宇宙学·天文 | 太阳烧完了怎么办？
徐来
2017-09-27
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宇宙学·天文 | 太阳烧完了怎么办？
| 暖爸型转述师 | ：金北平
徐来
话说，某个国家的总统突然宣布，要在2017年内，发射一艘宇宙飞船，把宇航员送到太阳上去。这个消息真是振奋人心，当时有很多记者来采访。有一个记者就问了，“总统先生，我听说太阳上很热，那么热宇航员受得了吗？”总统非常自信，大手一挥说，“我们将会在傍晚去，那个时候比较凉快！”
当然，这只是一个笑话。我们知道，傍晚之所以凉快，并不是太阳本身温度变低了，而是随着地球的自转，我们所在的位置逐渐背对太阳而已。无论是清晨、傍晚，还是深夜，太阳该是什么温度，就是什么温度。
那么，太阳有没有可能真的冷却下来呢？
太阳。图片来源：wiki
太阳到底有多热？
要弄清楚太阳有没有可能冷下来，首先，我们要搞清楚一点：太阳上面到底是什么东西在烧。
一开始，大家并不知道太阳上面是什么东西在烧的。大家只能凭感觉，看到太阳了，“诶哟，怎么这么刺眼，眼睛都被弄疼了。”或者像是夏天的正午，走到大太阳的地下，白茫茫的一片，诶哟眼睛都睁不开了。
再去感受一下太阳，晒晒太阳，哪怕是在最冷最冷的冬天，你晒着太阳的时候，都会觉得浑身上下很快热起来，哪怕眼前就是冰雪，哪怕你没有穿太多的衣服，太阳也能让你冒汗。那要是大夏天晒太阳那就更是厉害了，感觉整个人都要烧起来了——这个感受是非常非常明显的，任何一个人，都会把太阳和这种光、热联系在一起。
在古人的生活当中，也能体会到跟这样的光和热略有一点点相似的感受，那就是生起火堆，围坐在周围的感觉。这样很容易就会联想到，太阳和火焰有关。
所以，在各个民族的神话当中，描述到太阳的时候，都会和火有关。但是，神话通常不太会说太阳上的火是怎么来的，到底是什么东西在燃烧。
后来，科学家们发现，火焰的颜色和温度有关。然后，他们开始用这个方法来分析太阳的温度。我们平时看到的太阳光线是白色的，但实际上它是好多颜色混合在一起的。用一根横截面是三角形的玻璃柱子——也就是所谓的三棱镜，可以把太阳的白色光线拆分开，看到赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫这一系列颜色。
科学家尝试测定每一种颜色的亮度，得到了一条相应的亮度曲线，再通过一个非常复杂的计算方法，计算出太阳的温度。太阳表面的温度是6000度。这可真是一个非常可怕的温度。要知道，超过1000度的时候，黄金都会熔化，变成液体，不到3000度，黄金熔液就可以像烧开的水一样沸腾，变成气体。
通过小水滴的折射，也能看到太阳的七色光。图片来源：weiki
太阳已经到了“中年”
测到这个温度之后，科学家可犯了难。出现了他们以当时的认知，无法理解的情况——到底是什么东西在燃烧，让太阳获得了这样高的温度。
如果我们把木材加工成木炭，那么烧起来比单烧木材产生的温度要高，以咱们目前的水平，理论上说最高能烧到接近2000度的高温。而加工过的煤炭，可以烧得更热一些。当时，人们也已经发现石油了，各种从石油当中分离出来的燃料，烧起来的温度，也差不到哪里去。无论如何，都烧不出6000度的高温来。
这个问题已经够费脑子的了，但当时科学家们还面临另一个更大的问题：假设太阳上堆满各种燃料，那么它到底能烧多少年。有科学家以这种计算方式算出的结果是，太阳最多烧上几百万年，就会完全烧空。
但是，解决这个问题，光靠硬算是不行的，它需要科学家拓展自己对世界的认识。很多很多年之后，科学家才弄明白一件事情，原来产生能量的方式，不光是把木柴、煤炭或者石油点燃了，烧一烧，还有其他的方式，比如太阳上正在发生的一种反应，叫做核聚变。
核聚变本身非常复杂，简单一点说，就是构成太阳的最主要的东西——氢，也就是我们经常说的氢气的那个氢， 氢受到极高的高温影响，以及特别大的压力影响，在彼此融合的过程中，会释放出巨大的能量。
科学家一直都梦想着建立一套方法，来让这种核聚变反应受到人类的控制，然后再利用这种巨大的能量来给大家发电。不过，这个非常难，到现在，都没找到太好的方法来控制它。但这样的反应在太阳上，又无时无刻不发生着。太阳释放到四面八方的，以及传送到我们地球上来的光和热，就来自这种变化。
科学家根据这种变化的原理，重新计算了太阳可以为我们提供能量的年限，结果发现， 太阳到现在，实际上已经“燃烧”了45亿年，而且还将继续“燃烧”50亿年。
未来太阳会如何发展？
50亿年，那可是一个数都数不过来的数字，长到无法想象的程度。但是，我想，你一定会继续追问，到了那个时候，太阳到底会变成什么样子呢？
不光是你关心这个问题，科学家也很关心这个问题。所以，他们开始计算，根据物理学原理，在接下来的50亿年里，太阳到底会发生什么。
虽然太阳上无时无刻不发生着核聚变，但是这个反应现在主要是在太阳的最中心位置发生的。因为这个地方压力最大。不过，随着中心位置的氢逐渐消耗完，核聚变也会慢慢地向外面扩散，太阳的个头也会随着这个扩散而慢慢变大。到那时候，太阳的“燃烧”会比一开始强烈许多，它的体积也会大出来许多，甚至会扩展到火星的轨道上来，把地球的活动范围都包括进去。当然，在地球被太阳吞噬之前，早已被烤成了一个毫无生机的大热球。
但是，太阳不会无限制地扩大下去。而是会在某个时刻突然收缩，变成一个很小，但是密度非常大的星球。 密度是什么？密度就是单位体积里的质量。单位体积里的质量越大，密度就越大 。就像同样体积大小的两个球，一个是气球，一个是铁球，肯定是铁球的质量大一点，那么，我们就说铁球的密度更大。到时候，太阳就会变成白矮星。因为科学家把这种低光度、高密度、高温度的恒星都叫做白矮星（White Dwarf）。
太阳的生命循环（未依照大小的比例绘制）图片来源：wiki
博物学家养成记
想想还是有点害怕的吧？在未来的某一天，太阳会把整个地球都吞噬掉。尽管如此，科学家还是相信，到那个时候，人类已经拥有了星际移民的能力，不需要担心地球家园的毁灭。
如果到时候，你也要移民到外星球去，你希望自己去哪颗星球呢？在评论区告诉我和大家吧。
今天我们学习了3个知识点：
通过三棱镜，太阳光可以被分解成七色光。科学家测定每种颜色的温度，画出太阳的温度曲线，并且计算得知，太阳表面的温度是6000度；
太阳上能量的来源是核聚变。核聚变就是氢原子彼此融合并释放出巨大能量的过程。随着核聚变的发生，太阳的体积会越来越大。
太阳上有非常多的氢，科学家计算出，太阳已经了“燃烧”了45亿年，并将继续燃烧50亿年左右。随着它的体积不断扩大，它会突然收缩，变成一颗白矮星。
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今天，是博物学陪伴你的第 169 天，恭喜你，又收集了一个新知识！下一期我们继续研究。
