为什么太阳的寿命只有大概50亿年-

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，希望能够帮助到您。

太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量 。这种能量是由四个氢原子核在高温高压的条件下聚变成一个氦原子核而释放出来的
。我们知道，一个氢原子核的原子量是1.00728 ，一个氦原子核的原子量是4.0015，4个氢原子核的质量应为4.0292。当4个氢原子核聚变成1个氦核时
，就要亏损0.0276个单位的质量，其中 ，1克氢核聚变成氦核时要亏损0.0069克的质量 。这就是说
，太阳能的产生是以消耗质量为代价的，而且这些质量转化成太阳辐射就不再属于太阳了。太阳每秒钟要损失大约400万吨的质量 ，对于巨大的太阳质量来说简直太微不足道了
。从太阳诞生到目前的50亿年中
，太阳仅消耗了0.03%的质量，即使再过50亿年也仅消耗太阳质量的0.06%。可问题是 ，太阳质量再大
，总还是有限的，到底太阳的寿命还能维持多长时间呢?对地球又有什么影响呢? 太阳的一生是从星云开始的 ，最后一直到红巨星 、白矮星
，成为太阳的死骸，这一过程大约要经过100亿年 ，也就是说再过50亿年将是太阳的死期，而我们人类生活的地球将在太阳变成膨胀的红巨星时被其吞掉 。如果我们人类能生存到那个时代的话
，就只能飞到其他星球上去生活了
。

太阳每天燃烧损失巨大，引力减小 ，地球轨道越来越远会变冷吗？

地球上所有的能量都来自于太阳的辐射
，太阳实际上是燃烧着自己的“质量 ”照亮着周围的星空，地球接收到的太阳辐射只占太阳辐射总能量的一点点 ，大概只有22亿分之一
，而被人类所使用的太阳辐射只占了万分之一。因此，人类所使用的能量只占太阳总辐射能力的22万亿分之一 。

我们打个比方 ，如果我们把太阳每秒的辐射总量看成是66万亿的钱
，地球接收到的只有3万，而被人类捡到的只有3块
。可以说 ，太阳的总辐射量是非常惊人的
，可问题来了，太阳要保持这样的辐射强度 ，每秒就需要消耗420万吨的质量，这都燃烧了40多亿年
，为什么没有削弱太阳的引力呢？

太阳的核聚变反应

要了解这个问题，我们首先要搞清楚：太阳是如何燃烧的呢？

如果要用一句话概括太阳为什么会燃烧 ，那大概就是：物极必反。首先
，我们要知道，太阳的质量非常大 ，大概是地球质量的33万倍
，占据整个太阳系总质量的99.86% 。只是因为质量特别大，所以太阳的引力非常大
。

于是 ，就会挤压自身
，如果没有任何力来抵抗引力，那么太阳会在自身引力作用下被压成一个小球。可事实上 ，我们也知道
，并没有发生这样的事情 。支撑起太阳没有被压成一个小球的主要原因是核聚变反应提供了对外的压力，和引力形成了动态平衡
。那核聚变反应是如何产生的呢？

这其实就是因为太阳在挤压自身时 ，内核的温度急剧上升。科学家通过光谱可以推断出，太阳表面的温度达到了6000度左右
，而内核的温度可以达到1500万度 。

虽然1500万度的温度已经很高了，但是这距离诱发核聚变反应还有很长的路要走。一般来说 ，我们引爆一颗氢弹
，是先引爆一颗原子弹，通过原子弹制造的温度（上亿度） ，来引发核聚变反应
。

而太阳内核的温度距离引爆氢弹的温度还差很多
，所以太阳的核聚变反应本质上和氢弹还是有区别的。由于温度不够高，也就是反应所需要的能量不够 ，因此想要发生反应实际上需要利用到的是量子隧穿效应 。量子隧穿效应说的就是在微观世界中
，即便是能量不足的情况下，反应也有一定的概率可以发生 ，只不过发生的概率极其低
，一般来说在地球上是几乎不可能发生的
。

但是太阳个头非常大，粒子数非常多。因此 ，即便是再低的概率，在如此巨大的数字目前
，也是可以发生的 。所以，太阳核聚变反应依靠的是它自身庞大的体量
。也正是因为是依靠量子隧穿效应 ，因此太阳的燃烧很缓慢
，并不会像氢弹那样一下子炸得渣都不剩。

