超新星爆发的原理是什么？

栏目：古籍资讯发布：2023-10-14浏览：3收藏

超新星爆发的原理是什么？,第1张

宇宙奇观：超新星爆发

大多数时候，每天我们抬头看向天空时，总是亘古不变的太阳、月亮和星辰。除了太阳和月亮以及几大行星之外，如果你不仔细看，很难能看出这些“亮点”是会缓慢移动的。似乎星空就是这样，一直不曾改变。

但事实并非如此，如果你运气好，生活在正好有超新星爆发的年代，那在超新星爆发的那些日子里，你很有可能会看到天空中一个很明显的光点，甚至在白天也能看到的清清楚楚。

在《宋史·仁宗本纪》就记载这这么一句话：

嘉祐元年三月辛未，司天监言：自至和元年五月，客星晨出东方，守天关，至是没。

其中这里的1056年4月5日到1054年7月4日，司天监观测到了一颗客星，在这里指的就是超新星。

我们现在还能看到那次超新星爆炸遗留下来的蟹状星云。

在历史上，关于超新星爆发的记载就有非常的多。不过，这些超新星爆发的位置都距离我们较远，因此，我们不能感受到它具体有多恐怖。根据目前的观测、模型和理论推算，如果太阳的位置发生一起超新星爆发，最亮时达到太阳亮度的几十亿倍都有可能。当然如果真的发生了，地球基本上也就没了。所以，超新星爆发产生的能量是惊人的，亮度常常能够比拟一个星系。那这可怕的现象到底是如何产生的呢？

超新星爆炸的原理

实际上，超新星爆炸一般分两种情况：

热核爆炸

核坍缩

那这两种情况是咋回事呢？

其实我们可以从“粒子”的角度来看，宇宙大爆炸之初，随着温度逐渐下降，物质粒子逐渐产生，其中氢原子和氦原子在宇宙中是最多的。宇宙中各种天体其实都是有原子构成的，尤其是各种恒星，它们主要都是氢原子和氦原子在引力的作用下聚合在一起。

这时候，我们就要注意了，一般来说原子并不会整整齐齐地排列，而是十分好动的。

由于恒星自身的质量特别大，就导致恒星内核的温度特别高，压强特别大。就拿太阳来说吧，内核的温度就达到了1500万度。这样高的温度，使得原子自身的形态都保持不住了，电子和原子核开始放飞自我，各玩各的，所以恒星内核是没有完整的原子结构的，我们把这种状态叫做：等离子态。

这个时候就会出现一个问题，恒星内部大多都是氢，所以此时恒星内部应该是氢原子核和电子的海洋。氢原子核说白了就是质子，因此，恒星内核更类似于质子和电子的海洋。而质子和质子就会有一定地概率撞到一起，当条件足够时，就有可能会发生核反应，点燃恒星，当恒星被点燃，也就进入了主序星。

要注意的是，如果我们把恒星看成一个火炉，那这个火炉的燃料就是氢原子核（质子），而残余的炉渣就是氦原子核。其中四个质子发生核反应形成一个氦原子核，这个氦原子核是由两个质子和两个中子构成的。

然后，如果恒星的质量足够大，当核心所有的燃料都烧完后，恒星会通过自身的引力给自己换个档位，在这个过程中就会发生氦闪。

说白了就是让核心温度升高，换完挡之后，燃料就成了氦原子核，而炉渣就是碳原子核和氧原子核。

如果氦也烧完了，按理说就应该开始烧碳原子核或者氧原子核。可问题时，有的时候恒星质量不够，引力产生的温度不足以让碳原子核发生核聚变，这时也就换挡失败了。但是，也不是没有转机的。像太阳系这样，只有单一恒星的系统在宇宙中是少数，更多的是双星系统甚至三星系统。

一般在双星系统中，质量更大的恒星都比较着急，烧得都比较快，当烧到碳烧不动时，就会变成一颗白矮星。接着，另外一颗恒星也会慢慢烧完氢，然后变成一颗红巨星。这时候白矮星就有可能通过引力开始吃这颗红巨星。

