1700938021
1700938022
20世纪初，随着相对论以及核物理学的发展，人们认识到太阳和恒星的能源来自于核能的释放。光谱观测的结果表明，恒星物质内部氢的含量相当丰富，而氢又是很好的产能原料。当氢在高温和高压下聚变成氦时，会有巨大的核能释放，因此可以维持太阳和恒星向外辐射达数十亿年之久。
1700938023
1700938024
1926年，英国剑桥大学著名的天文学教授阿瑟·爱丁顿（A.Edington）爵士出版了他的《恒星内部结构》一书，这是一部关于恒星内部情况及其物理特性的卓越著作。爱丁顿认为，太阳通过重力把物质聚集在一起，重力将物质拉向中心。由于太阳内部高温的气体产生的压力与重力方向相反，它将物体向外推出，这两个力互相平衡。达到这平衡点时，由经典力学和热力学原理，我们可以算出恒星的中心温度将达到4000万摄氏度左右。爱丁顿认为在这样的温度下，氢核会发生聚变，为太阳和恒星提供强大的辐射能量。
1700938025
1700938026
但是爱丁顿的想法遭到了物理学家们的竭力反对。他们认为要真正实现这一聚变，温度应达到几百亿摄氏度，而4000万摄氏度太低了，不足以克服原子核之间极其强大的电磁力。但是美籍俄裔核物理学家和宇宙学家乔治·伽莫夫（G.Gamow）的工作证明了物理学家们的猜测是错误的。
1700938027
1700938028
伽莫夫认为，虽然镭核内的粒子受到核力的约束，但按照现代量子理论，它们并非不可能分裂出α粒子来的，尽管发生这种过程的概率很小。镭核中的粒子被核力所束缚，就好像有一座堡垒从外界将它们包围住一样，粒子的能量不足以越过这座堡垒而跑到外边去。量子力学却认为，核内的粒子在偶然间可以不从堡垒的上面越过去，而是从穿过堡垒的一条隧道中通过。人们把这种现象形象地说成是“量子隧穿”。伽莫夫进一步指出，假如粒子能够由内向外穿过堡垒，那么，粒子也应该能够由外向内穿过它而进入原子核内。
1700938029
1700938030
1929年，英国天文学家罗伯特·阿特金森（R.Atkinson）和德国核物理学家弗里茨·豪特曼斯（F.Houtermans）合作，发表了一篇题为《关于恒星内部元素结构的可能性问题》的文章，将伽莫夫的量子隧穿理论应用到恒星内部能量的问题上。他们认为：恒星内部的质子和质子也可以通过“隧道”越过势垒很高的堡垒，接近到可以发生聚变的距离之内，进行轻核聚变而释放出巨大的能量。这样，他们就成功地解决了在较低温度下使氢聚变为氦来实现太阳的能量需求。由于这种反应是在数千万摄氏度下进行的，他们就把这种反应称为“热核反应”。
1700938031
1700938032
天文观测表明，太阳核心的物质处于等离子态，完全适合于热核反应的物理条件。那么，太阳和恒星内部的氢是怎样聚变为氦的呢？1938年，美国核物理学家汉斯·贝特（H.Bethe）和查理斯·克里奇菲尔德（C.L.Critchfield）发现了氢直接变为氦的反应机制，称为“质子—质子循环”。在这一反应中1克氢将释放6700亿焦耳的核能，这些核能迅速转化为热能，并通过对流和辐射向太阳的外层空间输送出去。
1700938033
1700938034
贝特又和德国的弗里德里希·冯·魏茨泽克（F.V.Wetabckor）各自独立地找到了由氢转变为氦的“碳循环”机制。现代天文观测表明，太阳的能量98%来源于质子—质子循环，2%来源于碳循环。贝特也因该理论的创立而获1967年度诺贝尔物理学奖。
1700938035
1700938036
太阳的演化
1700938037
1700938038
现代的观测表明，太阳已有50亿年的历史。它是一个典型的中等质量恒星，正平稳地燃烧着自身的核储备，并把氢转变为氦。现在人们对恒星演化的知识逐渐完善，并勾勒出太阳的生命历程。
1700938039
1700938040
幼年阶段，原始星云在自身引力作用下不断收缩，密度不断增大，温度不断升高，历时数千万年形成原始太阳。
1700938041
1700938042
青年阶段，太阳位于非常稳定的主星序（参看“恒星”一编），按照观测得到的氢和氦的丰度估计，太阳还可以生存50亿年之久。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。
1700938043
1700938044
中年阶段，约持续10亿年时间。当热核反应的燃烧圈接近一半太阳半径时，将会难以支持太阳自身的巨大引力，中心将会塌缩，这个塌缩过程中所释放的巨大能量使太阳的外部大幅膨胀，这时的太阳体积很大，密度很小，表面亮度很高，演化为一颗红巨星。太阳直径将扩大到现在的250倍，连地球都将被吞没。
1700938045
1700938046
老年阶段，太阳转变为一颗脉动变星，终于，内部核能耗尽，整体发生坍塌，内部被压缩成一个密度很高的核心，冷却后形成一颗白矮星，并长久地留在宇宙中。
1700938047
1700938048
通俗天文学：和大师一起与宇宙对话（全彩四色珍藏版） [:1700937100]
1700938049
第三章 地球
1700938050
1700938051
1700938052
1700938053
1700938054
图19 阿波罗17号太空船于1972年拍摄的地球
1700938055
1700938056
既然我们所居住的这个球体是行星之一，那么即使它没有别的值得我们注意的地方，也该要描述一下它在天体中的地位了。虽然它跟宇宙间大天体比起来，甚至跟我们太阳系的大行星比起来，它只是微不足道的一员，可是在它自己的系统中却还是最大的一个。至于它是人类的家园——这一点我们更不用说了。
1700938057
1700938058
地球是什么？我们可以先下一个广泛的定义，说它是一个物质的球体，约有1万多千米的直径，由于其各部分的互相吸引而联成一体。我们都知道它并非严格的球形，它的赤道部分稍微鼓起来一些。因为它表面的不平，于是确定它的准确的大小与形状也就比较困难。幸好人造卫星技术的进展帮助人们解决了这个难题。
1700938059
1700938060
关于地球形状及大小的结论可概括如下：
1700938061
1700938062
极直径12713.6千米
1700938063
1700938064
赤道直径12756.3千米
1700938065
1700938066
我们由此可以看出赤道直径比极直径大42.7千米了。
1700938067
1700938068
地球的内部
1700938069
1700938070
我们由直接观察所知的地球差不多完全限于它的表面。人类在上面挖穿的最深处与全球大小比起来不过像苹果皮之于苹果一样。