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太阳末日

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、动物和植物都无从生长,我们美丽的地球将会一片死寂。太阳如同烈焰,带给人类温暖和光明,从古至今都被视为至高无上的象征。太阳会有衰老死亡的一天吗?它的未来将会如何?

宇宙中,太阳是离地球最近的恒星。其核心温度高达1500万~2000万K,每秒都有6亿多吨的氢聚变为氦,每4个氢原子核在这一过程中聚变为1个氦原子核,太阳也就因此向外辐射出一小部分的能量。地球植物的生长和光合作用,煤、石油等矿藏的形成,大气循环、海水蒸发、云雨生成等等,均源于太阳的活动。10亿年来,地球的温度变化很小,不超过20℃。这是太阳稳定活动的证据,这也为生命的孕育、演化打下良好基础。

太阳上的氢聚变反应至今为止已经历了几十亿年,从不间断。氢持续减少,氦不断产生,太阳的未来是怎样的呢?

恒星演化理论诠释了“主星序阶段”,即从恒星中心核内的氢开始燃烧直至全部生成氦。恒星在主星序阶段上称为“主序星”。各恒星体根据各自质量在主星序中存在的时间是不同的。天文学家爱丁顿发现,恒星体的质量与它为抗衡万有引力而产生的热量成正比;星体膨胀速度与产生热量成正比。产生的热量越多,星体膨胀速度越快,相应的留在主星序中的时间越短。太阳现在就处于主星序阶段,科学家计算,太阳最多有100亿年左右的时间停留在主星序阶段,至今为止它已有46亿年处于这一阶段了。大于太阳15倍质量的恒星只能在主星序阶段停留1000万年,相当于1/5太阳质量的恒星则可以存在长达10000亿年之久。

恒星漫长的青壮年期——主星序阶段一旦度过,进入老年期就会成为“红巨星”。在这个阶段,恒星将膨胀到大于本来10亿多倍的体积,因此被称为“巨星”。之所以被加上“红”,是由于随着恒星迅速膨胀,其外表面越来越远离中心,温度也随之降低,发出的光也愈发偏红。红巨星尽管温度降低,光度却增大,变得极其明亮。人类肉眼能看到的亮星,就有许多是红巨星。我们熟悉的即是猎户星座的“参宿四”,其直径为太阳直径的800倍,达11亿千米。若“参宿四”在太阳的位置发光,红光会遍及整个太阳系。“主序星”到“红巨星”的衰变过程,变化不仅是外在的,内核也发生了巨大的转变——从“氢核”成为“氦核”。氦核逐渐增大,氢燃烧层也不断向外扩展。

一旦形成红巨星,它便会发展到恒星演化的下一阶段——“白矮星”。外部区域迅速膨胀,氦核受反作用力向内收缩,其中的物质温度增高,内核温度最终将超过1亿度,引发氦聚变。氦核经过几百万年燃烧殆尽,而恒星的外壳混合物仍然以氢为主。这时恒星结构复杂了许多:氢混合物外壳下隐藏着一个氦层,还有一个碳球埋藏在内。这样,恒星体的核反应更加复杂,其内部温度上升,最终使其变为其他元素。红巨星外部与此同时也开始急剧地脉动振荡:恒星半径大小不定,稳定的主星序恒星变为多变的大火球。火球内部的核反应更加动荡,忽强忽弱。恒星内部核心的密度增大到每立方厘米10吨左右,此刻一颗白矮星便诞生在红巨星内部。

白矮星的特征是体积小、亮度低、质量大、密度高。例如天狼星伴星,体积类似地球,却差不多和太阳一样重!它的密度为每立方米1000万吨左右。由白矮星的半径和质量,算出其表面重力差不多是地球表面重力的1000万~10亿倍。任何物体在这样高的压力下都将毁灭,即使是原子也会被压碎;电子也将脱离原子轨道而自由运动。

由于没有热核反应来为单星系统提供能量,白矮星一边发光,温度一边降低。100亿年的漫长岁月过去后,白矮星将停止辐射而死亡,躯体会变成硬过钻石的巨大晶体——“黑矮星”,在宇宙中孤单地飘浮。

一些科学家们认为,几十亿年后,太阳会在快要灭亡时迅速膨胀,所有太阳系内的星体和星际物质都会被“吞噬”掉。到那时,太阳会剧烈地抖动,大量物质在脉动过程中被抛入星际空间,而太阳会失掉大部分的质量,其余部分则缩为白矮星。银河系中发现的大量变星表明,恒星死亡过程中脉动和质量的抛失极为普遍,一些变星每年能够抛出等于地球质量的大量物质。为了更好地了解包括太阳在内的恒星如何灭亡,可以研究这种质量的抛失。

一些科学家认为,虽然目前还不太清楚恒星的演化过程,但50亿年后,可以基本肯定太阳会成为红巨星。随之地球上的一切生命都会灭亡,地面温度将高于现在两至三倍,北温带夏季最高温度会达到100℃;而地球上的海洋也会蒸发成为一片沙漠。太阳大概会在红巨星阶段停留10亿年,光度会提高到今天的几十倍;体积也将会极大地膨胀,若从地面观察,会看见整个天空都是太阳。

当然“世界末日”距现在还很遥远,但因为提前几十亿年了解这样的“大结局”,人们不禁会疑惑:“生命的进化必将是一场悲剧,那其意义究竟为何呢?” iSXkA54NA01cDlv2kwyBZOHfoqs6jaFbtIgoYtoLdOSyNQbNdmjLDFOlsUaiGTiV

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