
太陽一直以來都是人類文明發(fā)展的根基,除了為人類照亮了大地、給予了人類適宜生存的溫度外,目前人類文明發(fā)展所需的能源絕大部分都是直接或間接的來自于太陽。對于從事光伏行業(yè)的我們來說,太陽更是整個行業(yè)的根基,因為光伏是直接采集的太陽光中的能量。

正常來看,太陽怎么看也是人類文明存續(xù)發(fā)展不可或缺的存在。而在剛剛過去的春節(jié)上映的電影《流浪地球》中,太陽卻成為了人類的噩夢,一個人人為之色變的存在,這是為何?
已經(jīng)看過《流浪地球》的朋友們可能已經(jīng)了解到了一個詞:紅巨星,而讀過原著的朋友們可能多了解了一個詞:氦閃。而這兩個詞也是電影中的太陽之所以成為噩夢的原因。新年伊始,讓我們開啟學(xué)霸模式,學(xué)習(xí)了解下這兩和詞。
我們的太陽是一顆中等質(zhì)量的恒星,目前約45億歲,位于主序星階段,也就是恒星的青壯年期。而當(dāng)一顆中等質(zhì)量的恒星度過其漫長的青壯年期后,它將步入老年期,演變成為一顆紅巨星。
恒星是依靠其內(nèi)部的熱核聚變而熊熊燃燒著。核聚變通過將氫聚變?yōu)楹?,釋放大量能量形成輻射壓。處于主序星階段的恒星,核聚變主要在它的核心發(fā)生,輻射壓與它自身收縮的引力平衡。恒星內(nèi)部氫的燃燒消耗極快,中心形成氦核并且不斷增大。隨著時間的延長,氦核周圍的氫越來越少 ,中心核產(chǎn)生的能量已經(jīng)不足以維持其輻射,于是平衡被打破,引力占了上風(fēng),有著氦核和氫外殼的恒星在引力作用下收縮坍塌,使其密度、壓強和溫度都急劇升高,氫的燃燒向氦核周圍的一個殼層里推進。這以后恒星燃燒殼層內(nèi)部的氦核向內(nèi)收縮并變熱,而其恒星外殼則向外膨脹并不斷變冷,表面溫度大大降低。恒星在迅速膨脹中變?yōu)榧t巨星,而這個膨脹過程相對于恒星的壽命來說非常短暫。

當(dāng)變成紅巨星的時候,太陽的體積會膨脹很多。目前我們看到的太陽直徑140萬公里。當(dāng)它變成紅巨星的時候,太陽的直徑將變成3億公里,太陽將膨脹到地球軌道上,而水星金星都將被吞沒,地球也一樣被吞沒。即使太陽不吞沒地球,地球也會由于距離太陽過近變得表面溫度極高,變得不適宜生存。
質(zhì)量小于2倍太陽質(zhì)量的恒星,在恒星演化的紅巨星階段,因為核心的氫已經(jīng)耗盡,留下富含氦的核心。而在殼層的氫繼續(xù)融合使核心的氦灰燼繼續(xù)累積,使核心的密度增加,但是溫度仍然沒有達到在質(zhì)量更大的恒星進行氦融合所需要的。因此,從核聚變產(chǎn)生的熱壓力不足以創(chuàng)造在大多數(shù)恒星中的流體靜力平衡和抵抗引力坍縮。這使得恒星增加單位體積的熱含量,造成溫度上升,直到壓縮足夠的氦在核心成為簡并物質(zhì)。這種簡并壓力最后足以阻止核心進一步的坍縮,但核心的其余部分會繼續(xù)收縮并使得溫度繼續(xù)上升,直到到達約1億度的點燃溫度,使氦可以點燃并開始融合。

這樣的氦燃燒無法及時通過熱膨脹把能量傳輸出去,就會出現(xiàn)熱失控的氦閃,大約在1分鐘內(nèi),氦核的大部分都聚變?yōu)樘己耍ㄒ约昂罄m(xù)的氧核),并向恒星外層傳輸出巨量的能量,導(dǎo)致恒星突然性變亮,并持續(xù)一個短周期。
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由于紅巨星的膨脹,地球的軌道將不復(fù)存在;而由于氦閃的存在,即使人類躲到軌道更遠的土星、木星去也沒有意義,所以在《流浪地球》中,為了逃離噩夢般的太陽,人類帶上地球去宇宙流浪。
當(dāng)然,電影中的設(shè)定,是太陽突然極速老化,即將進入紅巨星階段?,F(xiàn)實中根據(jù)科學(xué)家們測算,太陽還有約50億年的壽命。所以大家還是有的是時間拼搏奮斗,在2019年干出一番成績。
祝大家在2019年事業(yè)像氦閃一樣閃耀。
部分內(nèi)容引自百度百科及網(wǎng)絡(luò)
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原文始發(fā)于微信公眾號(坎德拉):《流浪地球》中的太陽,怎么就成了人類的噩夢
