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分析：太阳会还能照亮多久
http://www.sina.com.cn 1999/12/14 13:20 中华读书报

　　太阳光发出很大的能量已经很久了。地质学家估计，太阳已经发光了45亿年。这样大的能量是从哪里来的呢？太阳还可以再燃烧多久呢？爱因斯坦的公式E＝mc可解答这些问题。

　　太阳的质量很大，共有2×10千克。如果太阳在烧或油，根据每天消耗的能量，它只能烧5年就完了，那么太阳早应该熄火黑暗了。太阳能燃烧这么久，曾是科学上一个谜。当爱因斯坦导出了有名的能量与质量公式之后，很明显，太阳及所有天上的星是在用聚变原子能。氢气是宇宙中最普通的物质。太阳现在还有很多氢气，正在聚变成为氦的过程中，太阳自己的引力将聚合氢原子过程集中起来，在太阳中心温度高达1500摄氏度，氢就可聚合成较重的氦。有一部分氢变成能，成为热与光照向各方。

　　估计再过50亿年，太阳的氢大部分会聚合成较重的氦，氦需要更高的温度，才能聚合成碳，因氦较重，其引力会更强，使太阳中心压力加高，当气体压力增高时，按气体定律，温度就会自动提高，当太阳大部分是氦时，其中心温度会增高到现在的10倍，达到一亿度时，氦就聚合成更重的碳，然后因引力会产生更高的温度而将碳聚合成氮（nitro－qe n）如此重演累进到氧（oxygen）等等更重物质，一直到铁，在高温中，所有物质都成为气体。

　　当太阳的氦开始聚合时，它将成为一大氦原子弹而爆炸，使直径扩大100多倍。因膨胀过大，其表面温度反而会降低，使太阳表面前颜色从现在的高温白色变成低温的红色，而被叫做红巨星（redgiant）。

　　如一颗星有与太阳相同的质量，原子聚合会顺序成为较重的物质直到铁（iron），聚合成铁所消耗的能与产生的能是相等的，所以并没有多余的能发生。一旦太阳没有热能来源时，它会开始冷却缩小，缩到最后会使太阳中心具有很高的压力。高到将原子外层电子壳压溃了，使电子不再在核子外旋转，电子与核子成为没有规则结构、密度又大的混合物叫做白矮星（whitedwarf），以后渐渐冷却暗淡成为黑矮星（blackdwarf），太阳的活动就到此结束了。

　　如一颗星有10倍太阳的质量，聚合过程中温度会升高得很快而引起超新星爆炸（supernovaexpo ion），大爆炸时有极高温及压力，会将铁熔合成更重的金属，如金、铂、铀等等散布于宇宙中，后来又被万有引力聚集起来，成为另外星球的一部分，在爆炸的中心压力更大，将电子（electron）、质子（proton）再加上中微子（ neutrion）压成中子。中微子是无电性的微粒，它与形成中子有关。大爆炸的中心都会有一个极密的中子星（neu tronstar）。

　　如果一颗星球有太阳30倍以上的质量，大爆炸的中心可能成为一个黑洞（blackhole），由星球的旋转率和爆炸时物质分散多少而安。黑洞的引力特别强，连光都不能离开而跑不出来。

　　当太阳成为一红巨星时，外表直径增加到现在的100倍。白天太阳几乎占满了天空。这情形是很吓人的。虽然太阳表面温度低了一些，但因太阳面积增大几万倍，离地球又近，太阳照到地球上的能量过多使地面太热了，地面的水变成蒸汽，海洋成为沙漠，我们不可能在此生存了，世界的末日来临，估计50亿年后，太阳会变成可怕的红巨星。

　　那时我们如何逃生呢？唯一的生路是移民到太阳系以外适合我们生存的行星上去。所幸的是我们银河系就有10 00亿个发亮的恒星。每一恒星附近常有好几个行星。太阳是一颗普通大小的恒星，在离银河系中心四分之三的外围中。宇宙中至少有1千亿个不同的银河系。有的还没有被发现呢。宇宙大极了，几乎是有无限大的空间及资源。宇宙中的行星多得难以计算，我们的机会不少，但要移民到太阳系以外可供我们生存的行星上去是不容易的事。

