「如果把1萬億桶的水,同時澆在太陽上,太陽會怎樣?」,關於這個問題,有人認為水還沒靠近太陽時就會被汽化,然後蒸發了。還有人認為,這些水不會熄滅太陽,頂多讓太陽溫度降低1-2℃……
但其實,這些說法都不對。如果我們真的能把1萬億桶水澆到太陽上時,你會發現太陽的燃燒方式變得更劇烈了, 而且太陽的壽命也將會變得更短。如果我們澆到太陽上的水足夠多的話,太陽可能會用不了太久發生超新星爆炸,甚至成為中子星或者黑洞。那這究竟是怎麼回事呢?
太陽的燃燒方式
在地球上,燃燒需要滿足3個條件:溫度達到燃點,有可燃燒物,以及助燃劑。但是太陽的燃燒不需要這麼麻煩,太陽的燃燒方式主要依靠核聚變。
大約在46億年前,在如今太陽的位置漂浮著一個直徑2光年左右的星雲物質,這些星雲物質可能是上一代恆星超新星爆發後留下的物質,後來在引力坍塌下星雲物質逐漸聚集在一起。當星雲物質聚集的足夠多時,此時的星球質量就會變得更大,同時引力也會變大,吸引更多的星雲物質,就這樣,太陽一口口吃成了大胖子。
太陽系內的其他行星形成方式和太陽差不多,但太陽系內絕大多數的重量都集中在太陽,佔據了整個太陽系總質量的99.86%;形成太陽的邊角碎料形成了其他行星。
由於太陽質量足夠大,所以太陽的引力也非常巨大,導致太陽內部呈高溫高壓狀,超高的溫度使得原子內的電子脫離了原子核的束縛,在太陽內部自由活動。此時物質無法以固態、液態、氣態三種形式存在,只能以等離子態的形式存在,說白了太陽內部就是一鍋粒子粥。
正常情況下,這些粒子想要發生核聚變,需要1億℃的高溫。所以氫彈在點燃之前,會先點燃一顆原子彈讓其溫度達到1億℃。
但是太陽內核的溫度只有1500萬℃,遠遠達不到核聚變的條件,那太陽為什麼能夠發生核聚變反應呢?
事實上,太陽溫度雖然達不到1億℃,但在微觀世界中,存在著量子隧穿效應。也就是說原本需要較高能量才能做成的事情,在微觀世界裡,即使沒有這麼高能量,也能夠發生,只不過發生的概率極其低,一對粒子1億年只會發生一次。
但是,太陽內部有足夠多的粒子,即使發生的概率極其低,在太陽內部都會發生,只不過太陽的核聚變反應比較溫和,不會像氫彈一樣一下子全炸了。
1萬億桶的水能澆滅太陽嗎?
了解了太陽的燃燒機制後,你會發現,用水澆不滅太陽,反而會增加太陽的質量。而太陽的質量越大,引力就越大,內部的溫度就越高;溫度越高又會導致太陽的核聚變反應越強烈,而太陽的核聚變反應越強烈,壽命就會越短。
比如:宇宙中體型最大的恆星是藍巨星,但它們的壽命非常短,通常只有幾千萬年;而質量最小的紅矮星,能持續燃燒幾百億年。
太陽屬於黃矮星行列,能夠持續燃燒100億年左右。如果我們把1萬億桶澆到太陽上,那麼這1億桶的水將會為太陽增加不少的重量,使得太陽核聚變更為強烈,因此壽命會變短,甚至還會改變太陽的結局。
根據目前的情況來看,太陽將會在50億年左右成為一顆紅巨星,最後最外層的太陽大氣層會脫離太陽引力的束縛,成為星雲物質;而太陽內核則會坍塌成為一顆白矮星,此時太陽就走到了生命盡頭,慢慢涼透。
但如果我們把足夠多的水澆到太陽上,那麼太陽在生命末期將會發生超新星爆炸,發出的亮度堪比整個星系。如果發生超新星爆炸之後的內核質量超過了1.44倍太陽質量,小於3倍太陽質量,那麼太陽在生命末期就不會成為白矮星,而是成為一顆中子星。
如果發生超新星爆炸之後的內核質量超過了3倍太陽質量,那麼太陽最後的歸宿將會是黑洞,連光都無法逃脫,成為宇宙中最為恐怖的存在。
總結
水能夠滅火的原理是,水能夠隔絕燃燒物與助燃劑,還能夠降低周圍溫度,使得燃燒物停止燃燒。然而太陽的燃燒原理是核聚變,想要「澆滅」太陽,要做的並不是澆水,而是減少太陽的質量,當太陽質量足夠小時,太陽內部的核聚變反應就無法進行。
用水不但無法澆滅太陽,反而會增加太陽的質量,使太陽燃燒得更旺盛,燃燒的壽命更短。