《流浪地球》中的科学奥秘：太阳何时吞并地球？(2)

这种精巧的平衡并非我们太阳的专利，而是放之宇宙而皆准的一个基本原理。科学家们通过长期的观测积累后，发现处于壮年的恒星几乎都处在这样一种稳定的状态中。科学家们把处于这些状态的恒星称之为“主序恒星”。对于这些恒星来说，确切的平衡点位置与恒星的总质量有关。质量较大的恒星，平衡状态下的核反应速率要高于质量较小的恒星。
太阳的终结与地球的流浪
如同人有生老病死一样，这种平衡并不能天长地久，总有终结的一天。与人从衰老走向死亡的过程所不同的是，太阳生命终结的过程是丰富的、绚烂的、激烈的，在经历一系列膨胀、爆炸与脉动后，最终归于沉寂。
而在这一切开始之前，人类就得想办法赶紧开始上路，成为“流浪地球”了。因为太阳这个天空中的大炉子，随着时间的增长会越烧越旺。当煤炉中的煤燃尽时，我们会想办法将灰烬请出再加入新煤保持炉火继续燃烧。然而，对于太阳这样的恒星，没有外部的力量为它完成这个过程。核反应消耗氢、形成氦，而产生的氦就堆积在恒星内部。由于氦的分子数要大于氢，因此恒星内部的密度将会随着恒星年龄的增加而增大，内部核反应的速率也会逐渐增加。
研究计算表明，目前太阳的核反应速率大概比太阳刚成为主序恒星时大30%，而在55亿年后(这个数字具体多大不同学者可能会有不同的结论，但总体上都是几十亿年的数量级)，不断加快的太阳核反应速率使得当时太阳辐射出的能量约已经是现在的2倍。
在如此剧烈的辐射照耀下，地球表面的温度将超过300多摄氏度，海洋和湖泊中的液态水早已被汽化。以我们现在的认识，在这种环境下包括人类在内的生物体都是无法生存的。除非当时的人们研发出了能够遮挡太阳剧烈辐射的装置，否则就不得不踏上流浪之旅了。
此时，虽然地球已经成为一个无法为人类生存的世界，但此时的太阳还仍旧处于主序恒星状态。
1、红巨星
而再往后，太阳中心区的氢燃烧殆尽，停止了氢聚变成氦的热核反应，变成了一个氦核。由于没有的核反应对抗重力，恒星中心附近的物质开始向核心挤压，不断增高核心的温度。距离核心较远的一些残存的氢在核心释放的高温作用下被点燃，驱动的太阳的外层不断向外膨胀，相继吞并水星与金星的轨道，并有可能吞没地球的轨道。此时的太阳已经退出了主序恒星的队伍，变成了一颗红巨星。
2、脉动变星
接着，太阳进入了“内外两开花”的状态。除了外部的氢壳继续发生核聚变反应外，内核残存的氦在不断增大的温度作用下被“点燃”，发生了由氦剧变成碳的核反应。在数分钟的时间内，相当于太阳质量40%的氦被剧烈的“燃烧”成碳，释放的能量大致相当于太阳在当前状态下持续数百万年所释放的能量。这种现象被科学家们称之为“氦闪”。之后，太阳在继续燃烧氦的同时，自身已经无法回到平衡的状态，不断的进行膨胀与收缩的交替，称为一颗脉动变星。