根據科學家對太陽的觀察推測,現在我們已經知道太陽在未來至少還有50億年的時間。
當它成為紅巨星時,一切都會被摧毀,并且吞噬掉臨近的所有行星,就連木星也不能避免被太陽「燒毀」,可為什麼太陽會變得如此可怕?
紅巨星是恒星燃燒到后期所經歷的一個較短的不穩定階段
很大程度上這跟太陽的運作方式有關,太陽的內部核心每秒會將大約6億噸的氫融合成氦,這種能量可能需要10000到17000年才能逃離核心,這是太陽光和熱的來源。
而當太陽進入紅巨星的狀態時,它的核心和密度以及溫度將會顯著增加,從而導致外部區域迅速膨脹。
隨著太陽能量的逐漸消失,太陽開始熄滅,最終整個太陽系陷入一片寂靜。
太陽光譜
那麼太陽的整個過程中會給地球帶來哪些影響?人類會在這個過程中感知到哪些變化?我們需要多久才能體驗到變化的最終結果?這種情況真的會出現嗎?本文將從太陽的能量釋放、能量傳播這兩個方面來解答這些問題。
接下來一起看看,若太陽熄滅,人類需要多久才能感知?為什麼不是8分鐘?而是10000年?
太陽的質量占太陽系質量的99.8%
究竟是8分鐘還是10000年?這取決于你如何看待太陽熄滅這個問題,它是一瞬間熄滅還是逐步熄滅。
這個假設將會從根本上改變太陽熄滅的傳遞方式,首先我們來說說為什麼有8分鐘的這個說法。
太陽的內部結構示意圖
如果對天文學有一定了解的人肯定都知道,光的傳播速度,以及太陽到地球之間的距離,那麼我們便可以通過光的傳播速度除以1.5億公里,由此得到8分鐘左右的結果。
如果太陽只是熄滅,或者說它在一瞬間失去了能量,實際情況可能確實如此。
并且地球會在接下來的時間里逐漸降溫,地球表面的溫度大約每兩個月就會下降當前溫度的兩倍。
在太陽熄滅后的兩個月內,地球溫度便會下降至 -123℃,僅需4個月,地球溫度就達到了-200℃。
太陽光是以299792458m/s的光速向地球移動
這對地球上的生物來講會帶來毀滅性的打擊,所有生物都會不復存在。
也許會有極端例子的存在,例如遠古細菌、病毒可能會被保存在冰塊中,但這個過程將會永遠持續下去。
這僅是從溫度上來講,實際上地球完全沒有機會體驗到這種變化,因為我們假設的情況是太陽在一瞬間就失去了光芒,所以它的能量和引力也會在這一瞬間消失。
太陽與行星之間的引力
因此,地球會在第一時間內脫離太陽系的軌道,對于其他天體來講同樣如此。
失去恒星引力捕獲的天體會到處漂流,行星之間的引力開始出現混亂,要不了多久地球可能就會在漂流過程中遇見撞擊,從而徹底消失。
所以,8分鐘感知理論很明顯是基于物質傳遞本身來講,并沒有考慮到太陽本身的活動,如果我們給予這個假設更多的物理量,那麼結果就會發生巨大的改變。
宇宙中四處飄蕩著隕石
要想完成這個預演,我們就必須考慮到太陽核心的核聚變,如果它突然停止運作,也就是物理意義上的突然熄滅,太陽的變化為何卻有著10000年的感知時間?
