变老后的太阳有多可怕？体积膨胀1700万倍，一次氦闪就能摧毁地球

俗话说成也太阳败也太阳，从古至今人类对太阳的认识不断刷新，在原始社会的时候，人类对太阳充满了敬畏，将其视为神灵或者神灵的象征，比如说古埃及人崇拜太阳神拉，认为它是创造万物、赋予生命的主宰，中国古代有夸父追日，后羿射日的传说，这反映了对太阳威力的想象和敬畏，后来随着人类文明的发展，古人开始观测太阳以指导生产生活，中国古代制定了24节气，通过观测太阳来确定季节的变化。到了16世纪的时候，哥白尼提出了日心说，认为太阳是宇宙的中心，地球等行星都在围绕太阳公转，这是人类对太阳认识的重大突破，之后开普勒通过对天体运动的长期观测和研究，发现了行星运动的三大定律，进一步揭示了行星绕太阳运动的规律。


    在开普勒之后，牛顿发现了万有引力定律，解释了太阳和行星之间的关系，为理解太阳系的运行提供了理论基础，到了20世纪以后，随着人类科技的不断进步，人类认识到太阳的能源来源于内部的氢核聚变反应，科学家通过建立太阳内部结构模型、了解到了太阳从内到外分为核心、辐射区、对流区、光球层、色球层和日冕层等不同层次，太阳作为一颗恒星，每时每刻都在向外释放光和热，孕育着地球上的一切生命，为我们提供能量的来源，根据科学家的研究得出，太阳每秒就要燃烧420万吨的物质，从诞生到现在已经燃烧了46亿年之久，而且太阳的寿命还剩下50亿年左右。


    这其实是因为太阳内部核聚变的反应，太阳每秒就要消耗420万吨的物质，对于人类来说这个数字非常庞大，但是对于太阳来说微不足道，要知道太阳占到了太阳系总质量的百分之99.86，就算是将太阳系的八大行星、彗星、小行星等物质全部加起来，都不够太阳的零头，科学家经过计算得出，太阳的质量大约是1.989*10^30千克，对于人类来说这就是一个天文数字，太阳每秒钟消耗420万吨物质，仅仅占到了太阳总质量的0.0000000000000000000000000213%，正是因为如此，所以太阳的寿命能够以亿年为单位，不过并不是所有的天体都能够进行核聚变反应，核聚变反应需要特殊的环境和条件。


    在太阳核心处温度高达1500万度，压力也非常大，在这样的环境中，原子核之间的热运动能够克服它们之间的电荷排斥力，使得氢原子核能够不断的发生聚变反应，从而形成氦原子核，不过太阳的核聚变并不是一次性全部发生，在太阳的内部，物质密度相对较低，核聚变的速率就会受到控制，并且太阳外壳巨大的引力也能够起到关键的约束作用，使得太阳不会像氢弹一样瞬间爆炸，而且太阳内部有着巨大的氢储备，能够通过不断的将氢原子核聚变为氦原子核来维持自身的光和热，对于太阳来说，它的核聚变反应是一种缓慢地、持续稳定的过程。虽然说太阳的质量很大，但是总有一天，它内部的氢元素会消耗殆尽。


    因此科学家认为，当太阳内部的燃烧耗尽之时，太阳也就老了，目前太阳的年龄大约是45.7亿年，在这个漫长的45.7亿年之中，太阳已经转化了100个地球质量的物质能量，按照这个速度来看的话，太阳内部的氢燃烧还能够继续燃烧54亿年左右，不过对于人类来说，太阳变老以后非常可怕，当太阳核心的氢含量减少到一定程度时，核聚变反应速率下降，产生的能量不足以支撑太阳对抗自身引力，核心开始收缩，核心收缩会使核心区域的温度和压力急剧升高，这种高温高压环境会使得太阳核心外围的氢壳层被点燃，引发氢的核聚变反应，这一过程被称为壳层燃烧，产生的能量比之前更多，使得太阳的光度大幅度增加。


    过多的能量会导致太阳外层大气向外膨胀，同时由于外层气体远离核心，温度逐渐降低，物体温度降低时，其辐射的峰值波长会向红光方向移动，所以太阳看起来会变红，体积也会变大，从而成为红巨星，在氢核聚变的过程中，氦核在太阳核心不断积累，当核心的氦核密度达到一定程度时，会形成一种特殊的物质状态——简并态，简并态物质具有特殊的物理性质，它的压力不再取决于温度，而是主要取决于密度，随着核心温度继续升高，当达到一亿度左右时，氦核开始发生聚变反应，生成碳和氧等更重的元素，但是由于简并态的存在，氦聚变反应会在短时间内释放出大量的能量，引发氦闪现象，进一步推动太阳外层物质的膨胀，使得太阳变成红巨星。


