地球还有多少年寿命

地球有寿命吗?还是能够一直存在宇宙中?而一些科学家经研究表示,地球也是有寿命的存在,对此地球还有多少年寿命到底如何?下面一起来看看吧。

问:刘慈欣在《流浪地球》中说的太阳氦闪真的有可能发生吗?有科学依据吗?
流浪地球的太阳氦闪有科学依据吗?

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地球还有多少年寿命

大年初一上映的中国科幻大片《流浪地球》最近刷爆了互联网,让众多网友大呼过瘾,一如当年《霸王别姬》横空出世。

地球寿命还会有多少

电影情节取自刘慈欣的小说《流浪地球》,在遥远的未来,太阳面临死亡,地球不再安全,于是人类决定带着地球前往新的家园——比邻星。这部电影中有许多硬科幻情节,比如:在未来,太阳真的会爆炸吗?人类为何要飞向比邻星?引力弹弓效应是什么?洛希极限又是怎么回事?

据外媒报道,在几十亿年之后,太阳将变成一颗红巨星,其体积之大,足以将地球吞噬进去,地球的寿命也将终结。。但是,早在这一事件发生之前,地球就已经不再适合人类居住。
在距离现在大约10亿年的时候,太阳的热量就足以使地球的海洋蒸发、沸腾并消失。目前,太阳仍然被归为主序星,意味着它正处于生命期中最为稳定的状态,在其核心中进行着将氢原子转变为氦的反应,并创造出能量。

今天我们首先把目光聚焦在第一个问题上:太阳会爆炸吗?

随着太阳演变成红巨星,地球的海洋就将沸腾、蒸发并消失,变得不再适合人类居住。

恒星的诞生

我们知道,像太阳这样可以发光发热的星球称为恒星。恒星其实也像人类一样,有出生、成长、壮年、衰老和死亡,这个过程就称为恒星的演化。在演化的过程中,有些恒星的确会发生诸如氦闪、超新星爆发等突然喷发,最终形成白矮星、中子星或黑洞。要了解这个过程,我们首先要了解恒星是如何形成的。

现代科学理论认为:所有的恒星最初都是由星际物质组成的。星际物质是散落在宇宙中的气体或固体,主要是氢和氦,以及少数的重元素。一片星际物质构成了星际云,星际云的质量和体积都非常巨大,直径可以超过100光年,质量可以达到600万个太阳质量。

星际物质之间存在万有引力,在漫长的时间里,万有引力会使得星际物质一点点聚集,直到形成一个质量较大的核心,这个质量较大的核心会产生更大的引力,又会进一步使星际物质聚集在一起。收缩过程引力势能逐渐释放,恒星核心温度越来越高。而且,由于质量和引力越来越大,组成核心的物质彼此发生挤压,使核心收缩,核心的压强越来越大。这个过程中的恒星我们称之为原恒星。

一旦核心的温度和压强达到了某个条件,就会引发氢的聚变,星球就开始发光发热,一颗恒星就诞生了。

对于太阳这样的恒星,其主序星时期可以持续大约80亿年多一点。我们的太阳系年龄大约为45亿年,已经走完了一半以上的稳定期。

太阳会爆炸吗?

按照恒星质量的不同,恒星演化的过程也不尽相同,但是它们都存在一个稳定的发光发热的阶段,这个阶段大概占了恒星寿命的90%,
这个阶段就称为主序星。

我们首先来介绍太阳的演化。一般而言,质量越大的恒星,寿命越短,质量越小的恒星,寿命越长。中等质量的恒星(介于0.5倍太阳质量到10倍太阳质量之间)如太阳的寿命大约有100亿年。

这类恒星最初发生氢的聚变,并且靠自身强大的引力来束缚反应,使得核反应可以缓慢而平稳的进行。在这个过程中,引力和聚变产生的热压力平衡,使太阳的体积、发光功率都几乎不变。关于这个问题的细节我们会在另一篇文章中给大家介绍。

