有谁知道太阳还能燃烧多久?

太阳的年龄和寿命
太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量.这种能量是由四个氢原子核在高温高压的条件下聚变成一个氦原子核而释放出来的.我们知道,一个氢原子核的原子量是1.00728,一个氦原子核的原子量是4.0015,4个氢原子核的质量应为4.0292.当4个氢原子核聚变成1个氦核时,就要亏损0.0276个单位的质量,其中,1克氢核聚变成氦核时要亏损0.0069克的质量.这就是说,太阳能的产生是以消耗质量为代价的,而且这些质量转化成太阳辐射就不再属于太阳了.太阳每秒钟要损失大约400万吨的质量,对于巨大的太阳质量来说简直太微不足道了.从太阳诞生到目前的50亿年中,太阳仅消耗了0.03%的质量,即使再过50亿年也仅消耗太阳质量的0.06%.可问题是,太阳质量再大,总还是有限的,到底太阳的寿命还能维持多长时间呢?对地球又有什么影响呢?
太阳的一生是从星云开始的,最后一直到红巨星、白矮星,成为太阳的死骸,这一过程大约要经过100亿年,也就是说再过50亿年将是太阳的死期,而我们人类生活的地球将在太阳变成膨胀的红巨星时被其吞掉.如果我们人类能生存到那个时代的话,就只能飞到其他星球上去生活了.
太阳内部发生的是核聚变.
太阳的原始高温是由它的内部压力而来.根据万有引力定律原理,物体的质量越大,其引力就越大.早年的太阳在滚雪球般发展时,随着质量的增加,引力也愈强,吸引周围的物质就越多,就更增加了质量,如此循环,太阳的质量越来越大.同时质量越大内部压力越大,从而温度不断的升高.产生热核聚变的条件是要有足够的压力(称之为临界压力)和合适的点火温度.随着原始太阳质量的不断增大,内部压力和温度的升高,达到满足产生热核反应的条件后,太阳就开始发光发热,成为一颗恒星.一般来讲,气体星球要成为恒星,必须要有一定的质量,这样它内部的压力和温度才能达到热核反应的条件,这个质量叫做临界质量.典型的例子就是我们太阳系中最大的气态行星—木星,同样也是由氢元素构成的气态星球,但由于它的质量小于临界质量,内部的压力和温度达不到产生热核聚变的条件,所以它只能是一颗气态行星.不过它是一颗潜在的太阳,有科学家推测,将来太阳毁灭后,没有太阳制约的木星将凭着它太阳系老大的地位吸引周围的行星自成一个小太阳系,同时也不断吸收周围的物质增加质量,达到临界质量后就会发光发热,成为另一颗太阳,不过那是50亿年以后的事了.
太阳的寿命
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50亿年.这样大的能量是从哪里来的呢?太阳还可以再燃烧多久呢?
古代的人类,曾经认为太阳是正在熊熊燃烧着的一堆煤.虽说太阳的质量很大,但如果太阳真的在燃烧煤或油,根据每天消耗的能量,它只能烧五年就完了,那么太阳早应该熄火黑暗了.太阳能燃烧这么久,曾是科学上的一个谜.
20世纪,随着科学的发展,原子物理学揭示了太阳释放能量的本质.原来,太阳及天上所有的恒星都是在用聚变原子能.氢元素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1500万摄氏度,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,太阳的大部分氢会聚合成较重的氦,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.如此重演累进到氧等更重的物质,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,它将成为一个巨大的氦原子弹而爆炸,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,成为一颗“红巨星”.
如一颗恒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,聚合成铁所消耗的能与产生的能是相当的,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的高密度混合物,这时太阳就成为一颗“白矮星”,以后渐渐冷却暗淡,成为“黑矮星”.至此,太阳的活动就彻底结束了.
如果一颗恒星有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”,大爆炸的中心会形成一个密度极高的中子星.如果一颗恒星有太阳30倍以上的质量,大爆炸的中心则有可能形成一个黑洞.
当太阳成为一颗红巨星时,外表直径增加到现在的100多倍. 从地球上看,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.估计50亿年后,太阳会变成可怕的红巨星,这就是世界的末日.
那时我们如何逃生呢?唯一的生路,就是寻找新的“太阳”,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1000亿个发亮的恒星.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1000亿个不同的银河系.有的还没有被发现呢.宇宙大极了,几乎是有无限大的空间和资源.宇宙中的行星多得难以计算,我们的机会不少.想必那时人类的宇航科技应该是高度发达的,这项“外星移民”工程必将能够实现.
太阳的寿命是如何推算出来的
太阳的能量来自内部的核反应.最基本的反应是4个氢原子变成一个氦原子.
这时要损失约0.7%的质量.这部分质量将转化为能量,转化由爱因斯坦质量能量方程描述.
根据恒星演化理论,如果有12%的质量损失,恒星将离开主星序.天文学上将恒星在主星序
停留的时间作为他的寿命.
因此将恒星释放的总能量除以他的光度就是他的寿命.
将太阳的相关数据带入,得到太阳的寿命为100亿年.