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[猎奇]太阳停止燃烧之后人类多长时间能感知到?至少需要10000年![10P] [复制链接]

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— 本帖被 xgch 执行加亮操作(2024-06-10) —
对于人类和地球来讲,太阳意味着全部,如果没有太阳,地球上的生命就不可能诞生,甚至地球也不会出现。


太阳时刻在发光发热,哺育着地球上的生命。太阳距离地球大约1.5亿公里,光速为每秒30万公里,所以太阳光到达地球大约需要8分20秒。所以,我们经常会说,如果太阳此刻停止燃烧熄灭之后,我们并不是马上感知到,需要8分多钟才能感受到。


但这只是表面,一个简单的数学计算问题并没有反映出问题的本质。从物理学角度来讲,过程会更复杂,8分钟只是其中一个答案,一个人人都能理解的答案,但还有另外一种解释,更深奥的解释。
我们需要深入到太阳最核心的地方,深层了解太阳燃烧发光发热的本质。


在太阳的核心不稳,温度可以达到1500万摄氏度,每秒大约有6.2亿吨的氢聚变成氦,这个过程让太阳损失大约400万吨质量,转换为能量。太阳每秒释放的能量是巨大的,相当于18亿个核武器释放的能量总和。
不过太阳核心核聚变释放的能量并不是我们肉眼看到的太阳光,而是波长非常短能量非常高的伽马射线。
由于能量极高,伽马射线几乎能穿透一切物体,我们的人体当然扛不住伽马射线。一旦遭受伽马射线暴袭击,很有可能致癌甚至死亡。


不过我们不用担心,太阳核心产生的伽马射线根本没有机会来到地球,甚至没有机会达到太阳表面。为什么?
因为太阳核心由核聚变产生的伽马射线,需要穿透太阳才能来到太阳表面,而太阳半径大约为70万公里,这70万公里的路程对于伽马射线来讲可谓困难重重,伽马射线时刻会与带电粒子发生碰撞,经过无数次吸收辐射之后才能到达太阳表面。


由于太阳内部充满了各种粒子,尤其是核心区域,完全就是粒子汤,浓度非常高,非常致密,所以拥有超高能量的伽马射线光子,传播距离很短,通常飞行几毫米就会被粒子吸收然后再辐射出来。


而在每一次的吸收辐射之后,伽马射线光子的能量都会减弱。一开始能量极高的伽马射线光子就像一个玻璃球那样不断撞击致密的粒子汤,每次撞击都会损失能量。这样经过无数次撞击之后,光子终于来到太阳表面。
不过,到达太阳表面的光子能量并不完全相同。因为光子与太阳内部粒子的碰撞是随机的,有些光子花费更长的时间才能到达太阳表面,而另外一些光子花费的时间就相对较短,如此一来,到达太阳表面的光子能量就有高有低,从光谱来讲就是一个平滑的辐射光谱。


虽然光子的速度始终保持光速,但碰撞的过程会消耗大量时间,光子的吸收和辐射速度并不是光速,这个过程相对来讲非常缓慢。
那么一个光子从太阳核心到达太阳表面需要多长时间呢?科学家们估计,至少需要10000年时间,最慢的甚至需要17万年才能到达到达表面。


具体需要多长时间是不确定的。不过,更短时间到达太阳表面的光子会是能量更高的光子,比如说X射线和紫外线,这些光子的运气较好,在70万公里的旅程里碰撞的次数相对较少。
但是有些光子的运气就没那么好了,70万公里的旅程会不断发生碰撞,损失更多能量,所以这些光子到达太阳表面时能量已经很低,通常会是可见光甚至是红外线。


如此来看,如果太阳突然停止核聚变,不再燃烧,我们并不能在8分钟之后感知到,因为即便没有了核聚变,70万公里的路上仍旧有无数个光子涌向太阳表面。
在之后的大约一万年时间里,我们看不到太阳有任何变化,太阳仍旧像往常一样发光发热。
一万年之后,能量更强的x射线和紫外线等开始消失,我们感知到的就是太阳在慢慢冷却。我们会发现太阳的颜色会从黄色逐渐变为橙色,然后是红色,深红色,最终彻底变暗。