在主序星末期,核心部位的氢聚变减弱,引力压占了上风,会造成核心部位收缩。核心部位的收缩又会使密度、压强和温度的上升,于是,核心部位外层没有发生聚变的氢开始聚变,恒星的体积膨胀,这个阶段就称为红巨星阶段。

太阳大约还有50亿年会变为红巨星,主序星阶段的太阳体积是地球的130万倍,变为红巨星之后太阳体积会变为地球的100万亿倍,此时太阳的边缘刚好会到达地球轨道所在的位置,从而让地球不适合人类生存。

而且,在红巨星阶段,质量与太阳差不多的恒星可能会发生氦闪,也就是强烈的氦聚变,在几分钟的时间内释放出巨大的能量,形成能量爆发,这种能量足以摧毁整个地球,这也是小说《流浪地球》最后描述的灾难性场景。

随着太阳膨胀的进行,太阳表面的引力会变弱,外层的一部分质量会被抛洒到宇宙当中,形成行星状星云,为下一代恒星的形成提供原料。

红巨星阶段相比于主序星时间并不会很长,如果太阳进入红巨星阶段,人类移居到火星也不是长久之计。一段时间后,太阳的寿命走向终点,聚变变得越来越弱,引力会将组成太阳的物质紧紧地挤压在一起。原子之间会产生电子简并压,这种压力是由于两个电子不能处于完全相同的状态(泡利不相容原理)产生的,它可以抵抗住恒星的引力,那么最终恒星会变为一颗密度极大的星球——白矮星,它的体积会与目前的地球差不多大。

白矮星经过十分漫长的时间,会把自己仅存的一点能量也释放出去,在宇宙中成为一颗永恒而暗淡的黑矮星,这就是太阳的宿命。不过幸好,我们还有50亿年的时间寻找新的家园。

恒星消亡

为什么要飞往比邻星?

除了太阳之外,比邻星是距离我们最近的星球,它大约在4.2光年之外的地方。同时更重要的是:比邻星是一颗红矮星,它的寿命比太阳长得多。

如前所述,恒星的质量越大,寿命就越短,质量越小,寿命就越长。质量最小的恒星称为红矮星,它的质量大约介于0.08倍太阳质量到0.5倍太阳质量之间。由于表面温度比太阳低,所以发光偏红色,这也是它称为红矮星的原因。

比邻星的质量大约是太阳的八分之一,科学家们推测比邻星的寿命至少有数千亿年,而目前的宇宙年龄只有138亿年,我们几乎可以认为红矮星是长生不老的。所以刘慈欣的《流浪地球》才把目的地选到比邻星——一颗让我们一劳永逸的恒星。

(哈勃望远镜拍摄的比邻星)

经过80亿年将氢原子转化为氦原子的时期之后,太阳的下一阶段变得有趣起来。由于氢原子已经耗光,太阳的核心只剩下氦。问题是太阳核心的温度和密度都不够高,无法利用氦原子。

恒星质量太大会怎样?

如果恒星质量太大,寿命就会短的多,以至于无法孕育生命。

质量超过10倍太阳质量的恒星称为蓝巨星,蓝巨星的寿命非常短,例如人们在半人马座的方向上发现了一颗非常巨大而又十分明亮的恒星,它的发光亮度大约是太阳的一百多万倍,科学家们预测它的寿命只有大约300万年,就像打手枪一样快,于是就命名它为“手枪星”。

由于质量巨大,蓝巨星在主序星阶段末期会变为红超巨星,它的核心部位有极高的温度和巨大的压强,不仅可以发生氢的聚变,还可以进一步引发氦、氧、碳等元素的聚变,形成最终的聚变产物——铁。于是它的内部结构形成了一种类似洋葱的分层形态。

