太陽作為主宰太陽系的恆星,四十多億年以來一直在發光發熱,成為地球上光照的主要來源,植物經過對太陽光的不斷光合作用,釋放出氧氣,地球的“生命紀元”由此開啟。2012年之前在關於瑪雅人的末日預言中,就出現了太陽熄滅的說法,人們常常在安慰自己時會說“又有什麼大不了,明天太陽依舊升起”,可是假如有一天太陽熄滅了,地球將會陷在什麼樣的災難中呢?
在著名物理學家史蒂芬·霍金的《時間簡史》中正有這樣的一句話:“假如此刻太陽熄滅,地球上的我們只能在八分鐘之後才知道。”許多人對此非常疑惑,難道不是太陽熄滅的那一刻地球就變得黑暗了嗎?
經過科學家們對太陽活動的研究,預估太陽還能繼續燃燒50多億年,才會壽終正寢。那麼等到太陽衰亡熄滅的那一天,人類需要8分鐘後才能感知嗎?並不會這麼快,根據現在的研究資料準確來說,人類感知到太陽熄滅的時候,已經過去10000年了。
太陽與地球文明
作為人類搖籃的地球,已經有45.5億歲了,從40億年前原始狀態的地球上開始出現生命的早期形態“細胞”,再到不斷地進化,經過6次的重啟,人類文明終於在400萬年之前初露頭角。
對於地球上的所有生命而言,氧氣、水源和適宜的溫度是必要生存條件,其中溫度和氧氣都來自太陽。遠古細胞在進行有機組合之後變成了植物,進化出了葉綠體細胞器,能夠對太陽光進行光合作用,釋放出氧氣開始,地球上的生物變得多樣了起來。太陽光作為地球上最多的自然能源,催化了眾多物種的產生,因此在探討地球文明和物種起源時我們不可避免的要談到太陽的作用。
如果將地球比作人類文明的襁褓,那麼太陽的角色其實更像“保姆”,一直在努力地製造條件促使生命產生和進化,從這裡看人類對於太陽的依賴程度是不言而喻的。古代人類最崇尚的神明也一直是“太陽神”,但是科技進步之後,我們知道了太陽並不是某一位神明,只是一顆發光發熱的恆星罷了。
知曉了太陽是什麼之後,人類對於研究太陽的熱情依舊是有增無減,自義大利的科學家伽利略利用望遠鏡發現了太陽黑子的活動之後,觀察太陽的活動由此開始。如果不是懼怕太陽的高溫、高輻射,相信登陸太陽一定會列入人類未來的深空探索計劃,即使上面並無生命存在,可是作為人類文明誕生的必要條件,大家一定都想湊近看看這位“母親”。
太陽
太陽的年齡要比地球大一些,大約45.7億歲左右,其實從這種微小的差距可以證實太陽系的起源確實是一場大爆炸,爆炸之後太陽和地球在差不多的時間一起誕生了。不過對於太陽系而言,太陽的質量體積是人體的軀幹,而地球的質量體積頂多能算“一根汗毛”。太陽質量佔整個太陽系的99.86%。
它是一顆黃矮星,如果按照科學家們對於恆星演變的推測,太陽在50億年之後會步入衰老期,向著“紅巨星”演變。在變成紅巨星時它會瘋狂地燃燒一段時間,當將自己內部的物質都燃燒殆盡時會變成一顆“白矮星”,這時它看起來就不像是一個火球了,顏色黯淡了許多。最後,在經過上萬億年之後,它將完全熄滅,變成一顆“黑矮星”,它的外部將不會再有任何輻射和粒子活動,太陽徹底失去光芒,太陽系也陷入一片死寂。
太陽熄滅過程
人類經常會將太陽比作一顆正在劇烈燃燒的火球,但是真正的“燃燒”其實是在太陽內部進行,在瞭解太陽熄滅之前,我們要先知道它到底是怎麼“發光發熱的”。對於核能利用的讀者應該都知道,核能產生的形式主要可以分為兩種:核裂變和核聚變,太陽的內部就是在進行核聚變活動。
組成太陽的化學成分主要是氫和氦,氫佔74%,氦佔25%,剩下的2%是氧、碳、氖、鐵等。在太陽內部的氫原子每一秒都在做著聚變活動,它們在不斷地聚變當中轉化成氦,也就是我們所說的“熱核反應”。
太陽能量是由4個氫原子核聚變成1個氦原子核的熱核反應產生的。1克氫經過核聚變能釋放出6000 億焦耳能量, 相當於燃燒15噸汽油。
而太陽內部每一秒鐘發生聚變的氫原子就有6億噸,因此太陽每秒鐘釋放的能量是現階段地球上所有核電站加在一起再乘以10倍都無法達到的。
但是氫原子也會有燃燒殆盡的那一天,是否氫原子燃燒殆盡時太陽就熄滅了?當然不會這麼容易,哪怕是一場火災,澆滅它也需要時間,更不用說燃燒這麼多年的太陽了,因此它不可能在一瞬間熄滅,失去光芒,只會逐漸熄滅。這就是為什麼有人說在地球上感知太陽熄滅只需要8分鐘,科學家卻說需要10000年了。
回答這個問題需要從兩個方面來說。首先,說人類只需要8分鐘感知的言論屬於“理想主義者”,單純的依靠目前得出的光在真空宇宙中傳遞的時間,再加上推測太陽熄滅如同人類死亡一樣,一瞬間就停止呼吸。結合了這兩者,得出了人類感知到太陽熄滅只需要短暫的8分鐘。
其次,認為感知太陽熄滅需要感知10000年的科學家,是從太陽衰亡熄滅的過程方面進行考慮的,在證實了太陽並不會因為在氫燃燒完之後,突然熄滅,而是需要一個漫長的過程,這個過程當中太陽光可能會慢慢變弱,直到完全消失。
兩種說法都有理論的依據,只是參照物不同罷了,8分鐘以人類為主體,而10000年是從太陽的角度出發,從以上的論述看來10000年更加科學一些。畢竟太陽完全衰亡,要從紅巨星到白矮星再到黑矮星,在正式步入黑矮星之前,它都會繼續發光。
太陽熄滅之後的地球
前文提到了,地球和人類對於太陽都有著很強的依賴性,那麼當太陽真的熄滅,地球會面臨什麼呢?
