Cinco mil millones de años después, el sol se expandió y se tragó la tierra. Entonces, ¿por qué se expandió?
Aunque el sol ha acompañado toda la historia de la civilización humana, no fue hasta principios del siglo pasado que el ser humano supo que la energía del sol proviene de la reacción de fusión nuclear del hidrógeno. No sé mucho sobre el sol, pero hay una cosa que es segura, es decir, el sol morirá como los humanos, pero en comparación con los humanos, la vida del sol dura hasta 65.438+00 mil millones de años.
En las novelas de ciencia ficción de Liu "La Tierra Errante" y "Micro Era", el sol es una seria amenaza para la existencia de la civilización humana, porque en la novela y en la realidad, el sol se expandirá para hacerse más grande. que ella misma en sus últimos años. Una estrella gigante roja cientos de veces más grande, que se traga todos los cuerpos celestes del sistema solar dentro de la órbita de Marte.
Entonces, ¿por qué se expande el sol?
Esta pregunta comienza con la naturaleza del sol.
Esencialmente, la reacción física dentro del sol no es complicada, es simplemente "la fusión de elementos de hidrógeno a alta temperatura y presión", y luego libera luz y calor. El sol es la bomba de hidrógeno más grande de la Tierra. La diferencia es que el sol puede sostener reacciones de fusión nuclear de forma continua y estable durante 100 mil millones de años, y una bomba de hidrógeno liberará toda su energía en un instante.
El secreto de la continua fusión nuclear del sol reside en su enorme masa. En nuestro sistema solar, la masa del sol es el 99,86% de la masa total del sistema. Aunque los millones de toneladas de masa del Sol se convierten completamente en energía cada segundo, esta energía se equilibra mediante el colapso de la capa exterior de la estrella bajo la influencia de la gravedad, lo que garantiza que el Sol no explotará como una bomba de hidrógeno ni explotará. bajo la influencia de la gravedad.
Pero este equilibrio entre "presión de radiación y gravedad" no durará para siempre.
Debido a que el hidrógeno dentro del sol es limitado, a medida que pasa el tiempo, se liberará cada vez más hidrógeno al espacio, la "presión de radiación de adentro hacia afuera" disminuirá y el sol se transformará. del sol colapsará centrípetamente bajo la influencia de la gravedad, y el tamaño del sol se hará más pequeño.
Sin embargo, dado que la capa exterior del Sol también está hecha de hidrógeno, y el colapso de la capa exterior aumentará aún más la temperatura y la presión del núcleo, el hidrógeno de la capa exterior de la estrella sufrirá inmediatamente una fusión nuclear. Debido a la temperatura y la presión después de entrar en la reacción del núcleo, la presión de radiación desde el interior hacia afuera del sol aumentará considerablemente, lo que significa que la gravedad ya no será un oponente de la presión de radiación, por lo que el volumen del sol. dejará de encogerse y se expandirá rápidamente bajo el "empuje" de la presión de radiación, lo que eventualmente permitirá que el sol salga de a.
Así que el cambio en el volumen del sol es, en última instancia, un juego entre la presión de la radiación y la gravedad. Si la presión de la radiación excede la gravedad, el sol se expandirá; si es menor que la gravedad, el sol se encogerá.
Según una investigación realizada por físicos estelares, el "tira y afloja" entre la presión de la radiación y la gravedad se producirá en los últimos 100 a 2 mil millones de años del Sol, pero los humanos en la Tierra probablemente no durarán hasta ese tiempo, porque antes de que comience el "tira y afloja", la luminosidad del sol aumentará un 1% cada 100 millones de años. 36338.666666666637
¿Cuánto tiempo permanecerá el sol en la era de la gigante roja?
El proceso de expansión del sol hasta convertirse en una gigante roja es la última gloria del sol. Debido a que el hidrógeno en el sol en la era de la gigante roja sólo es suficiente para "consumir" más de 65438 mil millones de años, así que después. Durante 65438+ mil millones de años, el Sol, agotado en hidrógeno, no habría suficiente presión de radiación para resistir la gravedad.
Por lo tanto, en ese momento, la capa solar en la era de la gigante roja colapsará bajo la influencia de la gravedad, y el tamaño de la gigante roja disminuirá rápidamente en este proceso. Cuando una gran cantidad de material de la capa "colapsa", casi no hay hidrógeno en el núcleo, y el helio restante en el núcleo de la gigante roja sufrirá reacciones de fusión nuclear a alta temperatura y presión.
Es sólo que el helio se consume muy rápidamente en comparación con el hidrógeno, y la fusión del helio se detendrá pronto. Cuando cesa la fusión del helio, lo único que queda es el núcleo de una gigante roja, una enana blanca del tamaño de la Tierra y una nebulosa planetaria extremadamente escasa compuesta de desechos estelares.
Como última "alma" del sol, las enanas blancas son extremadamente pequeñas en tamaño y densidad. Una enana blanca de un centímetro cúbico tiene una masa de unas 10 toneladas. Una enana blanca de alta densidad está formada por núcleos atómicos muy "apilados", lo que significa que no puede ocurrir ninguna reacción de fusión nuclear y sólo puede depender de la radiación de alta temperatura para emitir luz y calor.
Los astrónomos creen que, dado que una enana blanca no tiene una fuente de energía externa, tarde o temprano se enfriará por la radiación y se convertirá en una "enana negra" que no emite luz ni calor. Sin embargo, los astrónomos también creen que. una enana blanca se enfría y se convierte en una enana negra al ritmo de liberación de radiación. Se necesitarán decenas de miles de millones o incluso cientos de miles de millones de años. El universo nació hace 65.438+0.382 mil millones de años, por lo que probablemente no haya enanas negras en el universo actual.
Resumen
Desde una nebulosa delgada, colapsa hasta convertirse en una estrella enana amarilla, impulsada por la presión de la radiación hacia una estrella gigante roja, y luego colapsa bajo la influencia de la gravedad hasta convertirse en una enana blanca. Se convierte lentamente en una enana negra del tamaño de la Tierra que no emite luz ni calor y emite radiación.
Lo anterior es la vida útil del sol que dura cientos de miles de millones de años.