席金合
我們頭頂?shù)囊惠喖t日,是一個(gè)表面溫度高達(dá)5500℃的熾熱氣體球,中心部分不時(shí)發(fā)生著熱核反應(yīng),每秒鐘產(chǎn)生的光和熱相當(dāng)于幾百萬(wàn)顆原子彈同時(shí)爆炸。其中,輻射到地球上的那部分光和熱為地球上的生物提供了生存保障。
根據(jù)科學(xué)觀測(cè),太陽(yáng)外層有很厚的“光焰”和帶電粒子流。不過(guò),太陽(yáng)的誕生之初并不是這樣,它與任何事物一樣,也有出生和死亡的階段。
圖1 太陽(yáng)表面
大約45.7億年前,宇宙中有一個(gè)由氣體和固體微粒組成的超大氣團(tuán),它在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)不斷向內(nèi)收縮,使內(nèi)部的物質(zhì)越來(lái)越密集,溫度也越來(lái)越高,形成一個(gè)不太穩(wěn)定的球體,這就是原始太陽(yáng)。
隨后,又經(jīng)過(guò)極其漫長(zhǎng)的歲月,通過(guò)內(nèi)在壓力和宇宙射線的共同作用,它的溫度繼續(xù)上升,內(nèi)部物質(zhì)轉(zhuǎn)化為核燃料(成分為氫),當(dāng)溫度和壓力上升到足夠高時(shí),便像氫彈爆炸一樣,發(fā)生輕核聚變反應(yīng),形成一個(gè)相當(dāng)于130萬(wàn)個(gè)地球大的火球,向外發(fā)出大量的光和熱,這就是今天我們看到的太陽(yáng)。與處于熱核反應(yīng)階段的恒星一樣,這個(gè)時(shí)期的太陽(yáng)叫主序星,它既不收縮又不膨脹,是其一生最穩(wěn)定的階段。
一旦進(jìn)入老年階段,太陽(yáng)內(nèi)部的核燃料幾乎消耗殆盡,整體變成氣體。太陽(yáng)中心部位的壓力高達(dá)2500億個(gè)大氣壓,于是,它的表層以驚人的速度開(kāi)始向外膨脹,變得越來(lái)越稀薄,發(fā)出的光越來(lái)越紅,如同快熄滅的灰燼一般。這時(shí)的太陽(yáng)如同一個(gè)巨型紅氣球,不停膨脹,一直擴(kuò)大到原來(lái)的幾百倍,相當(dāng)于由一粒綠豆變成了一個(gè)雞蛋。由于它的外觀又大又紅,所以被稱為紅巨星。到了那時(shí),太陽(yáng)的年齡接近100億歲,膨大的體積使它的表面幾乎觸及到火星。
當(dāng)然,處于火星軌道內(nèi)側(cè)的地球有被超大太陽(yáng)吞沒(méi)的危險(xiǎn)。不過(guò)不必?fù)?dān)心,因?yàn)槟菍⑹呛芫煤芫靡院蟮氖?,相信到那時(shí)之前,人類的科技水平已發(fā)展到了極高程度,早已在宇宙深處尋找到了新的家園,有能力造出先進(jìn)的飛行器,飛到另外的星球上安然生活。
當(dāng)紅巨星到了晚年期,由于沒(méi)有熱核反應(yīng)供熱,溫度逐漸下降,膨脹力消失,于是,在內(nèi)部引力的作用下猛烈收縮。與此同時(shí),伴隨著多次長(zhǎng)時(shí)間的劇烈震動(dòng),紅巨星的外層部分被拋射出去,形成非常稀薄的云氣,籠罩在星體周圍。
圖2 在一個(gè)雙星系統(tǒng)中,白矮星吞噬其巨星伴侶的物質(zhì)(圖/新華社)
剩下的中心部分在繼續(xù)收縮的過(guò)程中,如同空調(diào)機(jī)的制冷劑受壓一樣,向外放熱。但放熱過(guò)程并不平和,而是間斷性地猛烈噴發(fā),并聚集在自身表面,當(dāng)溫度升至足夠高時(shí),便生成耀眼的白焰,形成白矮星。
太陽(yáng)的紅巨星階段并不長(zhǎng),大約持續(xù)1億年后就變?yōu)榘装?。離地球8.6光年的天狼星B就是白矮星。
當(dāng)白矮星度過(guò)上萬(wàn)億年后,向外輻射微光、粒子完全停止,就變成黑矮星了。
太陽(yáng)在黑矮星階段,溫度很低,內(nèi)部物質(zhì)變得結(jié)實(shí)、堅(jiān)硬,不再釋放一絲的光和熱,相當(dāng)于一具冰冷的尸體,就這樣無(wú)限持續(xù),使地球沉浸在漫漫長(zhǎng)夜中,所有生命將無(wú)法存活。不過(guò),這只是猜想,人們至今還未觀測(cè)到有關(guān)黑矮星的蛛絲馬跡。事實(shí)上,恒星演化成黑矮星所需的時(shí)間比宇宙年齡還要長(zhǎng)。
知道了太陽(yáng)衰亡的過(guò)程,就會(huì)明白從去年以來(lái),我國(guó)乃至世界各國(guó)為什么會(huì)向月球和火星頻繁發(fā)射航天器,開(kāi)展宇宙探測(cè)活動(dòng)。這樣做的目的之一是為了在太陽(yáng)死亡前,為移居太陽(yáng)系以外的星球?qū)ひ捄线m的家園。不過(guò),我們不必為太陽(yáng)消亡導(dǎo)致天文災(zāi)難而過(guò)分擔(dān)憂,那將是五六十億年后的事。所以,人類完全有足夠時(shí)間做好充分準(zhǔn)備。