场本身的强度比较弱之外，更重要的是，地球上的物质绝大部分都处于电中性状态，无法被磁场影响。
太阳表面的物质处于高电导率等离子体状态，受磁冻结效应的支配。这里的“冻结”不是温度低的意思，通俗的讲，是说磁感线跟物质冻结在一起，物质如何运动，磁感线就如何运动。
按照现有的理论，磁重联，是太阳表面所有高能现象的来源。

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山东老妖

看了这么多 最后一句才是重点？圈起来15分 要考

山东老妖

因为燃烧，所以宇宙没有氧气

漫随

我的知识好像达不到发表太阳如何燃烧、发光的那个程度。