有人說50億年後的太陽將會膨脹吞噬地球,那是什麼原因讓它膨脹的?

挖牆腳的師傅


萬物皆有始終,我們的太陽也不例外,科學家估計太陽的主序星階段大約有一百億年,而現在太陽已至“中年”,大約在50億年之後,太陽將會邁入紅巨星階段,屆時太陽將膨脹上百倍,太陽的邊界將延伸到地球軌道附近。

太陽的能量之源

現代科學認為,我們的太陽由46億年前的一片星際氣體塌縮而成,這些氣體的主要成分為氫,作為太陽系的中心天體,太陽的質量高達1.98*10^30kg,佔有整個太陽系質量的99.86%,由於太陽自身的龐大質量,在自身重力的影響下,物質會有向核心區塌縮的趨勢,這種效應使核心區的壓強可達200萬倍地球大氣壓,溫度更是高達1500萬攝氏度。

在這種極度環境中太陽的核心區無時無刻不在進行著核融合反應,在這個過程中四個氫原子會聚變為一個氦原子並放出巨大的能量,科學家估計在太陽核心區每秒有多大四百萬噸的質量通過核融合反應轉化為能量,這些能量所帶來的輻射壓可以阻擋太陽自身的塌縮趨勢,從而使太陽處於一個穩定的狀態。

太陽為什麼會膨脹

由上文可以知道,太陽之所以可以穩定的發光發熱,主要是由於其內部輻射壓與自身的重力塌縮效應處於相對平衡的狀態,但是隨著太陽核心區內部物質的不斷消耗,這種狀態總會有被打破的一天,我們知道太陽內部的核聚變產物是氦粒子,隨著核聚變的進行,太陽核心區也在逐漸的“氦化”,從而使氫元素聚變逐漸演變為氦元素聚變,但是氦聚變相較於氫聚變來說,需要更高的聚變條件,單從聚變溫度來說氦核就需要上億攝氏度的聚變環境,氦聚變可以把三個氦原子核聚合成一個碳原子核並釋放出大量的能量,因此

當太陽的核心區進行氦聚變時會逐漸的收縮,並釋放出更猛烈的能量,當這些能量傳遞到核心外側的氫元素層時,會加速這個區域的氫粒子聚變,從而導致更多的能量產生,進而使整個太陽受熱膨脹。

紅巨星階段的太陽並不一定會吞噬地球,但是地球必然已經不適宜生命的生存

科學家分析認為,紅巨星階段的太陽其半徑將擴大200倍左右,整個太陽的範圍將擴展到地球軌道附近,但是這是發生在五十億年之後的情況,在這期間

由於核聚變以及太陽風效應的影響,太陽也在不斷的損失自身的質量,這就造成太陽與地球之間的引力會逐漸降低從而使地球的軌道不斷向外偏移,這或許可以使地球免遭吞噬。當太陽演變為紅巨星後,即使地球不被吞噬,其軌道也早已不處於宜居帶內,而且科學研究發現,即使在主序星階段的太陽,其光度每10億年也會增加10%,按此推算,僅十億年後地球的環境就因過熱而不適宜生命生存了。

總結

太陽大約在50億年之後,太陽將會邁入紅巨星階段,在這個過程中太陽的核心由於氫粒子的不斷聚變而逐漸“氦化”,當氦聚變被點燃後會產生更多的能量使整個太陽膨脹為紅巨星,膨脹後的太陽有可能擴大到今天地球軌道附近,從而使地球陷入危難。

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漫步的小豆子


要搞清楚50億年後太陽為什麼會發生膨脹,那我們就得先搞清楚太陽燃燒的機制,這和我們普通的燃燒完全就是兩碼事。那具體是咋回事呢?

