水澆不滅太陽?如果將4000億億億噸水澆在太陽上,會發生什麽?

魅力科學君 2024-02-27 18:35:44

太陽可以被水燒滅嗎?這個問題其實有一個確定的答案,即:水是澆不滅太陽的,從理論上來講,就算是用超級多的水,也不可能把太陽燒滅。爲了說明這一點,我們不妨來討論一下,如果將4000億億億噸水澆在太陽上,會發生什麽。

根據科學家的估算,太陽質量約爲2000億億億噸(2 x 10^30千克),所以4000億億億噸水,其質量大概是太陽的兩倍,如果太陽是一顆熊熊燃燒的大火球,那這麽多的水,應該就可以把太陽燒滅,然而太陽並沒有燃燒,它的能量其實是來自于它內部的核聚變反應,這與我們常見的燃燒現象存在著本質上的區別。

觀測數據表明,太陽的溫度非常高,僅僅是它的表面溫度,就可以達到大約5500攝氏度,在這種溫度下,如果只是少量的水(相對于太陽來講),根本就不可能以液態的形式存在,它們會瞬間氣化,甚至連水分子的分子結構都無法保留,它們會被高溫分解成氫和氧,然後以高溫等離子體的形態存在。

然而如果是4000億億億噸水,那情況就不一樣了,畢竟這些水的質量高達太陽的兩倍,以太陽原本的熱量,只能將其中極少一部分氣化,所以在被澆在太陽上之後,絕大部分的水都會保留下來,它們會在引力的作用下凝聚起來,並很快達到流體靜力平衡狀態,進而在太陽外層形成一個厚達數十萬公裏的“水層”。

這個“水層”會使太陽表面的溫度急劇下降,同時也會將太陽發出的光線遮擋起來,在這種情況下,太陽看上去就好像被澆滅了一樣。但這只是暫時的現象,因爲這個“水層”並不會讓太陽內部的核聚變反應停止。

要知道啓動核聚變反應有一個必要的條件,那就是足夠高的溫度,而太陽內部支持核聚變反應的高溫,其實是來自太陽的引力坍縮所産生的熱量,從整體上來講,太陽內部的溫度是從外到內逐漸升高的,只有在太陽核心的一部分區域,才能達到啓動核聚變反應的條件,這個區域也被稱爲“核心反應區”。

這個“水層”並不會降低核心的溫度,與之相反,它會使太陽的質量增大,進而導致其引力坍縮所産生的熱量大幅增高,如此一來,就會産生兩方面的影響,一方面來講,在太陽的內部,一些原本位于“核心反應區”外側的區域,其溫度也將達到啓動核聚變的條件,這就意味著,太陽的“核心反應區”會大範圍地增加。

另一方面來講,核聚變反應的速率對溫度高度敏感,太陽核心的溫度升高了,核聚變反應的速率也會大幅提升,這兩方面的影響疊加後的結果就是,太陽內部的核聚變所釋放出的能量就將會出現急劇提升。

根據已知的恒星模型可估算出,在增加了4000億億億噸質量之後,太陽內部核聚變釋放出的能量將會提升大約70倍。在這樣的情況下,要不了多久,這個“水層”就會被氣化,然後再被等離子化,它們會轉變成大量的氫和氧,成爲“新太陽”的一部分。

但由于太陽“核心反應區”所釋放出的能量,會阻止其外層的物質進入“核心反應區”,因此這些新增加的氫和氧並不會參與核聚變。根據已知的恒星模型可估算出,此時的“新太陽”,其半徑將達到太陽原本半徑的1.5倍左右,表面溫度將會超過1萬攝氏度,並釋放出代表著更高能量的藍白色光芒。

值得一提的是,恒星的質量越大,其內部核聚變消耗的“燃料”的速度就越快,恒星的“壽命”也就越短,所以在質量大幅增加之後,“新太陽”的“壽命”也會大幅縮短。

估計在幾千萬年之後,“新太陽”就會因爲核心“燃料”的耗盡而演變成一顆紅巨星,在此之後,這顆紅巨星的外層物質會不斷流失,並最終形成一片巨大的行星狀星雲,而其殘留的核心,則會演化成一顆白矮星。

綜上所述可知,即使將4000億億億噸水澆在太陽上,太陽也不會被這些水澆滅,它會演化成一顆更大、更熾熱、更明亮,也更“短命”的恒星。

實際上,從理論上來講,就算我們將更多的水澆在太陽上,其結果都是差不多的,不同的只是,假如我們澆的水讓太陽的質量增大了原本質量的8倍以上,那“新太陽”就可能會在其“生命末期”發生核心坍縮型的“超新星爆發”,並以這種極爲壯麗的形式消失在宇宙之中。

0 阅读:171

魅力科學君

簡介:解讀科學知識,探索科學趣聞,感受科學魅力