履历了漫永劫光后,太阳逐渐接近生命的绝顶。它的光线起头加强,体积起头膨胀,概况逐渐接近本来间隔太阳概况1.5亿千米的地球轨道,并将它吞没。这一幕并不是庸人自扰,而是凭据咱们已经知物理纪律所获得的严谨迷信论断——在将来某天,太阳会走到生命的绝顶。届时,人类是否是该跑路,筹备“流离地球”了?不,如今就流离,不免难免有点早。
太阳作为太阳系的中间天体,采纳核聚变的方法向太空开释光以及暖。在此进程中,太阳将份子量为1的氢原子核,颠末3步中心进程,聚酿成份子量为4的氦原子核,此中丧失的品质转化成为了太阳发光发烧的能量。
经由过程与太阳不异的核聚变原理,人类研收回氢弹,可以或许发生庞大爆炸威力,是一种不成控的核聚变装配。为了操纵这类效率极高、干净无净化的能量发生方法服务咱们的出产糊口,迷信家们始终致力于可控核聚变装配的研究。遗憾的是,尽管列国投进年夜量资本展开研发,今朝间隔可控核聚变装配实用化,尚有很长一段间隔。
而太阳已经经不乱入行了约46亿年的可控核反响,延续不竭地用光以及暖哺养整个太阳系。那末,节制太阳不酿成一颗氢弹的气力来自哪里呢?
均衡使太阳没有成为氢弹
实在,节制太阳不酿成一颗氢弹的气力,就是咱们认识的重力。从感受上,习以为常的重力彷佛很难与毁天灭地的核反响相对抗。但质变会引发量变,聚合成品质至关于33万个地球的太阳构成物资,其所发生的重力,足以节制住核反响。可以说,重力与核反响之间的互相作用,主宰了太阳的生命印记。
太阳如许的恒星造成于原始星云,在自身重力作用下,构成原始星云的物资会不竭汇集紧缩,密度以及压强不竭增年夜。而在人类制造的核聚变装配中,要想像启动汽车发念头同样使核聚变起头,至关坚苦。由于在核聚变中,带正电荷的原子核间存在静电斥力,犹如一座年夜山绵亘在核聚变产生的路途上,必需先有足够的能量降服静电斥力,能力让产生聚变的原子核足够接近。
而太阳造成时,仅仅寄托重力的挤压就点燃了核聚变。因为物资自己压强发生的向外膨胀力,有余以抵御驱植物质向内紧缩的重力,于是,星云中物资一边汇集一边向内紧缩的进程可以不竭延续上来;此中心的密度以及压强延续增高,迫使氢原子核互相接近,入而触发了核聚变反响起头。同时,恒星中汇集的品质又决议了核反响的速度——恒星品质越年夜,中间会遭到更年夜重力榨取,发生更低压强,使更多氢原子核互相接近,核反响速度也就更高。
当太阳慢慢成为一颗成熟的恒星后,其核反响速度与恒星物资的重力到达了一种简便又精良的均衡。若是太阳从均衡态向外膨胀,中间遭到的挤压减小,核反响速度会下降,发生的能量会削减,恒星中间的温度会下降。由此,恒星中间向外膨胀的力没法支持恒星向中间紧缩的重力,膨胀进程将没法延续。反过来讲,若是太阳向中心紧缩,将会使核反响加快,发生更年夜向外膨胀的力,紧缩进程一样没法延续。总之,一旦步进丁壮,太阳只能不乱在一个相对于固定的个头上。
这类精良的均衡并不是太阳的专利,而是放之宇宙而皆准的根基原理。迷信家们经由过程持久观测堆集后发明,处于丁壮的恒星几近都处在如许一种不乱的状况中,被称之为“主序恒星”。对它们来讲,品质较年夜的、均衡状况下的核反响速度要更高。
太阳的闭幕与地球的流离
犹如人有生老病死,上文所说的这类均衡也不克不及海誓山盟——太阳会在履历一系列膨胀、爆炸与脉动后,终极回于寂静。
而在这所有起头以前,人类患上想法子“跑路”,筹备“流离地球”了。因为太阳这个“年夜炉子”会跟着时间增加越烧越旺,当炉中燃料燃绝时,应当将灰烬请出,再参加新燃料继续熄灭。然而,对太阳如许的恒星,没有内部的气力为它实现这个进程。核反响损耗氢,发生氦,都聚积在恒星外部。氦的份子数年夜于氢,是以恒星外部密度会跟着恒星春秋的增长而增年夜,外部核反响速度也会逐渐增长。
