臺北市立天文科學教育館

太陽的能量來源是核心的核融合反應，這是一種在極高溫高壓條件下，將輕原子核結合形成較重原子核的過程。太陽核心的條件極為苛刻：溫度約攝氏 1,500萬度，壓力約為地球大氣壓的 2,500 億倍，密度約為每立方公分 150 公克（是水的 150 倍、黃金的 8 倍）。在這種環境下，氫原子核（質子）能夠發生融合，生成氦原子核並釋放出大量能量。

質子－質子鏈反應（Proton-Proton Chain，簡稱 PP 鏈）

這是像太陽這種中小質量恆星產生能量的主要方式。PP 鏈反應分為三個主要步驟：

• 第一步，兩個氫原子核融合成氘核，釋放正電子和微中子。
• 第二步，氘核再與一個質子結合，生成氦-3，並釋放伽馬射線。
• 第三步，兩個氦-3 結合成氦-4，釋放出兩個質子與能量。

整體而言，四個質子最終轉化為一個氦-4 原子核，同時釋放兩個正電子與兩個微中子。由於生成的氦原子核質量略小於原先的四個質子，這 0.7% 的質量損失會根據 E=mc² 轉化為能量。太陽每秒約有 6 億噸氫參與核融合，其中約 400 萬噸質量轉換為能量，釋放總功率約為 3.828 × 10²⁶ 瓦。

圖說：質子－質子鏈反應示意圖。主要過程是由四個質子（Proton）合成一個氦-4原子核（Helium-4）並釋放出正電子（Positrons）、微中子（Neutrinos）及能量（Energy）。

其他核融合路徑：CNO 循環

在太陽核心中，除了 PP 鏈反應外，還有約 1% 到 2% 的能量來自 CNO 循環。這是一種利用碳、氮、氧作為催化劑，幫助氫融合成氦的機制。CNO 循環在更高溫、質量更大的恆星中所占比例更高。

太陽能量的穩定性

太陽目前正處於主序星階段，核心的氫融合已持續約 46 億年，預計還能再持續 50 億年。這段期間內，太陽的光度每十億年大約只增加 1%，這種穩定性提供了地球生命演化的理想條件。