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      太陽將如何老去

      2021-07-23 06:37:46席金合
      發(fā)明與創(chuàng)新 2021年18期
      關(guān)鍵詞:矮星白矮星光和熱

      席金合

      我們頭頂?shù)囊惠喖t日,是一個表面溫度高達(dá)5500℃的熾熱氣體球,中心部分不時發(fā)生著熱核反應(yīng),每秒鐘產(chǎn)生的光和熱相當(dāng)于幾百萬顆原子彈同時爆炸。其中,輻射到地球上的那部分光和熱為地球上的生物提供了生存保障。

      根據(jù)科學(xué)觀測,太陽外層有很厚的“光焰”和帶電粒子流。不過,太陽的誕生之初并不是這樣,它與任何事物一樣,也有出生和死亡的階段。

      盛年期——主序星

      圖1 太陽表面

      大約45.7億年前,宇宙中有一個由氣體和固體微粒組成的超大氣團,它在高速旋轉(zhuǎn)的同時不斷向內(nèi)收縮,使內(nèi)部的物質(zhì)越來越密集,溫度也越來越高,形成一個不太穩(wěn)定的球體,這就是原始太陽。

      隨后,又經(jīng)過極其漫長的歲月,通過內(nèi)在壓力和宇宙射線的共同作用,它的溫度繼續(xù)上升,內(nèi)部物質(zhì)轉(zhuǎn)化為核燃料(成分為氫),當(dāng)溫度和壓力上升到足夠高時,便像氫彈爆炸一樣,發(fā)生輕核聚變反應(yīng),形成一個相當(dāng)于130萬個地球大的火球,向外發(fā)出大量的光和熱,這就是今天我們看到的太陽。與處于熱核反應(yīng)階段的恒星一樣,這個時期的太陽叫主序星,它既不收縮又不膨脹,是其一生最穩(wěn)定的階段。

      老年期——紅巨星

      一旦進(jìn)入老年階段,太陽內(nèi)部的核燃料幾乎消耗殆盡,整體變成氣體。太陽中心部位的壓力高達(dá)2500億個大氣壓,于是,它的表層以驚人的速度開始向外膨脹,變得越來越稀薄,發(fā)出的光越來越紅,如同快熄滅的灰燼一般。這時的太陽如同一個巨型紅氣球,不停膨脹,一直擴大到原來的幾百倍,相當(dāng)于由一粒綠豆變成了一個雞蛋。由于它的外觀又大又紅,所以被稱為紅巨星。到了那時,太陽的年齡接近100億歲,膨大的體積使它的表面幾乎觸及到火星。

      當(dāng)然,處于火星軌道內(nèi)側(cè)的地球有被超大太陽吞沒的危險。不過不必?fù)?dān)心,因為那將是很久很久以后的事,相信到那時之前,人類的科技水平已發(fā)展到了極高程度,早已在宇宙深處尋找到了新的家園,有能力造出先進(jìn)的飛行器,飛到另外的星球上安然生活。

      死亡期——白矮星

      當(dāng)紅巨星到了晚年期,由于沒有熱核反應(yīng)供熱,溫度逐漸下降,膨脹力消失,于是,在內(nèi)部引力的作用下猛烈收縮。與此同時,伴隨著多次長時間的劇烈震動,紅巨星的外層部分被拋射出去,形成非常稀薄的云氣,籠罩在星體周圍。

      圖2 在一個雙星系統(tǒng)中,白矮星吞噬其巨星伴侶的物質(zhì)(圖/新華社)

      剩下的中心部分在繼續(xù)收縮的過程中,如同空調(diào)機的制冷劑受壓一樣,向外放熱。但放熱過程并不平和,而是間斷性地猛烈噴發(fā),并聚集在自身表面,當(dāng)溫度升至足夠高時,便生成耀眼的白焰,形成白矮星。

      太陽的紅巨星階段并不長,大約持續(xù)1億年后就變?yōu)榘装?。離地球8.6光年的天狼星B就是白矮星。

      僵尸期——黑矮星

      當(dāng)白矮星度過上萬億年后,向外輻射微光、粒子完全停止,就變成黑矮星了。

      太陽在黑矮星階段,溫度很低,內(nèi)部物質(zhì)變得結(jié)實、堅硬,不再釋放一絲的光和熱,相當(dāng)于一具冰冷的尸體,就這樣無限持續(xù),使地球沉浸在漫漫長夜中,所有生命將無法存活。不過,這只是猜想,人們至今還未觀測到有關(guān)黑矮星的蛛絲馬跡。事實上,恒星演化成黑矮星所需的時間比宇宙年齡還要長。

      知道了太陽衰亡的過程,就會明白從去年以來,我國乃至世界各國為什么會向月球和火星頻繁發(fā)射航天器,開展宇宙探測活動。這樣做的目的之一是為了在太陽死亡前,為移居太陽系以外的星球?qū)ひ捄线m的家園。不過,我們不必為太陽消亡導(dǎo)致天文災(zāi)難而過分擔(dān)憂,那將是五六十億年后的事。所以,人類完全有足夠時間做好充分準(zhǔn)備。

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