科学百科第20期丨太阳还能使地球上的生命维持多久？

本期为大家带来：

《你知道吗——现代科学中的100个问题》

本书是阿西莫夫的优秀作品之一。
作者以通俗的语言，深入浅出地解释了现代科学中的一百个尖端课题。
其中，有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识，如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子、核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿阵地，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。
作者对这些问题的来龙去脉，它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

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第二十个问题： 太阳还能使地球上的生命维持多久？
据我们所知，只要太阳保持着目前的能量辐射状态，就能使地球上的生命存在下去。我们可以确定出这个状态能持续多久的上下限。太阳的辐射是在氢聚变成氦的过程中产生的。太阳要产生这么强烈的辐射，聚变物质的数量一定也该是很大的。

实际上也是如此。在每一秒钟里，就有６３０，０００，０００吨氢聚变成６２５，４００，０００吨氦；其余的４，６００，０００吨则转化为辐射能，永远不再属于太阳了。这些能量中有一小部分射到地球，就足以维持我们这个星球上的生命了。从太阳每秒钟消耗的氢的数量来看，它似乎不会维持很久。

但是，这是由于没有考虑到太阳的巨大质量的缘故。太阳的质量为２，２００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００吨（即二千二百亿亿亿吨）。这个质量当中大约有百分之五十三是氢。这就是说，太阳目前约含有１，１６０，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００吨氢。如果你想知道的话，不妨告诉你：太阳质量的其余部分几乎全都是氦。比氦更复杂的原子，占太阳质量的百分之零点一弱。氦比氢更致密些。

在相同的条件下，氦原子的质量是同量氢原子的质量的四倍。如果换算成体积——所占据的空间，太阳大约有百分之八十是氢。如果假设太阳最初全部由氢组成，而且它一直以每秒钟六亿三千万吨的速率把氢转变成氦，并将保持这种速率的话，那么，我们就可以计算出：太阳已经辐射了大约四百亿年，并将继续辐射六百亿年。实际上，事情并不如此简单。太阳是一颗“第二代的恒星”，它是由在好几十亿年前就已燃烧光、并已爆炸掉的恒星所留下的尘埃和气体所组成的。

因此，在一开始时，太阳的组分中就含有大量的氦，几乎跟现在一样多。这就是说，用天文学的尺度来衡量，太阳只辐射了一段很短的时间，它的氢储量减少得不多。太阳可能还不到六十亿岁。此外，太阳也不会一直保持目前这种辐射速率。氢和氦在太阳里并不是均匀地混合着的，氦集中在太阳的核心部分，而聚变反应则发生在这个核心的表层。随着太阳不断辐射，氦所构成的核心会越来越大，在它的中心，温度也会越来越高，最后，这个温度会高到足以使氦原子变成其他复杂原子的地步。

到那个时候，太阳将放出比目前更强的辐射来。不过，随着氦聚变的开始，太阳就会开始膨胀，并逐渐变成一颗红巨星。那时地球上将热得无法忍受，海洋就会煮干。据我们所知，这颗行星就不复是生命的适宜住所了。据天文学家估计，太阳将在从现在算起的八十亿年后进入这一新阶段。不过，八十亿年也还是一个相当长的时间，因此眼下还没有必要惊慌。

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