10阅读

最新数据表明,太阳的寿命至少还有70亿年,科学家是怎样知道的

时间:2019-09-24 21:23 来源:菜叶 作者: 菜叶

地球之所以能够诞生生命,太阳就是一个必不可少的存在,如果没有了太阳,那么地球将会变成一个冰冷的星球,而根据科学家的计算,太阳目前的年龄为50亿岁,还处在壮年阶段。

阳的内部能量的消耗是相当缓慢的,太阳作为一个黄矮星,它的质量占据了太阳系的百分之九十九以上,科学家推测太阳还有50亿年的时间它的内核能量才会消耗殆尽,但最新的一项数据却表明,太阳要完全将内部的氢元素耗尽至少需要70亿年的时间。

最新数据表明,太阳的寿命至少还有70亿年,科学家是怎样知道的

科学家是怎样知道太阳还剩70亿年寿命的呢?

太阳的能量来自于核心区域的核聚变反应,太阳开始核聚变被认为是开端,结束核聚变被认为是终点。在太阳一生的大部分时间里,核心区域发生的是氢核聚变,四个氢原子核结合成一个氦原子核(主要通过质子-质子链反应)。在此过程中,会有0.7%的质量损失,根据狭义相对论的质能方程(E=mc^2),这些质量都会转变成能量。

通过测量可知,太阳每秒释放出的能量为3.85×10^26焦耳。再根据质能方程,可以计算出每秒会有426万吨的氢原子核发生质能转换,这意味着每秒会消耗掉6.1亿吨的氢原子核。

最新数据表明,太阳的寿命至少还有70亿年,科学家是怎样知道的

虽然整个太阳都包含氢,但只有核心中的氢才有条件发生核聚变反应。由于核心中不断进行氢核聚变反应,导致氢的质量占比从平均的75%不断下降。

越接近核心,氢的比例越低。在太阳核心边缘的氢质量占比约为70%,而在核心附近的氢质量占比仅为33%。

据估计,太阳的总质量为2×10^30千克,太阳核心中氢的总质量为太阳总质量的十分之一,所以能够进行核聚变反应的氢的总质量约为2×10^29千克。

最新数据表明,太阳的寿命至少还有70亿年,科学家是怎样知道的

假设太阳的辐射功率保持不变,那么,完全消耗掉太阳核心中的氢所需的时间为2×10^29/(6.1×10^11)秒≈3.28×10^17秒,所以太阳的寿命大约为104亿年。如果考虑到太阳的实际核聚变反应速率会越来越快,所以太阳的实际寿命应该会更短一些,估计约为100亿年。

另外,通过主序星的演化模型以及基于放射性测定年代法来测量太阳系中最古老物质的年龄,都能确定太阳的年龄大约为46亿年。因此,太阳在主序星阶段还能维持大约54亿年。此后,太阳将会进入持续大约10亿年的红巨星阶段,它在此期间将会进行氦核聚变。

最新数据表明,太阳的寿命至少还有70亿年,科学家是怎样知道的

也就是说,太阳的寿命还剩不到70亿年的时间。最终,太阳的外层散播到太空中成为行星状星云,核心则会在引力坍缩的作用下形成白矮星。

或许有很多人会说,距离太阳衰老不还有70亿年的时间吗,人类又该担心什么呢?但科学家却指出,15亿年后,太阳的形态将不再稳定,也就是说,留给人类还有15亿年的时间,那么,那时候的人类已经逃离出太阳系,这一点还没有人能够知道。

更多精彩内容请关注菜叶网微信公众号,微信搜索菜叶网三个字点击关注