这一次吃，白矮星的质量就会上升，就有可能达到触发碳核聚变反应的条件，这时候燃料就是碳，而炉渣则是原子序数更大的元素，比如：氧、氖、镁、硅等。

这个过程非常快，在毫秒级就完成了，所以这就好比大规模爆炸一下，一下子就全炸了，也就是热核爆炸，恒星会把自身的物质都抛洒到太空当中，什么也不剩下，这就是Ia型超新星，这个过程也叫做碳闪。

热核爆炸属于质量中不溜时候的情况，还有一种情况是恒星自身质量超级大，它还能通过引力继续把碳点着。所以，此时燃料是碳，炉渣是各种原子序数更大的元素。接近着，引力还会继续促发原子序数更大的硅发生核聚变反应。

此时，由于内核温度实在太高，导致外层的温度也很高，于是，恒星的每个层都在发生不同的核聚变反应，炉渣也各不相同，整个恒星看起来特别臃肿。

而最终核心的炉渣主要就是铁原子核，那铁原子核还能继续核聚变么？

实际上，铁原子核是十分稳定的，要让它发生核聚变需要巨大的能量输入，而生成的能量其实比没有输入的多。所以，铁原子核很难发生核反应。

但有些恒星就是这样引力特别大，于是继续挤压内核，直到核坍缩，光子都被压到铁原子核内部，直接把铁原子核击碎，产生自由的质子和中子，质子和电子反应生成中子和中微子，同时整个内核聚会炸开，这样就是IIa型超新星。

这种类型的超新星威力巨大无比，就是上文所说的，常常亮度可以堪比整个星系的水平。在超新星爆炸过程中，物质也会被抛洒到太空当中。内核向内收缩，形成一个中子星或者黑洞。

关于超新星爆炸的原理，我们就说到这里。

在杀害恐龙的嫌疑犯中，超新星也是其中一个。1957年前苏联科学家克拉索斯基提出了“超新星大爆炸”说。

超新星是一种不稳定的恒星，要极短的时间内，它的亮度可以突然增加几千万倍到几亿倍，同时释放出极高的能量，致使球本身发生极其强烈的爆炸，大量的物质将向宇宙空间的四面八方散去，并形成强烈的辐射。

超新星爆发是目前已知所有天体中最剧烈的一种爆发。天文学家说，超新星并非是一种罕见的天象。在银河中，每200年中就有几次超新星爆发。因此，超新星爆发致恐龙绝灭的可能性也是难免的。

超新星爆发产生的各种高能量辐射，能给地球上的生物带来直接的危害。它会破坏生物体中的生殖分子和骨骼，导致生物大量死亡。

同时，地球上的气候也会受到影响，旱、涝、疾病等各种灾害频繁发生，给生物的生存和发育带来了灾难性的后果。

超新星抛散出来的物质落到地球上，使当时地表上的沉积物成分有所改变。70年代末阿多瓦雷斯在意大利古比奥白垩纪末的粘土层中发现稀有元素铱的含量要比正常含量高出几十倍。有人说，这种情况也可能是超新星爆发形成的。

同时我国天文地质学研究者徐道一也发现，在我国白垩纪末沉积岩层中有成堆的没有孵化的化石恐龙蛋，他说可能是超新星爆发时产生的强辐射使恐龙的生殖能力和恐龙蛋的孵化率大大降低，恐龙蛋不能或很少能孵出小恐龙。从而使恐龙就很快绝了种。

天象是指古代对天空发生的各种自然现象的泛称。包括太阳出没、行星运动、日月变化、彗星、流星、流星雨、陨星、日食、月食、激光、新星、超新星、月掩星、太阳黑子等。

我国古代天象记录，是我国古代天文学留给我们的一份珍贵遗产。尤其是关于太阳黑子、彗星、流星雨和客星的记载，内容丰富，系统性强，在科学上显示出重要的价值。同时也反映了我国古代天文学者勤于观察、精于记录的工作作风。

