如果太阳马上熄灭那么地球上的人多长时间才能觉察到「太阳熄灭人类8分钟后能感知到吗准确来说是10000年」

来源:八戒影院人气:739更新:2022-09-04 23:41:22

我们人类发展至今,依靠的就是聪明的大脑和智慧,但有一样东西也是人类发展不可缺少的,那就是能源。

人类对能源的最早利用,就是使用牛马羊等牲畜,使用它们的力气帮忙搬运货物或者加快移动速度,这是对生物能的利用。但是这种利用方式十分不方便和不稳定,对能量的利用效率实在太低了。

后来人们在河边建造水车,利用水流的力量推动机器,再往后就是挖煤矿推动蒸汽机,从黑乎乎的石油中提炼出汽油和柴油,以爆炸燃烧的方式推动内燃机。

一直到现在,我们人类已经能够使用各种能源来帮助我们推动机器,极大地提升了生产效率。现在人类利用的所有能源,除了核能,其他能源基本都是来自太阳。

风能是阳光照射导致温度不均衡引发的空气流动;河流的重力势能是阳光引发的水循环将海水运输到海拔高的地区,然后水流向大海;石油煤炭等化石能源都是在太阳光的帮助下,植物将二氧化碳等物质转化为有机物,这些有机物的残骸被埋在地下,最终形成煤炭和石油。

如果没有太阳,这个世界就不会有任何温度,生命也不会在地球上出现。可以说阳光的存在,是生命和人类文明出现的基石。

但科学家们计算,我们的太阳终究有一天会熄灭,而太阳的熄灭可能要10000年甚至更长时间才会被人类观测到,这是怎么一回事呢?

很多人并不知道,太阳是如何发光发热的,在大多数人的脑海中,太阳就像是一个熊熊燃烧的大火球。

在我们的常识中,所有被点燃的火苗,都可以被水浇灭,所以曾经网络上流传着一个问题——太阳能被水浇灭吗,需要用到多少水?

相信不少人自己在胡思乱想时,也会想过这个问题。但实际上,问题的答案很是出乎意料,因为用水浇灭太阳,结局却是这些水全部都变成太阳的燃料,浇的水越多,太阳发光发热的时间越长,温度也会变得越高。

而且更加离谱的是,如果要先准备好足够多的水——比如像太阳那么大的一个水球。那么这个大水球自己就会在重力的作用下猛烈坍塌,水球的核心会被压成一个高温高压的环境,核心被压得开始核聚变,于是这个水球最终自己也变成一个新太阳了。

太阳一开始其实也与这个大水球很相似,它本质上是一大堆氢气,在重力的作用下形成一个大氢气球,这个氢气球的核心也被自身的重力压得开始核聚变了。所以太阳本质上并不是一个被点燃的火球,而是一坨超大型的核聚变反应堆。

核聚变的原理可以说得很简单,其实就是一些原子序数比较低的元素,比如两个氢元素会在高温高压的情况下被压缩成一个比氢元素更重一些的氦元素,在合并过程中,两颗原子中多余的粒子会被挤压出来,转化为能量。

正是这些能量,让正在核聚变的太阳开始发光发热,所以准确地说太阳并不是因为燃烧而发光的,它实际上是通过黑体辐射的方式将光和热辐射出去的。

太阳无法被水熄灭,但是太阳会随着燃料用尽而渐渐熄灭,对于所有恒星而言,这是一个必然的发展过程,氢气会渐渐转化为氦气,现在太阳的物质构成就是大约四分之三的氢和三分之一的氦,当太阳的氢元素全部耗尽时,氦元素会接着发生核聚变,生成锂元素。

沿着原子序数表一直聚变下去,直到太阳被全部转化为铁元素时,太阳就正式熄灭了。因为铁元素已经十分重了,它无法再被自身的重力压得产生核聚变,比铁更重的元素一般都是在超新星爆炸时产生的。

让很多人无法理解的是,即便太阳熄灭了,我们也无法见证它熄灭的那一刻,太阳熄灭后起码要过一万年,人类才能见到太阳的熄灭。

这时候应该就会有人说,地球与太阳之间的距离是1.5亿公里,光的速度是30万公里每秒,计算一下就能得出,太阳上的光到达地球只需要大约8分钟的时间,太阳熄灭八分钟后,地球上就会失去阳光,怎么可能要等一万年才能发现太阳熄灭?

造成这种现象的主要原因,其实是因为太阳内部的光子,被禁锢住了。这是一个十分神奇的现象,光子本身是一个没有质量的粒子,正因为没有质量,所以它才能达到光速。

而所有的太阳光实际上都是从太阳内部的核聚变反应堆中产生的,也就是在太阳最中心处出现。而整颗太阳实际上没有固态物质的存在,基本上全是等离子体,火焰也属于等离子体的一种。

所以如果有一颗不怕高温的固体物质掉到太阳表面,那么它可能会直接掉进太阳最核心的反应堆之中。

因为没有固体,所以太阳核心产生的光子才可以直接离开,光子离开太阳的路径很简单,从核心处出发,经过厚度大约有四十万公里的辐射区,然后再经过十万公里左右的对流区,最后到达太阳表面,在八分钟之内就能辐射到地球表面来。

但是事情并没有那么简单,光子出发后,在辐射区至少要走一万年。我们知道,光速每秒能达到三十万公里,但是要突破四十万公里厚的辐射区为何需要这么长的时间呢?

