科普一下:太阳的寿命之谜

太阳是我们这个星系赖以生存的能量源泉,如果没有太阳,地球上的人类、动物和植物都会无法生存。但是,太阳也是有寿命的,也会有衰老死亡的一天。

太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量,这种能量是由四个氢原子核在高温高压的条件下聚变成一个氦原子核而释放出来的。我们知道,一个氢原子核的原子量是1.00728,一个氦原子核的原子量是4.0015,4个氢原子核的质量应为4.0292。当4个氢原子核聚变成1个氦核时,就要亏损0.0276个单位的质量,其中,1克氢核聚变成氦核时要亏损0.0069克的质量。这就是说,太阳能的产生是以消耗质量为代价的,而且这些质量转化成太阳辐射就不再属于太阳了。太阳每秒钟要损失大约400万吨的质量,不过,这对于巨大的太阳质量来说简直太微不足道了。从太阳诞生到目前的50亿年中,太阳仅消耗了0.03%的质量,即使再过50亿年也仅消耗太阳质量的0.06%。可问题是,太阳质量再大,总还是有限的,到底太阳的寿命还能维持多长时间呢?对地球又有什么影响呢?

通过研究其它恒星的演变规律,科学家们推测,太阳上的氢聚变反应至今为止已经经历了几十亿年,氢不断减少,氦不断产生,这段时间是太阳的青壮年期。等太阳进入了老年期,就会变成“红巨星”。在这个阶段,恒星将会逐渐膨胀到比原来大十多亿倍的体积,同时表面的温度会降低,光度就会增大,变得十分明亮。我们在夜晚的时候遥望星空,会看到很多十分明亮的星星,其中有些就是红巨星。

红巨星一旦形成,就朝恒星的下一阶段——白矮星进发。当外部区域迅速膨胀时,氦核受反作用力却强烈向内收缩,被压缩的物质不断变热,最终内核温度将超过一亿度,点燃氦聚变。最后的结局将在中心形成一颗白矮星。

白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星。白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论,白矮星是在红巨星的中心形成的。白矮星是一种很特殊的天体,它的体积小、亮度低,但质量大、密度极高。比如天狼星伴星(它是最早被发现的白矮星),体积和地球相当,但质量却和太阳差不多,它的密度在1 000万吨/立方米左右。

白矮星由于没有热核反应来提供能量,温度就会一直降低,最终停止发光发热,变成“黑矮星”,在宇宙中一直飘浮着。太阳会不会像其他恒星一样演化,现在还没有定论。但科学家们认为,几十亿年后,太阳会在快要灭亡时迅速膨胀,太阳系内的星体和星际物质都会被“吞噬”掉;50亿年后,太阳就会成为红巨星。那时地球上的一些生命都会消亡,温度比现在要高2到3倍,海洋会消失,人们仿佛就会回到神话传说中的“九个太阳”的时代。对人类而言,那时无疑就会是世界末日。但幸运的是,“世界末日”距现在还很遥远。随着人类科技水平的日益进步,相信到时人类一定能够为自己找到生存的方法。

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