太阳天天烧为啥总烧不完，50亿年后的末日，是因为燃料耗尽了吗？

太阳不停地燃烧、燃烧，散发出巨大的光和热。这需要多少油耗。但是太阳已经燃烧了50亿年了，为什么不能永远燃烧殆尽呢？据说太阳将在50亿年后死亡。难道那个时候太阳的燃料已经耗尽了？

很多朋友都有这样的疑问。今天就通俗的讲一下这个话题，希望能解开我的疑惑。

太阳的尽头。

科学家们已经为太阳算命了。像太阳这样的黄矮星的寿命约为100亿年。现在太阳已经有46亿岁了，它的寿命大约是50亿年。一颗与太阳质量相当的黄矮星，在死前会重回光明，并膨胀成一颗巨大的红巨星，其半径大约是原来的200到300倍。那时，将是太阳的末日。

红巨星的表面温度还在3000K左右。在膨胀的过程中，水星和金星在劫难逃，被太阳吞噬似乎已成定局。地球是否会被吞噬，众说纷纭。如果红巨星膨胀200倍，现在太阳的半径大约是70万公里，200倍就是1.4亿公里，而地球距离太阳1.5亿公里，还有1000万公里的距离到那时，它可能不会被吞下，但会被烤成烤土豆。

但是太阳这颗红巨星的半径不能恰好扩大200倍，如果大于200倍，地球当然会被吞没。

还有一种说法是，在太阳演化的后期，外层会不断释放气体，最后太阳的质量会减少到现在的60%。由于引力减弱，行星开始远离太阳，比现在的距离宽70%。这样，地球就会漂浮到距太阳2.55亿公里的地方。只有当太阳红巨星膨胀到现在直径的300多倍时，它才能吞噬地球。

太阳系的尽头和方向。

太阳的质量占太阳系的99.86%。所有行星都在太阳引力的作用下旋转。太阳死了，太阳的后裔行星还会存在吗？

一种说法是，如果地球不被吞噬，那么火星、木星、土星、天王星、海王星都会被留下，但它们几乎已经死了。因为太阳红巨星周围的气体会逐渐飘到空中，最终只剩下致密的碳核。这个碳核的大小和现在的地球差不多，但是它的质量却超过了现在太阳的50%，所以它的密度达到了1.tons/cm^3甚至更多。

这是太阳~白矮星的尸体。白矮星的引力小很多，光和热已经很弱了。剩下的星球几乎都沉浸在黑暗之中，变得异常寒冷，温度接近于零；而白矮星的引力要小得多。生活在逃离的星球上？否则的话，这些星球就会越漂越远，最终消失在漆黑寒冷的太空中，成为流浪星球。

还有一种说法是木星此时有机会。太阳系中最大的行星可能会“吃掉”太阳漂移到太空中的物质，并通过吸积生长自己。当它的质量达到太阳的8%时，就能在核心激发核聚变，成为最小的恒星～红矮星。与木星距离较近的火星和地球可能会换位主宰，围绕这颗“自立为王”的新星运转。

这样，太阳系就变成了一个双星系统，伴随着一颗红矮星和一颗白矮星，一个新的恒星系统就形成了。我过去曾多次分析和讨论过这个问题。有兴趣的朋友可以参考我以前的文章，这里就不赘述了。

明星的一生。

我们知道所有的恒星主要都是由氢元素和氦元素组成的。如果按体积计算，氢占90%左右，氦占不到10%，其余元素约占1%。而所有的恒星都因为质量巨大而形成向心引力压力，使核心部分处于高温高压状态，从而引发氢聚变。核心核聚变产生的巨大辐射压力，承受了恒星巨大质量的向心引力压力，形成平衡。这是恒星的主序星阶段，即恒星最稳定、生命周期最长的主序星阶段。我们通常说太阳的寿命是100亿年，这是它的主序星的寿命。

恒星中心不断的核聚变产生巨大的能量辐射，使恒星的主序星阶段稳定地发光发热，源源不断地向太空辐射能量。那么这个能量消耗有多大呢？恒星需要多长时间才能耗尽其燃料？

不同恒星的核聚变强度不同，所以燃料消耗的速度也不同。基本常识是，恒星质量越大，核心引力和温度越高，因此核聚变越强烈，燃料燃烧越快，寿命越短；而恒星越小，中心引力和温度就会越高。低，聚变更温和，油耗更小，寿命更长。