今天,我們就來說一說這個話題。

太陽的燃燒機制

你可能知道,太陽的燃燒機制其實是核聚變反應。不過,不知道你想過沒有,為什麼太陽可以自發的啟動核聚變反應?畢竟,我們製造一顆氫彈本身就不是一件容易的事情,要不然世界上擁有核武器的國家也就不會那麼少了。

實際上,太陽的核聚變反應和它自身的引力有關。具體來說是這樣的,我們都知道太陽是太陽系的主導,實際上它比我們想象中得還要大得多,太陽佔據整個太陽系總質量的99.86%以上。也就是說,其他的天體總共加起來,連0.14%都不到。因此,太陽自身的引力是十分巨大的,這就導致太陽內核的溫度和壓強在引力的作用下急劇升高,大概可以達到1500萬度以及200多萬個大氣壓。不過,這個溫度是不足以促發核聚變反應的,核聚變反應最起碼需要1億度,科學家引爆氫彈其實就是先引爆原子彈,使得溫度可以達到氫彈引爆的溫度。

這個溫度和壓強使得太陽內核就會達到一種狀態,是有別於固態、液態、氣態的等離子態。在這種狀態下,電子獲得了足夠多的能量,於是脫離了原子核的束縛。所以,太陽內核更像是一鍋粒子粥,電子和原子核到處亂跑。

要知道原子核是帶正電的,同種電荷相排斥。核聚變說白了就是原子核之間的融合,整個過程會損失一部分質量,這部分質量以能量的形式釋放出來。但是這個過程需要克服原子核之間的靜電斥力。

從宏觀視角來看,這一切本不該發生。但是在微觀世界中存在一種叫做隧穿效應的現象。說白了就是宏觀世界中原本需要能量才能完成的事情,在微觀世界中,即使沒有能量也有可能完成。只不過這個概率很低很低。

但由於太陽足夠大,粒子數足夠多,最終還是可以引發核聚變反應,只不過不會像氫彈那樣一下全炸了。而太陽的核聚變實際上是氫原子核的核聚變反應,生成的是氦原子核。


太陽為什麼會膨脹?

實際上,太陽是富含氫元素的。因此,氫原子核可以燒很久很久,科學家計算後得出,這個過程大概可以持續100億年的時間。而如今只過了40多億年,這意味太陽還有50多億年才會把氫原子核燒完。

如果到了50多億年後,氫原子核燒完了。這個時候,由於太陽的內核都是氦原子核,而氦原子核要被點著的條件遠比氫原子核聚變要難得多,大概需要2億度。因此,這個時候太陽的內核會急劇收縮,而外殼由於會膨脹開來,太陽就會變成一顆紅巨星。內核在引力作用下最終點著了氦原子核的核聚變反應,生成氧原子核和碳原子核。

由於太陽核心溫度的急劇上高,這時候核心周圍的物質也會被推開。所以,太陽的外層物質會逐漸開來,最終會膨脹到原來尺度的200多倍。此時的太陽會吞沒水星和金星,大氣層可達到地球軌道附近。至於太陽會不會吞噬地球,目前來說還無法確定,但能確定的一點就是,那個時候地球不會有生物了。

就在氦燃燒的過程中,外殼會逐漸和太陽的核心彼此脫離,瀰漫在整個星際空間當中,最終成為

行星狀星雲

氦燃燒的過程其實要比氫燃燒的過程猛烈的多,因此氦會很快燒完,這時候內核還會繼續收縮。不過太陽內核此時的質量不足以引發碳原子核和氧原子核的核聚變反應。因此,太陽會最終成為一顆白矮星。白矮星的脾氣是很暴躁的,會刮很強的輻射風。

所以,太陽的膨脹實際上就是自身演化過程中的一部分,是太陽一生中一定會經歷的。只不過,那個時候人類應該早就滅絕了。即使沒有滅絕,應該要早就找到了其他的宜居星球,而不會傻傻地待在地球等死。


薛定諤的科學


很多人都認為太陽是一顆火球。實際上呢,太陽是一顆由氫氣構成的等離子氫氣球。它已燃燒氫的方式產生核聚變,進而釋放光能和熱能。我們知道當氫元素達到一定的高溫和一定的壓力之後,它會發生核聚變繼而融合成氦,而氦元素比氫元素重,因此它就會向恆星的內核沉澱,等他沉澱的時候,它會承受更高的溫度和壓力,繼而發生融合產生核聚變,最終當元素核聚變為鐵的時候,由於鐵的性質非常的穩定。