蓝巨星在演化末期变为红超巨星之后,也会产生类似红巨星的膨胀——收缩过程,将一部质量抛洒到宇宙当中。但是这个抛洒的过程比氦闪要更加强烈,人们称之为超新星爆发。

在公元1054年时,中国宋朝的天文学家记录了一次超新星爆发。这次喷发向宇宙中挥洒了巨大的星际物质,形成了我们今天所谓的蟹状星云。

在超新星喷发之后,剩余的核心部位会收缩,而且由于恒星质量巨大,此时连电子简并压都无法抵抗引力。如果恒星质量在1.44倍太阳质量和3倍太阳质量之间,电子会变钻入原子核内,依靠中子简并压抵抗引力,形成一颗稳定的的星球——中子星。如果恒星质量再大一些,那么连中子简并压都无法抵抗引力,恒星核心会进一步收缩,形成黑洞,这一颗恒星的命运就彻底终结了。

不过不要担心,在超新星爆发之后喷发出的星际物质和红巨星喷发出的行星状星云,会重新一点点聚合,形成新的恒星,宇宙如此生生不息。

总之,太阳在未来的某一天一定会衰老和死亡,那也将是地球上一切生命的终结。人类还有50亿年去思考到底去哪里安家落户。不过我更倾向于抛弃地球乘坐宇宙飞船去寻找新的家园,这肯定比带着地球去流浪要方便得多。

谢邀。氦闪本质上是一种失控核聚变。如果把太阳看作核反应堆,那么它的稳定运行也是有条件的。万有引力与热压力形成动态平衡:氢元素被引力挤在一起-浓度升高-反应速率加快-热压力增大-抵消引力-膨胀-浓度下降-反应速率变慢-热压力减小-收缩……这种膨胀-收缩的负反馈机制维持在极小的区间内,不会被人类直接察觉。但如果氢燃料快要耗尽了,氦元素又不容易点燃,平衡就会被打破。前面几位朋友已经把氦闪的原理解释清楚了,这里不多说。

现实中的太阳,氦闪至少在数十亿年之后发生。天文学上对于此类数字的预测其实有很大的误差,比方说宇宙年龄138亿年,严谨的说法会在后面加上“正负XX亿年”,/手动捂脸。不过可以肯定的是,我们这代人是绝对看不到太阳氦闪的。

电影以及原著小说中,并未对氦闪“提前”发生做太多解释。小说是这样说的:天体物理学家发现太阳内部的氢元素加速转化为氦元素,通过观测建立了新的数字模型,预测第一次氦闪会在四百年内发生。

氢元素为什么会加速转化?大刘把锅甩给了天文学,毕竟远在N光年外的星体,将来会发生什么事是谁也无法断言的。说不定明天咱们把太阳模型整个推倒重来,新模型认为太阳其实是一枚超大型LED灯,只要有爱就能发光,不需要核燃料。

回到题主的问题。氦闪不仅有理论依据,也有观测到的现象。距离地球2700光年的恒星SAO
244567已经被天文学家观测了数十年,其在20年里表面温度提升了一倍,而近年的观测发现正在迅速冷却。据预测,未来几百年里SAO
244567会继续膨胀。如果它曾拥有生命行星,那些生命不是流浪就是全挂掉了。(哈勃望远镜摄于1998年,魔鬼鱼星云↓↓↓)

热映中的科幻电影《流浪地球》反正这一路走高,上映4天即突破10亿,而这部电影的剧情前提设定就是科学家们发现太阳将与数百年后发生氦闪,之后将膨胀为红巨星,吞没地球所在的轨道,如果这个时候人类还不走,那还等到什么时候呢?晚一点走很可能就来不及了。

不太懂天文学的朋友可能不了解氦闪到底是怎么回事?其实它是恒星内部氢燃料聚变燃烧将尽的时候,内部的高温高压条件达到了点燃氦元素的层次,于是氦元素于瞬间发生核聚变,恒星主要聚变方式将由氢核聚变转化成氦核聚变,这预示着这颗恒星将向红巨星的方式演变,并且开始其剧烈的膨胀过程。

另外,氦闪现象也会发生于白矮星的表面,到达钱德拉塞卡极限(太阳质量的1.44倍)的白矮星,表面的氦元素也会被点燃爆发氦闪现象,这个时候的白矮星会发生la型超新星爆发,并与这种爆发中灰飞烟灭。

