태양은 어떻게 핵분열을 계속하죠?
태양은 핵분열을 하면서 열과 에너지를 발생한다고 하는데 핵분열을 하려면 핵분열을 하는 물질이 있어야 하는거 아닌가요? 어떻게 그렇게 계속 물질이 공급되는거죠?
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
태양은 핵분열 과정을 통해 에너지를 생성합니다. 태양의 핵심에서는 수소 원자들이 고온과 고압 상태에서 핵융합이 일어나 헬륨으로 변환됩니다. 이 과정에서 많은 양의 에너지가 방출되며, 이 에너지가 태양의 빛과 열로 나타납니다.
안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.
태양은 산소로 타는 것이 아니라 핵융합에 의헤 열에너지를 발산합니다. 충돌해 무거운 원소로 바뀌는 반응을 말하는데 수소가 헬륨으로 변하면서 엄청난 에너지를 냅니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
태양은 스스로 빛을 낸다. 우리는 태양처럼 스스로 빛을 내는 별을 항성이라 부른다. 빛은 그 자체로 에너지면서 물질변화 활동의 결과물이다. 즉, 모든 항성이 발산하는 빛은 에너지 활동을 한다는 증거다. 그렇다면 태양과 같은 항성들은 어떤 에너지 활동을 하고 있기에 그토록 오랫동안 빛을 발산하는 것일까?
태양 속에서는 1초 동안 6억 5,700만 톤의 수소가 합쳐져 6억 5,300만 톤의 헬륨이 생성되는 것으로 알려졌다. 1,500만℃의 초고온 상태에서 가벼운 수소가 융합해 무거운 헬륨으로 바뀌는 과정에서 에너지가 방출되는데 이것이 바로 핵융합에너지, 우리 지구의 생명의 원천인 태양에너지다.
핵융합을 일으키는 수소 원소는 수소, 중수소, 삼중수소 세 가지 종류로 구분한다. 이들은 원자핵 속에 있는 양성자의 수는 같으나 중성자의 수가 다른 원소들이다. 즉, 동위 원소들이다. 우리가 흔히 수소라 부르는 원소는 '하이드로젠(Hydrogen)'이라 칭하고, 수소보다 2배 무거운 중수소는 '듀테륨(Deuterium)', 삼중수소는 수소보다 세 배 무겁고 '트리튬(Tritium)'이라 부른다.
원자는 양성자, 중성자로 이루어진 원자핵과 그 주위에 구속된 전자로 이루어진다. 원자에 종속된 전자는 외부의 에너지를 받으면 가장자리에서부터 차례로 떨어져 나가는데, 이렇게 떨어져 나간 전자를 자유전자라고 한다. 원자에 가해지는 에너지의 양이 충분히 막대하여, 원자에 종속된 모든 전자가 떨어져 나갈 수 있을 정도가 된다면, 원자는 전자를 방출하고 양전하를 띠는 원자핵이 홀로 존재하게 된다. 이렇게 원자핵과 전자가 분리된 상태를 플라즈마라 한다.
에너지가 낮다면 이 원자핵들 사이에 전자기력에 의한 척력(Coulomb barrier, 쿨롱 장벽)이 작용해 서로 결합할 수가 없다. 하지만 원자핵이 입자가속기와 같은 수단으로 엄청난 속도로 가속된 뒤 다른 입자에 충돌하거나[1] 초고온으로 가열되어 원자핵들의 에너지가 매우 높아지면[2] 원자핵들 사이의 거리가 좁혀지게 되고, 이렇게 원자가 충분히 가까워지면 그 이후부터는 강한 핵력이 작용해 원자핵이 서로 결합하게 된다. 이때, 원자핵들의 평균 에너지가 쿨롱 장벽을 뛰어넘을 만큼 충분히 높지 못한 경우에도, 맥스웰-볼츠만 분포에 의해 소수나마 존재하는 고에너지의 원자핵들이나 낮은 확률로 일어나는 양자 터널링을 통해서도 핵융합 반응이 일어날 수 있다. 항성에서도 이 때문에 이를 몰랐을 때 예상했던 것보다 핵융합이 더 쉽게, 많이 일어난다.
이런 결합 반응을 핵융합이라 하는데, 이때 일부 원자핵은 핵자당 결합에너지가 커져 핵자당 질량이 작아지고, 충돌하기 전 두 원자핵을 합친 질량보다 생성된 원자핵의 질량이 더 작은데, 그 질량의 차만큼 질량-에너지 동등성에 따라 에너지가 발생한다. 보통 이 에너지는 핵융합 반응의 부산물이 가진다.[3]
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
태양은 핵분열이 아닌 핵융합을 통해
열과 에너지를 발생시킵니다.