太阳核心的光子是以高能光子流(亦称γ射线)的方式从太阳核心释放出来的,离开核心后,才前进几微米,太阳中的等离子体就会把它吸收,吸收过后再将这个光子流分散辐射出去。

我们可以将这个场景想象为光子流是以一个普通的光线,然后辐射区中全是一些类似三棱镜一样的透镜,会将这些光线吸收并重新分散发射。

由于在辐射区的等离子体太多太多了,而且光子每次被吸收在发射后的方向都是随机的,有可能它会被发射回到太阳的核心中去。

所以即便光子有超快的光速,但它们只能在辐射区中不停地兜兜转转,经过科学家们的计算,在辐射区的光子一天可能都走不到十米远,所以一粒光子至少需要一万年才能到达辐射区与对流区的边界。

对流区与辐射区的等离子体浓密程度,就像大气层和地壳表面一样大,所以即便对流区也有等离子体,但光子只需要十天左右就能到达太阳表面。

到达表面之后,光子就能顺利地以每秒三十万公里的速度在真空中畅游,最后在八分钟后照射在我们的地球上,为我们带来光和热还有几乎用之不尽的能源。

阳光之所以需要经历如此曲折的路线才能成功离开太阳,根本的原因在于太阳实际上是一个“黑体”发射器。我们生活中能看到的大部分光线都是由黑体发射器产生的。

实际上,世界中所有的物体只要超过绝度零度,就会无时无刻向外发射光子,只是大多数物质散发出来的光子太少,导致光线频率太低,属于不可见光。

比如我们人类,体温达到37℃,这个温度让我们无时无刻都在散发着红外线,如果带上红外线眼睛就能轻易看到每一个人都在发光,但平时我们啥也看不到。

想要发射可见光,物体温度就必须达到一定程度才会开始发光,比如一块黑色的铁锭,用火焰烧它,温度高到一定程度时就会发出红光,这是它的温度正在朝外辐射,随着温度增加发射的可见光会更多,这块铁会从红色到黄色,最后高温熔成铁水的时候就会散发出白光。

而我们平常所见的白色太阳光,就是太阳的温度足够高,散发出包括全部可见光的光线频率。而太阳本身与铁块是一样的,它的温度都必须从内部向外部发射。

但是前文说道,太阳内部有许多等离子体会将太阳发射的光子全部折射,让其以极慢的速度向外传播。

所以在太阳形成初期,它的内部核心的核聚变反应堆刚刚被点燃时,光线无法顺利离开太阳本体,此时从外部看去,太阳就是一个大型的气态行星——大概就是一个放大版的木星。

直到一万年或更长的时间过去后,光线才开始从太阳深处释放出来。所以当太阳内部的核反应堆无法持续下去时,在辐射区的光线依旧会继续往太阳表面前进,在辐射区的光子被完全消耗掉之前,阳光都不会消失。

就像被烧红的铁块停止加热后,铁块上暗红的光芒依旧会存在,直到铁块完全冷却了,光线才会消失。这就是为何太阳熄灭后还需要10000年才完全变暗。

我们的太阳看上去就像永远不会熄灭,但是,太阳最后会变成一颗不再发光的黑矮星,这颗黑矮星的主要组成成分将会是碳和氧。

现在的太阳正在稳定地消耗氢元素,将其聚变为氦,随着氢元素渐渐变少,核聚变也会越来越激烈,于是太阳以每11亿年就会变亮10%。

升高的温度和亮度会直接将地球表面的水分全部蒸干。原本全是冰块的土星、海王星和天王星有可能会出现液态水,所以生命宜居带会向外移动。

当太阳内部的氢元素消耗光后,氦元素开始聚变,这过程中太阳会膨胀成为红巨星,膨胀后的太阳很可能会将地球给吞噬掉。

再之后,氦元素在高温高压之下会聚变出碳元素,引发氦闪。但由于太阳的质量不够大,它无法一直凭借自身重力聚变下去,随着时间的推移太阳最终会变成一颗高密度的白矮星,它的质量只有现在的54%,体积却只有现在的地球大小。

变成白矮星的太阳无法继续核聚变,自然就无法继续发光发热,于是白矮星会慢慢变暗变黑,就像失去加温的铁块一样,最终变成一颗黑矮星。

太阳为生命的发展提供了几乎所有的能量,我们人类也是通过利用太阳能源渐渐发展起来的。

但是太阳的生命终究会终结,甚至在太阳生命终结之前,太阳渐渐提升的温度和亮度都有可能会让我们人类灭绝,所以我们需要抓紧研发出空间移动的能力,只有这样才有可能将人类文明一直延续下去。

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