对处于主序星阶段的恒星来说,氦闪现象是一种剧烈的恒星星体活动,以我们的太阳为例,一旦发生氦闪,太阳将于一瞬间释放相当于数百万年中的核聚变能量,对我们的地球来说,那是一股毁天灭地的力量,当其能量辐射到达地球的时候,顷刻之间地球的海洋将沸腾起来并且蒸发掉,大地都烧成熔岩,地球表面的温度将超飙升数百上千摄氏度,整个地球表面基本都会成为不毛之地,数天后,强烈的太阳风还会将地球的大气层吹掉一大部分,接下来,太阳的体积将逐步膨胀,在接近一亿年的时间中吞并掉水星金星和地球的轨道,总体膨胀数千万倍。

很显然,太阳一旦发生氦闪,人类将无法在地球表面生存,地表的生态环境和生命物种将灰飞烟灭。所以,一旦确定太阳将发生氦闪,那么人类必须得提前做出行动。

那么,现实中太阳会发生氦闪吗?恒星的形成和演变理论上来看,太阳是会发生氦闪的,太阳是一个中等质量的恒星,在恒星分类中属于黄矮星,它内部的核聚变不仅可以燃烧氢元素聚变成氦元素,还可以将氦元素聚变成锂以及更高级别的元素,其聚变形成元素大概可以进行到碳、氮、氧元素的级别,所以当太阳内部的氢元素聚变的差不多的时候,内部形成的高温高压条件是可以激发氦元素聚变的,在这一时刻,太阳就会发生氦闪现象。

不过我们现阶段的人类完全不用担心,因为根据如今的天文观测计算推测,太阳发生氦闪现象的时间还需要大约30~50亿年,这个时间还非常久远,我们人类的出现不过才一二百万年时间,进入文明时代不超过1万年,现代科技大爆发的时间不过200年,所以只要我们人类社会能够和平稳健的发展,我们就有足够的时间发展出足够高级的科技,这样等到太阳发生氦闪的时候,我们人类早就可以轻松转移到其他星系躲避氦闪的打击了,也许到了那个时候我们看太阳的氦闪,就像欣赏一场烟花表演一样。

在恒星内部,引力将所有的气体拉向中心处。当恒星还以氢原子为燃料时,氦的生成会制造出足够的外向压力,平衡引力的作用。然而,当恒星核心没有足够的燃料时,引力就开始发挥主导作用。

可能发生,有科学依据,是太阳从主序星演化到红巨星阶段很可能要经历的一个时期

昨天瞥了一眼票房数据,《流浪地球》电影的热度一直还在,票房增速一直保持同期作品里最大的。

转回正题,我们首先需要知道的是氦闪是什么?

所谓的氦闪,一般发生在太阳这类恒星核心的氢元素聚变的差不多了时候,原先氢聚变成的氦在简并压抗不了引力后,一次大规模聚变的现象。

整个氦闪持续的时间很短,可能就几分钟到几小时,在完成氦闪后,太阳的内核和外层各自朝着两个不同的方向发展——内核聚变继续收缩,外层燃烧热膨胀,整体朝着红巨星方向发展。

如果内核的外层氦简并压突破临界值,还可能发生又一次氦闪,每一次氦闪都在平衡简并压和引力,最终稳定在碳核的简并压和引力,这就是被巨大红巨星孕育的白矮星雏形。

外层就拼命的燃烧,产生的热膨胀加上内核产生的热辐射,使得外层一直膨胀,成为巨大的红巨星,表面温度进一步降低,大约十几亿年后,冷却的外层气体弥漫成行星状星云,而内核则是较小的白矮星。

最后的星云也会消散至不可见,而白矮星在亿万年后也会冷却成为黑矮星,这就是太阳完完整整的一生。

最终,引力会导致恒星向中心压缩,开始燃烧核心此时已经充满了氦,成为惰性的氦核外围的氢气层。氢气层的燃烧显著增加了恒星的亮度。同时,由于中心的压缩,使得恒星外层的部分向外扩展,从而使体积膨胀。体积膨胀的程度超过了发光能力的增加,使恒星表面的有效温度下降,从而使颜色从白-热变成了红-热。因此,此时的恒星变得更亮、更红而且体积更大,我们将其称为红巨星。

