太阳会爆炸吗?人类能活到太阳系终结的那一天吗?

人们常常会思考人类文明未来将何去何从。关于这个问题,客观地说,人类相对于地球、太阳系、银河系而言,实在太渺小,只能被动接受它们的安排。

其中,无论是地球,还是太阳,它们的一些变化就有可能引发整个人类的灭绝。今天,我们来聊一聊太阳的变化和人类宿命之间的关系。

太阳

在古代,人类就已经对肉眼可以看到的天体进行了简单的分类,会动的天体有五行和二曜,五行是金星、木星、水星、火星、土星,二曜是太阳和月亮。其余的天体被称为星星,因为它们就像是天空中的灯塔一样闪耀,但却不怎么运动,好像是镶嵌在天球上一样。

随着人类科学水平的发展,对于天象的认识也在一步步地提升。于是,人类对于天体的分类也发生了变化。比如:二曜中,太阳是恒星,月球是地球的卫星。还有冥王星被踢出9大行星的原因是人类对于行星和矮行星的再定义。再比如,天球上看到的发光天体并不都是恒星,也可能是星系。

在牛顿提出万有引力定律后,人类也才搞明白太阳才是太阳系绝对的主宰。恒星这一类天体都是大家伙,否则成为不了恒星。为什么这么说呢?

这要从太阳的发光发热说起。如今我们知道,太阳燃烧依靠的是核聚变反应。但问题来了,太阳主要是氢原子和氦原子构成的。

氢原子和氦原子的核聚变所需要反应条件都特别苛刻,就拿氢原子来说,我们在地球上很难直接引爆一颗氢弹,而是要先引爆一颗原子弹,原子弹可以制造出高达1亿度以上的温度,这时候才能促发氢弹爆炸。

氦原子的核聚变反应条件要比氢原子的核聚变条件还要苛刻,所以促发氦原子的核聚变反应的条件要更苛刻一些。要知道,太阳内核的温度只有1500万度,这个温度要远远低于1亿度。所以,按常理说,太阳是不应该发生核聚变反应的。

不过,太阳这类天体,也就是恒星,有它们自身的办法。具体来说,就是利用自己体型取胜。我们知道,恒星都很大,尤其是质量上。太阳的质量占据了整个太阳系总质量的99.86%,是地球质量110万倍。

质量一大,引力就会非常大,引力一大,太阳内核的温度就会在引力的挤压下上升,达到1500多万度。(这里补充一点,有些质量巨大的恒星,可以直接让自己内核温度达到1亿度以上,直接就引发氢原子核聚变反应)

就像上文说到的,太阳内核这个温度是不足以促发核聚变反应。但是由于温度达到1500万度,这时候原子的核外电子获得足够多能量,就会摆脱原子核的束缚。

所以,太阳的内核呈现的是等离子态,电子,氢原子核,氦原子核,光子到处乱串,就像一锅粒子粥。

核聚变的本质是需要氢原子核(也就是质子)之间相互融合。这其实是需要大量能量介入来促发的。太阳的温度是不够的,但是在微观世界中,存在着量子隧穿效应,这个量子隧穿效应的意思就是说在宏观世界中需要输入能量才能发生的事情,在微观世界中也有一定的概率会发生,只不过这个概率极其低。

不过,因为太阳足够大,粒子数足够多,因此,再低的概率乘以太阳的内核的粒子数也是一个很高的概率。因此,太阳可以促发核聚变反应。

太阳与人类未来的宿命

核聚变反应过程中,太阳会损失一部分的质量,这部分质量以能量的形式是释放出来,同时核聚变反应会产生向外的压力,这个压力会和引力形成动态平衡,以确保太阳不会在引力的作用下坍缩。

但是随着时间的流逝,太阳的质量损失的越来越多,这意味着引力就会变弱。这个时候,引力束缚核聚变反应的能力就变弱。于是,随着时间的流逝,太阳核聚变的强度也在提升,向外辐射的能量也越来越强。

我们地球能量主要来源是太阳的辐射,这就意味着,地球的温度会因为太阳辐射强度逐渐变强而逐渐升高。科学家发现,再过5亿年,地球的温度会因为太阳辐射增强而升高到地球植物无法承受的地步。因此,5亿年后,地球的植物就开始大规模的灭绝。那这对人类有什么影响呢?

客观地说,如果地球上的植物都灭绝了,那人类也肯定灭绝了。要知道,人类其实也是食物链的一环,植物通过光合作用把太阳辐射的能量转为成自己能使用的能量,而食草动物会吃食物,食肉动物会吃食草动物,这样一级一级发生着能量传递,每增加一级,能量都会递减。人类是食物链的顶端,而植物是食物链的基础。但植物灭绝了,食物链也就被摧毁了,人类就会因此而灭绝。

更不要说10亿年后了,因为那个时候的地球温度会升高到让地球上所有生物都无法生存的地步。因此,到那个时期,地球上连微生物都会消失,成为一个荒漠。

50亿年后,太阳会把自己内核的氢原子会消耗殆尽,核聚变反应几乎熄灭。这时候,太阳内核会再次在引力的作用下收缩,挤压内核,温度开始升高。而太阳的外层这会膨胀开了,使得太阳成为一颗红巨星,到那个时候太阳会把水星和金星吞噬,地球会处在太阳大气的位置。

太阳的内核则会促发氦原子核反应,生成氧原子核和碳原子,最后把氦原子烧完,慢慢冷却,最终成为一颗白矮星。