為什麼太陽也會死亡? 太陽死後誰來接班?

太陽是一顆黃矮星，這種

恆星

的壽命大概就100億年左右，這估計大家都知道了，但它為什麼會死，又是怎麼死的，太陽死後還有人來接班嗎？

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太陽為什麼會死？

要了解太陽為什麼會死，可能要先了解下它是怎麼來的！大概在200多年前的時候，法國天體物理學家和德國哲學家康德都分別提出了

星雲

說，現在稱之為“康德-拉普拉斯星雲說“，兩位大佬不約而同的認為太陽系是一團星雲透過萬有引力收縮而成的。首先形成的是太陽，然後其它星雲物質形成了行星。

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太陽的形成

這個理論儘管還非常初級，但不得不說這兩位大神的猜測是正確的，現代天文理論認為太陽誕生於上一代

超新星爆發

後形成的星雲，在某次擾動形成的不穩定中開始了坍縮，在形成的吸積盤中心形成了太陽，為什麼超新星爆發後的星雲物質堆積就能形成太陽？

能超新星爆發的恆星有大量的氫元素沒有消耗掉

中心物質形成的天體足夠大時能留住氣體元素

留住的氣體超過木星質量的13倍時候將形成褐矮星（燃燒氫同位素氘）

超過80個木星質量時能形成能燒氫元素的

紅矮星

。

太陽質量的大小和開始坍縮區域的星雲質量是有關的，沒有形成雙星是我們的幸運，沒有形成三星是我們的造化（開始坍縮的區域可能會分裂形成多個坍縮區域，從而形成雙星或者多星）

太陽是怎麼發光的？

我們現在都知道是氫元素核聚變產生的能量發光發熱的，早先科學家有猜測太陽可能是引力坍縮能發光的，也有猜測是小行星撞擊而發光，更扯的有太陽是燒煤的。

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最早提出恆星靠譜能量來源的是英國科學家愛丁頓，他在1920年提出了恆星從氫元素的聚變中獲得能量，1928年喬治·伽莫夫推匯出了伽莫夫因子，使得太陽的核合成理論得以繼續（因為早期科學家計算太陽的溫度並不足以引發核聚變，所以大家都看著一顆發光的太陽發呆），伽莫夫給出兩顆原子核在足夠近時強作用力可以克服庫侖障壁的量子力學公式。所以太陽發光名正言順了。

質子反應鏈

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1939年時漢斯貝特推匯出了完整的質子反應鏈過程，並且指出太陽還有部分能量來自碳氮氧迴圈，到此太陽的發光原理已經搞定了！

碳氮氧迴圈

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太陽能發光多久？

剛剛我們說了伽莫夫的原子核強作用力克服庫侖障壁的量子力學公式，這就是著名的隧穿效應，這個取決於機率，大約十億次碰撞才有這樣一次機會，不過好在太陽內部這種次數幾近天文數字，所以仍然發生了，不過這個比例比較低，所以速度比較慢。

量子隧穿效應

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因為太陽發光最初的氫元素中的同位素氕氕反應成氘才可以和氕結合成氦三，大量釋放出能量，所以這個氕氕的反應很慢，導致了後面的反應也很慢，相當於製造燃料的速度被限制了，所以太陽發光時間很久，但再久也有個時間，所以太陽最終也會耗盡自己的燃料後死亡。

但太陽並不能徹底耗盡自己的燃料！

太陽是怎麼死的？

太陽就是一個等離子球體，所以很多朋友都認為太陽上到處都在核聚變，其實這是一個錯誤認識，太陽真正發生核聚變的地方在1/4半徑處，整個區域只有太陽整個體積的1/64都不到，正因為如此，各種恆星就開始粉墨登場了！

紅矮星質量不太夠，所以核心到外殼形成了一個對流層

黃矮星和更大質量的恆星，因為質量高，壓力大，所以在核心和外部對流層之間有一個輻射層

各種質量的恆星內部結構圖

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恆星的這種特殊結構決定了恆星的壽命跟恆星的質量是成反比的，我們來簡單說說原因，上文中的紅矮星結構圖看不清，下面再單獨來張紅矮星的結構：

