【科普读物读后感】《千亿个太阳》读书报告

《千亿个太阳》读书报告

151050048 刘逸凡

作为文科生被选中读《千亿个太阳》，我其实内心很忐忑的。首先我对天文知识的了解还仅限于“月亮绕着地球转，地球绕着太阳转”的程度，其次我的理科很差，从高二江苏小高考结束之后我就再也没接触过物理化学和生物。但是既然中了这们课也是一种缘分吧，我就跑去图书馆，在一堆落了不少灰尘的书中借到了《千亿个太阳》。

薄薄的一本书，整本看下来能让我完全理解的应该只有序言吧，其他章节读都是读了，大概明白是怎么回事却没有一个明晰的概念，所以SPOC网站的习题虽然都是连蒙带猜，还能平均到七八十分。至于结课的读书报告，我想我也没办法深入研究出一篇论文，于是就打算总结一下读了这本书之后自己对宇宙、恒星的一点认识和了解吧。

宇宙，是我们所在的空间，“宇”字的本义就是指“上下四方”。地球是我们的家园；而地球仅是太阳系的第三颗行星；而太阳系又仅仅定居于银河系巨大旋臂的一侧；而银河系，在宇宙所有星系中，也许很不起眼……这一切，组成了我们的宇宙——所有天体共同的家园。宇宙，又是我们所在的时间，“宙”的本意就是指“古往今来”。宇宙不是从来就有的，它也有着诞生和成长的过程。现代科学发现，我们的宇宙大概形成于二百亿年以前。在一次无比壮观的大爆炸中，宇宙诞生，它一经形成，就在不停地运动着。科学家发现，宇宙正在膨胀着，星体之间的距离越来越大。

要认识宇宙，必须确立一个正确的理念，和确立宇宙的概念。宇宙是指有界天体或客体与有界空间所构成的物理集合。作者定义为宇宙。这里的有界，是质量有界，能量有界。时间是指描述一个或者一种物理事件始末的过程。宇宙三大基本规律；第一，常数；对于任何一个正则几何球体自旋状态下皆同。第二，任何一个正则几何球体，自旋状态下的场性行为皆等效。第三，于场中的从体，或从体集合，其物理属性或结构的概率特征，可以用一个通式给出描述。作者定义为宇宙模。

《千亿个太阳》主要讲的是恒星，而我对于天文学中的天体，星系，宇宙等

各种星体之中，最感兴趣的就是恒星。

恒星是由非固态、液态、气态的第四态等离子体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体，我们所处的太阳系的主星太阳就是一颗恒星。

恒星是大质量、明亮的等离子体球。太阳是离地球最近的恒星，也是地球能量（内能和光能）的来源。白天由于有太阳照耀，无法看到其他的恒星；只有在夜晚的时间，才能在天空中看见其他的恒星。恒星一生的大部分时间，都因为核心的核聚变而发光。核聚变所释放出的能量，从内部传输到表面，然后辐射至外太空。几乎所有比氢和氦更重的元素都是在恒星的核聚变过程中产生的。恒星天文学是研究恒星的科学。

恒星诞生于以氢为主，并且有氦和微量其他重元素的云气坍缩。一旦核心有足够的密度，有些氢就可以经由核聚变的过程稳定的转换成氦。恒星内部多余的能量经过辐射和对流组合的携带作用传输出来；恒星内部的压力则阻止了恒星在自身引力下的崩溃。一旦在核心的氢燃料耗尽，质量不少于0.5太阳质量的恒星（主序星），将膨胀成为红巨星，在某些情况下更重的化学元素会在核心或包围着核心的几层燃烧。这样的恒星将发展进入简并状态，部分被回收进入星际空间环境的物质，将使下一代恒星诞生时正元素的比例增加。

恒星的一生大致可分为四个阶段：引力收缩阶段，主序星阶段，红巨星阶段和晚期阶段。

引力收缩阶段是恒星的幼年期，即由星际物质形成恒星的过程。星际物质的成分主要是氢，质量百分比在70%，其次是氦不足37%，还有极少量的氧、碳、氮等等，其密度极小，但体积和质量巨大。此过程分为两个阶段：第一，星云坍缩为原恒星。此过程中引力起支配作用，表现为物质处于自由下落状态的快收缩过程。星云的密度增大，温度升高，当核区温度升高到2000K时, 氢分子开始分解成氢原子，同时吸收大量的热量，促使中心区域坍缩为一个体积更小、密度更大的新内核，也就是原恒星。第二，原恒星进而坍缩为恒星的慢收缩阶段。当所有分子氢都离解完时，吸热机制消失，但收缩仍在持续进行, 而原恒星物质所受到的引力(向内)与辐射压力(向外)近乎势均力敌。收缩使热量增加, 其中一部分辐

射逸出原恒星外, 其余部分使原恒星物质温度进一步上升。当温度升高到700万度或更高时, 核区开始出现氢聚变为氦的热核反应，这一反应所产生的热量足以与向外逸出的热量相当，慢收缩过程结束，而原恒星便演变为一颗真正的恒星——主序星。

主序星阶段是一个相对稳定的长时期，此过程是恒星以内部氢氦聚变为主要能源的发展阶段，是恒星的“青年时代”，也是恒星一生中最长的黄金阶段，占据了它整个寿命的90%。这段时间，恒星相对稳定，向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡，恒星基本上不收缩也不膨胀，并且以几乎不变的恒定光度发光发热，照亮周围的宇宙空间。但在其内部内部进行着剧烈的氢核聚变为氦核的反应，核反应产生的热能全部用于热和电磁辐射及微粒子辐射，恒星温度不变，在主序上的位置也不变，在中心的氢耗尽时逐渐形成一个不再产能的氦核，使其温度不再改变即同温，当同温氦核质量达到恒星质量的10%—15% 时，同温氦核开始顶不住星体的自吸引氦核会猛烈坍缩，释放出巨大的引力能。能量的一部分用于氦核加热，另一部分辐射到外部使恒星外壳急剧膨胀。此时的恒星虽有表面温度下降，但由于表面积急增，恒星光度仍增大，于是恒星开始从主序带向着红巨星方向移动。不同的恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大，光度越大，能量消耗也越快，停留在主序阶段的时间就越短。

红巨星阶段是恒星的中年期。由于热核反应中氢的燃烧消耗极快，中心形成氦核并且不断增大。随着时间的延长，氦核周围的氢越来越少，当氢接近殆尽时，热核反应就开始减弱了，相应的向外辐射也减弱了，辐射和引力间的平衡被打破，作为失去平衡的直接结果，星核由于引力作用开始收缩，收缩的星核温度又迅速升高。高温的星核又加热了恒星外层的大气，使得恒星外层向外膨胀，恒星的体积变大了。这时恒星进入了新的演化活跃期。恒星膨胀后它的大气的温度迅速降低，到4000开左右，由于处在这样低温的恒星发出的光是偏红的，所以这时的恒星演成了一颗红巨星。红巨星的外层大气虽然在膨胀和冷却，而它的星核却由于引力而在收缩形成镜像反应，核的密度和温度在不断升高。当星核温度超过1亿开时，星核中的氢元素被点燃，发生以氦为原料的核聚变。这种氦核聚变为碳核的反应进行很快，放热更多，致使氦核停止坍缩，红巨星也能稳定一个短时期,例如太阳能在红巨星阶段停留几亿年。由于氦核的聚变反应历时较短，氦核外氢