科学|太阳，熄灭或是永恒燃烧？科学

太阳是太阳系中存在了约45.7亿年之久的恒星，对于人类而言，太阳的重要性不言而喻。然而，人类历史相对于地球历史乃至太阳的悠长历史来说只不过是微不足道的一小段。在人类的未来里，太阳将继续燃烧或是逐渐熄灭？要想寻求这一答案，需得先了解恒星发光发热原理和演化历程。

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一、发热原理
太阳主要由氢组成，氢占太阳质量的70%以上。在太阳内部高温（1000万k以上）、高压（约为2500亿个大气压）的条件下，氢原子会发生“热核反应”，由4个氢原子核合成为1个氦原子核。在这个反应中，有一部分质量转化为能量，放出大量的热量。太阳内部的热核反应，类似于地面上的氢弹爆炸。正因为在太阳核心区不断地发生无数的“氢弹爆炸”过程，所以源源不断地供应了太阳辐射出的光和热。

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氢弹爆炸想象图图源：百度百科
太阳分为内部的核反应区（0~0.25太阳半径）、辐射区（0.25~0.86太阳半径）和对流层（十几万千米）以及大气层的光球、色球（约500千米）和日冕。太阳核心处温度高达1500万度，压力相当于3000亿个大气压，随时都在进行着热核反应。

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太阳由于放出光而慢慢地在收缩，而在收缩过程中，中心部分的密度就会增加，压力也会升高，使得氢会燃烧得更厉害，这样一来温度就会升高，太阳的亮度也会逐渐增强。太阳自从45亿年前进入主序星阶段到如今，太阳光的亮度增强了30%，预计今后还会继续增强，使地球温度不断升高。

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地球被膨胀的太阳吞噬假想图图源：百度百科
二、恒星演化历程
一般认为，恒星演化的四个阶段分为引力收缩阶段（幼年期）、主序星阶段（成年期）、红巨星阶段（中年期）和晚期阶段（衰退期）。

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恒星演化各个时期示意图图源：百度百科
2.1恒星的诞生
2.1.1原恒星
所有的恒星都从通常被称为星云或分子云的气体和尘埃坍缩中诞生。典型的巨大分子云直径大约100光年，并且包含高达6,000,000个太阳质量（1.2×1037千克）的质量。当它崩溃时，一个巨大分子云会分裂成越来越小的碎片。在每一个碎片中，坍缩的气体都会释放重力势能转化成热能。随着温度和压力的升高，碎片凝聚成被称为原恒星的超热的气体旋转球。

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星云图源：百度百科
在巨分子云环绕星系旋转时，一些事件可能造成它的引力坍缩。例如：巨分子云可能互相冲撞，或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后，星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。

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猫眼星云，由质量与太阳相当的恒星死亡而形成的行星状星云图源：维基百科
2.1.2褐矮星和次恒星天体
质量少于大约0.08个太阳质量（1.6×1029千克）的原恒星，核心永远不会达到足够高的温度，无法开始氢的核聚变，这样的天体被称为褐矮星。国际天文学联合会将褐矮星定义为在其生命的某个时刻，其质量（超过13木星质量）足以燃烧氘的天体。质量小于13个木星质量的天体归类为次褐矮星（但如果它们绕着另一颗恒星运行，它们就归类为行星）。这两种类型，无论是燃烧或是不燃烧氘，发出的光都很黯淡，在数亿年的时间内会逐渐冷却而慢慢消失在可见光中。

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褐矮星图源：维基百科
【科学|太阳，熄灭或是永恒燃烧？】2.1.3主序带
在几百万年的过程中，原恒星达到平衡的状态，安顿下来成为所谓的主序星。恒星大部分的生命期都在以核聚变产生能量的状态。
质量更大的原恒星，核心温度最终将达到1,000万K，启动质子-质子链反应，先将氢融合成氘，然后再融合成氦。在质量略高于1个太阳质量（2.0×1030千克）的恒星，碳、氮、氧（碳氮氧循环）参与的氢融合反应在能量产生中占很大的比例。核聚变的开始导致相对较快达到流体静力平衡，在这种情况下，核心释放的能量维持着较高的气体压力，平衡了衡星物质的重量，阻止了进一步的重力塌陷。因此，恒星迅速演化到稳定的状态，开始了在主序带演化的主序星阶段。