而太阳内核发生的反应主要是4个氢原子核反应生成氦-4原子核，有两个路径 ，分别是质子-质子反应链和碳氮氧循环 。而太阳内部99%都是通过质子-质子反应链来完成的
。

太阳的引力

在整个反应过程中
，反应前的质量实际上是大于反应后的质量，也就是说 ，这个过程有质量损失。而这部分损失的质量是以“辐射
”的形式释放出来
，我们可以通过爱因斯坦的质能方程E=mc^2来计算这部分质量对应的能量 。由于c是3*10^9m/s，因此 ，这部分损失的质量所对应的能量是非常大的
，这也是为什么太阳的辐射总能量如此巨大的原因
。

在漫长的岁月里，太阳几乎都是保持这样的辐射强度。之所以太阳能够一直这样 ，主要还是因为太阳的体量足够大 。虽然每秒钟要损失420万吨的质量，但是太阳自身的总质量达到了1.9891*10^27吨
，比420万吨整整高出了20个数量级。所以即便是已经燃烧了40多亿年，但损失的总质量是太阳总质量的0.03%
。因此 ，还没有对太阳引力造成明显的影响。

但是量变总是会引起质变的
，再过20亿年后，这个影响就会开始显著起来 ，引力有较为明显的减小
，这个时候引力对于核聚变反应的控制就会减弱，核聚变反应就会变得更剧烈一些 ，太阳的辐射强度也会增强 。

此时
，地球将会因为太阳辐射的增加，再也没有办法保住液态水 ，地球也就不再适宜人类居住
。因此
，太阳引力实际上是变弱了，只是由于太阳体量太大 ，过去40多亿年损失的质量并没有显著影响到太阳的引力，但是在未来
，当损失的质量足够大，还是最终会削弱太阳的引力 ，并使得太阳的辐射强度增大。

太阳有几层?分别是什么？

我们都知道太阳燃烧的原理和氢弹的原理有点类似
，都是核聚变反应 。而核聚变反应前后，会损失一部分质量 ，这部分质量会以能量的形式释放出来
。

那么问题就来了
，按照这个想法来看，太阳每天燃烧都会损失质量 ，所以引力就会变小
，那地球就应该会越来越远离太阳。离太阳越远，获取到的太阳热量就会越少 ，那应该温度越来越低才对
，可为什么地球将会在10亿年后因为太热而不再有任何的生物？

这事情是要从太阳核聚变说起 。我们都知道太阳是核聚变反应，可是太阳为什么会平白无故就发生核聚变反应？还有太阳系除了太阳之外 ，其他的天体为什么不会像太阳这样自发地发生核聚变反应？

其实这和太阳的质量有关
。太阳的质量在太阳系中是绝对的主宰，占据太阳系总质量99.86%以上。

这就使得太阳的引力巨大
，这个引力使得太阳内部的温度急剧升高，可以达到1500多万度 ，200多万个标准大强压 。这就使得太阳并非是我们常见的普通物质状态
，而是等离子态
。等离子态意思是说，构成太阳的原子中 ，电子获得了足够多的能量。于是
，不再受原子核的束缚，开始自由奔放地在太阳内部瞎逛 。所以 ，此时的太阳更像是一锅粒子粥。

而构成太阳的主要是氢元素
，也就是说，太阳就像是一锅氢原子核（质子） ，电子
，光子构成的粒子粥
。照理说，原子核是带正电 ，同种电荷相互排斥，也就是说
，想要让原子核之间发生核融合，也就是核聚变反应 ，是很难的
，需要克服静电斥力。

想要实现这个氢原子核的核聚变的条件大概是1亿度，所以 ，太阳照理说是不应该发生核聚变反应 。这也是为什么我们引爆氢弹之前
，都会先引爆一颗原子弹，原子弹是可以提供氢弹核聚变反应所需要的温度
。

虽然温度不够高 ，但太阳足够大
，粒子数足够多。而在微观世界中存在着一种量子效应叫做隧穿效应 。意思是说，原本需要能量才能实现的事情 ，在微观世界中也有一定概率发生
。对于一堆原子核来说
，大概在10亿年左右才能发生一次反应。