我们的祖先极其重视对天象的观察和记录，据《尚书·尧典》记载，帝尧曾经安排羲仲、羲叔、和仲、和叔恭谨地遵循上天的意旨行事，观察日月星辰的运行规律，了解掌握人们和鸟兽生活情况，根据季节变化安排相应事务。

尧推算岁时，制订历法，还创造性地提出设置“闰月”，来调整月份和季节。

从这里我们也不难看出，在传说中的尧时已经有了专职的天文官，从事观象授时。史载尧生于公元前2214年，去世于公元前2097年，享年117岁。他为我国古代天文事业作出了重要贡献。

从尧帝时期开始，我国古代就勤于观察天象，勤于记录。在长期的观察中，古人对太阳黑子、彗星、流星雨、客星，以及天气气象的记载，为我们留下了宝贵的古代天文学遗产，使我们看到了古代的天空，也感受到古代的天气气象。

黑子，在太阳表面表现为发黑的区域，由于物质的激烈运动，经常处于变化之中。有的存在不到一天，有的可达一个月以上，个别长达半年。这种现象，我们祖先也都精心观察，并且反映在记录上。

现今世界公认的最早的黑子记事，是约成书于公元前140年的《淮南子·精神训》中，就有“日中有踆乌”的叙述。踆乌，也就是黑子的现象。

比《淮南子·精神训》的记载稍后的，还有《汉书·五行志》引西汉学者京房《易传》记载：“公元前43年4月……日黑居仄，大如弹丸。”这表明太阳边侧有黑子成倾斜形状，大小和弹丸差不多。

太阳黑子不但有存在时间，也有消长过程中的不同形态。最初出现在太阳边缘的只是圆形黑点，随后逐渐增大，以致成为分裂开的两大黑子群，中间杂有无数小黑子。这种现象，也为古代观测者所注意到。

《宋史·天文志》记有：“1112年4月辛卯，日中有黑子，乍二乍三，如栗大。”这一记载，就是属于极大黑子群的写照。

据统计，从汉代至明代的1600多年间，我国古籍中记载黑子的形状和消长过程为106次。

我国很早就有彗星记事，并给彗星以孛星、长星、蓬星等名称。彗星记录始见于《春秋》记载：“613年7月，有星孛入于北斗。”这是世界上最早的一次哈雷彗星记录。

《史记·六国表》记载：“秦厉共公十年彗星见。”秦厉共公十年就是周贞定王二年，也就是公元前467年。这是哈雷彗星的又一次出现。

哈雷彗星绕太阳运行平均周期是76年，出现的时候形态庞然，明亮易见。从春秋战国时期至清代末期的2000多年，共出现并记录的有31次。

其中以《汉书·五行志》，也就是公元前12年的记载最详细。书中以生动而又简洁的语言，把气势雄壮的彗星运行路线、视行快慢以及出现时间，描绘得栩栩如生。

其他的每次哈雷彗星出现的记录，也相当明晰精确，分见于历代天文志等史书。我国古代的彗星记事，并不限于哈雷彗星。据初步统计，从古代至1910年，记录不少于500次，这充分证明古人观测的辛勤。

我们祖先重视彗星，有些虽然不免于占卜，但是观测勤劳，记录不断，使后人得以查询。欧洲学者常常借助我国典籍来推算彗星的行径和周期，以探索它们的回归等问题。我国前人辛劳记录的功绩未可泯灭！

流星雨的发现和记载，也是我国最早，《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年，夜中星陨如雨”的记载。最详细的记录见于《左传》：“鲁庄公七年夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年，这是世界上天琴座流星雨的最早记录。

我国古代关于流星雨的记录，大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次，英仙座流星雨大约12次，狮子座流星雨记录有7次。这些记录，对于研究流星群轨道的演变，也将是重要的资料。

流星雨的出现，场面相当动人，我国古记录也很精彩。

据《宋书·天文志》记载，南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年……三月，月掩轩辕……有流星数千万，或长或短，或大或小，并西行，至晓而止。”这是在公元461年。当然，这里的所谓“数千万”并非确数，而是“为数极多”的泛称。

流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁，这一事实，我国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地，则石也”的解释。至北宋时期，沈括更发现以铁为主要成分的陨石，其“色如铁，重亦如之。”