핵분열은 무거운 원자핵이 분열되어
두 개의 가벼운 원자핵으로 변하면서
에너지를 방출하는 과정입니다.
반면 핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이
결합하여 하나의 무거운 원자핵으로 변하면서
에너지를 방출하는 과정입니다.
태양은 수소 원자핵을 헬륨 원자핵으로
융합하여 에너지를 생산합니다.
이 과정은 엄청난 압력과 온도에서만 일어날 수 있으며
태양 중심부에서는 약 1,500만 도의 온도와
2,500억 기압의 압력이 존재합니다.
태양은 수소 원자핵이라는 연료가
매우 많기 때문에 수십억 년 동안 핵융합을
지속할 수 있습니다.
태양의 질량 중 약 70%가 수소로 구성되어 있으며,
이는 태양이 현재의 속도로 에너지를
생산한다고 해도 약 50억 년 동안
더 빛을 발할 수 있다는 것을 의미합니다.
태양 중심부에서 엄청난 압력과
온도에 의해 수소 원자핵들이 서로
충돌합니다.
충돌하는 과정에서 양성자들이
서로 결합하여 헬륨 원자핵을
형성합니다.
핵융합 과정에서 일부 질량이
에너지로 변환되어 방출됩니다.
이렇게 방출된 에너지는 태양 표면까지
이동하여 빛과 열 형태로 우주 공간으로
방출됩니다.
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안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
태양은 핵분열이 아닌 핵융합을 통해 에너지를 생산합니다. 핵융합은 두 개 이상의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵을 형성하면서 에너지를 방출하는 과정입니다. 태양은 주로 수소로 구성되어 있으며, 중심부의 엄청난 온도와 압력에서 수소 원자핵들이 융합하여 헬륨 원자핵을 형성합니다. 이 과정에서 방출된 에너지가 빛과 열 형태로 태양 표면까지 이동하여 태양 에너지가 됩니다. 태양은 엄청난 양의 수소를 가지고 있으며, 이는 핵융합 과정의 연료 역할을 합니다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
태양은 indeed 핵분열을 하면서 열과 에너지를 발생합니다. 핵분열은 원자핵이 분열하여 더 작은 원자핵과 에너지를 생성하는 과정입니다. 이 과정에서 생성된 에너지가 태양의 열과 빛으로 발산됩니다.
하지만 핵분열을 하려면 핵분열을 하는 물질이 필요하다는 말씀이신데 그것은 맞습니다. 태양의 핵분열은 수소와 헬륨 사이의 핵융합 과정에서 발생합니다. 이 과정에서 수소 원자핵이 헬륨 원자핵으로 핵융합되면서 열과 에너지가 발생합니다. 태양의 핵분열은 수소와 헬륨 사이의 핵융합 과정에서 발생하는 열과 에너지가 태양의 중력에 의해 균형을 이루는 것으로 이해할 수 있습니다. 태양의 중력은 핵분열로 발생하는 열과 에너지를 상쇄시키는 역할을 하며 이를 통해 태양은 지속적으로 핵분열을 할 수 있습니다.
마지막으로 태양이 핵분열을 계속하는 방법에 대해 말씀드리자면 태양은 수소와 헬륨 사이의 핵융합 과정에서 발생하는 열과 에너지를 지속적으로 유지하기 위해 매우 큰 질량을 가지고 있습니다. 이러한 질량은 태양의 중력을 유지하며 핵분열을 계속할 수 있도록 합니다.
이상으로 태양이 핵분열을 하면서 계속 물질을 공급받는 방법에 대해 설명드렸습니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
태양에서는 사실 핵분열이 아닌 핵융합이 주로 발생합니다.
핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 충돌하여 하나의 무거운 원자핵을 형성하는 과정입니다.
태양에서는 수소 원자핵 4개가 합쳐져 1개의 헬륨 원자핵을 만드는 핵융합 반응이 일어나고 있으며, 이 과정에서 줄어든 질량만큼 에너지가 생성되고, 이 에너지가 태양의 빛과 열로 방출됩니다.
핵융합을 일으키기 위해서는 매우 높은 온도와 압력이 필요한데, 태양의 중심부의 온도는 약 1,500만도이며, 이러한 환경에서 핵융합 반응이 활발히 일어나는 것이죠.