而太阳的粒子数足够多，所以反应得以进行 ，只不过会以“非常温和”的方式进行，这才确保了太阳不像氢弹那样一下子全炸了 。在隧穿效应的帮助下
，太阳内核会发生4个氢原子核最终聚合成一个氦原子核的过程
。这个过程有两条路径，一条叫做质子-质子反应链 ，另一条叫作碳氮氧循环。

太阳的核聚变反应确实会使得太阳的质量减小
，大概每秒钟会损失420万吨的质量（4.2*10^7吨），这部分质量以能量的形式释放出来 。这质量看起来已经很多了 ，但如果我们对比一下太阳自身的质量1.9891*10^27吨
，就会发现核聚变损失的质量相对于太阳自身质量是一个很小的数字，完全可以忽略不计
。

但是太阳是持续在燃烧 ，所以量变还是会引发质变的。科学家发现
，地球每年大概会远离太阳1.5厘米 。其实不只是地球在远离太阳，金星 ，火星等太阳系的天体也有类似的情况
，比如：金星每年会远离太阳1厘米左右。

太阳是一个炽热的气体球，从太阳中心到边缘可分为核反应区
、辐射区、对流区和太阳大气四层
。

核反应区 从太阳中心至大约0.25太阳半径的区域。体积大约只占总体积的1/64 ，但集中了太阳质量的一半，太阳能量的99?是在这里产生的 。核反应区的温度高达1.5×107K
，压强高达2.5×1011个大气压
。在这里高温 、高压的环境下，4个氢原子核经过一连串的核反应 ，变成1个氦原子核。在核聚变反应过程中
，释放出大量的能量 。太阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量大约为400万吨
。按照这种消耗速度，太阳在50亿年的漫长时间中 ，只消耗了0.03%的质量。

辐射区 在核反应区的外面大约0.25～0.86太阳半径的区域 。其密度和温度都很快向外减少
，核反应区产生的能量经此区以辐射转移的方式向外传播
。

对流区 在辐射区的上面至太阳表面附近的区域（也叫对流层）。在这里，密度和温度进一步向外减少 ，主要以对流方式向外传播能量 。由于外层氢的电离造成此层内气体比热增加
，破坏了辐射平衡要求的温度梯度，从而使物质难以平衡 ，产生流动
，进而发展为湍流
。

太阳大气 对流区及其下面部分是看不见的，合称为太阳内部或太阳本体 ，其性质靠理论计算来确定。而对流区上面的太阳大气，其性质可以由观测来确定 。太阳大气大致可以分为光球、色球
、日冕三个层次
，各层的物理性质具有显著差别。

光球层 在太阳大气的最下层
。厚度约500千米，相对于太阳半径 ，光球层很薄
，有时就被称为太阳的表面。光球层的底层温度较高，约为5800K ，上层的温度较低
，约为4400K，所有的太阳辐射都是从这一层产生的 。光球中布满米粒组织 ，它们实际上是对流层里上升的热气团冲击太阳表面形成的
。在光球的活动区
，有太阳黑子、光斑等。

色球层 光球层外面是色球层，平均厚度约为2500千米 。由于光球层太亮了 ，只有在日全食时
，观测者才能用肉眼看到太阳视圆面周围的这一层玫瑰色的光辉，平时只能用专门仪器(色球望远镜)才能看到
。色球层的物质很稀薄 ，大约只有10-9千克/米3，并且随高度增加
，密度急剧下降。在色球层内，温度从光球顶部的4600K增加到色球顶部的几万度 。由于磁场的不稳定性 ，色球层经常产生激烈的耀斑爆发以及与耀斑共生的日珥等
。

太阳的分层结构

日冕 日冕是太阳大气的最外层
，也是最厚的一层。在日全食时，在色球层之外可以看到广延的白色微弱光辉 ，这就是“日冕 ”
，日冕主要由高度电离的离子和高速的自由电子组成 。日冕物质以很高的速度向外膨胀，形成所谓的“太阳风”
。在地球附近 ，太阳风的速度约为450千米/秒。日冕的温度最高可达200万K
，其中气体的平均密度为每立方米1011个气体原子，接近真空 。日冕的形状非常不规则 ，随太阳活动的强弱而变
，当太阳活动剧烈时，日冕接近于圆形 ，当太阳活动较弱时，形状较扁。

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