我們?nèi)祟悘膩矶际遣蝗狈ο胂罅Φ?,在閑著沒事的時(shí)候,我們常常會(huì)去想一些稀奇古怪的問題,比如說就有人提出了這樣一個(gè)問題:太陽熄滅多久之后人類才會(huì)察覺到?
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盡管這樣的事情不太可能發(fā)生,但這并沒有影響到人們討論的熱情,對(duì)此有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,這大概需要8分鐘的時(shí)間,還有一種觀點(diǎn)則認(rèn)為,人類至少要等到1萬年之后才會(huì)察覺到。那么到底是8分鐘還是1萬年呢?反正閑著沒事,不如我們也來討論一下。
第一種觀點(diǎn)是很好理解的,地球和太陽之間的平均距離約為1.5億公里,光在真空中速度約為每秒鐘30萬公里,而地球和太陽之間的宇宙空間可以視為真空,簡單計(jì)算一下就可以得出,太陽發(fā)出的光線需要8分鐘零20秒才能抵達(dá)地球,因此可以說,在太陽熄滅大約8分鐘之后,人類就可以察覺到。
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第二種觀點(diǎn)則是從太陽發(fā)光的原理來進(jìn)行分析,該觀點(diǎn)認(rèn)為,太陽并不是一個(gè)整體都在燃燒的火球,從本質(zhì)上來講,太陽發(fā)出的光和熱來自于其核心持續(xù)發(fā)生的核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量,因此太陽熄滅可以理解為太陽核心停止了核聚變,這就意味著,只有太陽熄滅之前所釋放的最后一股能量傳遞到太陽表面之后,太陽才會(huì)出現(xiàn)變化,從而被人類察覺到。
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如上圖所示,太陽內(nèi)部分為核心區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)流層,核聚變只會(huì)在其核心區(qū)發(fā)生,其釋放出的光就是伽馬射線(即頻率高于1.5 千億億赫茲,波長短于0.01埃的電磁波光子)。太陽的半徑約為6.955 x 10^5千米,這些光子以光速前進(jìn),本來只需要2.3秒就跑完這段距離,然而在太陽的內(nèi)部,這些光子卻不能直線前進(jìn)。
太陽的密度從外到內(nèi)逐漸增大,在太陽的核心區(qū)域,物質(zhì)密度已經(jīng)150克/立方厘米,這就意味著,光子在如此致密的環(huán)境中,會(huì)不停地撞到別的粒子,以至于太陽內(nèi)部光子的平均自由程大概只有0.1毫米至1厘米,意思就是說,光子每前進(jìn)0.1毫米至1厘米就會(huì)與別的粒子發(fā)生一次碰撞。
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所以光子在太陽內(nèi)部的傳播情況大概是上圖這個(gè)樣子的,當(dāng)碰撞發(fā)生之后,光子有可能被彈開,其傳播方向會(huì)發(fā)生隨機(jī)地改變,也有可能被別的粒子吸收,而該粒子會(huì)因?yàn)槲樟斯庾佣M(jìn)入激發(fā)態(tài),在退激之后,它又會(huì)向一個(gè)隨機(jī)的方向釋放出新的光子。
光子就這樣在太陽的內(nèi)部胡亂地撞來撞去,在這個(gè)過程中,還伴隨著“舊的光子不斷地被吸收,新的光子又不斷地被釋放”這樣的情況,因此太陽核心釋放的能量是需要非常長的時(shí)間才能夠傳遞到太陽表面,根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算,這個(gè)時(shí)間至少是1萬年。
看到這里相信大家已經(jīng)有點(diǎn)將信將疑了,那么從“太陽熄滅”到“被人類察覺到”,真的需要1萬年的時(shí)間嗎?其實(shí)不然,因?yàn)檫@種觀點(diǎn)沒有考慮到一個(gè)重要的因素——太陽自身的重力。
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太陽的核聚變反應(yīng)所釋放出的能量,除了能讓太陽發(fā)光發(fā)熱之外,還有一個(gè)重要的作用,那就是抵抗自身的重力??梢韵胂蟮氖?,假如太陽的核聚變反應(yīng)熄滅了,那么其內(nèi)部就失去了抵抗重力的力量源泉,在這種情況下,太陽自身的重力就會(huì)占據(jù)上風(fēng),從而使太陽慢慢地坍塌。
坍塌的程度取決于太陽內(nèi)部殘留能量的多少,具體表現(xiàn)為,太陽內(nèi)部的能量每減少一點(diǎn),太陽的體積就出現(xiàn)一定程度的收縮。
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作為地球上的萬物之源,太陽一直是人類重點(diǎn)觀測的對(duì)象,每時(shí)每刻都有大量的觀測設(shè)備在注意著太陽的一舉一動(dòng)。因此可以說,只要時(shí)間稍久一點(diǎn),太陽的這種不正常的收縮就會(huì)被人類察覺到,根本就不需要長達(dá)1萬年的時(shí)間,當(dāng)然了,這個(gè)時(shí)間段肯定還是要比8分鐘長很多。
好消息是,太陽并不會(huì)坍塌為黑洞,也不會(huì)成為一顆中子星,這是因?yàn)樘柕馁|(zhì)量還達(dá)不到成為黑洞或中子星的標(biāo)準(zhǔn)。在坍塌到一定程度的時(shí)候,太陽內(nèi)部的“電子簡并壓力”就可以抵擋住其自身的重力,而這種狀態(tài)的太陽,也就轉(zhuǎn)變成了一顆白矮星。
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