本文原创作者:水木长龙
太阳,作为整个太阳系的中心天体——太阳系的几乎所有天体(行星、小行星、流星、彗星、星尘等)都围绕着太阳做旋转运动,不但坚守本分地恪尽着自己的职责——为整个太阳系提供着光和热能量,而且尤为地球上万物的生长提供着不可或缺的生命的能量来源。甚至随着人类科技的发展进步,很多高科技上使用的能源也多是来自太阳能量的采集。可谓是,地球上的万物生命,片刻都离不开太阳。正是因为太阳的存在,地球才能繁衍出如此种类繁多、品种齐全的生命形式。而作为人类的我们,也才能得以安享这个舒适温暖的地球世界。
然而,任何事物(无论有生命的还是无生命的,无论是宏观的还是微观的)都有其生命周期,随着时间的向前演进,总有结束的那一天。现在我们地球上的环境舒适安逸,可供地球万物繁衍发展,并不代表未来也会一直如此。谁能保证,太阳会一直提供给我们这样舒适的温度和热量呢?故而,居安思危,未雨绸缪,并非杞人忧天,庸人自扰。也正因此,我们科学家、天文研究者和探索者们正在积极地寻找下一颗适宜人类居住生存的“地球”。
刘慈欣的「流浪地球」描写的正是太阳未来四百年即将发生氦闪,人类通过地球上建造的一万多台发动机欲将地球开出太阳系的五步计划。这本是一部科幻著作,是对太阳演变晚期的一种可能推想,本无需担忧什么,因为根据天文物理学界对太阳年龄的估算,太阳在主序星阶段可以燃烧100亿年,而现在才过了46亿年,还有50多亿年太阳内部的氢元素才会被消耗殆尽。
无论是「流浪地球」中科幻的超前推想,还是天文物理界的计算机模拟估算,我们不妨抛开两者,实际地分析探讨一下,我们太阳的实际寿命究竟还剩多少。探索科学,探索宇宙,水木长龙与您继续我们的探索之旅。
根据科学家们的分析,太阳的燃烧大致会分为三个阶段:黄矮星,红巨星,白矮星。黄矮星在100亿年后会变为红巨星,红巨星在10亿年后会步入白矮星阶段,白矮星不再进行核聚变反应,而只是逐渐地释放热量,最终变为黑矮星,这一期间大约维持30亿年,至此太阳一生的“热量”算是散发完毕。
而我们地球能够安享太阳温暖普照的时间是54亿年,事实真如此吗?或许根本不是呢?
而在大刘写「流浪地球」之前,便有科学研究者对太阳氢聚变的时间进行过深入研究,从计算机模拟得出的时间与科学界曾经预估的时间相差很远,多次的模拟平均值远小于100亿年。其实,即使没有计算机模拟程序,我们也可以推测个大概。
首先,可以看一下上世纪儿童漫画中的太阳颜色,你会发现太阳基本上都是黄色的。而现在再看我们的太阳,很明显是白色的。这说明了什么?
太阳光谱型为G2V(第一位字母“G”代表光谱类型,第二位数字“2”代表光谱频率高低,第三位罗马数字“V”代表恒星演化阶段),而“G”在光谱类型中的分类是“黄色到黄白”,温度在5000~6000K之间。也就是说我们的太阳从上世纪的黄色演化到了本世纪的黄白色,目前正在向白色阶段演化。
其次,可以留意一下上世纪与本世纪太阳的大小变化,会发现:现在的太阳不但趋于白色化,体积也没有上世纪的大了。
以上两种现象说明了什么呢?研究者分析推测:太阳内部的氢聚变已经进行到了一多半,现在正在更加剧烈地聚变燃烧。那么,现在的聚变燃烧还只是氢元素吗?答案:很可能已经不再只是氢元素的聚变燃烧,而且还伴随有氦元素的聚变燃烧。
详细分析:
太阳在前半部分的氢聚变燃烧阶段,之所以能维持本身的动态平衡,主要在于内核的氢聚变产生的辐射压与太阳本身的引力处于一种大小基本相等、方向相反的平衡。随着氢聚变的不断发生,辐射压逐渐会超过平衡的引力,而太阳自身的磁场膨胀速率却远慢于辐射压,导致核聚变的膨胀受到一种束缚的阻碍,这种阻碍会随着辐射压的增大而使太阳内部的温度和压力呈指数级的增加,于是根本无需等到氢聚变的任务接近尾声氦聚变就会被触发,而是在氢元素聚变反应到一半之后,太阳自身磁场的挤压与自身引力的牵拉就有可能点燃氦聚变。
也就是说,在氢聚变进行到一半之后,核聚变将与氢聚变共同进行。很快太阳内核温度会达到超过一亿度以上,氦聚变成的碳元素会不断像太阳中心沉积。而随着太阳热能量的不断向外扩散,太阳外壳并不会因此而像红巨星那样膨胀,反而会被反冲磁场(与白矮星期间阻碍引力坍缩的电子简并压力相似)的反作用力束缚,从而导致超温、超压、超密的能量进一步增大,进而进一步加快氢、氦聚变的进行。最终,等不到54亿年,太阳的氢元素和氦元素便有可能都被燃烧殆尽,而最终变为一颗黑矮星。也就是说,太阳可能不会经历红巨星,而有可能直接跳变为白矮星,并最终演化为黑矮星。
那么,太阳变为黑矮星的时间会多久呢?或者说,太阳燃烧完氢和氦元素会需要多久时间呢?不如更恰当地这样问:太阳能够保持目前这样适宜地球万物生长的温度还能维持多久呢?
这需要从太阳自身引力、辐射压与磁场膨胀速率的动态平衡来决定。或许,还有几亿年,也或许只有几十万年,甚至只剩下不到几个世纪了。或许,太阳的氦闪已经开始,只是目前还没有被人类察觉到。也许,刘慈欣的科幻作品说不定真的就变成了真的,毕竟变成真的科幻小说不止一两部,不是吗?或许,已经有科学家发现了太阳正在不按正常的阶段演化,所以极力寻找第二个“地球”。
不管太阳还能维持地球上的生命多久,我们都必须想方设法飞出太阳系,曾有三位伟大的科学家已经提醒过我们:
尼古拉.特斯拉:只有逃出太阳系人类才能看到永久生存下去的希望。
阿尔伯特.爱因斯坦:我的质能方程被挡在了太阳系的围栏之内。
斯蒂芬.威廉.霍金:地球如同被流放到太阳系的一座孤岛。
如今,被誉为“中国当代科幻第一人”的刘慈欣似乎也正在提醒着我们什么。
飞出太阳系是我们全人类的使命,势在必行,不是吗?
今天的分享就到这里,感谢对水木的支持。
本篇文章「水木长龙」原创,转载标明出处,谢谢!(2019/02/19)
你应该写写人类还有多少时间!而不用去关心太阳和地球有多少寿命!!因为在怎么算也活不过他们的寿命呀[笑着哭][笑着哭]
8
当太阳然烧到最后之时留下的残骸,那里就是一颗颗行星在运动,那里或许又出现另外一个宇宙,我们这个宇宙起初可能也是一颗恒星发展成为今天也说不定。