太陽也會壽終正寢
太陽是人類的生命之母。
大約45億年前,在銀河係的盤狀體係中,有一個比現在太陽大500萬倍的雲團。雲團的主要成分是氫分子,同時含有少量氦分子和由其他元素構成的塵埃。因為受到來自內部物質的引力作用,雲團向中心迅速收縮。經過40多萬年,終於蛻變成一個高溫、高壓、高密度的氣體球,並在其核心觸發了由4個氫原子核聚變成一個氦原子核的反應,釋放出大量的熱和光。
太陽誕生後不久,殘存在太陽周圍的一些氣體和塵埃,形成了圍繞太陽旋轉的行星以及其他太陽係天體,其中包括地球和月亮。
在廣袤浩瀚的繁星世界裏,太陽隻是非常普通的一顆恒星,其亮度、大小和密度都處於中等水平。隻是因為它離地球最近,所以看上去是天空中最大最亮的天體。而其他恒星中,離我們最近的,也比太陽遠27萬倍,因此看上去隻是一個閃爍的光點。
太陽是太陽係的中心天體,也是太陽係中光和熱的源泉。太陽占據了太陽係總質量的99.86%,約為2000億億億噸,其直徑為140萬千米。太陽內部約有3000億個大氣壓,中心溫度高達1500萬度。在這樣的高溫高壓下產生的熱核反應是太陽能量的來源,也是太陽供給太陽係其他成員光和熱的源泉。其輻射的22億分之一到達地球便足夠維持地球生物對光熱能量的總需求。如果沒有太陽的光和熱,地球將永遠處於冷漠荒蕪之中,根本不可能有今天這樣多彩斑斕的世界。萬物生長靠太陽,地球上的一切生命,包括我們人類在內,生存所需的能量幾乎都來自太陽。
太陽也會衰老、也會毀滅嗎?科學家們認為,太陽的壽命約有100億年,而現在已過了50億年,正值“壯年”。太陽是大自然的創造,既有生,也會有滅,但那是50億年以後的事。太陽的中年時期是一個相對穩定的階段。太陽內部蘊藏大量的氫,這些氫是維持太陽生命的“糧食”。太陽的內部是一個高溫和高壓的地方,在那裏正在進行著熱核反應,4個氫原子核聚變為一個氦原子核,熱核反應釋放出大量的能量。於是,太陽放出強烈的光和熱。由於氫聚變為氦的反應進行得比較緩慢,因此,太陽的中年時期比較長,占了太陽一生的絕大部分時間。
熱核反應所產生的巨大能量,使太陽大氣處在劇烈的熱運動中。太陽大氣的熱運動,必然產生了向外的壓力,這個壓力叫做輻射壓。這是一種向外排斥的力。
太陽上除了這種斥力以外,還有自身收縮而產生的引力。它是一種向內的、跟斥力正好相反的力。在太陽一生中這兩種力不斷變化著。現階段,太陽上的這兩種力勢均力敵,處在相持的階段。因此,太陽既不膨脹,也不收縮,光度變化也不太大。雖然太陽上麵局部地區發生各種各樣的活動,例如黑子、耀斑、爆發日珥、日冕物質拋射等活動,而且活動的規模和釋放出的能量比地球上最猛烈的火山爆發要強幾十萬倍,每年拋出大量的物質。但是這些活動都不足以引起嚴重創傷,無損於太陽的光輝。
太陽的這種穩定局麵,雖然能維持一個很長的時期,但是總有一天要被打破的,踏上通過死亡的道路。據天文學家推算,太陽內部靠近中心的地方,溫度最高,壓力也最高,氫聚變為氦的熱核反應主要在中心進行。因此,越接近太陽的中心,氫越早消耗完畢。
50億年以後,太陽核心的氫原料耗盡之後,將由氦和其他較重元素的核反應維持其能源。這樣,在中心部分形成一個由氦組成的核心,叫氦核。這個氦核隨著熱核反應的進行不斷增大。這時候,太陽結構開始發生變化:中央是一個以氦為主的核心,外麵是正在燃燒著的由氫組成的殼層,再外麵是還沒有燃燒的由氫組成的殼層。由於此時太陽中心的溫度隻有1500萬度,密度隻有每立方厘米100克,溫度和壓力都不足以使氦原子核發生熱核反應。但氦核形成以後,太陽中心部分由一個產生能量的地方變成一個不產生能量的地方。內部沒有能量供應,向外的斥力減弱,斥力和引力之間的平衡遭到了破壞,引力逐漸地大於斥力,占了上風,就要收縮。
氦核收縮的時候,要釋放出大量的能量。這些能量,一部分使氦核升溫,另一部分就輸送到外殼。外麵的太陽大氣受熱膨脹,表麵積迅速增大。到這個時候,太陽已經變成一顆表現溫度比較低、顏色偏紅、體積很大、平均密度很小、光度很高的星。由於個子大,發出的又是紅光,所以叫做紅巨星。太陽變成紅巨星的時候,體積膨脹,並依次吞進水星、金星、地球、火星。它的光度將要比現在的太陽大十幾倍。那時候我們地球上的氣溫將升高好多倍,變成一個人類根本無法居住的星球了。
太陽在紅巨星階段大約要維持10億年。
太陽進入巨星階段以後,隨著熱核反應一個接一個地進行,不斷發生變化,時而膨脹,時而收縮,很不穩定。最後,中心溫度升高到60億度,內部會發射出大量的中微子,中微子能把大量的能量帶走,剩下的能量在1000秒鍾裏用完。這時候,太陽引力失去了平衡,最終導致太陽內部迅猛地坍縮。
坍縮後的太陽變得很密,體積縮得很小,溫度也升得很高,發出較強的白光。由於它個子矮小,又發出白光,所以叫做白矮星。白矮星的特點是體積很小,有的隻有月亮那麽大,可是它的質量、密度很大,光度小。在這種白矮星裏,一塊火柴盒大小的物質就重達1噸左右。
白矮星沒有核反應,它是恒星核反應結束以後留下的殘骸,依靠收縮自己的體積來繼續輻射出微弱的引力勢能,大約經過’10億年能量用完,最後將變成一顆不發光、冷冰冰、又矮又小的黑矮星。太陽的生命也就停止了。
總而言之,太陽的後半生將經過從紅巨星,經過爆發,到白矮星;太陽成為一顆白矮星後將繼續在太空中閃爍約10億年,其間會多次出現新星爆發現象,直到最後它像一塊即將燃盡的木炭一樣,漸漸地冷卻,最後變成一顆黑矮星。
至於黑矮星將怎樣變化下去,天文學家隻能提出一些猜測性的意見,一種可能是粉身碎骨,成為星際物質,彌漫在星際空間,成為形成一代恒星的原料;另一種可能是它重新吸積周圍的星際物質,以後重新燃燒起來,死而複生。
也許有人會擔心,到那時,人類還能繼續生存嗎?其實完全不必“杞人憂天”。人類的文明史不過才5000年左右,科技已經如此發達。50億年是5000年的100萬倍,那時的人類科技會發展到何種程度,誰也無法想象。