關於太陽的過去和未來,你了解多少?
太陽是離地球最近的恆星,其距離大約是一億五千萬公里,光要傳播八分鐘才能從地球到達太陽。
太陽是太陽系裡面最重的天體,佔有太陽系質量的99.8%。太陽的直徑大約是地球直徑的109倍,這意味著太陽裡面能夠裝下一百萬個地球。太陽表面的溫度高達6000攝氏度,核心更是高達1500萬攝氏度,只有這個溫度才能讓內部的氫元素髮生聚變,釋放出溫暖地球的能量。
然而,太陽僅僅是銀河系內的一千億的恆星中的一員,它距離銀河中心大約2.5萬光年,需要2.5億年才能繞銀河中心旋轉一圈。太陽在銀河系中屬於比較年輕的那種恆星。
太陽出生約46億年前。許多科學家認為太陽和太陽系的其他部分是由巨大的旋轉氣體和塵埃組成的,稱為太陽星雲。由於引力作用,星雲的各個部分向中心坍縮,並越轉越快,越來越平,最終形成了一個圓盤狀。大部分的物質聚集在中心,形成了原初的太陽。
原初的太陽內部並不會發生核聚變,因為溫度還不夠,氫原子核之間的動能還不足以克服它們之間的庫侖排斥力而聚集在一起,這個階段稱為原恆星。原初的太陽繼續收縮,溫度也越來越高,大約經過了十萬年,溫度終於高到讓太陽內部開始聚變的程度,太陽真正變成了一顆恆星。
太陽在誕生之後進入了穩定燃燒的階段,消耗內部的氫元素,轉變為氦元素,在這個過程中釋放出的能量以光子和中微子的形式向外輻射出來。由於太陽質量不算大,因此太陽的燃燒比較平穩,生成的氦元素聚集在太陽中心。目前太陽大約還可以穩定燃燒50億年左右,但由於中心部分慢慢被氦佔據,氫元素不再在中心發生聚變,而是在內部圍繞中心的一個緩慢擴大的球殼上。
由於更多的氫參與了燃燒,輻射的壓力會讓太陽變得越來越大,但是外層也越來越冷,太陽變成了一顆紅巨星,其半徑相當於現在的100倍,表面溫度大約是3500度。與之同時,內部的氦也會越來越熱,直到溫度超過了一億度,這是氦發生聚變的所需的溫度,氦開始燃燒,併產生氦閃,這時產生的劇烈輻射會席捲海王星軌道內的太陽系部分。太陽內核爆炸後溫度下降,收縮,溫度再度上升,氦再次開始聚變,但是這次的燃燒更加可控,並在中心產生碳、氧等元素。
當太陽中心的氦完全轉化為碳、氧等元素之後,核心再次收縮,從而再次升溫。太陽中心的溫度無法達到碳燃燒所需的6億度。相反,太陽的外層最終變得非常冷,原子核捕獲電子形成中性原子(而不是核和自由電子)。當通過這種方式捕獲光子形成原子時,就會發出光子, 這些光子很容易被鄰近的原子吸收,並最終導致太陽外層升溫。當它們升溫時,外層進一步膨脹並冷卻,形成更多的原子,並釋放更多的光子,導致更多的膨脹。這將太陽的外殼吹向太空,露出白熱緻密的核心,吹出的外殼變成行星狀星雲。
太陽的外殼完全散佚在太空之中,只剩下中心的白矮星。白矮星沒有核聚變,它會緩慢的冷卻,損失能量,直到最後變成黑矮星。如果這時遠處有外星人在觀測的話,他們將不再能看到太陽。
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