紅矮星結構圖

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核心從氕聚變到氘，再從氘聚變成氦，這是所有恆星都會經歷的事情，但太陽和紅矮星都不能燒氦，所以太陽這些氦就會在核心堆起來，但紅矮星不會不會堆積，因為會隨著對流將整顆恆星的氫元素都交換到核心徹底燃燒，由於紅矮星的燃料氕氕結合成氘更慢，而且能徹底利用整顆恆星的氫元素，所以紅矮星的壽命高到髮指，可能會高達數千億到上萬億年！

太陽的死法

因為太陽的氦元素堆積在核心，儘管太陽現在不能燒氦元素，但並不表示太陽以後不能燒氦元素，所以這個過程會在未來發生，下面簡單瞭解下太陽的死法

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太陽會逐漸耗盡核心的氫，核心逐漸被氦元素堆積，所以能量產生會降低，這會導致輻射壓也同步降低，外殼物質的超高壓會壓縮核心，同時太陽的輻射層的氫元素也會進入核心區域，這會有兩個結果：

核心受到更高的壓力，溫度會持續增加；

輻射層的氫元素會進入更高溫的核心區域，燃燒會加快；

前者持續增加的壓力和溫度，會太陽下一步的發作：氦閃做好了準備，後者更高溫會導致太陽核心區域輸出的能量大幅增加，更高的輻射壓會導致外殼膨脹，太陽的紅巨星就是怎樣來的。第一次氦閃大約會發生在太陽離開主序星帶大約12億年發生，因為持續在核心累積的氦元素以及壓力和溫度，滿足了氦元素點燃的條件，因為高壓太陽的核心已經形成了簡併態的氦核，無法調節核聚變反應帶來的熱壓力，所以會導致失控的核反應，大約在幾分鐘之內太陽的核心氦元素就燃燒成為碳。

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《流浪地球》就是因為太陽氦閃而逃離太陽系，太陽的氦閃確實會破壞宜居行星的環境，因為氦閃輸出能量極大，而且非常短暫，相當於一次迷你超新星爆發，儘管炸不散太陽，但太陽的高能物質會在黃道面附近向周圍擴散，就像是一次超超超超級的太陽活動，地球就完蛋了。

太陽的死亡

在第一次氦閃後，核心會重新坍縮，積蓄氦元素，然後在劇烈燃燒，其能量將比主序星階段高成百上千倍，在超高的輻射壓下，太陽直徑也會越來越大，最終膨脹成一顆紅巨星，它的直徑最大能達到大約地球軌道附近，此時核心對於外殼的的引力越來越薄弱，而核心產生的高輻射壓也將推離這些物質，最終核心氫元素耗盡後，外殼將漸漸擴散成行星狀星雲。

貓眼星雲

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而核心則早已在於引力的對抗中處於了簡併力對抗引力的狀態，簡併力並不是一種力，而是量子力學中的費米子不能處於同一種狀態的斥力，白矮星這種狀態是兩者處在了平衡狀態，而中子星就是引力戰勝了電子簡併力，和中子簡併力平衡，黑洞則是引力戰勝了一切！

費米子不相容

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這個時間大約會發生在50億年後，未來太陽就是一顆白矮星，所以整個太陽系的未來一片黯淡，好在是這個時間足夠久。

太陽有後嗎？

太陽誕生的是行星狀星雲，這個質量已經難以形成一顆恆星了，所以到太陽就結束了，不過木星倒是有點可能在行星狀星雲擴散期間吞噬大量的星雲氣體，假如它能再增加12個自身的質量，那麼它將滿足最小的心願：一顆褐矮星！假如它能積攢到80個自身的質量，那麼它將誕生為太陽系裡第二個太陽，這種可能性很低，但木星如果錯過這個機會就再也沒有下一個店了。

木星和太陽的比例

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當然各位不必擔心，如果沒有意外的話，地球生命在紅巨星初級階段就會燒成灰了，氦閃將會再掃蕩一次，等紅巨星階段來臨之時，地球又將被燒烤一次，所以完全不必擔心沒有烤透，在太陽系裡，地球沒有未來，但宇宙並沒有限制人類必須呆在太陽系！