即使今天宇宙的所有的恆星都無法進行鐵的核聚變,這樣我們知道鐵非常的重。他就會沉澱到恆星的內核。隨著越來越多的鐵堆積,恆星的體積開始發生膨脹。在膨脹的過程中,恆星的體積會變的越來越大,繼而引力開始對其產生壓縮。在超強的壓縮下,恆星的內核就會坍縮成一顆極其堅硬的白矮星,隨著太陽的體積變得越來越大,它的質量相對應變得越來越小。這樣超強的太陽風會把它的外殼吹散掉,形成我們所說的行星際星雲。這就是太陽的一生。他變為白矮星之後會繼續的燃燒,當他把最後一絲質量最後一絲能量最後一次光散射完之後,它將會變為黑矮星,最終在宇宙中消失。

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我們都知道,太陽並不是一個永恆的存在,不管怎麼樣,它最終總是會走到生命的盡頭,在科學家的描述中,大約50億年後,太陽就會膨脹成紅巨星,隨後還會發生威力巨大的氦閃,到那個時候,地球很可能會被太陽吞噬,所有的一切都將隨之終結(如果屆時地球還存在的話)。

這實在是一個悲傷的故事,但好消息是這似乎離我們非常遙遠,以至於現在的我們根本不會去擔心這個問題。相比之下,我們更感興趣的是,為什麼會發生這樣的事情。

有人說50億年後的太陽將會膨脹吞噬地球,那是什麼原因讓它膨脹的?

在很多人的印象中,太陽就是一個熊熊燃燒的大火球,但實際上並不是這樣。事實上,整個太陽只有核心這一小部分區域在“燃燒”(注:這裡所謂的“燃燒”其實是核聚變反應),這個區域半徑還不到太陽的4分之1。

太陽核心的核聚變反應源源不斷地以高能光子的形式向外輸出能量,在太陽的內部形成強大的輻射壓,這使得核心以外的氫幾乎就不可能進入太陽的核心反應區。這就意味著,在太陽漫長的一生裡,只能消耗掉自身的一少部分氫元素,這無疑大大地縮短了太陽的壽命。科學家根據這個模型,再代入通過實際測量計算出的相關數據,推測出太陽核心的氫元素還可以支持太陽“燃燒”大約50億年。

太陽之所以能夠維持現在的穩定狀態,是因為它自身的重力與內部的輻射壓處於一個動態的平衡,50億年之後,太陽核心的氫元素消耗殆盡,就會因為內部失去抵抗自身重力的能量而向內坍塌,在坍塌過程中,被釋放的引力勢能會促使太陽核心區域的溫度以及密度不斷地提升,當溫度和密度升高到一定程度的時候,就會點燃位於核心外殼的那些原本沒有參與反應的氫元素,這就是所謂的“氫殼層核聚變”。

最裡層的“氫殼層核聚變”被點燃以後,其產生的高溫又會點燃更外層的氫,從而在太陽的核心外殼區域引發一系列猛烈的氫核聚變反應,由此產生的巨大輻射壓就會將太陽的外殼“吹”起來,於是太陽的體積就急劇膨脹,轉變成了紅巨星。根據相關計算,到時候太陽的半徑將會暴漲200倍之多,其巨大表面將抵達地球的公轉軌道,因此地球很可能被它吞噬掉。

需要指出的是,由於膨脹之後能量密度急劇減小,轉變成紅巨星的太陽表面溫度反而會下降很多。因此50億年後,即使太陽吞噬了地球,也不會像想象中的那樣“渣都不剩”,很可能只是將地球的外殼剝離,而地球堅硬的鐵鎳核心則會“倖存”下來(對地球上的生物而言,這並沒有什麼意義)。

那麼說好的氦閃呢?氦閃基本條件就是指恆星內部氦元素的聚變反應被點燃,氦核聚變需要的溫度至少是1億攝氏度,這是太陽膨脹之前無法提供的溫度,而在轉變成紅巨星之後,太陽核心會因為內部失壓而繼續坍塌,溫度和密度也會進一步地提升,當達到臨界點時,其核心的氦核聚變就被點燃了。

此時太陽的核心已經是“準白矮星”了,大量的以氦為主的物質都是以簡併態的形式存在,由於簡併態物質密度極高,其體積又不會因為溫度變化而改變,所以在這個時候氦核聚變的反應速率非常的快,在單位時間內輸出的能量可以達到正常恆星的幾十萬甚至上億倍,因此被稱之為氦閃。

