太阳每天都会准时升起,这颗太阳系的“母星”,是地球生命的重要能量来源。我们都知道,太阳的核心温度高达1500万摄氏度,每秒能把6亿吨氢聚变成氦,释放的能量相当于1000亿颗氢弹爆炸。那么,太阳未来的命运会如何呢?
提到太阳“烧”氢,很多人会以为,和家里烧煤气一样需要氧气,答案却并非如此。太阳的“燃烧”是核聚变,靠的是极高的温度和压力,把氢原子的原子核捏在一起,变成氦原子核,这个过程会释放巨大能量,不需要任何氧气。
氢原子核带正电,会互相排斥,要让它们克服排斥力聚在一起,必须有极端环境。而太阳核心刚好满足,其核心温度1500万℃,压力是地球大气压的2500亿倍。
所以,在这种环境下,氢原子会变成“等离子体”,裸核的运动速度极快,碰撞时就能突破排斥力,发生聚变。具体过程是“质子-质子链反应”,4个氢原子核经过一系列碰撞,最终聚变成1个氦原子核。
这个过程中,质量会“亏损”。4个氢核总质量约4.03188原子质量单位,1个氦核质量约4.00268原子质量单位,亏损的0.0292原子质量单位,会根据爱因斯坦的E=mc²转化成能量,这就是太阳能量的来源。
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那么,太阳的氢是不是很快会用光?
大家其实不用慌,因为聚变效率很低。6亿吨氢参与聚变,最终只有0.042亿吨的质量转化成能量,剩下的5.958亿吨会变成氦,留在核心。
太阳的总质量约1.989×10³⁰公斤,其中73%是氢,也就是约1.45×10³⁰公斤。目前,太阳核心可供聚变的氢,每秒钟有6亿吨参与聚变。所以,按照这个速度,太阳还能持续燃烧约50亿年。
那么,太阳未来的命运会如何呢?
科学家说,50亿年后,太阳核心的氢会完全耗尽,只剩下氦核,这时候主序星阶段结束,太阳会进入“红巨星阶段”,开始一系列剧烈变化。
核心氢耗尽后,核聚变会转移到核心外层的氢壳层。这里的氢开始聚变,产生的能量会把太阳外层的气体向外推,让太阳体积急剧膨胀。最终,太阳的半径会达到现在的100倍左右,也就是约7亿公里。
这时候的太阳,表面温度会从现在的5500℃,降到3000℃左右,颜色会变成红色,所以叫“红巨星”。红巨星阶段会持续约10亿年,期间核心的氦会在高温高压下开始聚变,变成碳和氧。
等氦也耗尽后,太阳的外层大气会被抛射出去,形成“行星状星云”,而核心会坍缩成一颗“白矮星”。不过,白矮星没有核聚变,只能靠余热发光,温度会慢慢降低,从最初的10万℃降到几千℃,最终变成一颗不发光的“黑矮星”。
现在大家都清楚了吧?太阳的寿命还有50亿年,对于人类来说还十分漫长。也许再过10亿年,人类就能离开太阳系,找到其他的宜居天体了。所以说,留给人类的时间,还有很多。返回搜狐,查看更多