太阳的寿命是人类十分关心的事,这不仅仅只是涉及到探究宇宙的起源和演变问题,那还与人类将来的生存环境息息相关。
高中的物理试题中就有这样两道研究太阳寿命的试题:
试题一·太阳光垂直射到地面上时,地面上每平方米收到太阳光的平均功率为PO,已知太阳光从太阳传播到地球时间为tO,太阳的质量为MO,太阳向外辐射能量是由于太阳上进行热核反应,假定太阳光向各个方向上的辐射是均匀的,当太阳的质量减少其总质量的万分之三时太阳就不能继续发光。写出太阳还能存在时间t的表达式。若地球上每平方米受到太阳光的平均功率PO =135KW,太阳光从太阳传播到地球的时间tO = 500s,太阳质量MO = 2×1030Kg,则太阳还能存在多少年?
试题二·太阳现正处于主序星演化阶段,它主要是由电子和11H、42He等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是 2e + 411H → 42He + 释放的核能,这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论,若由于聚变反应而使太阳中的11H核数量从现有数减少10%,太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化,假定目前太阳全部由电子和11H核组成。
①·为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R = 6。4×106m,地球质量m= 60×1024Kg,日地中心的距离r=15×1011m,地球表面处的重力加速度g=10 m / s2,1年约为32×107秒。试估算目前太阳的质量M。
②·已知质子质量mp=16726×10-27Kg,42He质量mα=66458×10-27Kg,电子质量me = 09×10-30Kg,光速c=3×108m / s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
③·又已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能w=135×103W / m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。
对第一道试题可应用爱因斯坦质能方程相关知识来解答,具体如下:
设太阳还能存在的时间为T,根据爱因斯坦质能方程:
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第二道试题综合了万有引力和爱因斯坦质能方程知识
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第二小题 根据爱因斯坦质能方程
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第三小题 需把握该小题的解题的思路---两条线索:
一是由太阳质量和一个质子质量可计算出参与核聚变的氢核数;再由4个质子参与核反应由于质量亏损产生的能量和参与核聚变的氢核数可计算出减少质子总数10%所释放的能量;该能量由每秒太阳的辐射能和寿命决定。
二是通过研究地球每平方米每秒的辐射能,找到它与每秒太阳的辐射能的关系。
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按照科学家的说法,太阳的寿命是100亿年,现已经历了50亿年,那么太阳以后还能存在50亿年。这与上面两道题的计算结果基本吻合。
50 亿年,也该是个多么遥远漫长的时间啊!回顾我们人类的历史:早期猿人距今约300万年~180万年前,晚期猿人(直立人)距今约180万年~20、30万年前,早期智人距今约20、30万年~5万年前,晚期智人(新人)距今约5万年前,中国有文明的历史也只有5000年。与50亿年相比那只是个零零零头。担心的人们大可以放心了!
人类在这有限的还算是十分十分长久的生存时间(太阳的寿命)内,肯定能寻找到其它适合人类生活的星系。
据估算,太阳的寿命大约只剩下50亿年了,50亿年后,它可能会膨胀成红巨星,扩大后的体积足以吞噬地球。
届时,地球也不再处在宜居带当中,人类引以为傲的文明也会在其影响之下灰飞烟灭,所以说留给人类的时间不多了。
太阳的一生
人类总会用这样的话安慰自己,“不要惧怕困难,没有过不去的坎,毕竟太阳明天依旧照常升起”。但是科学家们通过常年的研究之后发现,恒星并不会永恒存在,它们也会衰老,那时失去太阳的地球将会处在进退两难的境界。
“进”意味着我们的科技十分发达,能够找到地球的替代品,并且将人类都带到那里继续生活。“退”意味着宜居行星尚未找到,我们只能像流浪地球里一样。
