前言

晝夜更替，春夏秋冬，地球的很多變化都離不開太陽。

太陽佔太陽系總質量的99。8％以上，是迄今為止太陽系中最大的物體。早期人類誤以為太陽系就是宇宙的全部，而太陽便處於宇宙的中心。隨著人類進一步觸及宇宙的奧秘，才發現太陽系不過是宇宙無數星系之一，太陽也只是無數恆星中的一顆，人類更是浩瀚宇宙中微不足道的存在。

在現代天文學上，太陽是一顆GV恆星，光譜為G2V，也被稱作“黃矮星”。與人類一樣，恆星也有著自己的生命週期，像太陽這樣的“黃矮星”主序壽命大約是100億年。每顆恆星的一生，都會經歷最初誕生、持續運轉、走向死亡三個階段，恆星的生命週期相比人類來說要漫長得多。

你能夠想象太陽曾經像一個新生兒一樣出現在宇宙中嗎？

大約46億年前，太陽還是一個“小寶寶”，它不斷燃燒著自己，為周圍的行星提供能量來源。當它的燃料消耗殆盡之時，太陽就會坍縮成一顆白矮星，這顆熾熱而耀眼的恆星也就度過了自己的一生。

既然太陽生於46億年前，那麼它的壽命大約還有一半，中年的太陽與人一樣，是最穩定、最平衡的時期。過去的46億年裡，包括地球在內的各個行星都圍繞著太陽旋轉，它們與太陽共同組成了太陽系。科學家預測，太陽目前的狀態大約還能維持50億年。

氫是熱核反應的燃料，大量存在於恆星核心內部，它佔據了太陽質量的四分之三，剩下的幾乎就是氦，如果太陽最終將氫氣與氦氣燃燒殆盡，會有什麼後果呢？

整個太陽系行星的生命來源都是太陽，對於地球上生存的人類來說，太陽是至關重要的，所以，現代天文學將會繼續對太陽進行研究。只有掌握更多有關太陽的知識，我們才能更好的預測它的最終走向。

太陽是如何誕生的

史前時代，人們就已經認識到太陽對地球的巨大影響。在一些文化裡，太陽被奉為神明。根據星雲理論，太陽和太陽系的所有行星最初都是巨大的分子氣體和塵埃雲。

大約46億年前，一次意外導致雲層轟然坍塌，可能是一顆恆星經過此地，或者是超新星產生了衝擊波，最終呈現出來的結果就是雲中心的引力坍塌。在這種塌陷中，塵埃和氣體的開始聚集到密集的區域，密度更高的區域會形成更大的引力，從而吸入越來越多的物質。

動量守恆會導致聚集物開始旋轉，而壓力的增加會產生摩擦，溫度也迅速升高，大部分物質最終在中心形成一個球，其餘的物質平鋪成盤，圍繞在球體四周，中心的球體就是太陽。

肉眼看上去太陽似乎一成不變，其實它在不斷燃燒升溫，周圍一圈圈圓盤形狀的物質都是行星，它們與太陽的距離會受到三個因素的影響：原始星雲的質量，原始星雲的角動量，原始星雲物質的密度。實際上，在內部的溫度和壓力點燃其核心的核聚變之前，太陽作為一顆坍縮的原星度過了大約10萬年。

最初，它瘋狂活躍，吹出了強烈的太陽風，僅僅幾百萬年後，它就穩定下來，變成了現在我們熟悉的樣子，太陽的生命週期由此開始。

太陽的能量來源是什麼

我們都知道，燃燒是一種發光發熱的化學反應。太陽燃燒了46億年為什麼一直沒有熄滅呢？

一定是有某種燃料支撐著它。天文學家曾經大膽預測：太陽的燃燒是否也是某種化學反應？

整個太陽就是一個燃燒著的大煤球，然而，科學家們經過計算發現這一理論是荒謬的。如果是一個太陽質量的煤球只能燃燒幾千萬年左右，而太陽的年齡遠遠不止幾千萬年。

上世紀二十年代，英國著名的天文學家愛丁頓有了新的重大發現。他於1920年發表了一篇論文，首次提出太陽的能量也許來源於內部的核聚變，氫聚變釋放出來的能量遠遠大於燃燒釋放出來的化學能。

但愛丁頓的氫聚變理論並不完整的，20年後美國物理學家漢斯·貝特進一步將其完善：太陽的聚變過程其實就是質子到質子的鏈反應。最輕最簡單的氫原子核經過一系列反應後夠聚合成一個包含兩個質子、兩個中子的氦原子核，與此同時又放出兩個正電子以及大量的能量，簡單來說就是核聚變反應把氫氣被融合成了氦氣。