研究计较评释,今朝,太阳的核反响速度年夜概比太阳刚成为主序恒星时年夜30%,几十亿年后,不竭加速的太阳核反响速度会使太阳辐射出的能量约为今朝2倍。在如斯激烈的辐射晖映下,地球概况温度将到达上百摄氏度,陆地以及湖泊中的液态水会被汽化。以咱们今朝的认知,包含人类在内的生物体是没法在这类情况下生存的——除了非人们研收回了可以或许遮挡太阳激烈辐射的装配。届时,太阳仍处于主序恒星状况。
而再日后,太阳中间区的氢熄灭殆绝,遏制了氢聚酿成氦的暖核反响,酿成了一个氦核。因为没有了核反响匹敌重力,恒星中间四周的物资起头向焦点挤压,不竭增高焦点温度;间隔焦点较遥的一些残余氢在低温作用下被点燃,驱动太阳外层不竭向外膨胀,接踵兼并水星与金星的轨道,并有可能吞没地球的轨道。届时,太阳已经经退出了主序恒星行列,酿成一颗红巨星,这是恒星熄灭到前期所履历的一个不不乱阶段。
接着,太阳入进了“表里两着花”的状况。除了了内部的氢壳继续产生核聚变反响外,内核残余的氦在不竭增年夜的温度作用下被“点燃”,产生了由氦聚酿成碳的核反响,而这一时间短的让人赞叹——在数分钟内,至关于太阳品质40%的氦被激烈“熄灭”成碳,开释出年夜致至关于太阳在当前状况下延续数百万年所开释的能量。这类征象被迷信家们称之为“氦闪”。之后,太阳在继续熄灭氦的同时,自身已经没法归到均衡状况,只能不竭瓜代膨胀与紧缩,成为一颗脉动变星,即由脉动引发亮度变革的恒星。
当氦再次燃绝时,太阳的生命也就走到了绝顶——太阳焦点的物资将塌缩成一颗密度极高的白矮星,而外层物资则会向外扩张,造成行星状星云。白矮星的密度极高,1立方厘米白矮星的品质就足有1吨。
那末,届时地球的运气会怎样样呢?在红巨星的演化进程中,兼并地球的轨道是年夜几率事务。以前有学者认为,因为太阳开释的能量都是品质转化来的,太阳总品质会跟着核反响入行而削减,地球遭到的引力也会响应减小,会自觉向阔别太阳的标的目的静止。然而,2008年颁发在《皇家天文学会月刊》的一项研究发明,潮汐力会迟滞地球阔别太阳的脚步,否认了地球如许逃出仙游的可能。不外,在太阳酿成红巨星前,地球就已经经被烤成一片穷山恶水。若是坐等年夜天然的气力挽救咱们,生怕已经经来不迭了。
被眷顾的星球
要预知几十亿年后产生在太阳身上的工作,天文学家除了了可以寄托实践计较以及计较机摹拟外,还能经由过程远望处于分歧“春秋”的漫天恒星来勾画出恒星演化进程的全貌。牛顿、爱因斯坦和一众天文学家联手包管,咱们的太阳应当会依照前文描写进程走完一辈子。
是以,年夜家无需担忧太阳会提早朽迈霸占并地球。同时,这或许能让咱们再次发明家园——地球的难得。这是一颗遭到入地太多眷顾的星球,它处在太阳周围的宜居带里,可以容许液态水不乱存在孕育生命;较强的地磁场屏障了太阳高能粒子的侵袭,庇护了年夜气层不被太阳风吹走;太阳不会暴发过于壮大的耀斑,不然地球将延续处于强X射线以及伽马射线的轰击之中;年夜气层的密度以及成份可以或许有用的调理温度,让咱们处于既不寒又不暖的情况中;适度歪斜的地轴使年夜部门地域有了四时变革;地球轨道以外的太阳系其余年夜行星又吸引了很多可能撞击地球的小天体。
当这些有益身分集中到一块儿时,才让这个星球上有了多姿多彩的生灵,孕育出人类生命。当咱们将千里镜指向浩瀚的宇宙之中,试图从繁星间找到一颗与咱们一样幸运的行星时,却一直没有一个肯定性的发明。若是如今咱们就踏上流离之路,实在其实不知道哪里才是立足之地。
好在太阳生命的闭幕产生在几十亿年之后,如今的咱们可以好好爱护保重家园,不让和平、净化、天气变革、动力损耗将其粉碎,将一个标致多彩的地球一代一代传上来。