拖着地球“逃亡”,直到抵达可以完美替代太阳的恒星附近。大家都知道,太阳之所以可以持续地发光发热,是因为其内部一直在进行“核聚变”。按照光谱来说,太阳是一颗黄矮星,这种恒星的寿命为100亿年左右。而科学家推断,太阳目前的年龄大约是457亿岁,这就意味着50多亿年之后,太阳将会衰老。
科学家根据理论模型推算,太阳的寿命约为100亿年。目前,太阳大约46亿岁,正处于稳健的中年状态,余生还有50几亿年。
太阳燃烧应分为三个阶段,这三个阶段的时间前后加起来约为90亿年,然后太阳将永远沉寂在宇宙之中。
太阳成分主要由氢气组成。在大量氢气产生的引力挤压下,太阳内核的一小部分区域一直在进行着核聚变反应,太阳内核每秒将6亿多吨氢元素聚变成氦元素,同时伴随有大量能量的释放,相当于每秒钟10亿颗原子弹爆炸产生的能量。如今太阳氢气的核聚变反应已经进行了45亿年,剩下的氢气燃料还可以维持50亿年。
太阳是有寿命的,根据现在的观察,太阳大概存在了457亿年,其实太阳和太阳系其他大行星形成的时间是差不多的。
我们的太阳是属于黄矮星,根据现在观察到的模型推算,黄矮星的寿命大概为100亿年,现在太阳已经存在457亿年了,也就是太阳的寿命还剩50多亿年,在这50多亿年里,太阳会由黄矮星变成红矮星,最终会变成一颗白矮星。
在大概50亿年前,宇宙中的一堆星云在自身引力的作用下不断地收缩,密度不断增大,温度也不断升高,经过数千万年,就形成了原始的太阳,经过40多亿年的成长,太阳已经变得非常的稳定,而现在的太阳正是太阳的鼎盛时期。太阳的内部每时每刻都发生着巨大的核聚变,由氢聚变为氦,每秒钟产生400亿亿亿焦耳的能量,到达地球的只有22亿分之一。
既然是氢核聚变,那自然就会消耗氢燃料,大概30亿年后,太阳内部的氢就会用完。但此时,太阳内核的温度也会非常的高,高到可以把氦点燃,这时太阳就进入了氦聚变的时代了。这时的太阳还是能发光发热,而且太阳会不断地膨胀变大,膨胀的速度会非常的快,只需要几百万年,就会膨胀到水星轨道,水星就会被太阳吞噬,然后再过几百万年,就会膨胀到金星轨道。这时,地球就会被太阳的大气所包围,我们美丽的地球早就已经面目全非了。在这时,太阳已经从一颗黄矮星变成了红矮星。
当太阳变成红矮星后,再过几亿年,内部燃料也会耗尽,之后,太阳的温度就会降低,引力就开始占上风,然后就开始坍塌,最后变成白矮星,发出弱弱的白光,这时就可以说太阳寿命已经结束了。
按照科学家的说法,太阳的寿命是100亿年,现已经历了50亿年,那么太阳以后还能存在50亿年。这与上面两道题的计算结果基本吻合。
50亿年,也该是个多么遥远漫长的时间啊!回顾我们人类的历史:早期猿人距今约300万年~180万年前,晚期猿人(直立人)距今约180万年~20、30万年前,早期智人距今约20、30万年~5万年前,晚期智人(新人)距今约5万年前,中国有文明的历史也只有5000年。与50亿年相比那只是个零零零头。担心的人们大可以放心了!
人类在这有限的还算是十分十分长久的生存时间(太阳的寿命)内,肯定能寻找到其它适合人类生活的星系
太阳的寿命大约是100亿年。
太阳诞生于约50亿年前,从50亿年前太阳开始氢聚变为氦、开发发光发热,太阳就诞生了。日前太阳处于中年。当太阳中心的氢基本上完全聚变为氦时,太阳内核会收缩,内部温度会升高,当温度达到氦聚变为碳的反应温度时,就会开始氦聚变为碳的反应,该反应很剧烈,向外放射出的辐射压会使外层以氢为主的物质向外膨胀,但表面温度会下降。膨胀后,首先会吞没距离太阳最近的水星,然后依次是金星、地球,大约膨胀到火星轨道附近时,表面温度会降至1500℃左右。而此时,太阳内部氦聚变为碳的反应已经结束了,内核成为一个巨大的碳球,温度达到数千万度。按照太阳质量计算,碳不会再继续聚变了,内部不再产生能量,于是,内核继续收缩。当外层气体在膨胀中逐渐消散于宇宙空间时,太阳也只剩一个高温、高压的内核了,这个内核叫做白矮星。它没有能量来源,只能依靠原有的温度向外界散发能量,因而温度会逐渐降低。直到所有能量都散发到宇宙空间、温度也降到千度以下时,碳会逐渐凝聚为固体,成为宇宙中一个巨大的金刚石。
太阳是一颗黄矮星,黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约457亿岁。这样算来, 太阳的寿命理论上还有50至60亿年。大约50至60亿年之后,当太阳的主序星阶段结束时,预计太阳光的亮度将是如今的22倍,而地球的平均温度要比如今高60℃左右。
根据英国华威大学的一项研究表明,太阳膨胀并吞噬地球的情况的确会发生,但至少在60亿年内,太阳的生命还不会走到尽头。
太阳寿命对太阳系的影响:
对于太阳系来说,太阳完蛋了,那就树倒猢狲散了。而所谓的太阳完蛋了并不是说,太阳挂了,而是太阳的引力已经控制不住太阳系的天体了。不妨做个假设,如果太阳突然消失了,那各个行星就会沿着切线依次飞出去。之所以是这样的,是因为按照广义相对论,引力的本质是时空的弯曲。
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