在我国现在保存的最古年代的陨铁是四川省隆川陨铁，大约是在明代陨落的，1716年掘出，重585千克。现在保存在成都地质学院。

有些星原来很暗弱，多数是人目所看不见的。但是在某个时候它的亮度突然增强几千至几百万倍，叫做“新星”；有的增强到一亿至几亿倍，叫做“超新星”。

以后慢慢减弱，在几年或10多年后才恢复原来亮度，好像是在星空做客似的，因此给以“客星”的名字。

在我国古代，彗星也偶尔列为客星；但是对客星记录进行分析整理之后，凡称“客星”的，绝大多数是指新星和超新星。

我国殷代甲骨文中，就有新星的记载。见于典籍的系统记录是从汉代才开始的。《汉书·天文志》中就有：“元光元年六月，客星见于房。”房就是二十八宿里面的房宿，相当于现在天蝎星座的头部。汉武帝元光元年是公元前134年，这是中外历史上都有记录的第一颗新星。

自殷代至1700年为止，我国共记录了大约90颗新星和超新星。其中最引人注意的是1054年出现在金牛座天关星附近的超新星，两年以后变暗。

1572年出现在仙后座的超新星，最亮的时候在当时的中午肉眼都可以看见。

《明实录》记载：

隆庆六年十月初三日丙辰，客星见东北方，如弹丸……历十九日壬申夜，其星赤**，大如盏，光芒四出……十月以来，客星当日而见。

我国的这个记录，当时在世界上处于领先水平。

我国历代古籍中还有天气、气象的记载。

夏代已经推断出春分、秋分、夏至、冬至。东夷石刻连云港将军崖岩画中有与社石相关的正南北线。

商代关注不同天气的不同现象。甲骨文中有关于风、云、虹、雨、雪、雷等天气现象的记载和描述。

西周时期用土圭定方位，并且知道各种气象状况反常与否，均会对农牧业生产造成影响。《诗经·幽风·七月》，记载了天气和气候谚语，有关于物候的现象和知识；《夏小正》是我国最早的物候学著作。

春秋时期，秦国医学家医和开始将天气因素看做疾病的外因；曾参用阴阳学说解释风、雷、雾、雨、露、霰等天气现象的成因。

《春秋》将天气反常列入史事记载；《孙子兵法》将天时列为影响军事胜负的5个重要因素之一；《易经·说卦传》指出“天地水火风雷山泽”八卦代表自然物。

战国时期，重视气象条件在作战中的运用。庄周提出风的形成来自于空气流动的影响，并提到日光和风可以使水蒸发。《黄帝内经·素问》详细说明了气候、季节等与养生和疾病治疗间的关系。

秦代形成相关的法律制度，各地必须向朝廷汇报雨情，以及受雨泽或遭遇气象灾害的天地面积。《吕氏春秋》将云分为“山云、水云、旱云、雨云”四大类。

汉代列出了与现代名称相同的二十四节气名，并且出现了测定风向及其他天气情况的仪器。西汉时期著名的唯心主义哲学家和今文经学大师董仲舒指出了雨滴的大小疏密与风的吹碰程度有关。

东汉哲学家王充《论衡》，指出雷电的形成与太阳热力、季节有关，雷为爆炸所起；东汉学者应劭《风俗通义》，提出梅雨、信风等名称。

三国时期，进一步掌握了节气与太阳运行的关系。数学家赵君卿注的《周髀算经》，介绍了“七衡六间图”，从理论上说明了二十四节气与太阳运行的关系。

两晋时期，“相风木鸟”及测定风向的仪器盛行。东晋哲学家姜芨指出贴近地面的浮动的云气在星体上升时，能使星间视距变小，并使晨夕日色发红。晋代名人周处的《风土记》提出梅雨概念。

南北朝时不仅了解了气候对农业生产的影响，还开始探索利用不同的气候条件促进农业生产。

北魏贾思勰《齐民要术》，充分探讨了气象对农业的影响，并提出了用熏烟防霜及用积雪杀虫保墒的办法；北魏《正光历》，将七十二气候列入历书；南朝梁宗懔《荆楚岁时记》，提出冬季“九九”为一年里最冷的时期。

