世紀網路17 2022-07-16

我們都知道太陽發光發熱與一般燃燒比起來，確實比較與眾不同，屬於核聚變反應。那同樣是核聚變反應，為什麼我們沒有感受到核輻射呢？

電離輻射和非電離輻射

這其實要從輻射本身說起。科學家發現，

凡是高於絕對零度（零下273.15）的物質都會向外輻射能量

。這個發現其實很違反我們的常識。舉個例子，人體的正常溫度大概在35-37攝氏度之間，這遠遠高於絕對零度。

按照這個理論，人類也應該是會向外輻射能量，可我們卻沒看到。這其實是因為人被自己的肉眼被騙了，肉眼只能看到可見光波段，它屬於電磁波整個頻譜的一部分，還是很小的一部分。整個電磁波的頻譜非常寬。這些電磁波其實和光是一碼事，只是能量不同。

所以，人體是真的在向外輻射電磁波，這個電磁波屬於紅外波段。也就是說，人體也有輻射。可是我們並不擔心人類的輻射，那為什麼我需要擔心核輻射呢？人類的輻射和核輻射又有什麼不同呢？

其實同樣是輻射，但也是可以分成兩個大類的，分別是

電離輻射

和

非電離輻射

。

簡單來說，它們最本質的區別在於

能量（頻率）

。具體來說就是電離輻射都屬於高能輻射，一般是

高能電磁波

和

粒子

。非電離輻射主要是

低能電磁波

。

一般來說，電離輻射在傳播過程中，如果穿過人體，因為能量很大，很有可能會使得構成人體的分子發生電離。比如，

穿過DNA分子時，就有可能破壞DNA分子的結構

。而

非電離輻射由於能量較小，並不會對構成人體的分子造成什麼傷害，主要的效果就是加熱

。

核輻射其實就屬於電離輻射中的一種

。那我們如何才能知道哪些屬於電離輻射，哪些屬於非電離輻射呢？

實際上，從紫外線以及能量比紫外線還要大的電磁波或者粒子都屬於電離輻射。舉幾個例子，比如：

X射線

，

伽馬射線

。而能量低於紫外線的電磁波都屬於非電離輻射，比如：可見光，紅外線，無線電。

太陽光當中有

可見光，紅外線，紫外線

。照理說，太陽光中的紫外線是會對人類產生傷害。但是，地球大氣中存在著臭氧層，它們可以抵擋住紫外線，只有少數的紫外線會抵達地球表面。所以，只要不是長時間在太陽底下暴曬，並不會造成很大的傷害。早期地球上是沒有臭氧層的，因此，早期地球的生物並不是生活在地球表面的，而是在深海。後來是因為地球含氧量升高，大氣中逐漸形成臭氧層，才使得生物可以登陸到陸地上來。

核聚變和核裂變

可能你要問了，不是說核反應會產生核輻射的，那什麼太陽沒有核輻射？

這其實要從反應本身說起。我們知道，核反應其實分為核聚變反應和核裂變反應。一般來說，核電站都是核裂變反應，原子彈也是利用的核裂變反應。

核裂變說白了就是

一個比較大的原子核裂變成兩個或者幾個小一點的原子核

。比如，鈾235裂變成鋇144和氪90。

我們會發現，鈾元素是元素週期表比較靠後的元素。而它裂變的元素鋇和氪的原子序數也很大。它們也具有很強的放射性，還可以繼續裂變。因此，核裂變能產生很強的核輻射，這個核汙染主要來自於反應物還具有很強的放射性。也就是說，還可以繼續發生核裂變，發出高能電磁波或者高能粒子。

而

核聚變就完全不同的。氫彈和太陽利用的就是核聚變反應

。我們就以太陽為例。太陽核心發生的核聚變反應和氫彈是有不同的。

太陽核心主要反應是質子-質子反應鏈

。

這個反應過程中，氫元素是反應物，而生成物是氦-4，同時還會產生光子和中微子。氦元素和氫元素是元素週期表前兩順位的元素，自身並沒有放射性。

因此，核聚變反應屬於比較清潔的反應，主要是體現在生物上了。太陽自身並不具有放射性，更不要說太陽光了，太陽光並不屬於電離輻射，人也就不可能感受到了。不過，換句話說，假如太陽依靠的核裂變反應，那麼對於地球上的生物來說就是十分危險。不過，如果真的是那樣的話，地球上也不可能會有生命起源，太陽也不可能像現在燃燒得這麼旺盛。

