為什麼太陽的質量正在減少，但溫度卻越來越高？

在地球上，生命的生存、繁衍和進化已經存在了數十億年，這都得益於一直給地球提供能量的太陽。由於地球和太陽的距離不遠也不近，所以地球擁有合適的溫度來孕育生命。

然而，如果太陽明顯更冷或更熱，地球將會失去宜居性。如果沒有合適的太陽能量輸入，地球生命將是不可能的。我們的太陽包含了99.86%的太陽系質量，但太陽每天都在變輕。經過足夠的時間之後，太陽的變化將會使地球變得不適宜居住。

太陽星雲

當太陽系最初形成時，一大塊質量通過引力吸引越來越多的物質，形成了一個不斷增長的原恆星。然後，在原恆星周圍形成了一個原行星盤，其中存在著太陽系未來行星的種子。隨後，兩種力量之間展開了一場競爭：萬有引力——增長原恆星和原行星，輻射——來自外部恆星和年輕太陽的核聚變。

當輻射最終勝出時，太陽和行星就不能再生長了，而繼續下落的物質會被吹走，最終形成我們的現代太陽系。

這標誌著我們的太陽系達到了最大的質量，這也標誌著我們的太陽能量最低。從這一點開始，通過核聚變反應製造能量，太陽的質量只會越來越小，而它所釋放的能量只會上升。不過，這是否存在矛盾呢？因為質量越大的恆星，應該是更熱更亮才對，究竟哪裡有問題呢？

事實上，只有兩個互相結合的因素決定了恆星的溫度。考慮到恆星的能量來自於較輕元素的核聚變，我們可以列舉出恆星釋放能量的原因：

（1）恆星的核心溫度，因為更高的溫度意味著每個粒子的能量更多，當兩個粒子碰撞時，發射核聚變的可能性更大。

（2）核聚變區域的大小，因為能夠發生核聚變的區域越大，在相同的時間內會導致更多的核聚變反應。

對比兩顆不同的恆星，質量越大的恆星就會達到更高的核心溫度，並且擁有一個更大的核聚變區域。但如果只單獨討論一顆恆星的情況，結果將會有所不同。

質子-質子鏈反應

太陽在核聚變過程中，通過把氫聚變成氦，從而獲得能量，質子-質子鏈反應是太陽獲得能量的主要方式。由於最終產物（氦-4）的質量比最初的反應物（4個質子）更低，根據愛因斯坦的E=mc^2，減少的質量將會轉化成能量。據估計，大約有0.7%的質量轉化為能量。

隨著核聚變反應的進行，太陽的質量慢慢下降。核心區域產生的能量被傳送到表面，而產物氦因為較重會進一步沉入到中心區域。

但在這些溫度下，中心的氦無法核聚變，因此在氦富集的區域，每單位體積的核聚變就會減少。如果沒有核聚變，輻射就會更少，所以氦富集的區域會在自身重力作用下開始收縮。但是引力收縮會釋放出能量，這意味著有很多熱量/熱能會被轉移到外面。

因此，隨著氦的富集，太陽的內部溫度將會上升，而核聚變可能發生的區域將會向外擴張。總的來說，核聚變的速率和核聚變發生的體積會隨時間的流逝而增加。因此，隨著年齡的增長，這會導致太陽（以及所有類似太陽的恆星）的能量輸出會隨之增加。

與此同時，被傳送到太陽表面的能量不僅會導致光的發射，還會導致太陽光球層上的一些鬆散粒子脫離太陽。電子、質子、甚至更重的原子核都能獲得足夠的動能，從太陽噴射出來，形成一股被稱為太陽風的高能粒子流。這些帶電粒子會傳播到整個太陽系，絕大部分都將會完全脫離太陽系，其中少數最終會撞擊到行星的大氣層，從而導致我們在地球上看到的極光。

在過去的46億年里，太陽變得越來越熱，但質量也越來越小。隨著時間的推移，太陽風大致是恆定的。偶爾會有耀斑和大規模的噴射，但它們幾乎不會影響到太陽質量的整體下降速度。類似地，太陽的核聚變能量輸出在其歷史過程中增加了大約20%，但這也是一個小因素。

根據太陽風和核聚變，我們就能算出太陽每一秒所減少的質量。由此，我們還可以推斷出太陽自誕生以來在整個歷史中失去了多少質量。

太陽風每秒能帶走大約160萬噸的質量，即16億千克/秒。每各1.5億年的時間，太陽由於太陽風將會失去一個地球質量。因此，到目前為止，太陽風帶走了30個地球質量。

然而，太陽從核聚變中失去的質量比這還要多。太陽的能量輸出是相對穩定的4×10^26瓦，這意味著它每秒鐘會把大約400萬噸的質量轉化為能量。從核聚變中，太陽每秒鐘損失的質量比太陽風高了大約250%。在過去的46億年里，太陽由於核聚變已經損失了大約95個地球質量，或者相當於土星的質量。

隨著時間的推移，太陽失去的質量將會進一步增加，特別是當它在50億年後進入紅巨星階段時。但即使在這個相對穩定的速率下，氦元素在太陽核心的積聚意味著地球會被加熱到更高的溫度。在大約10到20億年之後，太陽將會變得足夠熱，地球的海洋將完全蒸發掉，地球表面將無法存在液態水。

當太陽變得越來越輕時，它反而會變得越來越熱。照這麼計算，現在的地球已經已經用了大約四分之三的宜居時間。當太陽繼續失去質量時，人類和地球上的所有生命都接近它不可避免的命運。但相信，遙遠未來的人類擁有足夠強大的科技來面對這些問題。

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