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水浇不灭太阳?如果将4000亿亿亿吨水浇在太阳上,会发生什么?

 魅力科学君 2024-02-27 发布于四川

太阳可以被水烧灭吗?这个问题其实有一个确定的答案,即:水是浇不灭太阳的,从理论上来讲,就算是用超级多的水,也不可能把太阳烧灭。为了说明这一点,我们不妨来讨论一下,如果将4000亿亿亿吨水浇在太阳上,会发生什么。

根据科学家的估算,太阳质量约为2000亿亿亿吨(2 x 10^30千克),所以4000亿亿亿吨水,其质量大概是太阳的两倍,如果太阳是一颗熊熊燃烧的大火球,那这么多的水,应该就可以把太阳烧灭,然而太阳并没有燃烧,它的能量其实是来自于它内部的核聚变反应,这与我们常见的燃烧现象存在着本质上的区别。

观测数据表明,太阳的温度非常高,仅仅是它的表面温度,就可以达到大约5500摄氏度,在这种温度下,如果只是少量的水(相对于太阳来讲),根本就不可能以液态的形式存在,它们会瞬间气化,甚至连水分子的分子结构都无法保留,它们会被高温分解成氢和氧,然后以高温等离子体的形态存在。

然而如果是4000亿亿亿吨水,那情况就不一样了,毕竟这些水的质量高达太阳的两倍,以太阳原本的热量,只能将其中极少一部分气化,所以在被浇在太阳上之后,绝大部分的水都会保留下来,它们会在引力的作用下凝聚起来,并很快达到流体静力平衡状态,进而在太阳外层形成一个厚达数十万公里的“水层”。

这个“水层”会使太阳表面的温度急剧下降,同时也会将太阳发出的光线遮挡起来,在这种情况下,太阳看上去就好像被浇灭了一样。但这只是暂时的现象,因为这个“水层”并不会让太阳内部的核聚变反应停止。

要知道启动核聚变反应有一个必要的条件,那就是足够高的温度,而太阳内部支持核聚变反应的高温,其实是来自太阳的引力坍缩所产生的热量,从整体上来讲,太阳内部的温度是从外到内逐渐升高的,只有在太阳核心的一部分区域,才能达到启动核聚变反应的条件,这个区域也被称为“核心反应区”。

这个“水层”并不会降低核心的温度,与之相反,它会使太阳的质量增大,进而导致其引力坍缩所产生的热量大幅增高,如此一来,就会产生两方面的影响,一方面来讲,在太阳的内部,一些原本位于“核心反应区”外侧的区域,其温度也将达到启动核聚变的条件,这就意味着,太阳的“核心反应区”会大范围地增加。

另一方面来讲,核聚变反应的速率对温度高度敏感,太阳核心的温度升高了,核聚变反应的速率也会大幅提升,这两方面的影响叠加后的结果就是,太阳内部的核聚变所释放出的能量就将会出现急剧提升。

根据已知的恒星模型可估算出,在增加了4000亿亿亿吨质量之后,太阳内部核聚变释放出的能量将会提升大约70倍。在这样的情况下,要不了多久,这个“水层”就会被气化,然后再被等离子化,它们会转变成大量的氢和氧,成为“新太阳”的一部分。

但由于太阳“核心反应区”所释放出的能量,会阻止其外层的物质进入“核心反应区”,因此这些新增加的氢和氧并不会参与核聚变。根据已知的恒星模型可估算出,此时的“新太阳”,其半径将达到太阳原本半径的1.5倍左右,表面温度将会超过1万摄氏度,并释放出代表着更高能量的蓝白色光芒。

值得一提的是,恒星的质量越大,其内部核聚变消耗的“燃料”的速度就越快,恒星的“寿命”也就越短,所以在质量大幅增加之后,“新太阳”的“寿命”也会大幅缩短。

估计在几千万年之后,“新太阳”就会因为核心“燃料”的耗尽而演变成一颗红巨星,在此之后,这颗红巨星的外层物质会不断流失,并最终形成一片巨大的行星状星云,而其残留的核心,则会演化成一颗白矮星。

综上所述可知,即使将4000亿亿亿吨水浇在太阳上,太阳也不会被这些水浇灭,它会演化成一颗更大、更炽热、更明亮,也更“短命”的恒星。

实际上,从理论上来讲,就算我们将更多的水浇在太阳上,其结果都是差不多的,不同的只是,假如我们浇的水让太阳的质量增大了原本质量的8倍以上,那“新太阳”就可能会在其“生命末期”发生核心坍缩型的“超新星爆发”,并以这种极为壮丽的形式消失在宇宙之中。

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