太阳光到地球要8分钟,太阳停止聚变为啥数百万年才发现?

2024-12-31 21:03:19
推荐回答(1个)
回答1:

众所周知,地球已经有45亿年的历史了,但生命在地球诞生5亿年后才出现。巧合的是,科学家对太阳质量和光谱的分析中得知,太阳也已经有45亿岁了。如果把地球生命出现的时间归结于阳光的出现,我们会发现太阳在原恒星阶段是比较暗淡的。之后,随着核聚变的增强,太阳才慢慢开始亮起来,达到生命生存所需的亮度。


我们知道地球和太阳的距离为1.5亿公里,而光的传播速度为每秒30万公里,因此太阳光传播到地球大约只需要8分钟的时间。但是从理论上来讲,当太阳停止核聚变的时候,我们却要数百万年才能知道,这又是为什么呢?

太阳光谱

物理学家为了研究物体的辐射定律,假想出了一种理想的黑体。这种黑体能完全吸收任何波长的辐射而无反射,也就是吸收比为1的物体。根据普朗克黑体辐射定律,我们知道任何绝对零度以上的物体都会向外发出热辐射,且其光谱特征与温度有关。也就是说,当温度越高的时候,热辐射的频率就越高。


太阳的中心温度大概为一千九百万开尔文,而太阳表面的温度约为5777开尔文,因此太阳的光谱主要有紫外线区域、可见光区域和红外线区域。其中,可见光占了太阳光谱的绝大部分,主要来自太阳表面温度的热辐射。

辐射定律

在中学物理课上,我们了解到传热的三种方式:热传递、热对流和热辐射。在太阳内部,热传递、和热对流都是将核心的能量向太阳表面传递的方式。但是,太阳要想向空间传递能量,就只能依靠热辐射的形式。


热辐射的能量计算由斯特潘-玻尔兹曼定律所决定。其内容为:一个黑体表面在单位时间单位面积辐射的总功率与黑体表面温度的四次方成正比,用公式表示为q=σT^4,其中σ为玻尔兹曼常数。

因此,如果我们想知道当太阳停止核聚变时太阳光要多久才会影响到人类,我们就要算出太阳热辐射损失的热量会导致的温度如何下降。由于温度一直在下降,我们就得对这个公式进行一系列复杂的积分。物理学家通过复杂的计算,得到的结果显示,太阳温度下降1%需要十万多年的时间,而太阳温度下降到不适合生命生存的范围需要数百万年的时间。


纵轴为温度,横轴为时间

许多人可能有疑惑,太阳停止核聚变不会收缩吗?物理学家表示,刚刚计算的结果并没有考虑太阳的收缩。如果把这也考虑进去,那么太阳收缩又会产生能量,我们要察觉到太阳停止聚变可能需要数千万年的时间。

总结

当太阳停止核聚变的时候,太阳并不会马上停止发光。此时太阳的温度还很高,发出的光芒还很耀眼。根据斯特潘-玻尔兹曼定律,物理学家算出太阳温度下降到不适合生命生存的时间大约为数百万年。