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回顧:太陽燒了46億年,為何還沒燒完?它究竟是以什麽為燃料?

2024-07-15科學

人類文明史的長度,與恒星或者行星的年齡比起來往往不值一提。

比如為地球提供能量的太陽,已經燃燒了46億年左右,卻依舊顯得活力十足,甚至在2023年年初還爆發過幾次X級耀斑來彰顯自己的「年輕狀態」。

太陽在2023年年初曾爆發X級耀斑

那麽,太陽究竟是以什麽為燃料的呢?為何燒了46億年卻還沒燒完呢?

太陽的燃料從何而來?

作為太陽系中心的恒星,太陽的直徑約為1392000公裏,是地球直徑的109倍左右。並且,它的品質也非常驚人,能達到地球的33萬倍。

有些人可能覺得,這個數位有些太誇張了,畢竟咱們的地球看起來也不是那麽小。

但事實上,地球和太陽比起來確實如同塵埃,因為整個太陽系當中99.86%的品質都被太陽獨自承包了。

太陽系當中太陽的品質占比達到了99.86%

過去,人們在對太陽不夠了解的時候,總覺得這家夥是因為「表面」燃燒才會看起來這麽炙熱。

由於人類使用煤炭的時間很早,大家就猜測太陽的內部可能裝有大量的煤炭,是那些煤炭確保太陽能夠發光發熱,這樣的話燃料就是煤炭了。

不過,當人們真的用煤炭進行假設,就發現哪怕太陽當中全是煤炭,這些煤炭也只夠燃燒5000年左右,而太陽自誕生以來就在燃燒著,至今已有46億年了。

自太陽誕生以來,它就一直燃燒著

正因如此,不少人覺得太陽是依靠某種物質在進行燃燒這種說法是不對的。直到上世紀,美國的科學家貝蒂提出了一種全新的看法,他表示恒星的燃燒其實發生在它們的內部,在那裏存在核反應機制。

對於核反應,大家應該已經不陌生了,不論是恐怖原子彈,還是如今遍布多個國家的核電廠,本質上都是在利用核能。

不過,這些利用的都是核分裂,而太陽的內部是透過核融合反應產生能量的。

太陽內部透過核融合反應產生能量

想要完成核融合,除了要有超高的溫度以外,還要有足夠的原材料。

根據資料來看,組成太陽的化學物質主要是氫和氦,其中氫的占比約為73%,氦的占比則為25%,剩下的氧元素、碳元素以及各種重元素的總和為2%左右。

由此可見,如今太陽燃燒的原料就是氫元素,其內部一直在進行氫核融合。當太陽內部4個氫原子核結合在一起的時候,就會發生融合反應,最終形成1個較大的氦原子核,而在這個過程中會釋放出大量的光和熱。

太陽內部的熱核反應能夠釋放大量的光和熱

不難看出,太陽本質上是在犧牲自己內部的「氫」來發光發熱,而由於氫元素在其總品質當中占比很高,所以太陽燃燒其實是以自身品質為代價的。

要不是它的品質能達到2×10^30千克,可能早就已經無法維持現在這種燃燒的狀態了。

值得一提的是,內部內建的物質可能也不是太陽唯一的能量來源,有人認為它燃燒的核能還可以透過其他的幾種方式產生。

太陽的核能還有別的來源

從某種角度來說,這些方式起到了補充作用,讓太陽發光發熱的時間可以更加的持久。

太陽燃燒的核能還有其他的產生方式

咱們在上文中說了,太陽的品質在整個太陽系當中占比相當高,這就導致其他的天體在其面前都如同塵埃一樣渺小。

這些年來,太陽一直透過內部的核融合反應發光發熱,向太陽系內的各個行星傳輸能量或者物質。

而這種傳輸當然不是單向的,它已經形成了固定的迴圈,就像是地球的生態圈一樣。太陽丟擲的那些物質,會以其他的方式重回它的內部繼續參與反應。比如說,行星間的交互作用就能夠產生核能。

行星之間的交互作用也能產生核能

以木星和地球來說,木星往往帶有大量的正電荷,它具有發熱和發射能量的功能,而地球不具備這些功能,帶有的是負電荷。

雙方交互作用之下,就能夠產生核融合,最終透過復雜的方式將原料傳遞給太陽。

除此之外,金星、地球也能向太陽傳輸轉換核能。

之所以做出這種推斷,主要是因為金星和地球之間巨大的差異,金星的大氣十分濃厚,二氧化碳含量非常高,經常會下「硫酸雨」。

金星上經常會下硫酸雨

而地球則有大量得含鹽水,二者一結合就可以變成一個超強蓄電池,像太陽傳輸轉換核能。

最後就是來自銀河系的輔助了,眾所周知,太陽是會繞著銀河系來做公轉運動的,在這個運動的過程中,它也一定從銀河系當中獲取了能量,最終將這種能量進行了轉換,補充了自己的燃燒損耗。

太陽可以在公轉過程中從銀河系獲得能量

綜上所述,太陽燃燒的主力軍是內部的氫元素劇變,輔助的方式有很多種,是它們共同讓太陽能夠在幾十億年當中保持著「高效燃燒」的狀態。

那麽,既然「迴圈」都已經達成了,是否就意味著太陽永遠不會衰老或者說熄滅了呢?

太陽的燃料永遠不會燒完嗎?

在許多人眼中,如果固定的迴圈已經形成,那麽太陽就能在這個迴圈中生生不息,畢竟存在能源的補充,這樣的話太陽永遠都不會衰老。

太陽永遠都不會衰老嗎?

事實上,輔助的那些方式只能從某種程度上適當延長它的壽命,並不能保證它獲得永生。

畢竟能量產生的主要貢獻者依舊是其內部的核融合,當其內部的燃料被消耗殆盡的時候,太陽就會進入衰老期。

從目前的情況來看,太陽內部燃料燃燒殆盡的時間大約是50億年以後。到時候,太陽的體積將會發生驚人的變化。

資料顯示比利時魯汶天文研究所的林恩·德琴教授指出:「再過50億年,太陽會變成一顆紅巨星,比目前的體積大100多倍。它將以恒星風的形式損失大量品質。距今70億年之後,可能會變成一顆體積很小的白矮星。」

太陽在50億年以後就會變成一顆紅巨星

那時,如果人類文明依舊存在且生活在地球的話,就要盡早考慮搬家的事宜了。因為膨脹的太陽邊界會不斷向外擴張,在這個過程中水星、金星會接連被它吞噬,地球可能也不例外。

到時候,新的「宜居帶」將不再位於現在的位置,而是要朝著冥王星方向推進了。

並且需要註意的是,太陽衰老的變化不僅會對地球造成巨大的影響,可能也會使整個太陽系陷入「混亂」的狀態。

當太陽衰老以後,整個太陽系都將陷入混亂

為什麽這麽說呢?

因為如今的太陽,是依靠著碾壓性的品質產生的超強重力,將太陽系內的一眾天體固定在它們的軌域上,等到它品質不斷損失,重力的影響自然也會隨之下降。

到了那時,可能會出現許多不受控制的天體,在這之中品質最大的木星可能會率先「起義」。雖然以它的品質來說,永遠也沒有可能成為一顆恒星,但是在混亂當中還是有一定「話語權」的。

木星可能會在太陽衰老後意圖上位

所以,假如人類要移民,目標就要定在太陽系之外了。

那麽,你認為太陽何時會將燃料消耗殆盡呢?