首先,在太陽光消失的那一瞬間,全球所有的植物都會停止光合作用,這就意味著地球失去了氧氣的來源,所有在地面上的生物都會在短時間面臨缺氧的問題,並且很快,空氣中的氧氣會完全消失,依賴於氧氣生存的生物會全部窒息而死。接下來,地表的溫度在24小時之內會下降6℃到8℃,原來處於熱帶的地球可能會下雪。
等到一週過去,地表溫度大約會到零下的20℃,整個地球在黑暗當中逐漸步入“冰河時代”,所有植物都會死亡,而還在地表的人類就像末日電影中《後天》所表現的,會直接被冰封住。
也許那時對於太陽壽命做出準確預測的人類會躲入提前建設好的地下堡壘當中,但是也只是短時間的倖存罷了。因為太陽不再發光意味著它可能變成了能量極小的“白矮星”。
白矮星雖然會繼續發光,但是光芒非常黯淡,並且釋放出來的能量也是非常少的,位於太陽第三遠的地球這時能夠吸收到的光熱基本可以忽略不計。而真正恐怖的事情還不在於失去光熱,變成白矮星的太陽會急劇萎縮,這時它的質量和地球差不多。
瞭解宇宙天體之間引力作用的人都知道,天體的引力由它本身的質量決定,就像地球能依靠引力捕捉到月球,太陽也是依靠自己龐大的質量捕捉到了八大行星,形成了所謂的“太陽系”。太陽系中所有天體的運動會圍繞著太陽這個核心,而當太陽熄滅時,它的質量變得與地球差不多,它又怎麼會保持之前的引力,牽引住太陽系內的行星呢?
因此,處於白矮星時期的太陽已經不具備統籌整個太陽系的能力,太陽系會處在混亂當中,各個行星偏離了本來的運動軌道,不再圍繞著這顆“白矮星”做公轉運動。
可能會在這個過程中不幸相撞,或者會被質量更大的天體捕捉,比如說八大行星當中體積最大的木星。不過失去太陽引力而崩壞的太陽系更大可能會被其他星系接應吸收,不論怎樣,這時的地球表面一片漆黑,也不會再有任何生命存活,這時真的就變成了死亡的“流浪地球”了!
太陽能源的利用
綜上所述,太陽總有衰亡熄滅的一天,不過距離那一天應該還有60億年的時間,這個過程當中人類是否還存在是個未知數。應該慶幸的是我們這一輩人反正是看不到那一天了,不過現在太陽作為一種能源確實帶給了人類許多好處。
太陽能作為天然能源和風能、水能一樣都屬於清潔能源,20世紀以來人類對於如何利用太陽能做出了非常多的研究,也開發了許多相關的專案。比如我們最熟悉的利用太陽能進行發電,既方便又不會產生汙染。除此之外還有利用太陽熱能的技術,比如熱泵技術。
熱泵是連線兩個熱源的重要元件,以蓄熱器儲存的熱水作為低位熱源,利用集熱器收集太陽熱能,作為熱泵系統的基本熱源。
結語
從個人感情而言,人類不希望太陽衰亡熄滅,但是從恆星的演變來說,太陽熄滅是不可避免的。透過本文,大家也知道了太陽熄滅的過程比較漫長,所以太陽光熄滅之後地球並不會馬上步入黑暗。
寫到這裡就借用那句著名的詩句來做結尾吧,“不要溫順地走入那個良夜,該怒斥,怒斥那光明的逐漸消歇”,在地球徹底步入黑暗之前,努力地尋找其他的光明所在吧!