如果太阳内部发生异动,我们能及时发现吗?比如提前发现太阳氦闪
在《流浪地球》中有这么一个前提,人类提前发现太阳即将氦闪,经过了很多方案的筛选后选择了流浪地球计划。那么我们有一个疑问,太阳如果在百年后要发生氦闪,我们能够提前知道吗?或者能检测到相关的数据吗?
太阳是个超级气态大火球,直径达到了1392590公里,要知道这个光速是30万公里每秒,光子走完这么远的距离需要4.5秒。但直接穿过太阳可没那么容易,这得说说太阳的构造了。
太阳的结构相对简单,从内到外有太阳核心,核心很小,大概占太阳半径的1/4。这里是太阳能量的源头,也是太阳内部压力和温度最高的区域。
核心的外层,大概占半径的0.25~0.86的区域叫辐射层,体积占到了太阳的额一半,是能量从核心传输到太阳表面的必经之路,也是能量传输花费时间最长的区域。
在辐射层外是对流层,这里的环境非常狂暴,由于能量溢出后的温度不均衡,这里一直处于对流状态。
在对流层之外就是太阳的大气层范围了,分为光球层,色球层和日冕。也是我们能看到的太阳展示出的样子。不过除了光球层,色球层和日冕我们一般看不到,只有在特殊的情况下,比如日食的时候,月球挡住了太阳光的时候,在日食的环状外圈,我们能够看到色球层和日冕。
这就是太阳的结构。如果太阳发生异动,一定是核心出现了问题,而不是其他区域。因为只有核心处于剧烈的聚变反应状态,其他区域则只起到能量的传输和辐射作用。
比如太阳氦闪,氦闪只有大于0.8倍太阳质量的恒星才会出现。大概原理是太阳核心参与聚变反应的氢和氦比例变化,当氦的成分达到了阈值,中心温度上升到了一亿度以上时,内部的氦就会参与核聚变反应。能量从核心向太阳外层辐射并不能直接到达太阳表面,太阳的物质以等离子浆状态存在,所以能量从内部向外传输时会被反射,吸收,再反射等方式传输,这个过程相当慢,太阳能量平均传输的速度短则需要几万年,长则需要十几万年才能达到表面。而当能量传输的速度小于内核产生能量的速度时,太阳就会发生氦闪现象。
太阳氦闪也就意味着太阳开始膨胀,因为传输能量的速度比核心爆发能量的速度慢,引力不足以将太阳束缚成原来的大小,太阳会逐渐膨胀到引力和能量的平衡状态。当然,这个平衡状态其实并不存在,因为当太阳膨胀到地球轨道的时候,刚好会将核心的氦消耗完,太阳会立刻塌缩成一颗白矮星。
那么问题来了,氦闪之前我们能够发现吗?或者能够通过监测手段预知吗?我们可以通过观测太阳活动来预知太阳的一些行为,比如耀斑的爆发,太阳黑子的频率,比如太阳辐射的光谱分析等。可是由于太阳氦闪在其中心区域发生,我们并没有任何手段可以知道太阳内部的活动,而太阳氦闪时,能量爆发非常猛烈,我们获得情报的时候也一定是氦闪发生之后了。
不过在太阳氦闪之前我们就算不通过观测也能获得一些数据,那就是太阳升温。太阳内部的氦参与核聚变反应除了压力外,另一个重要条件是温度。中心温度的升高同样会引起太阳表面温度升高,而太阳表面的温度则影响着对地球的热辐射。根据分析,在之后的30亿年内,太阳的温度大约每10亿年会升高8%左右,而地球的感受会更加剧烈,在地球上看太阳,太阳会变得更亮,也会更热。如果太阳在短时间内发生氦闪,比如《流浪地球》中所说的100年后太阳氦闪,那么现在地球上已经无法生存,极度炎热加上水源干涸,大气层变成了蒸笼,我们都变成了蒸熟的包子,估计能生存的地方只有南北极了。
所以,我们可以预知太阳氦闪的前奏,但无法预知太阳氦闪发生的具体时间,要精确到百年千年的尺度就更难了。同样,这里有一个好消息和一个坏消息,你想先听哪一个?坏消息是,如果我们知道太阳很快要发生氦闪,我们根本没有机会带着地球逃出太阳系,因为再怎么逃也没有太阳的高能辐射速度快,还没有飞出太阳系,地球已经变得面目全非了。好消息是,如果即将发生氦闪,你未还完的房贷也不用还了,因为地球都没救了还需要还什么房贷呢?是不是瞬间觉得轻松很多?
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