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按照现有物理理论,太阳在结束氢聚变后就会发生氦闪。

当太阳到主序星晚期,核心氢核聚变停止后,就会结束主序星阶段,由于失去聚变能量,抵御引力坍缩的热膨胀慢慢变弱,内核在引力作用下向内收缩,由于太阳质量在常规下无法点燃氦核聚变,所以核心的氦会持续坍缩至简并态,在电子简并压的作用下停止继续坍缩,而外层气体则在内核坍缩过程中往外膨胀降温,体积显著增大,亮度降低,这就是红巨星阶段。

而内核随着坍缩到简并态,温度持续上升,最终在高温和高压下,氦核聚变被点燃,随着能量释放,核心温度急剧上升,然而核心的简并态物质并不会在高温下像主序星时一样产生距离的热膨胀来释放高温,结果是温度持续地急剧升高,而急剧升温又导致更多的氦被点燃,这样的恶性循环最终导致太阳内的大量氦在一场近乎失控的核聚变中聚变成碳,在几秒钟内释放出来相当于一个星系的所释放的能量。这就是《流浪地球》传说中的氦闪。

由于失控核聚变产生的高温,核心的氦也会暂时在极端热膨胀下退出简并态,并结束第一轮氦闪。但随着温度和压力降低氦核聚变停止,核心会重新在引力坍缩下进入简并态,但此时由于氦已经大量聚变成氧和碳,所以核心主要是碳氧构成,如果此时氦烧完了,那么太阳将直接坍缩成简并态的碳氧白矮星,如果还能烧,那么在核心重新坍缩后将重新点燃氦核聚变,虽然不像第一次那么猛烈。这就是《流浪地球》所提到的反复多次的氦闪吧。

有的恒星也有可能在第一次氦闪后进入热平衡的稳定氦聚变期,直到氦核聚变结束进入碳氧白矮星阶段,像太阳这样质量的恒星一般就没法再进行下一步核聚变了。太阳将在漫长岁月里辐射完所有热量,冷却成为一颗黑矮星。

《流浪地球》除了特效,还能看到什么?

相信大家闲来都喜欢跑电影院,今年贺岁片可谓是强者林立。前有主打情怀的《新喜剧之王》,后有黄渤沈腾徐峥搭档的爆笑大片《疯狂的外星人》,还有小朋友们喜欢的《小猪佩奇过大年》……谁能想到,一部号称“硬核科幻”的中国科幻片《流浪地球》横空出世,截至目前,豆瓣电影评分高达8.0,高居各大榜单票房榜首。

《流浪地球》改编自中国科幻作家刘慈欣的同名小说,讲述的是太阳即将毁灭,人类在地球表面安置巨大的推进器,在茫茫宇宙中寻找新家园的生存之旅。作为一部生存灾难片,硬核科幻的《流浪地球》到底展示了什么样的科学原理?我们一起来了解一下吧!

太阳到红巨星阶段地球就成了烧烤了。不必担心,地球会被另外的恒星恰恰路过带走,然后地球又绕这新恒星转。现在的太阳系也是N亿年前把地球救过去的。地球是上帝造的,人类也来在不同星球,中国人来自金星,白人来自火星,非州人来自土星。人类会有无数次搬家,再在地球上呆490亿年再说。别讲什么资源有限,能量守恒,并且可无中生有。只要科技足够牛,一人可拥有一个银河系,一个可观测宇宙(目前930亿光年大小)。生命是永恒的。