    红巨星对于人类来说还是比较可怕的，其可怕之处有两点：第一点它的体积变得异常巨大，科学家估计，太阳的半径最大会膨胀到现在的256倍，体积膨胀了1700万倍，现在的太阳半径大约是696000公里，它的256倍就是大约1.78亿公里，我们知道地球到太阳的平均半径大约是1.5亿公里，当太阳成为红巨星的体积膨胀到最大的时候，地球会被太阳吞噬，科学家预计这个时间可能在76亿年之后，第二点就是发生氦闪，太阳在成为红巨星之后，内部的核聚处的氢元素消耗殆尽，留下了一个氦核心，当核心的温度达到1亿摄氏度时，氦元素开始燃烧生成碳元素，由于太阳没有足够大的质量，内部的氦聚变是一种失控的热核聚变，它会在短时间内发生，所以成为氦闪。


    当太阳发生氦闪时，我们在地球上会发现太阳的亮度会比原来突然增加了100-10000倍，伴随着亮度的突然增加，氦闪在短短几秒钟释放出来的能量相当于太阳在主序星阶段正常释放能量的1000亿倍，科学家预测，太阳会在主序星阶段结束后的12亿年之后发生氦闪，大约是66亿年之后，并且在此之后每隔1万到10万年就会发生一次氦闪。当太阳变成红巨星之后，人类应该怎么办？科学家认为人类必须寻找新的家园，目前科学家已经在宇宙中发现了很多类似地球的星球，比如说，开普勒452b，2015年被美国航天局发现，距离地球约1400光年，直径是地球的1.6倍，公转周期385天。它围绕的母恒星“开普勒-452”与太阳相似，接收到的恒星能量也和地球差不多，可能有液态水和大气层，与地球相似度高达98%。


    开普勒-22b：2011年12月被开普勒太空望远镜发现，位于天鹅座，距离地球约600光年，直径大约是地球的2.4倍，公转一周为292天。其母恒星开普勒-22与太阳类似，表面温度为5245摄氏度，科学家推测它有大气层，可能有海洋和丰富水资源。K2-18b：2015年被发现，距离地球约120光年，直径是地球的2.6倍，质量为地球的8.6倍，围绕红矮星公转，位于宜居带内。其大气层主要由氦气、氢气和水蒸气构成，2024年9月，NASA团队在其大气层中发现了与生命密切相关的二甲基硫醚。LHS 475 b：由韦伯望远镜于2023年发现，距离地球41光年，位于八角座，大小几乎与地球完全相同。不过其温度比地球高几百度，研究人员尚不能确认它是否有大气层。


    虽然现在这些星球都和地球比较相似，但是目前人类想要登陆这些星球是不可能的，因为它们距离地球非常遥远，都是以光年为单位的，现在人类的飞行速度连太阳系都没有办法飞出去，更别说飞到这些星球上面，所以人类想要实现星际移民，就必须提升飞船的速度，现在科学家已经提出了几种理论，比如说快子假说，它是一种超光速粒子，在某些理论模型中，它被描述为具有虚数质量的粒子，其速度总是超过光速，且速度下限是光速，最高没有上限。根据狭义相对论的洛伦兹因子公式，如果强行将粒子的速度超过光速，公式的分母将会变成一个虚数，为了保证粒子的总能量不为虚数，粒子的质量就必须为虚数，这种具有虚质量的粒子就是快子。


    除此之外科学家还想到了高维空间跳跃，根据爱因斯坦的广义相对论，质量和能量会使得时空弯曲，在高维空间中，这种弯曲可能更加复杂多样，虫洞就是一种假设的时空结构，它可以看作是连接宇宙中两个不同位置的捷径，通过虫洞进行旅行就类似于高维空间跳跃，能够让人在极短的时间内跨越巨大的空间距离。假设能找到或创造出通向高维空间的通道，物体进入高维空间后，由于高维空间的特殊几何性质，原本在三维空间中相距遥远的两点，在高维空间中可能距离极近，从而实现快速跳跃。也可以通过强大的能量场，使局部空间发生极度扭曲，形成类似虫洞的结构，或者使物体本身进入一种特殊的量子态，与高维空间产生某种联系，进而实现空间跳跃。


    虽然这些方法从理论上来说都是可行的，但是现在它们仅仅存在理论当中，想要真正实现非常困难，超光速飞行目前更多都是科学幻想，但是其背后的科学问题驱动了人类对宇宙的深层次探索。

# 太阳的暮年：绚烂与敬畏
当太阳步入暮年，那体积膨胀 1700 万倍的磅礴之态，是宇宙沧桑的壮丽史诗。氦闪虽蕴含摧毁地球之力，却也彰显自然法则的震撼魅力。这是岁月的沉淀，是宇宙能量的宏大叙事，让我们对浩瀚宇宙满怀敬畏，亦感恩太阳曾给予的无尽温暖与生机，其生命的落幕亦是璀璨星辰传奇的延续。