太陽風

雖然太陽並沒有那麼強的輻射，但是太陽風卻是十分要命的。太陽風說的是太陽大氣射出帶電粒子流。這其實就屬於高能粒子，是電離輻射，它並不是太陽核聚變產生的。但是，太陽會把它們向太陽的四周推出去，形成可怕的恆星風。照理說，地球如果來一波恆星風，地球上的什麼也就基本交代了。可我們明明還活得好好的，這又是為什麼呢？

這其實和地球自身有關，地球有自己的地磁場，它可以抵抗住太陽風的傾向，把它們分散到兩極附近。因此，太陽風才沒能傷害到地球上的生物。

核輻射一般意義上指核電站洩露或原子彈爆炸後放射性物質的輻射汙染。廣義的輻射指物體以電磁波的形式散發能量。太陽發光發熱是太陽表面的氫核聚變產生的能量並以電磁波的形式輻射出來，不存在放射性物質，人類感覺到是純粹的能量。

我們聽到核反應往往首先想到是原子彈爆炸恐怖的核輻射汙染還有烏克蘭“切爾諾貝利”核電站洩露事故以及日本福山核電站洩露事故的放射性物質核輻射汙染。

事實上太陽的核反應是在高溫和高壓狀態下，4個氫原子核經過一系列的聚變反應變成一個氦原子核，並釋放熱量的過程，中間沒有放射性物質的產生，產生的純粹的能量，然後以電磁波的形式釋放。

太陽發出高能粒子，是因為太陽受到星系的引力作用，激發出的內在的粒子運動，產生太陽耀斑這樣的高能粒子放射現象，這種活動是週期性的，與太陽表面的核聚變反應並不是直接的因果關係。

這些高能粒子覺大部分被地球的大氣層和磁場阻隔在外，少量會對電磁訊號產生影響，對人類幾乎沒有生理上得作用。

原子彈與太陽的核反應兩者的區別是前者為以鈾235或鈽239等重原子核為原料裂變鏈式反應，裂變的產物具有強放射性。後者原料和產物無放射性物質。

核武器核反應的放射性汙染

原子彈通常以鈾235或鈽239等重原子核為原料，裂變反應產生原子序數30的鋅到原子序數64的釓35種元素，約300多個核素，也就是300多種同位素。

35種元素，卻有300多種核素，意味著產生了很多的不穩定的，容易發生衰變的同位素。由不穩定原子核發射α粒子、β粒子、γ射線就是我們通常講的核輻射。

氫彈利用的核聚變原理與太陽表面的核反應一樣，產物是巨大的能量轉化的光和熱，這個過程是沒有放射性汙染物產生的。

一般認為氫彈的核聚變是利用原子彈核裂變產生的能量引發的，原子彈是起爆器。實際上氫彈的威力是核聚變和核裂變共同作用。單獨的核裂變原料利用率很低，像廣島原子彈鈾235的利用率只有5%。氫彈用核裂變引發核聚變，核聚變的能量又進一步促進了核裂變原料的利用率。

氫彈爆炸產生的核輻射汙染實際上也是遠遠高於原子彈的，因為氫彈中核裂變原料核裂變反應更完全，產生的放射性物質更多。

綜上所述，太陽核聚變產生的是純粹的能量，以電磁波的形式傳播到地球，波長在可見光範圍內的電磁波即我們見到的陽光。這與我們通常認知的核武器爆炸產生的核輻射是完全不同的概念。

太陽是核反應而發光發熱，那人類為什麼沒有感覺被核輻射呢？

太陽自從形成之後，依靠著內部氫元素的核聚變反應，一直向外源源不斷地釋放著光和熱，從而為地球上生命的誕生和發展演化提供了能量源泉。這裡有一個問題，相信很多人會想到，那就是我們在地球上所感受到的太陽光線和熱量，都是源於太陽內部的核聚變反應，而如果核電站洩露了那些發射性物質所進行的也是核反應，為何我們極容易被放射性物質所傷，而能量那麼大的太陽發出的光線對我們影響卻不大呢？

從核輻射的定義來看，它指的其實就是物體的放射性，當組成物體的原子，其原子核從一個結構轉變為另外一種結構，或者從一個能量狀態轉變為另外的一種能量狀態，在這樣的轉變過程中，都會釋放相應的微觀粒子流，因此我們可以看出，物體所在環境只要存在著能量的波動，就會引發原子核的這種能量狀態的改變，所以任何物體都可以向外散發微觀粒子流，只是強度大小不同而已。

