50億年后，太陽將膨脹為紅巨星可能吞噬地球，太陽為何會膨脹？

上學(xué)時我們都學(xué)過，太陽能是可再生能源，是“取之不盡用之不竭”的能源。但事實上并非如此。即使永恒如太陽這樣的星球也有走向終結(jié)的一天。

我們的太陽目前已經(jīng)50億歲，科學(xué)家們計算出太陽的壽命大約100億年，也就是說目前太陽正處于中年時期，也可以說是最好的最穩(wěn)定的時期，這是人類和地球的福分。

地球上的萬物生長都要靠太陽，除了地?zé)岬壬倭磕茉矗厍蛏蠋缀跛心茉葱问蕉紝儆谔柲埽热缯f水能，風(fēng)能，潮汐能等都離不開太陽。

生命避免不了生老病死，太陽也是一樣。科學(xué)家們計算得知，隨著太陽的燃料氫元素越來越少，太陽會變得越來越不穩(wěn)定，在幾十億年之后會膨脹成為紅巨星，吞噬內(nèi)行星水星和金星，甚至有可能吞噬地球。

那么太陽為什么會發(fā)生膨脹呢？膨脹的動力又是什么呢？

我們需要先從太陽內(nèi)部的運行機制談起。

大約50億年前，宇宙中存在很多原始星云，這些星云分布并不均勻，意味著引力也不均勻。某些引力比較大的星云不斷吸引周圍的星云，一點點發(fā)展壯大，質(zhì)量不斷增加。

質(zhì)量變大，意味著引力變大，引力越大就會吸引更多的星云。星云內(nèi)部溫度和壓力也急劇攀升。當(dāng)達到一個臨界點，核聚變就發(fā)生了，一顆恒星誕生了！

太陽的內(nèi)核溫度高達1500萬攝氏度，但是即便如此高的溫度，理論上也不足以發(fā)生核聚變。想要發(fā)生核聚變起碼需要1億度的高溫才可以。氫彈的制造過程就是先通過引爆原子彈，讓溫度達到可以引爆氫彈的程度。

那么溫度不夠高的太陽內(nèi)核為何會發(fā)生核聚變呢？

在高溫高壓下，太陽內(nèi)核呈現(xiàn)等離子態(tài)，這種狀態(tài)更像一鍋粒子粥，電子原子核到處亂跑。

從宏觀角度講，核聚變不會發(fā)生。但是從微觀角度來看，量子世界中存在著量子隧穿效應(yīng)。何為“量子隧穿”？

通俗地講，在宏觀世界需要很大能量才能做到的事，但在微觀世界即使沒有足夠的能量也可以做到，只是概率很低罷了。

舉個宏觀的例子，比如說一堵3米高的墻，現(xiàn)實中無論怎么努力你都不可能跳過去。但在微觀世界，你是有可能跳過去的，只不過幾率很低罷了。

盡管太陽內(nèi)核溫度不夠高，但在量子隧穿效應(yīng)下，由于太陽質(zhì)量足夠大，粒子數(shù)量足夠多，意味著量子隧穿效應(yīng)總是會發(fā)生的。所以太陽會持續(xù)進行核聚變。

在太陽核聚變過程中，會釋放能量，向外產(chǎn)生輻射壓力。同時由于太陽質(zhì)量巨大，也會產(chǎn)生巨大的引力，當(dāng)輻射壓力與引力保持平衡時，太陽整體就處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。目前我們的太陽就處于這樣一個狀態(tài)。

太陽的輻射壓力與溫度的四次方成正比，所以恒星內(nèi)核溫度越高，向外的輻射壓力就越強。

雖然目前我們的太陽比較穩(wěn)定，體積沒有明顯變化。但隨著核聚變持續(xù)進行，氫燃料會不斷被消耗。隨著時間推移，輻射壓力和引力的平衡會慢慢被打破。

氫燃料的減少，意味著向外的輻射壓力變小，而引力相對變化不大，向內(nèi)的引力就會占據(jù)上風(fēng)，太陽外層物質(zhì)開始向內(nèi)坍縮，與內(nèi)核發(fā)生激烈碰撞，釋放出大量能量，使得內(nèi)核溫度開始上升，開始新一輪聚變，聚變成更重的元素。

而太陽穩(wěn)定時期外層物質(zhì)（主要是氫）并沒有發(fā)生核聚變，當(dāng)太陽向內(nèi)坍縮過程中，外層物質(zhì)也開始不斷補充進內(nèi)核，在溫度不斷上升的情況下，也開始發(fā)生核聚變。輻射壓力會再次占據(jù)上風(fēng)，促使太陽向外膨脹。

而更重的元素，比如氦元素的聚變產(chǎn)生的輻射壓力要比氫核聚變多得多，所以這又會推動太陽加速膨脹，而且膨脹過程產(chǎn)生的溫度比之前要高很多，整個太陽球體都在發(fā)生著聚變！

不過太陽的這種膨脹遠不是一瞬間完成的，而是會持續(xù)漫長的時間，至少能維持10-20億年之久。在膨脹過程中，太陽半徑會增大至現(xiàn)在的幾百倍，吞噬內(nèi)行星，比如說水星和金星。或許我們的地球也不能幸免。

即使地球沒有被吞噬，地球也不再適合生存。在太陽膨脹過程中，地球溫度會持續(xù)升高，海洋蒸發(fā)，地球會被烤焦。屆時太陽系的宜居帶會一步步外移，到火星，木星附近。屆時木星的眾多衛(wèi)星很可能成為宜居星球！

無論如何，太陽的膨脹和死亡都不是我們擔(dān)心的，畢竟那是幾十億年之后的事情。如果人類有幸把文明延續(xù)到幾十億年之后，我們肯定早就飛出太陽系了，肯定會發(fā)現(xiàn)更多適合人類生存的家園！