　　太空的探险在1957年已经开始。1996年太空人露西（ShannonLucid）在俄国太空站米尔（ Mir）上住了6个月，于9月26日回到地球。米尔在地球外的轨道上已十多年了，在米尔站上太空人做各种不同的试验，研究长期太空生活的影响。

　　1996年8月，美国太空局（National Aeronautical and Space Adm inistration）及联邦政府共同宣布从火星（Mars）来的陨星石上发现有原始生物的化石，宇宙中各行星上可能有许多各种不同等级的生物存在，美国太空局在1996年11月发射了去火星的探察器，目的是寻找火星上生物的证据。该探察器已于1997年7月4日顺利降落火星，传回许多清楚照片及岩石资料。将来计划再发射6个去火星的探察器，俄罗斯及日本也在协助火星的探察。1996年太空探察的收获不少。

　　1995年天文学家第一次发现太阳系以外一颗恒星附近的行星，之后天文学家们更积极寻找行星，到1996 年底，一共找到12个太阳系以外的行星。将来会找到更多太阳系以外的行星。

　　离太阳最近的恒星叫比邻星（proxima centauri）。它离我们有4.3光年，一光年等于9. 5×10（1）公里。离我们10光年之内已发现有7颗恒星，13光年内有25颗恒星，去这样远的地方是不容易的事。需要有更好的通讯设备、探察器及载人的太空船。记得哥仑布（Christopher Columbus）吗？当时他横渡大西洋到新大陆是很困难的事，但他居然成功了。

　　幸好相对论指出，当太空船速度快到近光速时，在太空船里的时间会比地球上的时间慢，10年的太空旅行可在宇航员的生物时间一年内完成。在理论上我们一生中可以去宇宙间很远处、几兆光年之外的地方。时间怎么能变慢的呢？这问题将在下一章讨论。

