从太阳“熄灭”到被我们感知需要多久?10000年而不是8分钟

我们需要光,我们需要热,我们需要能量,如果没有太阳,毫无疑问,就不会有你和我。

太阳是我们地球上所有生命的能量来源。所以我们都知道太阳对我们太阳系来说意味着什么?所以就有小伙伴脑洞大开问:如果太阳“熄灭”了,我们多长时间才能感觉到?大家心里地答案都是8分钟多一点,不过这个问题没有那么简单!8分钟并不是一个合格的物理答案!我们今天就来重新好好的分析下这个问题,希望能给你们一个满意的物理学答案。

从长波无线电波到可见光,再到x射线(仅仅是纳米的一小部分),太阳发出的能量分布在整个光谱范围内。太阳表面的温度高达5800开尔文,足以融化(或升华)我们所知道的一切,包括钨、钻石和所有已知的化合物。

但是我们离地球距离太阳1.5亿公里,这个距离不多也不少,一切刚刚好。

如果太阳停止核聚变,我们需要多长时间才能注意到?

大多数朋友都只得到了其中一种答案,但是这个问题有两种解释方法,所以我会给出这两种解释的答案。

太阳突然熄灭了(不可能的)

如果你把任何东西加热到5800开尔文,它就会和太阳一样发光,就像标准家用灯泡一样。举个例子,如果你突然把太阳冷却到很低很低的温度,这样太阳就不会再发光了,那会怎么样?在地球上,我们需要多长时间才能注意到这一点?

在这一点上就是太阳突然不发光了,或者被完全遮挡了!我们需要知道的是,当你把太阳“关掉”的时候,太阳的最后一缕光线还在以光速的速度向我们奔来!因此,根据地球的轨道位置,只需要不到8.5分钟的时间天空就会一片黑暗(根据我的计算,8分11秒到8分27秒)。在这种情况下,太阳会从目前的巨大亮度瞬间降为零。这是我们最常听说的答案,简单有趣!

但是以上的情况只是人们的理想状态,没有什么东西可以让太阳突然降温!

如果你想要一个更真实的物理解释?那就看看下面这种情况下:

太阳的能量来源,核心的核聚变突然停止了。

这个更有趣,也更合理一点,也更难回答一点。让我们来看看太阳内部发生了什么。

太阳的核心,最深处的四分之一温度不是5800开尔文,大概是1400万开尔文。在内部,太阳每秒将大约6.2亿吨氢转化为氦,,每秒释放出相当于18亿颗有史以来最强大核武器的能量。

但是核心产生的能量是什么?可以肯定地说不是我们看到的普通阳光。而是具有超高能量的伽马射线。

γ射线会直接穿透我们身体,导致癌症和死亡。

但是,幸运的是,这些伽马射线是没有机会到达太阳表面的,而太阳核心的光子在向我们袭来之前要穿透10万公里的太阳。由于光子很容易与电离地带电粒子发生碰撞,所以这将是一段十分艰难地路程。

每一个伽马射线光子,一旦形成,在被吸收和再辐射之前,其最大只能传播几毫米。这种情况发生时,再辐射地光子会以一个随机的方向以较低的能量重新辐射。注意,它仍然是一个光子,所以它仍然以光速运动,但是太阳充满了致密的等离子体,高能光子必须来回弹跳无数次,一次又一次地失去所有的能量,直到它最终到达太阳表面。有些光子花了更长的时间到达了更低的能量,而另一些光子则在能量更高的时候更快地离开了太阳,所以太阳就产生一个漂亮的、平滑的辐射光谱。

从光子产生到太阳表面这个过程需要多长时间?大约在1万到17万年之间。注意下,这不是不确定性。

那些比较“幸运的”迅速离开太阳的光子大约需要1万年的时间来完成这一过程旅程,它们发出的能量(高频和短波长)最高,比如x射线和紫外线。

那些需要更长的时间的粒子可能是运气不好,会发生更多的碰撞,并损失更多的能量,来回弹就是出不了,所以等它们出来后就是可见光或者在红外波段!

总结

那么,这意味着什么呢?如果太阳突然停止将氢聚变成更重的元素,事情将会发生怎样的变化?(先忽略随之而来的恒星内部坍缩):

在最初的一万年里,一切看起来都和往常一样;来自太阳的任何可测量的量都不会下降。

一万年后,x射线、紫外线和更蓝的光将开始从太阳光谱中消失。对我们来说,在地球上,太阳似乎在逐渐冷却。

经过17万年的逐渐冷却,太阳的颜色会从黄色变成橙色,再从红色变成深红色,然后逐渐变暗。在这17万年的时间里,太阳的亮度将下降到现在亮度千分之一。换句话说,到那个时候从地球上看太阳就像现在从冥王星上看太阳一样。

超过170,000年,太阳将从可见光谱中消失,只会发出红外线;这是真的就已经没有任何力量能阻止太阳在自身重力作用下坍缩了。

所以令人惊讶的答案是,如果太阳“熄灭”了,在我们注意到任何变化之前,我们会有大约1万年的时间,即使到了一万年,太阳也只是在超过10万年的时间里逐渐变暗和变冷,我们还能再继续嚯嚯几万年,想想怎么拯救太阳或者离开地球!

幸运的是,在物理定律下,这并不是我们需要担心的事情,这根本不可能发生,除非太阳没燃料。又或者现在已经没有了,我们正处在第一个一万年里!我不由自主地望向了窗外......