汪開祺
時空的概念是什么?這個問題看似有點傻,其實的確有兩個不同的理解:一個是生物時空觀,也就是我們?nèi)祟愌劾锏挠邢迺r空距離,“一萬年太久,只爭朝夕”;另一種是天文時空觀,比如地球的年齡是45億歲,一個天文單位是1.496億千米(也就是地球和太陽的距離)。
直徑長達139.2萬千米,表面溫度高達5500℃的超級熔爐——太陽,已經(jīng)熊熊燃燒了50億年,它目前正值青年和中年的交界點,天文學(xué)家估計它還有五六十億年的光陰,期間會經(jīng)過數(shù)次嬗變,那規(guī)模之浩瀚與陣勢之壯觀,是任何自然奇觀也無法比擬的。
有了衛(wèi)星導(dǎo)航,在大海上航行就無須靠舵手了,但萬物生長一定要靠太陽,人類能吃到嘴的東西,沒有一樣不是直接或間接依靠光合作用。說太陽為我們提供生存所需的一切,一點都不夸張。所以,多了解一點地球萬物的保護神——太陽的來龍去脈,體驗一下天文時空觀,對拓寬我們的視野和思想是很有好處的。
核聚變造就了太陽
宇宙大爆炸之后,無邊的宇宙空間內(nèi)到處彌漫著不同密度和質(zhì)量的星云團,混沌黑暗主宰著一切,直至星系和恒星出現(xiàn)才有所改變。50多億年前,在銀河系的一隅,一塊有幾光年跨度的星云團逐漸聚集疊加,直至產(chǎn)生引力塌陷,一道亮光迸發(fā)如閃電劃過暗夜,我們的救世主——太陽,終于誕生了!
幾十億年的磨礪修煉,用區(qū)區(qū)幾分鐘能說清嗎?其實都是水到渠成的事情,并不像你想象的那么復(fù)雜。這些星云的確就是制造恒星的原材料,它們大部分物質(zhì)成分是氫氣和氦氣,以及少量其他元素。而氣體本身就意味著巨大的質(zhì)量,將足夠多的氣體放在一起,它們在自身重力的作用下會發(fā)生塌縮。這一塌縮過程會產(chǎn)生大量熱量?,F(xiàn)代科學(xué)模擬實驗證明,氣體的塌縮會造成核心位置氣體的加熱,直到這些氣體發(fā)生電離,也就是原子核中的電子脫離原子核,成為自由電子,從而導(dǎo)致原子帶電。當達到一定臨界條件時,氫原子之間開始引燃核聚變過程,氫原子聚變?yōu)楹ぴ?。這一過程會以光和熱的形式釋放出大量能量,而這又會產(chǎn)生自內(nèi)向外的擴張力,從而阻止其他塌縮的進一步進行。當這兩股力量達到平衡狀態(tài)時,一顆恒星便閃亮登場了。
核材料銳減扭曲了太陽
哈勃太空望遠鏡的多年觀測發(fā)現(xiàn),證明了科學(xué)家早前的猜想,恒星熾熱龐大,令人嘆為觀止。但恒星與萬事萬物一樣,也遵循孕育、產(chǎn)生、繁盛,然后死亡的生命規(guī)律,連難尋邊際的銀河系,甚至宇宙也一樣會踐行這個規(guī)律,永生不死的東西,根本是不存在的。
太陽是整個太陽系的主宰,它一旦死亡,我們的地球自然也將隨之消亡。值得慶幸的是,即使人類在太陽變?yōu)榧t巨星吞噬地球時無法脫逃,所面臨的痛苦也是短暫的,簡直就是轉(zhuǎn)瞬即逝。想想看,連地球這個大家伙也轉(zhuǎn)眼之間就氣化蒸發(fā)了,人類痕跡的湮滅,是否可以忽略不計了呢?