氦閃是太陽最後的“瘋狂”,在此之後,極度膨脹的太陽就會慢慢地冷卻,其巨大的外層將會形成一片壯觀的行星狀態星雲,而它緻密核心形成的白矮星還殘留著自己曾經的輝煌。白矮星的內部不再有核聚變反應,其溫度將會逐漸消散在宇宙空間,億萬年之後,當它的能量散失殆盡,它就變成了宇宙中的“幽靈”——黑矮星。


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小夥伴們!你們知道嗎?質量越大的恆星壽命越短,質量越大則燃燒越快,所以壽命越短。

而養育我們的恆星太陽,是一個質量小的恆星,所以說我們很幸運,因為太陽是質量小的恆星,所以燃燒的很慢,讓地球有足夠的時間發展生命。

太陽之所以50億年之後會變成紅巨星,是因為太陽中心在發生核聚變,太陽的中心就像核武器核彈一樣在不停的發生爆炸,所以太陽中心發射的輻射把太陽外部的氣體往外推,太陽會發光,完全是因為太陽中心的核聚變之後發出的能量,我們看到的光都是從太陽中心發出來的。那就有小夥伴就要問了,為什麼太陽外部的氣體沒有因為太陽中心的核聚變而被推出來,推到宇宙中去,那是因為萬有引力起的作用。太陽同時受到核聚變能量的漲力和太陽的萬有引力。
太陽所發出的能量(能量也就是質量的另一種存在形式)在不斷的減少太陽的質量(一個物體的質量越大則引力越大),所以太陽的引力不足以把太陽的外部吸收的更緊一點,因此太陽的外部會因為太陽能量的輻射以及太陽風,而向外膨脹。根據科學家計算:太陽每過十億年增加6%,但是隨著太陽在不斷的膨脹,地球也越來越不適合生物居住,地球上的生物都會慢慢滅絕。而人類也已經移居其他星球。



再過一段時間,太陽將會因為燃燒最終能量耗盡,坍縮成為一箇中子星。

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時間史


太陽內部無時無刻進行的熱核聚變時導致它膨脹的主要因素。接下來我將詳細介紹其中過程還有原理。

1、太陽演變過程

簡單來講,恆星的一生可以寫成這樣。

  1. 恆星——主序星——紅巨星——爆炸——白矮星——黑矮星
  2. 棕矮星:恆星雲——原恆星——棕矮星——黑矮星

  3. 超大質量恆星:原恆星——主序星——紅巨星——紅超巨星——爆炸——中子星/黑洞。

其中普通恆星指質量大於太陽質量十分之一到小於太陽質量十倍的恆星,它們壽命都很長,有幾十億年到一百多億年。

棕矮星指質量小於太陽質量的十分之一的恆星,但它們無法用熱核聚變釋放能量,並且是壽命很短的恆星。

超大質量恆星指質量大於十倍太陽質量的恆星,壽命也很短,一般只有幾千萬年。一般而言,質量越大的恆星壽命越短。一般低於二十五到三十倍太陽質量的恆星在超新星爆發後變成中子星,更大質量的恆星則變成黑洞。

接下來我們就可以對號入座,很明顯太陽屬於第一種演變過程。太陽需要五個過程來經歷它的一生,這個過程需要數十億年的時間。正如題主所言,50億年後的太陽將會發生變化,這個變化的確就是太陽發生膨脹的過程。

2、太陽內部的不可控熱核聚變

太陽無時無刻都向地球傳輸大量的光熱能量,還有射線粒子,這些來自於太陽的熱核聚變。我們簡單的介紹下熱核聚變。

核聚變是指由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下發生融合的物理變化。

太陽的能量來自它中心的熱核聚變(如超高溫和高壓)。這個反應中發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,並伴隨著巨大的能量釋放。原子核中蘊藏巨大的能量,原子核的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著巨大能量的釋放。這個反應是不可控制的,我們人類研究出來的氫彈也正是這種不可控的反應變化。

3、可控熱核聚變

通常有三種方式來約束核聚變。

  1. 重力場約束

  2. 慣性約束

  3. 磁約束。

其中主要的可控核聚變方式:

