假如太阳停止发光发热,我们活不过八分钟吗?
等我们可控核聚变技术到位了,有没有太阳光无所谓
如果没有阳光,人类在地球上的生存会更为艰难,大概率会灭绝,但是却不会是短暂的八分钟,地球的大气能够使地球的温度保持一段时间,人类 科技 也可能争取一线生机。
在太阳系外侧星球上,由于眼光十分微弱,和星光差不了多少,那里的天体表面的温度就非常低,大概在-160 —-200多 ,对于地球生物而言,这个温度是无法生存的,就连嗜冷微生物也不行,它们只能在零下数十度的环境中存在,生长和繁衍的极为缓慢。而且没有了阳光,人类的农业畜牧业无法发展,吃喝都没了。但是太阳熄灭不等于地球马上冷却,地球大气对红外线有截留的作用,这是夜晚温度不至于很低的主要原因之一,而且地球大气运动会使光照区和黑暗区发生热量交换,太阳熄灭后,这种作用没有了,但是受光那一面的已经吸收的太阳热量却会较为缓慢地向太空释放,而且地球上也有一些活火山和温泉在缓慢地向地表释放热量,地球可能还能保持数月的“适宜温度”(零下几十度以上),一两年后地面的温度将接近太空中的极低温。
没有疑问的是,地球的温度会降到很低,最后大概会降低到-200 ,这个温度连很多气体都会直接凝结了,这当然不利于人类的生存,但是人类可以在 科技 的帮助下维持一段时间。在数个月的时间内,人类要做的就是赶紧收集储存的粮食,找到那些天然的温暖的洞穴,或者依靠采矿已经形成的地下洞穴、活温泉、火山所在地,这些地方由于地球内部热量的渗出,温度能相对保持更长时间,具体能保持多长时间无法推测,但绝对会比8分钟长。不过对于整个人类而言,很难在地下建造一个庞大的足以塞进哪怕1/3的人类,绝大多数人类都没机会进入,而那些极少数的人,也难以在这一两年内发展出远超现代人类的 科技 ,即无法逃离地球,也无法为余下的人提供充足的能源,由于后续能源和食物的消耗,估计也抵抗不了多少时间,最后的结果大概率使人类全部灭绝。
现代人类还没有能力脱离阳光,没有了阳光人类就只能临死挣扎一下,大概率还是无用功。不过现实中这种情况是不会发生的,太阳就算活动状态不稳定,也会持续相当长一段时间。
我们的地球生命完全依赖于太阳的能量。假如没有太阳,地球将是一个黑暗寒冷的地狱,谈不上有任何的生命。
既然如此依赖太阳,我们就应该好好理解它的工作机制和结构。太阳发光发热的能量从何而来?一旦它停止发光发热我们人类会怎样?
如今我们已知,太阳是银河系中千万恒星中的普通一员,生于46亿年前,预计还有50亿年的生命。太阳的质量约为2x10^30公斤,是地球质量的33万倍;直径约140万公里,是地球直径的100倍;体积是地球的130多万倍;到地球的距离约为1.5x10^8公里。太阳结构从内到外分别是中心核反应区、对流层、太阳大气层,其中心温度约1500万K,表面温度约5770K。
太阳由71%的氢、27%的氦和2%的重元素构成,是一颗巨大的气体恒星。气体外层的重量由于引力而强烈压缩,太阳的核心密度可达到铅的13倍。在这样的极端条件下,原子核被聚合在一起,于是核聚变反应被“点燃”并释放巨大的能量。
太阳在一秒钟内有多达5.7亿吨的氢气参与核聚变,相当于3.4x10^38个氢原子核。巨大数量的氢原子核聚变成氦原子核,每一秒产生5.66亿吨的氦,余下的400万吨质量转化成了能量(E=mc^2)。换言之,太阳每一秒将400万吨质量转化成纯粹的能量,大约400万亿千兆焦耳的能量驱动着太阳向外发光发热的辐射。
那么,太阳的光与热是如何辐射出来的呢?
太阳核心区核聚变产生的能量(光与热),以高能伽马射线的形式被释放出来,但在太阳内部这些能量并非以真空中的光速(30万公里/秒)向外辐射。因为太阳核心区的密度非常大,且1500万K的高温气体几乎不透明,伽马射线(光子)无法传播得很快很远。它们被紧紧地锁在太阳内部,与气体粒子发生激烈的反应。 结果是,核聚变所释放的能量辐射在太阳内部各个方向上被吸收、再发射以及散射......如此循环往复。
因此,太阳内部发出的辐射从核心区到达太阳表面的行程至少需要花10万年的时间,尽管这段旅程仅仅只有70万公里(太阳半径)。也就是说,太阳每一秒产生的400万亿千兆焦耳的光与热,在10万年后才能到达太阳表面。在那之后,仅需8分20秒的时间,光就能穿过近乎真空的太空来到地球。
很显然,这意味着我们今天接收到的太阳的光与热,产生于10万年之前。即使假设太阳的核聚变反应在此刻终止、停止了发光发热,那么之前已经产生的光与热的辐射仍可持续10万年。
幸运的是, 我们之后的5000代子孙也许依然是安全的,似乎不必担忧那令人焦虑的8分钟。
再回过头来看,题主提出的这个“假如太阳停止发光发热”问题似乎也是语焉不详,答案也许不唯一。上面的回答是除了假设“太阳停止发光发热”外,还默认了太阳的位置、状态维持不变的条件下得到的结论。
但事实上,按照“太阳停止发光发热”假设的推理,意味着太阳内部的核聚变突然终止。此刻太阳内部失去了维持“流体静力平衡”的能量,在巨大引力作用下太阳必然迅速坍缩。由于太阳内部仍余有大量未耗尽的氢、氦元素,其核心的密度会再次增大到足以引发新一轮可控核聚变反应,随后太阳又再次恢复发光发热。这又与该问题的初始假设相矛盾,因此“太阳停止发光发热”的假设不能成立。
(谢谢阅读)