太陽是個超級熔爐,要燃燒就需要燃料,太陽內(nèi)部的氫燃料足夠維持其持續(xù)發(fā)光發(fā)熱長達數(shù)十億年的時間。但這些氫燃料總有耗盡的時候,到那時,太陽內(nèi)部的氫燃料幾乎已經(jīng)全部經(jīng)過核聚變轉(zhuǎn)變成了氦。此時的太陽再也無法產(chǎn)生足夠多的能量并產(chǎn)生足夠強大的外向壓強來對抗自身重力的影響了,于是它將開始在自身重力的作用下繼續(xù)向內(nèi)塌縮。這一塌縮過程產(chǎn)生的熱量雖然不能與以前相提并論,但殘留在這個氦核外緣的氫物質(zhì)將以更高的溫度開始發(fā)生核聚變,這一過程依然會產(chǎn)生足夠多的熱量,讓太陽繼續(xù)維持一段時間的相對穩(wěn)定。
隨著氫物質(zhì)逐漸耗盡,氦殘渣在太陽的核心位置的累積越來越多,太陽命中注定開始在自身重力作用下持續(xù)塌縮。其過程雖說也將釋放能量,但已經(jīng)不是核聚變了,而是簡單的物理壓縮產(chǎn)生熱的過程。其短時間產(chǎn)生的光和熱,導(dǎo)致這時的太陽變得格外明亮。但這股力量也同時造成了太陽的膨脹,隨著膨脹的不斷加劇,太陽已經(jīng)不是過去的太陽,它將變身為一顆紅巨星。此時的太陽已變大變紅,原因是它外層的表面溫度相應(yīng)降低了很多,當然,說降低只是相對而言,以萬億平方千米面積計算的巨大熔爐,其威力自然不容小覷。
誰能目睹太陽消失的標志
科學(xué)研究顯示,當太陽進入紅巨星階段時,其半徑將變得極其巨大,最外層幾乎將抵達1.7億千米之外,超過地日之間一個天文單位的距離,這就意味著水星、金星和地球全部被太陽吞噬。當然,這么大的事情不會突然發(fā)生。燃料是一點點耗盡的,所以太陽完成向紅巨星轉(zhuǎn)化的整個過程大致需要500萬年左右的時間,相比恒星100億年的壽命,它連個零頭都算不上。
在這500萬年內(nèi),太陽周圍的“宜居帶”范圍會逐漸向外延展,地球很快因炙熱難耐,而不再適于生命存在。隨著紅巨星前鋒勢力的迅速擴張,我們的江河海洋全部蒸發(fā)殆盡,水分子將在紫外線的作用下被分解為氧氣和氫氣,并全部逃逸到太空之中——在太陽真正吞噬地球之前,地球便早已成為一片不毛之地。人類如有足夠智慧的話,此時應(yīng)該已經(jīng)移居出太陽系,或者是來到相對安全的太陽系邊緣了。
科學(xué)家預(yù)測,太陽演變?yōu)榧t巨星后,“宜居帶”將向外推移到距離太陽49~70個天文單位處。那樣的話,連今天冰凍的海王星都會成為蒸騰燙手的天體。到那時,太陽系中可以庇護生靈的所在或許只有冥王星和其他柯伊伯帶天體,也就是彗星或者其他小型冰凍星球。
氦核外圈的剩余氫燃料很快就將耗盡,此時的太陽將再次進入塌縮過程,產(chǎn)生大量熱量并最終抵達足夠高的臨界溫度,從而開啟另一個輪回的核聚變機制——氦聚變。
大約20億年后,一旦氦也被消耗殆盡之后,太陽已經(jīng)沒有其他可以用來維持自身的燃料了,它剩余的只是燃燒后的碳灰燼和一些氣體。此時塌縮過程將再次啟動,太陽又從紅巨星蛻變成為一顆白矮星。而在此過程中,太陽的外層物質(zhì)將處于逃逸狀態(tài),由于太陽外層已經(jīng)膨脹得太過巨大,外層物質(zhì)實際上與內(nèi)核部分的聯(lián)系已經(jīng)很弱了。于是太陽的外層物質(zhì)像撤離宴席的賓客,逐漸散去,最終飄散形成一個行星狀星云,重新回到它形成恒星時的原始狀態(tài),像卵和蛹的輪回。
哈勃太空望遠鏡清晰觀測到的行星狀星云NGC6565,就是一顆恒星死亡后的凄慘景象,人們形象地稱為“死亡恒星的裹尸布”。
人類有幸移居外星系后,不知誰能首先瞥見太陽的這一最后景象。
(編輯 孫世奇)