太陽能

夏雅高博士

香港大學物理系 - 名譽助理教授

太陽的能量從何而來？

數十億年以來，太陽不斷地放射出巨大的能量，但卻從未出現冷卻之兆。到底它的能量從何而來？時至今日，我們知道質子經過核聚變會產生氦，這個過程就是太陽能量的最主要來源1。

(太陽 - 圖片下載自美國太空總署探索任務起源網站 http://discovery.nasa.gov/genesis.html)

在一顆恆星中，生產能量的第一個步驟是首先把四顆氫原子核聚變成一顆氦原子核。我們發現有兩組連鎖反應都能分別使氫轉化成氦的，它們就是質子-質子循環和碳-氮-氧循環，或簡稱碳循環。它們是貝特 (1906-) 和von Weisz?cker (1912-) 兩位物理學家各自獨立地率先研究並建議的恆星能量來源。在一些質量和光度都較小的類太陽恆星中，能量生產主要靠質子-質子循環，在那些質量和光度都較大的恆星中，碳-氮-氧循環便會取而代之。溫度越高，碳-氮-氧循環便會越劇烈。

在質子-質子循環中，兩顆氫原子核﹝質子﹞發生聚變，其中一顆會經由?-衰變成為中子，來製造氘，就是一顆質子配以一顆中子。一顆電子和一顆稱為中微子的非常輕的粒子會在這過程中被發射出來。然後一顆質子會隨之與氘形成氦的一種輕的同位素。當兩顆原子核相撞，它們便會變成一顆普通的氦原子核﹝即兩顆質子和兩顆中子﹞，並放出兩顆質子1。

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