流浪地球太陽為什麼毀滅（流浪地球2中的科學）

2023-04-21 02:56:20

電影《流浪地球2》是《流浪地球》的前傳，講述了地球開啟流浪之前，發生的驚心動魄的故事。其中的一個關鍵就是人類對太陽發生氦閃的正確認識。那麼迫使地球流浪的元兇——太陽，究竟是如何構成的呢？太陽是宇宙中很普通的恆星，它不但要自轉還得圍繞著銀河系公轉，它的直徑大約有139萬公裡，相當於地球直徑的109倍。太陽由內至外主要由日核、輻射層和對流層構成。日核佔太陽半徑的1/4，質量的一半，溫度達1500萬℃，隨時都在進行著氫核聚變成氦核的核聚變反應。輻射層從日核到0.71個地球半徑的區域，形成可見光傳向太陽表面。對流層的厚度約15萬千米，輻射層傳來的能量，在這裡以對流的形式傳出去。

太陽的演化

接下來我們來了解一下太陽的核聚變反應。核聚變反應是人類目前能夠操縱的核聚變反應，是由氫的同位素氘和氚原子核結合成較重的氦原子核，並放出巨大能量，核聚變前後質子和中子數量都保持不變。而太陽的氫核聚變反應雖然與此類似但又複雜很多，通常太陽內部聚集了極大的壓力和溫度，使得氫原子外的電子云結構坍塌，兩個氫原子核克服斥力聚合在一起形成氘核，這是太陽內部聚變反應的第一步，同時發生了質量虧損，釋放出熱量，緊接著氘核和氫核又被擠壓到一起，發生聚變，反應生成氦3，繼續放熱，最後兩個氦3聚變形成氦4並且放出2個中子，太陽的核聚變反應釋放出大量的能量。

太陽也像我們生物一樣有著生老病死的過程，那麼太陽的一生是什麼樣的的呢？太陽是一顆黃矮星，也是有生命周期的，黃矮星的壽命大致為100億年。下面我們就來看一下太陽演變過程。大約在50億年前銀河系裡的一顆恆星發生爆炸，形成了太陽星雲。在引力的作用下，太陽星雲不斷收縮，體積越縮越小，密度也越來越大，中心溫度也越來越高，當中心溫度達到10000℃時，形成了原始恆星。當原始恆星的溫度繼續升高達到1000萬℃時，觸發了氫核聚變反應，太陽就此誕生了，誕生距今大約46億年了，目前我們看到的太陽已經進入恆星的主序星階段，也就是正值太陽壯年時期。

《流浪地球》中所說的氦閃，就是距今再過大約54億年後，太陽的生命周期接近尾聲，氫燃燒殆盡，將會發生的現象。氦閃是在中等質量恆星的核心，或是白矮星表面堆積的氦突然開始的核聚變，核心溫度變得越來越高，太陽就逐漸變成一顆巨大但暗淡的紅巨星，太陽的外層將向太陽系膨脹，將遠遠大於現在的太陽，太陽系內側行星將會被吞噬，直到最後太陽驟然停止燃燒，變成白矮星。這就是《流浪地球》原著中寫的：「太陽內部氫轉化為氦的速度突然加快，太陽的演化已向主星序外偏移，氦元素的聚變將在很短的時間內傳遍整個太陽內部，由此產生一次叫氦閃的劇烈爆炸」。

再過54億年，發生氦閃一個結果就是太陽將會變成紅巨星,而到那個時候地球一定會被變成紅巨星的太陽吞噬嗎？在這裡我鼓勵各位朋友都能嘗試著進行推演，一切能自圓其說的結果都是可能發生的，比如說：如果地球與太陽中心的相對距離保持不變，那太陽外部向外膨脹時必將吞噬地球，甚至都不用紅巨星的邊緣接觸地球，高溫早就將地球汽化了。但是如果54億年後地球與太陽的距離已經足夠遠了，紅巨星的高溫不會或者較小的影響到地球也是可能的。根據觀測，由於太陽的高溫燃燒，存在著自太陽向外的「太陽風」，目前的太陽風每年會將地球推離太陽1.6釐米，那麼隨著太陽燃燒的加劇太陽風也會隨之加劇，加之漫長的幾十億年的時間，也許到時地球不會被紅巨星吞噬。但最終失去太陽的地球也很難再維持生命的延續。幾十億年後的事，一切皆有可能。

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