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如果太陽「熄滅」人類多久才能感知?8分鐘?確切來說是10000年

天空之城 2022/09/15

太陽熄滅后的感知

你是否有曾想過 太陽要是某天突然不亮了怎麼辦?

這天如同往常一樣,早上起床后發現明明是上午9點的時間,卻為何世界一片漆黑。

很快,手機里的新聞推送告訴你,科學家經過一系列觀察證明, 太陽熄滅了

有人或許會想,太陽熄滅不應該很快就能看見結果嗎?至少,它應該是 8分鐘

如果 從光速傳播的狀態來看,太陽熄滅給人類帶來的感受確實如此,但實際上對于太陽來講,這種感覺可能更加微妙,并且整個過程相當漫長。

當然,對于人類來講這是一個 十分漫長的過程,對于太陽來講, 10000年的時間或許根本沒有發生過。

等等,為什麼是10000年?太陽光難道不是應該8分鐘左右就達到地球了嗎,為什麼還需要花費這麼長的時間。

所以說,這就是為什麼手機上的推送經過了科學家的驗證最終才發到了你的手機上。

事實上我們現在所感受到的 太陽光其實和 太陽能量是兩種東西。

太陽光的內容其實相當簡單,幾乎就是簡單的 光子和粒子,但在這之前,它們經歷了相當長的時間才從太陽里逃脫出來。

在這里我們需要簡單地了解一下太陽的運作方式,或者說它是如何進行工作的。

內核是所有恒星運動的關鍵,太陽作為一個G序主星同樣也不例外。

核心區域的 核聚變通過質子-質子鏈產生了能量,這個過程是將氫轉化為氦,因此核心是太陽里唯一通過聚變產生大量熱能的區域。

所以從這個方面來講, 99%的能量在太陽半徑的24%范圍內產生,一旦 超過半徑的30%,這種聚變效果幾乎就會完全停止。

而太陽剩余的部分便會通過這部分能量被持續加熱,因為它通過許多連續的多層結構向外轉移能量,最終到達 太陽光球層

在那里,太陽將通過輻射,例如光子或者平流的形式逃逸到太空中。

簡而言之,我們在地球上所感知到的太陽能量便是以這種形式傳遞到地球中,而我們看見的光芒已經是「二手貨」了。

那麼前面我們說到的關于 太陽熄滅的假設,而它會經過10000年到達地球,這又是怎麼回事呢?

復雜的太陽內部運動

事實上關于這個問題,科學家并沒有給出一個嚴格的規定值,10000年,甚至10000年以上都有可能, 這取決于太陽能量在其內部爆發的狀態

一般來講,光子誕生后便會以每秒 300000公里的速度在太陽內部飛竄。

直到它與一個 帶電粒子產生碰撞,然后才會 轉移方向

由于 太陽的密度從致密的 核心部分到光球層,這其中的變化差異十分巨大,密度變化差距達到數萬倍。

因此,光子可以在帶電粒子之間傳播距離從核心處的 0.01厘米變成表面附近的 0.3厘米

科學家為了將其進行比較,所以大多數恒星假設中都有恒定的恒星密度,并且光子的「自由路徑」距離被規范至1厘米。

為了搞清楚這種變化過程,科學家將光子的這種活動表現稱之為「 隨機游走問題」。

很明顯光子在太陽內部太活躍、太不聽話了,正是在這樣一種規范之下,科學家將出發點距離假設為 N的平方根, N代表隨即步驟

那麼在 100個隨機步驟之后,走1公里大約需要 100萬步,以此類推。

由于太陽的密度從核心到表面的變化又很大,所以一般都會把太陽內部表示為嵌套的物質殼集合。

也就是我們如今比較熟悉的光球層、輻射區、對流區、內部核心等等。

這樣一來,有了每個層區的平均密度,那麼就可以通過計算來表示每個殼層需要走多少步。

在每一步的計算中,光子以光速傳播,并將此 乘以所采取的步數,然后得到每個殼層的時間。

經過一番計算,科學家認為光子在太陽范圍的旅行時間大約在10000~170000年之間。

相比之下, 中微子的速度就顯得十分快速,幾乎就是一瞬間,中微子到達太陽表面只需要2.3秒。

這是由于太陽中的熱量傳輸涉及到光子與物質之間的 熱力學平衡,而在 太陽內核中,這種能量傳輸的時間尺度更長,大約是在 30000000年

即使太陽核心突然發生變化,太陽從中恢復過來也需要這麼長的時間。

內核運動給太陽帶來的影響

在這個過程中,太陽的每個伽馬射線光子一旦形成,在被吸收和重新輻射之前最多只會移動幾毫米。

所以當光子在 碰撞的過程中,這種活動給予了能量,然后又會以隨機的方向和較低的能量進行重新輻射。

但是需要明白的一點在于,無論能量是否減少, 光子仍然是以光速進行運動,直到它在反復的彈射過程中失去所有能量,最終達到太陽表面。

這種變化在太陽中的表現并不是均衡的,有的可能時間長一點,有的或許很快就結束運動了。

因而在這個過程中, 太陽的光譜也會發生變化。

如果來到太陽表面的光子仍然具備很高的能量,那麼它們將會產生更加平滑、漂亮的光譜曲線。

對于太陽來講,這種活動是持續存在的,因為它的 核心的核聚變在維持著這一切。

從另一個角度來看,我們今天所感受到的太陽能量實際上是來自10000年以前的能量散射。

請注意這里不要將太陽光的光速運動給弄混了,還是再強調一下,光子仍然具備光速運動的狀態。

所以對于太陽來說,一旦它的 顏色發生變化,那麼它的內核肯定會跟著改變。

結合前面我們所講的,太陽在熄滅后我們需要很長的時間才能感知。

10000年之后,太陽的各種輻射都開始從光譜曲線中消失,X射線、紫外線以及更藍的光都會消失。

經過170000后的冷卻,太陽的顏色會從黃色變成橙色,然后變為紅色,最終成為深紅色,一直到它徹底變暗。

17萬年后,太陽幾乎不會再有可見光,更多的只有紅外光。

面對太陽的這種變化,我們地球會遭受怎樣的影響呢?

溫和的良夜

顯然,到了這種地步,太陽已經沒有能量再來維持自身的運作,坍縮成了不可逆轉的事情。

至少在它轉變為白矮星之前,太陽多少還會有點熱量。

不過早在這之前,地球其實就已經遭殃了。

太陽的熄滅反過來講其實就是恒星膨脹 的一個過程,太陽光度會以 每10億年增加10%的亮度

一直到太陽成為 紅巨星,此時的地球將會直接被烘干,海洋會完全蒸發,并被分解成氧氣和氫氣。

隨著水分的分解,地球的大氣系統也開始崩潰,最終暴露在地表的巖石會發生風化作用。

由于失去大氣層的保護,這種風化會直接遭受太陽風的影響,巖石風化過程會更加迅速。

很快,地球就會變得像火星一般。

如果你是想從 另一個角度討論這個問題,太陽要是沒了光會怎樣?

至少在很長的一段時間內,地球會受到來自大氣層的保護,大氣層具有一定的保溫作用。

但是這個狀態并不會持續太長,可能 2個月之后,地球表面的溫度便會下降到-123℃左右。

再過去2個月,此時的地表溫度便會降至-198℃。

這時別說遠古細菌了,幾乎任何生物都沒辦法在這種超低溫下生存。

值得慶幸的是,在此之前,太陽為人類準備了10000年的時間,至少我們還有機會探尋未來。

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