太陽正值其生命的主序階段，和宇宙中大部分恆星一樣，這一階段裡，太陽中心的核聚變反應不斷把氫氣融合成氦氣，期間持續產生巨大的能量，太陽因此得以燃燒幾十億年。

對於這顆“黃矮星”來說，把6億噸物質轉化為中微子、太陽輻射和大量能量只需耗費一秒鐘的時間。這一過程早在太陽誕生之初就開始了，以後也一直源源不斷提供能量。不過，太陽核心的氫氣數量也是有限度的，核心的氫氣總會有耗盡的一天。

截至目前，太陽核心發生的核聚變反應將氫氣轉化成氦氣的重量，相當於100個地球。這一過程並不會停下來，越來越多的氫氣被轉化成氦氣後，太陽的核心也就不斷縮小，外層受到引力更加接近中心，這就導致了太陽逐漸不再穩定。

因為核心中不斷被消耗的氫氣會導致核聚變反應過程加快，太陽輸出的能量便愈加強大。換言之，太陽每燃燒10億年，其亮度就會增加約10？46億年過去了，太陽的亮度比之前增加了30？右。

亮度的增加意味著地球大氣層所接受的熱量的增加，全球氣候變暖就是一個顯著表現。

隨著地球的升溫，表面的水將開始蒸發。根據這一遞增規律，可以推算出未來35億年，太陽的亮度還會增加40？也就是說地球變暖會比現在嚴重得多。如今地球升溫只是區域性地區受到了較為明顯的影響，並沒有直觀威脅到整個人類的生死存亡。再過35億年左右，亮度增加會導致一系列無法挽回的後果：海水會如同被燒開一般沸騰，冰川像是遇熱的冰淇淋永久融化，大氣層中的所有水蒸氣消失在太空之中。

總之，恆星亮度的微小變化對行星來說卻是災難性的。這種變化的能量增加足以改變太陽周圍宜居區的位置，所謂宜居區就是液態水可以在行星的表面穩定存在的區域。地球將不再處於可居住區內，當太陽核心燃燒的氫氣耗盡時，火星將進入宜居區。

而未來的地球，則會變成如今金星的樣子，高達462°C的平均地表溫度，強到令人髮指的溫室效應。然而一項新研究表明，金星在7億年前或是宜居世界，如今卻是一個完全不可能再存在生命的煉獄。太陽的死亡，很有可能讓地球“重蹈覆轍”。

太陽什麼時候會“壽終正寢”

伴隨著嬰幼兒降臨的，是老年人的壽終正寢。

恆星的生命週期和人類沒什麼兩樣，生與死似乎是一個亙古不變的話題。恆星的壽命大約是100億年，太陽目前正值壯年時期，預計它還能夠持續燃燒約50億年的時間。在這之後，太陽就會耗盡燃料。

按照常理來說，燃盡的事物都會變成一堆了無生機的灰燼，而太陽的死亡卻不同，它是轟轟烈烈的。隨著太陽核心的氫氣耗盡，剩下的只是氦氣。但麻煩的是，核心沒有足夠的溫度和密度來燃燒氦氣，堆積在那裡的惰性氦氣將會不再穩定，在自身的重量下開始分解。這會導致太陽急劇升溫，密度進一步增大，從而導致體積不斷增大，慢慢進入“紅巨星”階段。

在一顆恆星中，引力將所有氣體拉向中心。當恆星中有氫氣可以燃燒時，氦氣會產生足夠的外向壓力來平衡引力，但當恆星的核心沒有任何東西可以燃燒時，引力就會取代它，最終，這種力量將恆星的中心壓縮，以至於它將開始在死核周圍的小殼中燃燒氫氣，而死核中仍然充滿了氦氣。

一旦太陽開始燃燒更多的氫，它就會被認為是一個“紅巨星”，中心的壓縮過程導致其外部區域向外擴張，“紅巨星”的表面可能會到達火星目前的軌道，地球作為一個行星將無法在太陽膨脹的過程中倖存下來。雖然地球的軌道也可能稍微向外擴張，但這不足以使它倖免於難。紅色太陽散發的高溫會將地球完全烤焦，任何生命都無法繼續存活。

太陽的“死亡”

太陽作為一個紅巨星燃燒之時，大約還能存在1。2億年。這是太陽臨近死亡的最後階段，這一時機會發生許多有趣的改變。

它將反覆膨脹和收縮，脈衝式地持續數百萬年。從引力上講，“瘋狂”的太陽將把行星推向和拉向奇怪的方向，有可能把它們拉入一個致命的懷抱，或者把它們完全“踢”出太陽系。

慢慢地，太陽核心中的氫氣將被耗盡，留下的是大量氦氣，然後氦將融合成更重的元素，如氧氣和碳，在反應中不會再釋放出那麼多能量，輻射也同時降低。在這時，外殼物質的超高壓進而壓縮核心，受到高壓的核心溫度持續走高，然後太陽的核心就會被猛烈點燃。