因為在太陽核心,這里存在著超強的核聚變反應,這種核心能量釋放出來的效果最直觀的表現就是 太陽光,但它里面包含著大量的超高能伽馬輻射。
伽馬射線暴概念圖
這些超高能伽馬輻射會在太陽的進一步活動中被拋射出去,每個伽馬射線光子形成后便會進行光速傳播,前行到地球。
但現在,太陽的核心停止了運作,這些伽馬輻射也開始變得「懶惰」起來。
伽馬射線暴原理
由于沒有核心運動,這些伽馬射線光子在被吸收和重新輻射之前最多只會行進幾毫米。
然而在這個過程中,它們的運動還是能夠繼續維持的,伽馬射線光子會以隨機方向和低能量重新輻射。
這里我們需要注意的是,這種能量仍會以光速進行,但由于這種輻射量微弱,因此即便是光速它們也只能夠移動幾毫米。
太陽內部結構概念圖
在太陽核心內部,這種隨機的運動讓它們看起來就像無頭蒼蠅一般到處亂竄,而且經由自身輻射還會在粒子之間進行反彈。
伽馬射線粒子會在一次又一次的彈跳中損失能量,直至完全耗盡,最終達到太陽表面。
不過這里面也不是所有粒子都會遵循這種消減方式,也會存在一些低能量損耗逃離出太陽表面的粒子,只不過它們所耗費的時間同樣不短。
這些粒子離開核心后仍然具備較高的能量,因此它們也會在剩余的能量中散發出不同的光芒。
伽馬射線粒子發出的光芒概念圖
整個核心衰減的過程大概需要10000~170000年,那些保留了較高能量的粒子會發射高頻短波,例如X射線和紫外線。
而沒有逃離出來的粒子會在反復地彈跳碰撞中消失,或者花費更長的時間才能出來。
現在我們以人類的視角來看看,如果這樣的情況發生了,我們將體驗到怎樣的變化?
太陽表面
在最初的10000年里,所有的一切看起來似乎還很正常,太陽的觀測的數據也不會發生太大的變化。
但是在10000年之后,那些能夠迅速逃離出核心的粒子開始逐漸從X射線、紫外線,以及更藍的光線中消失時,人類開始感覺到不對勁了。
日餌:太陽色球噴出的等離子體,溫度高達幾百萬度
其實這個時候太陽已經變冷了,而且顏色也會越來越淡。
接下來的170000年里,太陽的顏色會從曾經的黃色變為橙色,然后再到紅色,最后變成深紅色。
而在160000年的時間里,太陽亮度會下降至只有現在亮度的千分之一,太陽從地球看上去就跟我們在地球觀察冥王星一般。
變暗的太陽會是這樣的嗎?
一旦超過170000年,太陽的光譜將變得很難發現,只有一點點淡紅光,這個時候太陽還會在自身的引力下發生坍塌。
因為它的內部已經沒有物質運動可以支撐它的存在,剩下的只有基本粒子和引力。
太陽吸收光譜
根據當前的觀察,太陽由于自身的質量并不大,因此它只會變成白矮星,如果想要成為中子星,那麼太陽的質量至少要比現在大出10倍。
這便是太陽的最終命運,所以我們可以看到,太陽熄滅這個變化并不是一個直接完成的過程,太陽在完成自己的任務后仍會殘留一部分物質繼續進行活動。
中子星:恒星發生超新星爆炸后可能成為的少數終點之一
不過很有意思的地方在于,當太陽成為白矮星之后,坍塌會引發另一個聚變循環。
剩余的氦元素會逐漸變成更重的元素,核心中的其他元素會在收縮中猛烈地被壓縮。
這時溫度便又會急劇升高,光度會保持大致恒定。
當恒星的質量小于8個太陽的時候,恒星就會演化成白矮星
當核心溫度大約在29000℃時,太陽的大氣層會被電離成星狀星云,外表看起來就像藍色的外環,最終完成白矮星的蛻變。
如果人類當前的科學理論正確的話,那麼在白矮星之后,太陽將會成為一個完全冷寂的黑矮星。
很明顯,現在的宇宙歷史還不足以孕育黑矮星這樣的天體。
黑矮星是一些中小質量恒星后期演化的產物,以碳為主
總之,無論是白矮星還是紅巨星,太陽的未來對我們來講都太過于遙遠。
現在我們只需要靜靜地在地球上觀望就行了,享受著太陽帶來的美好光熱。