在物體對外釋放微觀粒子流的同時，會對其它物體的組成分子或者中性原子發生不同程度的電離現象，以此為衡量標準，當微觀粒子流所攜帶的能量較大時，則會引發電離輻射，即原子或者分子成為自由態，比如伽馬射線、X射線和放射性物質等可以引發電離輻射；而像紫外線、可見光、紅外線、微波等由於攜帶的能量較低，則基本不會引發電離輻射。

從核輻射構成來看，主要包括伽馬射線、X射線、α射線、β射線和中子射線幾種，其中α射線是高速的氦核，質量較大、穿透能力很弱；β射線是高速的電子流，能量要比α射線低一些，但是由於速度更快，所以穿透力較強；伽馬射線和X射線雖然也屬於電磁波，但是它們的波長很短，攜帶的能量極高，穿透力非常強；中子射線一般產生於放射性物質的裂變過程，形成的中性粒子流的照射危害，要比伽馬射線和X射線強大的多。

在自然界中，雖然能夠產生放射性的物體非常廣泛，但是所釋放的上述射線，無論是從數量還是能量密度來看，都遠遠達不到能夠危害人類 健康 的程度，除非是發生核電站洩露或者核彈爆炸，將大量的核反應物質拋灑在環境中，在這些物質的衰變過程中釋放大量的輻射性物質，當生物暴露在這樣強度的輻射照射量環境中，將會在短時間內引發機體的化學組成產生不可逆的傷害，甚至破壞DNA結構、引發細胞癌變甚至死亡。

太陽內部的核聚變，主要過程是發生質子-質子的鏈式反應，也就是從質子到氘、再到氦-3、最後到氦-4的反應過程，單個反應的結局就是4個氫原子聚變為1個氦4原子，同時釋放伽馬光子、中微子和正電子，其中中微子由於穿透能量最強，很快就會逃離太陽內部遊離到宇宙空間中，而攜帶著巨大能量的伽馬射線的逃離則不那麼容易。

由於太陽內部的密度和壓力非常高，光子在生成之後每前進幾微米就會被其它粒子所吸收，成為推動粒子內能提升的能量源泉，然後在能量回落的情況下光子再以較高一點的頻率再次輻射出來，在這樣反反覆覆的被吸收和被釋放的過程中，光子的能量逐漸減弱，最終經過幾萬年才會從太陽的內部來到太陽表面，最終透過太陽表面的等離子體帶到太陽的光球層，以不同頻率的射線輻射出去。

透過以上分析，我們可以看出，在太陽內部透過核聚變產生的高能射線，在到達光球層被輻射出去時，與之前相比能量已經衰減很多，而且能級最高的伽馬射線佔比非常低了，而且能量較高的伽馬射線、X射線和紫外線，在透過地球大氣層時，絕大部分都會被大氣分子所吸收和反射，因此照射到我們身上時的強度已經非常低了，這時候的光線主要以可見光及以下頻率的電磁波為主，就像爐火發出的光線差不多，主要以熱輻射為主，根本不會對人體產生太大的輻射影響。

其實太陽對地球產生的輻射，主要的威脅因素還是以太陽風帶過來的高能帶電粒子流，如果在外太空接受到這種強烈的粒子流衝擊，如果防護措施不到位，那麼無論是航天器還是宇航員，都將很快被秒。幸虧我們地球擁有磁場，這些高能帶電粒子流在地球磁場的作用下，方向發生偏轉，很大一部分偏移到地球之外，還有一小部分被帶至地球兩極的上空，這樣地球的大氣層才沒有直接被這些高能粒子流的轟擊，否則的話地球大氣分子就會在這些高能粒子的帶動下，迅速提升分子內能，運動速度明顯加快，很容易逃離地球引力的束縛，這些地球的大氣層會慢慢地被剝離出去。

因此，即使太陽內部發生的核反應如此劇烈，但因為三個方面的機制，才使得我們沒有明顯感覺到核輻射的影響，即：第一，太陽內部因核聚變釋放的高能射線，在向外層移動的過程中大部分的能量被吸收了；第二，地球磁場對帶電粒子流的阻擋和引導作用；第三，地球的大氣層對攜帶較高能量的太陽射線也具有強烈的吸收和反射作用。