隋唐及五代时期，医学家王冰根据地域对我国的气候进行了区域划分，这是世界上最早提出气温水平梯度概念的。隋代著作郎杜台卿《玉烛宝典》，摘录了隋以前各书所载节气、政令、农事、风土、典故等，保存了不少农业气象佚文；唐代天文学家李淳风《乙已占》，记载测风仪的构造、安装及用法。

宋代对于气象的认识更为丰富和详细，在雨雪的预测及测算方面更为精确。

北宋地理学家沈括《梦溪笔谈》，涉及有关气象的如峨眉宝光、闪电、雷斧、虹、登洲海市、羊角旋风、竹化石、瓦霜作画、雹之形状、行舟之法、垂直气候带、天气预报等；南宋绍兴酒秦九韶《数书九章》，列有4道测雨雪的算式，说明如何测算平地雨雪的深度。

明代工部尚书熊明遇《格致草》，根据西洋科学原理，辨析了自然界变化与历史上所载的灾异及风、云、雷、雨诸气象现象之间的关系，他所设计的“日火下降、气上升图”，系统地说明对流性天气的形成。

清代译著《测候丛谈》，采用“日心说”，全面介绍了太阳辐射使地面变热以及海风、陆风、台风、哈得来环流、大气潮、霜、露、云、雾、雨、雪、雹、雷、平均值及年、日较差计算法、大气光象等大气现象和气象学理论。

岁月推移，天象更迭。我们祖先辛勤劳动，留下宝贵的天象记录，无一不反映出先人孜孜不倦、勤于观测的严谨态度，无一不闪烁着我们民族智慧的光辉。这些，是我国古代丰富的文化宝库中的一份珍贵遗产，对今后更深刻地探索宇宙规律，都将起到应有的作用。

螃蟹星云对于地球观察者张开角度为360度需要大约857年多，1920年减857年等于1063年，也就是说在1063年对于地球观察者来说螃蟹星云刚爆炸完准备抛射物体，那么再减去到地球的距离5000光年等于公元前3937年发生刚爆炸完

它是个超新星残骸，源于一次超新星（天关客星，SN 1054）爆炸。气体总质量约为太阳的十分之一，直径六光年，现正以每秒一千公里速度膨涨。星云中心有一颗直径约十公里的脉冲星。这超新星爆发后剩下的中子星是在1969年被发现。其自转周期为33毫秒（即每秒自转30次）。

蟹状星云位于金牛座，距离地球大约6500光年，大小约为12×7光年，亮度是85星等，肉眼看不见。对蟹状星云最早的记录出自中国的天文学家，公元1054年的七月，中国的一位名叫杨惟德的官员，向皇帝奏报了天空中出现了一颗“客星”。英国的一个天文爱好者(1731年)，1771年法国天文学家梅西耶在制作著名的“星云星团(M)表”时，把第一号的位置，留给了蟹状星云，编号为M1。　1892年美国天文学家拍下了蟹状星云的第一张照片，30年后天文学家在对比蟹状星云以往的照片时，发现它在不断扩张，速度高达1100公里/秒，于是人们便对蟹状星云的起源发生了兴趣。由于蟹状星云扩张的速度非常快，于是天文学家便根据这一速度反过来推算它形成的时间，结果得出一个结论：在900多年前，蟹状星云很可能只有一颗恒星的大小。因此1928年美国天文学家哈勃首次把它与超新星拉上了关系，认为蟹状星云是公元1054年超新星爆发后留下的遗迹。

类型超新星残骸

赤经 05h 34m 3197s

赤纬 +22° 00′ 521″

距离 6300 光年

视星等 +84

视直径 6×4 角分

星座金牛座

半径 3 光年

绝对星等 -3

1054年

　　中国古代天文学家最早发现天关客星。1731年英国医生、天文爱好者拜维斯发现蟹状星云。　1758年梅西叶将蟹状星云排在他所编的星云表第1号，称为M1。

1850年