上海科技报科普问答主持人:主任记者 吴苡婷

太阳是一颗恒星,是恒星就有生命,从诞生走向死亡,太阳的死亡之路就是走向红巨星时代,太阳中的氢气的核聚变反应结束,轮到氦气开始核聚变的过程,也就是氦闪的到来,此时的太阳会慢慢剧烈膨胀,最后会彻底吞没它的所有行星,当然最后它还会收缩开来,变成一颗温度很低的黑矮星,最后走向真正的死亡。刘慈欣描述的《流浪地球》就是诉说的太阳变成红巨星即将吞没地球的那个阶段的故事,是有科学依据的,其实这个阶段的到来至少还需要20亿年左右的时间,到时候人类是否存在还是一个未知数,要知道6500万年前一颗小行星的撞击就让地球上所有的恐龙全部灭绝。

氦闪是指在恒星内部突然发生的氦核聚变。氦闪发生在0.8太阳质量(M☉)至2.0M☉的低质量恒星核心,也就是说太阳也满足条件哦!

氦闪发生后,恒星会快速的释放能量,大概是太阳正常发光的100万倍!所以流浪星球中的场景可能发生哦!

人类的猴观宇宙科学,除了瞎猜胡扯,根本无知真实的太阳!因此,无论地球上哪个人,如何瞎侃太阳会发生什么,纯粹就是自娱自乐的瞎掰胡扯!如此扯蛋的幻想,又何必认真?!

杞人忧天,都说是科幻电影了,不是科教片,这些事有中科院那帮人监控,不是你操心的,该吃吃该喝喝,假期完了该搬砖继续搬砖。世界末日了你也发不了财。。

众所周知,当太阳完全演变成红巨星的时候,地球将无法继续存在。太阳表面很可能会扩张到现在的火星轨道,尽管地球轨道也可能向外扩张一些,但并不足以抵抗太阳的引力作用。届时地球将被太阳吞噬,分崩离析,地球的寿命也将终结。

地球的寿命和太阳的变化

早在地球的寿命结束之前,地球上的生命就已经迎来末日。甚至早在太阳核心的氢原子耗尽之前,其状态也已经发生了显著的变化。随着氢的消耗,每10亿年,太阳的亮度将增加约10%。亮度的增加意味着地球接收到的热量增加。随着温度升高,地球表面的水将开始加速蒸发。

对太阳来说,亮度增加10%听起来似乎并不是什么大事,但对地球生命而言,这就是灾难性的。10%的能量变化已经足以改变太阳系适居带的范围。适居带是指行星系中适合生命存在的区域,在这一区域内,行星表面可以存在稳定的液态水。

如果太阳亮度增加10%,意味着地球将不再处于适居带内,最终导致地球的寿命终结。地球的海洋将蒸发殆尽。当太阳核心的氢完全耗尽的时候,火星将进入适居带内,而那时的地球表面已经因为温度太高已经无法保持液态水的存在。
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太阳不确定的模型

太阳亮度增加10%,以及其所引发的地球海洋蒸发,将发生在大约10亿年以后。目前对于这一过程发生的快慢还存在争论。大部分模型认为,随着海洋蒸发,越来越多的水将保存在大气层中,而不是地球表面。水蒸气成为一种温室气体,吸收更多的热量,从而导致更多的海水蒸发,直到地球表面最终干涸,水全部存在于大气层中,但是温度极高。

由于大气层中充满了水,受到来自太阳高能射线的轰击,大气层最顶部的水分子会不断分解,以氢原子和氧原子的形式逃逸到太空,最终使地球的水完全消失。最终导致地球的寿命终结。

目前众多模型的争论点在于,地球到达这一阶段的速度会有多快。有的模型指出,地球将在10亿年这个点之前变得不适合居住,因为在地球升温的同时,岩石、海洋和板块构造的互相作用会使水分干涸变得更快。还有的模型认为,生命或许能够支撑比10亿年更长一点的时间,因为不同的生命形式所需的条件不同,板块构造的活动也会周期性地释放一些关键化学物质。

地球是一个复杂的系统,没有任何模型可以完美匹配。不过,地球生命繁荣的时间很可能不到10亿年了,星际移民将是我们必然面临的选择如果人类还存在的话。推荐阅读:月球背面的秘密