激光約束(慣性約束)核聚變,磁約束核聚變(託卡馬克、仿星器、磁鏡、反向場、球形環等),這種方式目前被認為是最有前途的核聚變約束方式。

產生可控核聚變需要的條件非常苛刻。我們的太陽就是靠核聚變反應帶來光和熱,其中心溫度達到1500萬攝氏度,另外還有巨大的壓力能得使核聚變正常反應,而地球上沒辦法獲得巨大的壓力,只能通過提高溫度到上億度來彌補。如此高的溫度沒有一種固體材料製造的裝置能夠承受,只能靠強大的磁場來約束。由此產生了磁約束還有前面幾種約束方式。

一旦可控的核聚變成功,我們也擁有了代替石油、煤炭、天然氣這些化石燃料的能源,未來人類也將不再為能源擔憂。

太陽膨脹的原因

正如前面所講,太陽膨脹的原因是因為內部的核聚變。核聚變過程中兩個輕原子核結合後的原子核質量是大於兩個輕一點的原子核。太陽本身受到巨大的向心引力的同時又由於太陽內部劇烈核聚變,產生高溫高壓,這就使太陽內部產生巨大的膨脹力。

目前太陽處於穩定階段,太陽內部的膨脹力和引力處於平衡,但是當太陽內部核聚變反應原料消耗掉10%左右時,太陽形成兩個反應區域,中心是氦原子核發生聚變,中間為氫原子聚變,太陽將變得不穩定,反應繼續時,將變為內部為碳-氮-氧聚變,中間層為氦聚變、上層為氫聚變,膨脹力大大大於太陽的引力,於是太陽發生劇烈的膨脹,變為紅巨星,體積膨脹幾百萬倍。

當外層物質完全噴發到星際空間,太陽核聚變原料耗盡。太陽將猛烈塌縮,使中心成為緻密的白矮星,外層物質還在塌縮。外層物質落在白矮星上,會使得白矮星再次發生爆發,在這個過程後。太陽就徹底湮滅。

個人建議

其實也沒啥好說的,希望大家都能熱愛生活,享受生活,幾十億年後太陽也不復存在,地球也無法存在。那個時候一切都沒有了意義,生活不要想太多,過好每一分鐘就可以了。

總結

總的來說,太陽膨脹是由於內部熱核聚變導致的,隨著太陽核聚變材料消耗還有新的物質生成,並且參與到核聚變,反應不再穩定,因此產生膨脹的效果。另一方面,由於太陽質量不足,是無法吞噬地球的,也不會成為中子星,而是成為一顆荒涼的白矮星。


拉希克的科學世界


50億年後太陽會膨脹,吞噬水星金星並殃及地球,其原因是太陽內部的氫元素,核聚變生成氦,氫元素消耗殆盡後,在更高的溫度和壓力下,氦又產生了聚變,產生接近1億度的極度高溫。熱量由核心傳遞到太陽外層,並不斷向外膨脹,溫度在3000度左右,所以顏色成紅色,稱為紅巨星。






東北老胡1954


目前的太陽正值壯年時期,正在進行著氫聚變,太陽每秒鐘要消耗數百萬噸氫,氫元素聚變生產氦元素,也就是說每秒鐘有數百萬噸氦元素生成。數十億年後,當太陽上的氫越來越少,氦越來越多,氫聚變釋放的能量越來越少,太陽開始收縮,壓力變大,溫度上升,當溫度和壓力上升到一定程度,就會點燃氦聚變,氦聚變比氫聚變釋放的能量要大得多,迅速而猛烈,陽光更加強烈,太陽就會變得非常不穩定,太陽的引力無法阻止巨大的能量釋放,氦聚變釋放的巨大能量,推動著太陽內部的物質往外擴張,最終太陽將膨脹成紅巨星,最終太陽膨脹到把地球吞入太陽內部。


天高兮雲淡


全是一派胡言,五十億年後太陽靠什麼膨脹吞噬地球,太陽是怎麼形成的須摸清楚再論它的性質,太陽是靠天球恆星和地球行星形成的,是天球吸地球,和地球吸天球,兩個球相吸引的能量,在天地兩球中間相交形成太陽,是兩個能量在中間那一小段升出火來,天球的能量通過太陽的燃燒,在那個地方已被恰斷不能再向地球這裡伸延,因此太陽的火也不能向外擴展,太陽是不會吞噬地球的。


我的名字白興長明白嗎


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