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太阳的未来

时间:2019-08-31    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

太阳的未来

 

太阳已经 50 亿岁了。它度过了漫长的前半生,已经进入了中年时期。现

在,它容光焕发,华光四射,率领着太阳家族中的一切成员居住在银河系中。

据天文学家估计,太阳的寿命是 100 亿岁。那就是说,太阳还能够活上

50 亿年。

那么,太阳将怎样度过它的后半生呢? 50 亿年以后,它变成了什么呢?

太阳的中年时期是一个相对稳定的阶段。太阳内部蕴藏着大量的氢。这

些氢是维持太阳生命的“粮食”。太阳内部是一个高温和高压的地方,在那

里正在进行着热核反应,四个氢原子核聚变为~个氦原子核。热核反应进行

的时候,释放出大量的能量。于是,太阳放出强烈的光和热。由于氢聚变为

氦的反应,进行得比较缓慢,因此,太阳的中年时期比较长,占了太阳一生

中的绝大部分时间。

热核反应产生的巨大能量,使太阳大气处在剧烈的热运动中。太阳大气


的热运动,产生了向外的压力,这个压力叫做辐射压,它是一种向外排斥的

力。

太阳上除了这种斥力以外,还有自身产生的引力。它是一种向内的,跟

斥力方向正好相反的力。太阳一生的变化,就是因为这两种力不断变化而造

成的。现阶段,太阳上的这两种力势均力敌,处在相持的情况下。因此,太

阳既不膨胀,也不收缩,光度变化也不大。虽然太阳表面局部地区在发生各

种各样的活动,例如黑子、耀斑、日珥等活动,而且活动的规模和释放出的

能量比地球上最猛烈的火山爆发要强几十万倍,抛射出大量的物质,但是这

些活动都不足以引起太阳的严重创伤,无损于太阳的光辉。

太阳的这种稳定的局面,虽然能维持一个很长的时期,但是最终有一天

要被打破的,踏上通向“死亡”的道路。

天文学家计算,太阳内部靠近中心的地方,温度最高,压力也最高,氢

聚变为氦的热核反应主要在中心进行。因此,越接近太阳的中心,氢越早消

耗完毕。这样,在中心部分就形成一个由氦组成的核心,叫做氦核。这个氦

核随着热核反应的进行不断增大。这时候,太阳结构开始发生了变化:中央

是一个氦核,外面是正在燃烧着的由氢组成的壳层,再外面是还没有燃烧的

由氢组成的壳层。那时候,太阳中心的温 度只有 1500 万度,密度只有每立

方厘米 100 克,温度和压力都不够高,不能使氦发生核反应。因此,氦核形

成以后,太阳中心部分由一个产生能量的地方变成一个不产生能量的地方。

内部没有能量供应,向外的斥力减弱,斥力和引力之间的平衡遭到了破坏,

引力逐渐地大于斥力,占了上风。计算表明,当氦核的质量占整个太阳质量

的百分之十到百分之十五的时候,太阳内部物质就要进行一番调整,核心部

分在引力作用下收缩。

氦核收缩的时候,要释放出大量的能量。这些能量,一部分使氦核升温,

另一部分就输送到外壳。外面的太阳大气得到从里面送来的热量以后,受热

膨胀,表面积迅速增大。这时里面收缩、外面膨胀的过程进行得极快,外部

热量的增加赶不上表面积的增长。因此,太阳表面每单位面积所发出的热量

反而比以前少。这时候,太阳的表面温度降低,但是因为整个太阳的体积大

大增加,所以太阳的光度仍然很大。到这时候,太阳已经变成一颗表面温度

比较低、颜色偏红、体积很大、平均密度很小、光度很高的星。由于个儿大,

发出的又是红光,所以叫做红巨星。

太阳变成红巨星的时候,体积大得可以把水星都吞进去。它的光度将要

比现在的太阳大几十倍。我们地球上的气温将升高好几倍。那时候,我们的

地球也就变成了一个人类无法居住的地球了。

太阳变成红巨星的过程中,随着氦核的收缩,中心温度越来越高,密度

越来越大。等到温度升高到一亿度,密度升高到每立方厘米 10 万克的时候,

氦开始发生热核反应,死灰复燃,重新放出大量的热量。太阳经过一次剧烈

变动以后再一次稳定起来。太阳在红巨星阶段大约要维持 10 亿年。


氦原子核聚变为碳原子核的热核反应不断进行,中心部分逐渐地变成一

个碳核,等到碳核增大到一定大小的时候,又一次发生外面膨胀、里面收缩

的过程。太阳再一次剧烈变动。

这种核反应在太阳内部一个接一个地进行。当碳核收缩,中心温度升高

到六亿度的时候,碳开始热核反应,聚变为氧。碳聚变过程更快,只要一万

年就结束。

碳聚变反应完了以后,等到中心温度升高到 20 亿度的时候,氧发生热核

反应,聚变为氖。氧的热核反应进行得更快,只要一年时间。

这样的反应一直到形成铁才停止。停止的原因是:物质密度太大,气体

的性质发生了变化,再收缩的时候,温度不再升高。

太阳进入红巨星阶段以后,随着热核反应一个接一个地进行,不断发生

变化,时而膨胀,时而收缩,很不稳定。

最后,中心温度升高到 60 亿度,内部会发射出大量的中微子,中微子能

把大量的能量带走,剩下的能量在 1000 秒钟里用完。这时候,太阳遭受了一

次巨大的灾难,引力失去了平衡力。在强大的引力作用下,太阳内部迅猛地

坍缩。

坍缩的时候,会发出强烈的冲击波,冲击波使太阳发生一次爆炸,把外

壳猛然地抛向星际空间。在外壳被抛向星际空间的同时,内部物质在巨大的

引力下坍缩,变得很密,体积缩得很小,温度升得很高,发出强烈的白光。

这时候,太阳已经变成了另一种星体。由于它个子矮小,又发出白光,所以

叫做白矮星。

白矮量的特点是个儿小,有的只有月亮那么大,可是它的质量却很大,

光度小。人们发现的第一颗白矮星是天狼星的伴星。这颗白矮星比太阳小得

多,直径只有太阳的五十分之一。但是,它的质量却和太阳的质量差不多,

密度是每立方厘米 175 千克。后来人们发现了更多的白矮星,其中有些白矮

星的密度高达每立方厘米十几吨。白矮星表面重力很大,一个一百几十斤重

的人,在白矮星上会变成几十万吨。

太阳变成白矮星以后,内部不再进行热核反应,靠冷却来发光。大约经

过十亿年,能量用光,太阳变成一颗不发光,冷冰冰、又矮又小的黑矮星了。

黑矮星就是太阳的结局。

至于黑矮星将怎样变化下去,天文学家只提出了一些猜测性意见,一种

可能是粉身碎骨,成为星际物质,弥漫在星际空间,成为形成下一代恒星的

原料;另一种可能是它重新吸积周围的星际物质,重新燃烧起来,死而复生。

那么太阳有没有可能变成密度更大的中子星,甚至变成黑洞呢?经过天

文学家计算,认为太阳只能变成白矮星,不可能变成中子星和黑洞。原因是

质量不够大,以致坍缩的压力不够,物质不可能压得像中子星和黑洞那样密。

总之,太阳的后半生将走一条从红巨星经过爆发到白矮星,再到黑矮星

的道路。

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