太阳烧了50亿年，为啥一直烧不完，烧完了会熄灭吗？

这是许多人一直迷惑的一个问题。很早之前，科学家们也迷惑，因为根据太阳质量和光谱分析，即便太阳全部是由煤炭组成，是一个大煤球，这样源源不断的辐射强度，也只能烧5000年。

后来科学家赫姆霍兹和开尔文提出了一个理论，认为太阳能量来源是由于引力收缩，引力势能转化内能，继而转化为辐射能。但通过计算，这种方式的能量来源，太阳也只能维持3000万年左右。

但太阳的存在不可能只有3000万年，因为地球上的恐龙也活了几亿年。那么太阳到底是在烧什么呢？一直到爱因斯坦发现了颠覆人类思维的质能方程，科学界才总算弄明白了，原来是质能转换得到的能量，只有这种能量，才能够巨大而持久。

要说清这个问题，首先要说下恒星是什么

恒星是宇宙中的主要天体，在宇宙可见物质中，恒星占据了90%以上的质量。恒星都是起源于一坨巨大的分子气体云，也叫星云或宇宙尘埃。星云在自身引力作用下，逐渐收缩，越收越紧，最终收缩成一个巨大的球体。

收缩导致高压和高温，当核心温度达到800万度时，氢核聚变就发生了。核聚变释放出巨大能量，辐射到太空，恒星就发出了光和热，以一个巨大的等离子球体而存在。

恒星的组成元素主要是氢和氦，而且氢的质量占据了75%左右，其余基本都是氦。如果这颗恒星是在超新星大爆发后的尘埃中形成，组成的元素就有约1%左右的其他重元素。太阳是太阳系唯一的一颗恒星，是一颗在超新星大爆发后的星云中诞生。

太阳核聚变

太阳核心的核聚变是在1500万度高温和3000亿个大气压条件下形成的，在这样的高温高压下，氢原子的核外电子被剥离了，露出光秃秃的原子核，核与核之间挤压碰撞，就不断融合在一起，发生着4个氢原子聚合成一个氦原子的聚变。

在氢核聚变过程中，会有约0.7%的质量亏损。经科学测算，像太阳这么大质量的恒星，每秒钟约有6亿吨氢聚变为5.958亿吨的氦，其中约有420万吨质量转化为能量，这些能量以电磁辐射的方式，从核心通过辐射和对流，不断传播到太阳表面，源源不断地辐射到太空。

太阳核聚变的能量有多大？

根据爱因斯坦质能方程E=MC^2计算，太阳每秒辐射的能量达到3.78*10^26J（焦耳），相当3240万亿亿度电，或1351.8万亿颗广岛原子弹同时爆炸的威力。地球在太空中可承接这些能量的22亿分之一，就是每秒接收到1.72*10^17J的能量，约相当477亿度电，1000万座三峡大坝持续不断的发电总量，每秒钟爆炸3159颗广岛原子弹的威力。

太阳一生要烧掉多少燃料

据科学测算，太阳的年龄已经有50亿岁了，其寿命约有100亿年，就是还有50亿年的燃烧，许多人有疑问：这要烧多少燃料啊，怎么就总也烧不完呢？

好，我们来测算一下：

太阳的总质量约2*10^30kg（千克），也就是2000亿亿亿吨。太阳每秒钟要损失420万吨的质量，一年325.25天（天文计量通用的儒略年），也就是31557600秒，这样一年就要减少约1.33*10^14吨的质量(133万亿吨)，100亿年就减少了约1.33*10^24吨（1.33亿亿亿吨）。

这个数字看起来很庞大，但相比太阳质量只占约0. 000665，也就是约万分之七。我们想想，如果有人偷吃了你的盒饭，只占盒饭质量的万分之七，你能够发现吗？不要说万分之七，就是千分之一恐怕也很难发现吧。

那么，在这100亿年有多少氢转化为氦呢？

我们首先计算一下太阳中氢占有的质量：75%(2*10^30kg)=1.5*10^30kg。太阳每秒钟有6亿吨氢转化为氦，100亿年就烧掉（转化）氢约1.9*10^29kg，约占太阳整个氢质量的0. 127，也就是十分之一多点。

