從古至今,人類一直都在研究和探索世界的奧秘,古時候由於人類的科技不夠發達,所以古人一直都認為我們的地球就是唯一的世界,認為太陽和月球都在圍繞地球轉動,不過隨著人類科技的進步和發展,現在人類已經能夠飛出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度很快,當人類走出地球之後,人類才知道地球並不是唯一的世界,在地球外面還有宇宙存在,而且太陽並不是圍繞地球轉動,太陽其實是宇宙中的一顆恆星,在太陽系中一共有八大行星,地球只是其中一顆,不過地球這顆行星和其它行星最大的區別在於,地球誕生了生命,生命的出現給地球增添了很多色彩,尤其是人類出現以後,解開了地球上很多的奧秘,根據科學家的研究我們能夠知道,從太陽誕生以後就開始源源不斷的釋放熱量,到現在已經燃燒了50億年之久。
為什麼太陽能夠燃燒這麼長時間呢?其實在愛因斯坦提出相對論之前,人類對太陽壽命的認識還處於初級階段,早期主要是基於一些簡單的物理概念和天文觀測進行推測,當時的科學家知道太陽在不斷的發光發熱,而能量的來源是一個關鍵問題,一些科學家提出了太陽可能通過燃燒煤炭等普通燃燒來提供能量的假設,不過這種假設很快就被證明是不合理的,因為按照這個燃燒速率來計算,太陽的壽命會非常短暫,後來到了19世紀的時候,科學家們開始研究引力收縮作為太陽能量來源的可能性,根據這個理論,太陽的引力勢能在其收縮過程中轉化為熱能,開爾文 - 亥姆霍茲(Kelvin - Helmholtz)機制認為,太陽的能量是由其自身的引力收縮產生的。通過這個機制進行計算,得出太陽的壽命約為2000萬年到1億年左右。
不過這個數據和地球的壽命明顯相互矛盾,畢竟太陽誕生的時間應該要比地球更長,這個問題一直困擾著科學家,直到愛因斯坦提出相對論之後,科學家才完美的解決了太陽壽命的問題,愛因斯坦的質能方程式E=mc^2對於人類來說是非常偉大的,在經典的力學當中,品質和能量被看作是兩個不同的概念,而愛因斯坦的質能方程將品質和能量結合在了一起,表明它們是等價的,能夠相互轉化,打破了傳統觀念的束縛,為物理學開闢了新的領域和思路,比如說,過去人們認為品質是物體固有的屬性,不會隨著其它因素而改變,而這個方程揭示了質量並非固定不變,在一定條件下,也能夠轉化為能量。
我們可以利用愛因斯坦的質能方程:E=MC²來計算出太陽一生釋放出的總能量。在這個方程中,M是太陽的品質約為2×10^30千克,C就是光速也就是大約3×10^8米/秒(30萬公里/秒)。通過愛因斯坦的質能方程,我們可以計算出太陽釋放的總能量E=1.26×10^45焦耳。此外,太陽每秒釋放出的能量也就是太陽的光度,科學家也已經給我們測出來了,即3.85×10^26瓦特。知道了這兩個數值,我們來看看能否計算出太陽的壽命呢?將數值代入公式:t=E/L結果為1000億年。太陽的壽命為1000億年?很顯然這個結果和我們平時看到的結論不符。原來,恆星(太陽)只會在內部進行氫元素的核聚變反應。恆星(太陽)的外層是達不到氫核聚變所需要的條件的。也就是說,恆星(太陽)終其一生是無法將自己全部燒盡的。
科學家發現在恆星的演化過程中,只有10%左右的氫元素參與了核聚變反應。因此,我們把前面計算得出的1000億年在乘以0.1就得出太陽的壽命了,結果為100億年。這個結果才是太陽真正的壽命,太陽之所以能夠燃燒這麼長時間,其實是因為內部核聚變的反應,太陽是一個主要由氫元素和氦元素組成的巨大等離子體球,半徑大約是70萬千米,在引力的作用下,這個等離子球體不斷向核心開始收縮,這樣在核心處就形成了3000億個大氣壓和1500萬k的溫度,在這樣的高溫和高壓的環境下,核聚變反應才能夠開始,太陽核聚變的過程非常複雜,簡單來說,4個氫核聚變成一個氦核,在這個過程中,會有一部分的質量虧損,這些質量的虧損會變化為能量釋放出去,太陽核心每秒鐘參與核聚變的氫大約是6億噸,損失品質百分之0.72,就是423萬噸。
這些能量會被天體吸收,不過地球接收到的太陽光能量並不是很多,根據科學家的計算,地球每秒鐘吸收的太陽光能量大約只有20億分之一,這對於人類來說,太陽的能量是非常多的,以目前人類對太陽光的利用來說,太陽的能量是取之不盡用之不竭的,不過這裡大家需要注意的是,並不是所有的恆星壽命都是一樣的,在宇宙中恆星的數量非常多,有的恆星壽命會長一些,有的恆星壽命會短一些,恆星的壽命t=太陽的壽命*恆星的品質倍數M/恆星的光度倍數L,簡單來說就是,恆星的體積和質量決定了恆星的壽命,一般來說,體積很大的恆星,它的壽命都是比較短的,比如說科學家曾經在宇宙中發現的巨大恆星盾牌座UY。