大约17万年之后,太阳光不再发出可见光,只有红外线。这时候核聚变停止后的余威完全不是太阳自身重力的对手,于是太阳开始在自身重力作用下向内坍缩,也宣告太阳的彻底死亡。
以上就是太阳熄灭之后的变化,看起来是不是很恐怖?
好在以上恐怖的事情并不会发生,我们也不用担心太阳会熄灭,起码相当长的一段时间里不会熄灭,除非太阳的燃料耗尽,那也只会发生在几十亿年后的遥远未来。
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xgch 金币 +35 辛苦了,感谢您无私奉献的精神! 06-10
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只看该作者 沙发  发表于: 06-10
太阳作为一颗中等大小的恒星,其生命周期预计将大约持续100亿年。目前,太阳处于其生命周期中的稳定阶段,也就是氢核燃烧阶段,这个过程会持续大约50亿年。随后,太阳将进入氢核耗尽阶段,开始燃烧氦核,这一阶段会持续大约10亿年。最后,太阳将变成一颗红巨星,并最终成为一颗白矮星。

如果我们假设太阳突然停止燃烧,这将是一个极端的假设,因为太阳的燃烧是一个极其缓慢和稳定的过程。然而,为了回答这个问题,我们可以考虑太阳释放能量的方式。

太阳向宇宙空间释放能量的主要方式是光和热。这些能量以光子的形式传播,光子的速度接近宇宙速度,即每秒约30万公里。因此,太阳发出的光到达地球大约需要8分20秒,而太阳发出的热量则更快,因为热量传播的速度受到物质的阻碍,所以在真空中接近光速。

如果我们假设太阳停止燃烧,其能量的停止传播将是一个渐进的过程。太阳表面的温度会开始下降,但这个过程非常缓慢。太阳内部的热量需要时间才能传递到表面,而且即使太阳不再产生新的能量,现有的热量也会继续向外界传播一段时间。

科学家们曾经做过一个实验,将一个热源放入一个隔热的环境中,观察热量传递的过程。实验结果显示,即使热源停止加热,热量仍然会在一段时间内继续传递。这个过程被称为热惯性。

因此,如果太阳停止燃烧,人类可能需要数千年甚至更长的时间才能真正感知到这一变化。具体的时间取决于太阳表面温度下降的速度以及热量传递到地球表面的时间。然而,这是一个非常理论化的估计,实际上太阳的燃烧过程是非常稳定的,不太可能突然停止。

上文提到的关于太阳的信息非常详尽,我也想补充一些知识以供参考。

太阳是离我们最近的恒星,对地球上的生命起着至关重要的作用。太阳通过核聚变反应释放出巨大的能量,这些能量经过复杂的物理过程,最终以可见光和热的形式到达地球。

确实,如果太阳突然停止核聚变,太阳光照地球的过程会有所变化。但如您所述,这是一个极为漫长的过程。光子从太阳核心到表面的旅程,会因为与太阳内部粒子的多次碰撞而延长。这些碰撞会导致光子释放出能量,这也是为什么我们需要数万年时间才能看到太阳表面发生的变化。

具体而言,太阳的能量输出发生变化后,地球上的生态系统和生活方式也会随之受到影响。紫外线和X射线的减少将首先影响地球的气候系统,进而影响生物圈。而太阳颜色的变化,也将预示着地球温度的下降,逐步进入冰河时期。

但正如上文所强调的,这样的情况在可预见的未来内是不会发生的。太阳目前正处于稳定的氢燃烧阶段,根据科学家的估计,太阳的寿命大约为100亿年,而目前太阳已经燃烧了大约45亿年。所以,我们还有相当长的时间可以享受太阳的光和热。

最后,我们必须认识到,太阳和其他天体的研究,对于我们了解宇宙的运行规律,保护地球环境,甚至寻找外星生命都有着非常重要的意义。这也是为什么各国都在投入资源进行天文学和空间科学的研究。
[ 此帖被jjybzxw在2024-06-10 13:19重新编辑 ]
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