氦元素被點燃的一瞬間，“氦閃”就發生了。大約6？核心和40？其它物質將在幾分鐘內被轉化為碳，作為一種異常強烈的天體活動，“氦閃”是非常可怕的。在這之後，太陽的核心就會坍塌，體積縮小到現在的十分之一，亮度減少到五十分之一，溫度也完全不能和氦閃前相比。之後的約一億年時間裡，太陽仍然燃燒著核心中的氦氣，直到所有的氦氣消耗殆盡。

太陽這時終於走到生命的盡頭了嗎？不，反覆的膨脹收縮會讓它彷彿“迴光返照”一般。再次變化的太陽會開始膨脹，變得比以前更亮，更紅，體積更大。

2000萬年時間內，太陽都會相當不穩定，一系列的熱脈衝會讓它陷入緩慢膨脹之中。大概每隔10萬年，這些脈衝就會發生一次，每一次都會讓太陽從白熱化變成紅熱化，不僅體積比以前更大，亮度也激增至往常的5000倍。

這一時間段裡，太陽膨脹的最大直徑能夠到達地球軌道附近，意味著地球要麼被太陽“吞噬”。即使沒有到達那一步，地球上的生命也會因為高溫而完全無法延續。

外太陽系的行星也可能受到太陽的影響發生巨大變化，更多的能量被太陽吸收，導致這些行星表面的水和冰形成密集的大氣和海洋。

在50萬年之後，太陽的質量就會只剩一半。一旦所有的氦氣消失，太陽將縮小成一個白矮星。所有的外部物質隨之消散，留下一個行星狀的星雲。行星狀星雲將在大約1萬年後消散，但是白矮星會繼續生存數萬億年。

中小質量恆星演化的最後期就是黑矮星，但科學家們迄今為止都沒有發現過任何黑矮星的蹤跡，也許目前宇宙根本不存在黑矮星。

太陽的終點

人們聯想到恆星的死亡時，也許會認為有巨大的超新星和黑洞產生，很遺憾的是，太陽不會出現這種情況。原因很簡單，它的質量還遠遠不夠。

太陽在我們眼中是巨大的，但宇宙中高質量的恆星比比皆是。太陽只是其中一顆質量相對較低的恆星，太陽縮減為一顆微小的、密度極高的白矮星後，大約只有地球大小。隨之誕生的行星形狀星雲，質量也非常小，無法形成一顆恆星。這片雲是否會被看到，長期以來一直是一個謎。

有研究報告估計90？垂死恆星會散發幽靈般的塵埃光環，科學家們曾發明了一種新的計算機模型來預測恆星的生命週期。計算表明，一旦膨脹的“紅巨星”噴出組成星雲的塵土和氣體，它們的加熱速度將比以前的快三倍。這種快速的加熱甚至可以使諸如太陽這樣質量較低的恆星散發出可見的星雲。

天體物理學教授阿爾伯特·齊爾斯特拉（Albert Zijlstra）表示：

質量小於太陽質量1。1倍的恆星產生了較弱的星雲，而質量超過3個太陽質量的恆星產生了更明亮的星雲。

無論太陽的最終結局如何，我們可以確定的是：地球，這個目前宇宙中已知的唯一存在生命的星球，它高度依賴著太陽的光熱，以此為所有生命提供所需能量，太陽系內最大的引力源和能量源不復存在了，地球以及其它行星又會變成什麼樣呢？人類能否找到新的宜居家園呢？

很多觀眾也許會想，既然地球無法在太陽衰竭的過程中倖存，那麼人類又何談未來呢？光是太陽在膨脹燃燒過程中的第一次氦閃，就能夠輸出毀滅性的能量。儘管持續時間不長，但破壞程度等同於一次迷你型超新星爆發。

的確，氦閃對太陽本身沒有什麼威脅，但其爆炸噴發出的高能量物質短時間內就會擴散至四周。之前很火的國產科幻電影《流浪地球》就構想了這一幕，太陽衰竭過程中的活動帶給地球上所有生命難以抵擋的災難。

其實大家不用如此悲觀，因為經過科學家的反覆計算和推測，太陽還能夠穩定存在50億年左右。這期間我們的科技將會持續快速發展，可能不久的將來，人類的活動空間就能夠突破地球，延伸至浩瀚無垠的太空之中。又或者會在其它星球上發現生命體，那時就有無限可能了。而且，與其擔心50億年後太陽會死亡，更迫在眉睫的是地球所剩的容納空間。

2010年，著名物理學家霍金接受採訪時預言：

人類快速增長的人口會導致地球不堪重負，這將迫使人類必須在宇宙中尋找新的家園。

百年後，或者更久的時間，人類是會在茫茫宇宙中找到能夠替代地球的行星，還是像《流浪地球》中一樣帶著地球一起逃離太陽系呢？沒有人能夠給出一個肯定的回答，但是，人類必定不會停下發展科技、探索宇宙的腳步。