在距離地球9500光年外,有一顆非常大的恆星,這顆恆星就是盾牌座UY,科學家經過研究發現,盾牌座UY的半徑大約是太陽半徑的1708倍,體積是太陽的50億倍,是地球的1.5億億倍。如果把這顆恆星放在太陽的位置,那麼距離盾牌座UY最近的天體就不會是水星,而是土星,它龐大的身軀會吞噬水星、金星、地球、火星、木星的軌道,科學家研究發現,盾牌座UY的壽命只有5000萬年左右,當它壽命終結之後,會發生大爆炸。成為一顆超新星,發出劇烈的伽馬射線暴,之後可能會變得一顆黑洞,那麼為什麼這顆恆星的壽命這麼短?根據科學家的研究我們能夠知道,品質越小的恆星,它自身的引力就越小,其內部產生的高溫高壓也是比較低的,這會導致恆星核心部分的氫核聚變反應減弱。
由於溫度很低,物質聚變的速度就會變慢,所以品質小的恆星能夠燃燒很長的時間,但是對於品質大的恆星來說,它內部的溫度非常高,星體活動非常活躍,其內部核聚變的區域非常大,聚變的速度也會變得很快,比如說一顆恆星的體積是10萬公里,那麼恆星內部8萬公里都在進行核聚變反應,如果一顆恆星的體積是100萬公里,那麼恆星內部80萬公里都在進行核聚變反應,這就類似大火爐和小火爐,大火爐的空間大,所以需要的燃料也是非常多的,小火爐的空間小,需要的能量自然也就比較小,通過計算,科學家能夠知道距離我們比較近的恆星壽命,比如說比鄰星的壽命,它的質量大約是太陽的百分之12,光度大約是太陽的萬分之一,通過計算,它的壽命大約是12000億年。
不過比鄰星是一顆紅矮星,紅矮星是指質量相對較小的恆星,比鄰星屬於小品質的恆星,表面的溫度也比較低,這和它的質量有關係,品質越小,核心的核聚變反應就比較弱,產生的能量和溫度就會相對較低,不過紅矮星和黃矮星形成的過程是一樣的,它們都是形成於星際空間中的巨大分子雲,這些分子雲主要由氫、氦以及少量的其它元素組成,當分子雲的某個局部區域受到外界的擾動,比如超新星爆發產生的衝擊波、星系間的相互作用等,就會導致該區域的物質密度出現不均勻分佈。在引力的作用下,密度較高的區域會開始吸引周圍的物質向其聚集。隨著物質的不斷聚集,引力逐漸增強,使得該區域的物質進一步坍縮。這個過程中,物質的溫度和壓力不斷升高。當核心區域的溫度和密度達到一定程度時,就會觸發核聚變反應,標誌著恆星的正式形成。
不過對於紅矮星來說,這個過程相對比較慢,因為他們的品質很小,所以引力相對較弱,物質的聚集和坍縮速度不如大質量的恆星快,一旦核聚變反應開始,紅矮星就進入了穩定階段,在這個階段它們能夠穩定的持續將氫轉化為氦,這個時間可能會持續數百億年或者更長的時間,對於人類來說,太陽的壽命已經足夠長了,畢竟我們的太陽壽命大約是100億年,到現在為止,我們的太陽已經燃燒了50億,也就是說我們的太陽還能夠在燃燒50億年的時間,到時候我們的太陽會變成一顆紅巨星。隨著時間的推移,太陽核心的氫逐漸消耗殆盡,但是由於輻射層的隔離,太陽外層的氫無法進入核心參與核聚變,當太陽核心氫燃燒完之後,引力就會減小,無法對抗核聚變產生的向外壓力。
恆星外層就被推到遠方,這個時候太陽就進入了紅巨星狀態,太陽變成紅巨星之後,它的體積會變得很大,然後吞噬水星、金星、地球的軌道,到時候如果人類想要繼續發展下去,那麼我們就必須前往其它星球,尋找新的家園,目前科學家已經在宇宙中找到了很多類似地球的行星,比如說“開普勒62f”,也位於開普勒星系中。它距離地球超過1000光年,但也是我們已知的最像地球的行星之一。開普勒62f接近地球的大小,並且位於恆星的適居帶內,使其表面溫度適宜生命的存在。“開普勒186f”,距離地球約500光年。它是開普勒186星系中圍繞紅矮星運轉的行星。開普勒186f處於適居帶範圍內,並且具備液態水存在的可能性。這是一顆值得研究的行星。
“開普勒452b”,被譽為“地球2.0”。它位於開普勒452星系中,距離地球約1400光年。開普勒452b與地球相似,包括品質、半徑和表面溫度。這是一個備受關注的行星,因為它在適居帶內並且可能存在液態水。“開普勒22b”,位於開普勒22星系中,距離地球約600光年。開普勒22b是在適居帶內運轉的行星,儘管它的確切組成仍有待研究,但其相對地球而言,在宇宙中仍然具備相似的特徵。這些行星未來都有可能成為人類移民的星球,不過現在來說,它們距離地球太遙遠了,人類還無法飛過去,說不定這些星球上面已經誕生了其他的生命,只是我們不知道而已,不過現在大家還不需要擔心這個問題,畢竟我們的太陽壽命還有幾十億年的時間,對於人類來說,幾十億年是一個非常漫長的過程。
人類從猿類進化而來,到現在也僅僅只有短短幾百萬年的時間,人類文明從開始到現在,也只有幾千年的時間,在如此短暫的時間內,人類能夠站到地球食物鏈的頂端,這說明人類科技發展的速度是很快的,而且人類現在已經能夠走出地球探索宇宙,這也說明人類科技發展的速度很快,小編認為,人類的科技還在不斷的進步和發展,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,人類未來一定能夠解開更多的宇宙奧秘,想要實現星際移民也是有可能的,到時候人類的腳步能夠遍佈整個宇宙,