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			分析：太阳会还能照亮多久 http://www.sina.com.cn 1999/12/14 13:20 中华读书报　　太阳光发出很大的能量已经很久了。地质学家估计，太阳已经发光了45亿年。这样大的能量是从哪里来的呢？太阳还可以再燃烧多久呢？爱因斯坦的公式E＝mc可解答这些问题。　　太阳的质量很大，共有2×10千克。如果太阳在烧或油，根据每天消耗的能量，它只能烧5年就完了，那么太阳早应该熄火黑暗了。太阳能燃烧这么久，曾是科学上一个谜。当爱因斯坦导出了有名的能量与质量公式之后，很明显，太阳及所有天上的星是在用聚变原子能。氢气是宇宙中最普通的物质。太阳现在还有很多氢气，正在聚变成为氦的过程中，太阳自己的引力将聚合氢原子过程集中起来，在太阳中心温度高达1500摄氏度，氢就可聚合成较重的氦。有一部分氢变成能，成为热与光照向各方。　　估计再过50亿年，太阳的氢大部分会聚合成较重的氦，氦需要更高的温度，才能聚合成碳，因氦较重，其引力会更强，使太阳中心压力加高，当气体压力增高时，按气体定律，温度就会自动提高，当太阳大部分是氦时，其中心温度会增高到现在的10倍，达到一亿度时，氦就聚合成更重的碳，然后因引力会产生更高的温度而将碳聚合成氮（nitro－qe n）如此重演累进到氧（oxygen）等等更重物质，一直到铁，在高温中，所有物质都成为气体。　　当太阳的氦开始聚合时，它将成为一大氦原子弹而爆炸，使直径扩大100多倍。因膨胀过大，其表面温度反而会降低，使太阳表面前颜色从现在的高温白色变成低温的红色，而被叫做红巨星（redgiant）。　　如一颗星有与太阳相同的质量，原子聚合会顺序成为较重的物质直到铁（iron），聚合成铁所消耗的能与产生的能是相等的，所以并没有多余的能发生。一旦太阳没有热能来源时，它会开始冷却缩小，缩到最后会使太阳中心具有很高的压力。高到将原子外层电子壳压溃了，使电子不再在核子外旋转，电子与核子成为没有规则结构、密度又大的混合物叫做白矮星（whitedwarf），以后渐渐冷却暗淡成为黑矮星（blackdwarf），太阳的活动就到此结束了。　　如一颗星有10倍太阳的质量，聚合过程中温度会升高得很快而引起超新星爆炸（supernovaexpo ion），大爆炸时有极高温及压力，会将铁熔合成更重的金属，如金、铂、铀等等散布于宇宙中，后来又被万有引力聚集起来，成为另外星球的一部分，在爆炸的中心压力更大，将电子（electron）、质子（proton）再加上中微子（ neutrion）压成中子。中微子是无电性的微粒，它与形成中子有关。大爆炸的中心都会有一个极密的中子星（neu tronstar）。　　如果一颗星球有太阳30倍以上的质量，大爆炸的中心可能成为一个黑洞（blackhole），由星球的旋转率和爆炸时物质分散多少而安。黑洞的引力特别强，连光都不能离开而跑不出来。　　当太阳成为一红巨星时，外表直径增加到现在的100倍。白天太阳几乎占满了天空。这情形是很吓人的。虽然太阳表面温度低了一些，但因太阳面积增大几万倍，离地球又近，太阳照到地球上的能量过多使地面太热了，地面的水变成蒸汽，海洋成为沙漠，我们不可能在此生存了，世界的末日来临，估计50亿年后，太阳会变成可怕的红巨星。　　那时我们如何逃生呢？唯一的生路是移民到太阳系以外适合我们生存的行星上去。所幸的是我们银河系就有10 00亿个发亮的恒星。每一恒星附近常有好几个行星。太阳是一颗普通大小的恒星，在离银河系中心四分之三的外围中。宇宙中至少有1千亿个不同的银河系。有的还没有被发现呢。宇宙大极了，几乎是有无限大的空间及资源。宇宙中的行星多得难以计算，我们的机会不少，但要移民到太阳系以外可供我们生存的行星上去是不容易的事。　　太空的探险在1957年已经开始。1996年太空人露西（ShannonLucid）在俄国太空站米尔（ Mir）上住了6个月，于9月26日回到地球。米尔在地球外的轨道上已十多年了，在米尔站上太空人做各种不同的试验，研究长期太空生活的影响。　　1996年8月，美国太空局（National Aeronautical and Space Adm inistration）及联邦政府共同宣布从火星（Mars）来的陨星石上发现有原始生物的化石，宇宙中各行星上可能有许多各种不同等级的生物存在，美国太空局在1996年11月发射了去火星的探察器，目的是寻找火星上生物的证据。该探察器已于1997年7月4日顺利降落火星，传回许多清楚照片及岩石资料。将来计划再发射6个去火星的探察器，俄罗斯及日本也在协助火星的探察。1996年太空探察的收获不少。　　1995年天文学家第一次发现太阳系以外一颗恒星附近的行星，之后天文学家们更积极寻找行星，到1996 年底，一共找到12个太阳系以外的行星。将来会找到更多太阳系以外的行星。　　离太阳最近的恒星叫比邻星（proxima centauri）。它离我们有4.3光年，一光年等于9. 5×10（1）公里。离我们10光年之内已发现有7颗恒星，13光年内有25颗恒星，去这样远的地方是不容易的事。需要有更好的通讯设备、探察器及载人的太空船。记得哥仑布（Christopher Columbus）吗？当时他横渡大西洋到新大陆是很困难的事，但他居然成功了。　　幸好相对论指出，当太空船速度快到近光速时，在太空船里的时间会比地球上的时间慢，10年的太空旅行可在宇航员的生物时间一年内完成。在理论上我们一生中可以去宇宙间很远处、几兆光年之外的地方。时间怎么能变慢的呢？这问题将在下一章讨论。

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