迄今为止，人类发现质量最大的恒星是蓝超巨星r136a1，它的质量是太阳的200多倍，寿命只有300万多年；而最小的恒星是红矮星，质量只有太阳的8%，寿命约为1000万年。长达10万亿年，基本上宇宙的生命是多长就多长。

太阳核聚变能产生多少能量？

像太阳一样的黄矮星约占宇宙的10%。它们是中小质量恒星，寿命约为100亿年。据科学研究，一颗太阳质量的恒星，其核心温度约为1500万K，压力达到地球3000亿海平面大气压。

在如此巨大的压力和温度下，地核一直在进行着4个氢核聚变成1个氦核的过程。每秒有6亿吨氢气转化为5.958亿吨氦气，产生约0.7%或420万吨的质量损失。这些品质哪里去了？它转化为能量，以电磁辐射的形式从核心穿过辐射层和对流层到达太阳表面，然后辐射到太空中。

这个能量有多大？爱因斯坦的质能方程给出了答案。质能方程的表达式为：E=MC^2，其中E为能量，M为质量，C为光速。质能方程揭示了质量和能量之间的等价交换关系，是人类对物质和能量认识的一大飞跃。

根据质能方程可以计算出，太阳每秒可以产生3.78*10^26J（焦耳）的能量。这是多少能量？每吨TNT烈性炸药的爆炸当量为41.8亿焦耳，太阳每秒释放的能量大约相当于90亿吨炸药同时爆炸的能量。世界上核弹的总当量不足100亿吨，也就是说太阳一秒钟释放的能量相当于地球上所有核弹的900万倍。

太阳死后，它会耗尽燃料吗？

说白了，根本不是。太阳燃烧了100亿年，远没有燃烧自己的氢燃料。现在我们可以根据太阳100亿年的寿命和目前科学家给出的燃烧速度来简单计算一下。

太阳每秒将420万吨的质量转化为能量，也就是失去420万吨的质量。1个天文年（儒略年）为31557600秒，100亿年将消耗约1.3*10^27kg，仅占太阳总质量的0.00066左右，不到7/10,000；如果太阳每秒有6亿吨氢转化为氦，那么100亿年氢的消耗量约为1.9*10^29kg，仅占太阳总质量的10%左右。因此可以看出，太阳死的时候，它的燃料还很充足，所以它的死不是氢耗尽造成的，而是整体演化机制的突变。

这是因为参与太阳核聚变的燃料主要集中在其核心半径为0.25的区域。当这个区域的燃料几乎燃烧殆尽时，核聚变就会熄灭。没有巨大的辐射张力对抗重力压力，恒星物质向核心坍缩，导致更高的温度和压力，引发已经在核心聚变和积累的氦的聚变。

氦核聚变结束后，再次坍缩，导致后续一系列的核聚变，最后以碳结束。与太阳质量相当的恒星核心没有启动碳核聚变的压力和温度，所以太阳在这里已经走到了生命的尽头，留下了致密的碳核残留物。

恒星的演化大致相同，但不同质量的结果不同。

质量大于太阳的恒星可以一路聚变，只有质量超过太阳8倍的恒星才能聚变到铁芯末端。因为铁核是最稳定的元素，无论是核裂变还是核聚变都不能产生能量，而是需要消耗能量，而任何恒星演化后期都无法提供这种能量，所以任何恒星最后的核聚变都会在它结束时结束达到铁。

但是比太阳大得多的大质量恒星的坍缩压力会导致核心热核失控，从而引发超新星爆炸。烟雾散去后，核心会根据质量留下中子星或黑洞。一般认为，大于8倍太阳质量的恒星在大爆炸后会在其核心留下一颗中子星，是太阳质量的1.44倍，小于太阳质量的3倍；下一个质量超过太阳3倍的黑洞。

恒星演化完成一个生命周期后，消耗的氢燃料并不多，多余的氢和氦以各种方式返回太空，这些残留的细小物质会形成新的分子云。下一次恒星形成正在酝酿之中。这就是为什么宇宙经历了138亿年的演化，氢和氦元素仍然占据绝对丰度，其余元素加起来只有1%左右。

1%左右的重元素都是从恒星核聚变、超新星爆炸、中子星碰撞等天体演化中获得的。没有这些，就没有生命和文明的诞生。

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