太阳还能燃烧多久呢?

王朝干货·作者佚名  2011-12-19
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太阳光发出很大的能量已经很久了。地质学家估计,太阳已经发光了45

亿年。这样大的能量是从哪里来的呢?太阳还可以再燃烧多久呢?爱因斯坦

的公式E=mc可解答这些问题。

太阳的质量很大,共有2×10千克。如果太阳在烧或油,根据每天消耗

的能量,它只能烧5年就完了,那么太阳早应该熄火黑暗了。太阳能燃烧这

么久,曾是科学上一个谜。当爱因斯坦导出了有名的能量与质量公式之后,

很明显,太阳及所有天上的星是在用聚变原子能。氢气是宇宙中最普通的物

质。太阳现在还有很多氢气,正在聚变成为氦的过程中,太阳自己的引力将

聚合氢原子过程集中起来,在太阳中心温度高达1500摄氏度,氢就可聚合

成较重的氦。有一部分氢变成能,成为热与光照向各方。

估计再过50亿年,太阳的氢大部分会聚合成较重的氦,氦需要更高的

温度,才能聚合成碳,因氦较重,其引力会更强,使太阳中心压力加高,当

气体压力增高时,按气体定律,温度就会自动提高,当太阳大部分是氦时,

其中心温度会增高到现在的10倍,达到一亿度时,氦就聚合成更重的碳,

然后因引力会产生更高的温度而将碳聚合成氮(nitro-qe n)如此重演累进

到氧(oxygen)等等更重物质,一直到铁,在高温中,所有物质都成为气体。

当太阳的氦开始聚合时,它将成为一大氦原子弹而爆炸,使直径扩大100

多倍。因膨胀过大,其表面温度反而会降低,使太阳表面前颜色从现在的高

温白色变成低温的红色,而被叫做红巨星(redgiant)。

如一颗星有与太阳相同的质量,原子聚合会顺序成为较重的物质直到铁

(iron),聚合成铁所消耗的能与产生的能是相等的,所以并没有多余的能发

生。一旦太阳没有热能来源时,它会开始冷却缩小,缩到最后会使太阳中心

具有很高的压力。高到将原子外层电子壳压溃了,使电子不再在核子外旋转,

电子与核子成为没有规则结构、密度又大的混合物叫做白矮星(whitedwarf),

以后渐渐冷却暗淡成为黑矮星(blackdwarf),太阳的活动就到此结束了。

如一颗星有10倍太阳的质量,聚合过程中温度会升高得很快而引起超

新星爆炸(supernovaexpo ion),大爆炸时有极高温及压力,会将铁熔合成更

重的金属,如金、铂、铀等等散布于宇宙中,后来又被万有引力聚集起来,

成为另外星球的一部分,在爆炸的中心压力更大,将电子(electron)、质子

(proton)再加上中微子( neutrion)压成中子。中微子是无电性的微粒,

它与形成中子有关。大爆炸的中心都会有一个极密的中子星(neu tronstar)。

如果一颗星球有太阳30倍以上的质量,大爆炸的中心可能成为一个黑

洞(blackhole),由星球的旋转率和爆炸时物质分散多少而安。黑洞的引力特

别强,连光都不能离开而跑不出来。

当太阳成为一红巨星时,外表直径增加到现在的100倍。白天太阳几乎

占满了天空。这情形是很吓人的。虽然太阳表面温度低了一些,但因太阳面

积增大几万倍,离地球又近,太阳照到地球上的能量过多使地面太热了,地

面的水变成蒸汽,海洋成为沙漠,我们不可能在此生存了,世界的末日来临,

估计50亿年后,太阳会变成可怕的红巨星。

那时我们如何逃生呢?唯一的生路是移民到太阳系以外适合我们生存的

行星上去。所幸的是我们银河系就有10 00亿个发亮的恒星。每一恒星附近

常有好几个行星。太阳是一颗普通大小的恒星,在离银河系中心四分之三的

外围中。宇宙中至少有1千亿个不同的银河系。有的还没有被发现呢。宇宙

大极了,几乎是有无限大的空间及资源。宇宙中的行星多得难以计算,我们

的机会不少,但要移民到太阳系以外可供我们生存的行星上去是不容易的

事。

太空的探险在1957年已经开始。1996年太空人露西(ShannonLucid)

在俄国太空站米尔( Mir)上住了6个月,于9月26日回到地球。米尔在

地球外的轨道上已十多年了,在米尔站上太空人做各种不同的试验,研究长

期太空生活的影响。

1996年8月,美国太空局(National Aeronautical and Space Adm

inistration)及联邦政府共同宣布从火星(Mars)来的陨星石上发现有原始生

物的化石,宇宙中各行星上可能有许多各种不同等级的生物存在,美国太空

局在1996年11月发射了去火星的探察器,目的是寻找火星上生物的证据。

该探察器已于1997年7月4日顺利降落火星,传回许多清楚照片及岩石资

料。将来计划再发射6个去火星的探察器,俄罗斯及日本也在协助火星的探

察。1996年太空探察的收获不少。

1995年天文学家第一次发现太阳系以外一颗恒星附近的行星,之后天文

学家们更积极寻找行星,到1996 年底,一共找到12个太阳系以外的行星。

将来会找到更多太阳系以外的行星。

离太阳最近的恒星叫比邻星(proxima centauri)。它离我们有4.3光年,

一光年等于9. 5×10(1)公里。离我们10光年之内已发现有7颗恒星,13

光年内有25颗恒星,去这样远的地方是不容易的事。需要有更好的通讯设

备、探察器及载人的太空船。记得哥仑布(Christopher Columbus)吗?当时

他横渡大西洋到新大陆是很困难的事,但他居然成功了。

幸好相对论指出,当太空船速度快到近光速时,在太空船里的时间会比

地球上的时间慢,10年的太空旅行可在宇航员的生物时间一年内完成。在理

论上我们一生中可以去宇宙间很远处、几兆光年之外的地方。

参考资料:http://www.chinatech.com.cn/techforum/yuyan/35.htm

日 核是太阳的中心核反应区。约占太阳半径的20%,集中了太阳质量的一半。高温高压使这里的氢原子核聚变为氦,根据爱因斯坦的质能转换关系E=mc2,每秒钟有质量为6亿吨的氢热核聚变为5.96亿吨的氦,释放出相当于400万吨氢的能量,根据目前对太阳内部氢含量的估计,太阳至少还有50亿年的正常寿命。

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