这就是说，太阳的氢还有约90%仍然存在着，而且，即便是烧掉的氢，绝大部分并没有损失掉，而是转化为氦了，太阳的质量损失几乎可以忽略不计。

这就是太阳燃烧了几十亿年，而且还要燃烧几十亿年，总也烧不完的原因。那么有人要问了，既然太阳燃料还充足得很，为啥又会死去呢？

既然太阳燃料充足，为啥会寿终正寝？

其实这个问题回答起来也很简单，就像一个人到了老年，身上的骨肉还在也终归要死去一样，这是因为其身体整个构架坏了，某关键部分不能运行了。

太阳也是这样，其氢的燃烧只是在核心部分，这个区域不到太阳半径的1/5~1/4，烧完了这个区域的氢，或者说烧到一定程度，这个区域的燃料供不上，核聚变就会熄灭。这样，原来依靠核聚变巨大辐射压支撑着的太阳质量向心压力，就没有了支撑来源，巨大的向心收缩压导致外围质量向核心急速坍缩。

这时的太阳就有点像泄了气的皮球，只能苟延残喘了。

但在这最后时光，太阳并不甘心就默默死去，它也像人之将死的回光返照，会拼尽全力释放出巨大能量，这个能量就是不断升级的更重元素核聚变。

太阳演化后期的 “回光返照”

太阳这种质量恒星，在主序星阶段，也就是稳定燃烧100亿年的阶段，只能够产生氢核聚变，无法激发氦核聚变，因为氦核聚变需要更高的温度和压力。太阳演化后期，当太阳核心氢燃料告罄，不足以支撑氢核聚变时，太阳巨大向心坍缩会形成巨大的压力和极高的温度。

这个温度达到1亿度以上，这样氦核聚变就发生了。但氦核聚变不是像氢核聚变这么温和缓慢燃烧，而是以氦闪的方式很快完成聚变，这时的温度会突然上升到2亿度，这样，巨大辐射就催动整个太阳膨胀起来，体积半径膨胀到原来的200~300倍，这就是太阳的红巨星阶段。

氦核聚变后，又会重演氢核聚变结束后的收缩和激发，这样比氢重的核聚变就一级一级往上攀升。太阳这样的恒星最终的核聚变到生成碳，也就是元素周期表中的第六序号的元素。碳燃烧需要10亿度高温，像太阳这样的恒星再怎么压也压不出10亿度，因此核聚变就不得不最终停止下来。

太阳的归宿

这时的太阳引力，早已拉不住膨胀红巨星的外围物质，这些物质飘散在太空，就形成了新的星云，等待着新的聚集和恒星诞生。而核心部分，在高压下就留下了一个约太阳0.6倍的碳核，这个碳核约地球大小。要知道原来的太阳体积是地球的130万倍，现在缩小到了地球大小，且还有太阳至少60%的质量，因此其物质密度极高，达到每立方厘米约1~10吨。

这就是处于电子简并态的白矮星，是太阳类恒星留下的一个尸骸，是太阳的最终归宿。

实际上，氢核聚变结束后，太阳就脱离了主序星阶段，到了晚年极不稳定阶段，这个阶段极短，只有几百万年到几千万年，相对主序星100亿年寿命，几乎可以忽略不计。

大质量恒星的归宿

比太阳质量大的恒星，核心核聚变还会一直向更重元素递进，最终生成铁元素，由于铁元素极其稳定，软硬不吃（核聚变和核裂变都只吸收能量而不释放能量），因此所有恒星到这时都会停止核聚变。

当恒星质量大于太阳8倍时，核心聚变形成铁球后，会发生超新星大爆炸。大爆炸后绝大部分质量消散在太空，核心会留下一个极端致密天体。一般太阳质量30倍以下恒星，会留下一颗中子星， 30~40倍以上的恒星则会直接留下一颗黑洞。

这已经超出了本文讨论话题，就不展开说了。欢迎讨论，感谢阅读。

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