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今天講講,為什麼太陽最終會不行了?電影裡面這個設定的理論依據是什麼?這就涉及到一個概念,叫做紅巨星。

我也分三個方面來跟你講,首先我們要來回答一個問題,就是一顆星球,或者一個天體,它為什麼會有一個固定的大小?你可能會覺得我問這個問題非常奇怪,那是因為你見過的所有的星球都是有大小的,你已經習慣了這件事,就好像牛頓會問為什麼蘋果會掉到他頭上一樣。

但是這個問題其實揭示了非常深刻的科學道理。首先一個天體之所以會形成,是因為萬物之間有所謂的萬有引力。在萬有引力的吸引下,物質聚合在了一塊,然後越聚越大,最後逐漸把自己盤成了一個球,這個就是它形成的過程。但是你有沒有思考過一個問題,就是萬有引力它是一個向內收的力,當它形成了一個天體之後,向內收的趨勢依然存在,但是它居然會固定成為一個具體的大小。

那必然是有一個向外的力去平衡了向內受到的引力,否則的話它就會一直向內收。回頭我們會說到黑洞,黑洞其實就是這麼一個情況,它已經向內收成一個幾何點了!黑洞其實是沒有一個實質的大小的,但是除了黑洞以外,任何正常的天體它都有一個固定的大小,那就一定會有一個由內而外的力平衡了向內的萬有引力,否則它就會一直向裡縮。

所以太陽可以平衡到一個大小,恰恰是因為核聚變導致它一直有一個由內而外爆炸的趨勢,去平衡了它向內收縮的引力,這就是太陽為什麼會有一個固定大小的原因。

那麼問題來了,太陽不斷的在進行聚變反應,也就是它上面比較輕的元素,不斷的在合成比較重的元素,比方說氘和氚變成了氦,氦還可以繼續往下聚變。那麼太陽它要聚變,就要有聚變的材料,剛才說的氘和氚,以及氦元素,都是聚變的材料。只要材料用完的話,聚變就會停止。

可一旦聚變停止,爆炸的過程就沒有了,也就是說沒有足夠的力來支撐它向內收的萬有引力了。在這樣的情況下,太陽會繼續開始收縮。也就是說太陽的燃料在燃燒殆盡之後,萬有引力會再次佔據主導,然後繼續一個向內坍縮的過程,它會越變越小,最後會變成什麼呢?它的最終形態會變成一顆白矮星。

那什麼是白矮星呢?我們下一集再說,但是太陽在變成白矮星之前,它還有一箇中間過程,這就是我們這一集要講的紅巨星。第三部分,我們就來講講什麼叫紅巨星?

首先繼續剛才的過程,太陽內部向外的用來平衡萬有引力的力沒了,太陽就要向裡收縮,這個時候太陽其實就進入了一個死亡的過程。但是在它變成一顆白矮星,完全死透之前,它還要發出死亡前的最後一聲嘶吼。這聲嘶吼就是所謂的紅巨星,它會進行最後的一次大爆炸。

這個大爆炸為什麼會發生呢?我們可以做個類比,我相信你肯定也在影視作品中看到過這樣的場景。比方說美國911,世貿大廈倒下來之後,雖然最終這個樓塌成了一堆廢墟,但是在倒塌的過程當中,它會掀起巨大的煙塵,可以把整個曼哈頓都覆蓋了。

同理,太陽這麼大的一個東西,它要坍縮,一樣也會掀起非常大的煙塵。這個煙塵裡面包含很多的物質,有各種光、輻射和能量,並且也是高溫高能的。那為什麼這個中間過程叫做紅巨星呢?

首先它看上去是紅色的,因為整個坍縮過程釋放出來的光的波長在紅光的範圍內;並且它波及的範圍非常大。一棟樓倒塌,它都可以掀起大於自身幾萬倍的煙塵,那麼太陽這麼大一個東西,它在宇宙當中掀起的煙塵也是非常大的。

這就是為什麼在《流浪地球》當中,太陽要變成紅巨星了,所以地球要去流浪,因為紅巨星的打擊範圍會把地球吞噬。這個就是紅巨星,又紅又巨,整個過程將會持續大概數百萬年。但是記住,它只是一箇中間過程,並不是一個實在的天體。因為數百萬年跟太陽上百億年的壽命比起來,只不過是彈指一揮間,是非常短暫的。

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