科幻里的科学槽(二)地球你为什么流浪
作者有权在小说里设定自己的宇宙规则,但是最好顺便介绍一下真实世界里有关的科学理论,供读者当背景材料,以免误读。
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刘慈欣在《流浪地球》里写到了氦闪,于是氦闪成了国产科幻里的一个大灾变母题。那么氦闪到底是肿么回事涅?我就简单说一下现有模型下的太阳演化晚期过程。
太阳演化到晚期,中心氢核变成了氦核。这时的氦核不聚变,在重力作用下收缩,温度升高,最后达到电子简并态(简并态的概念在网上搜吧)。同时氦核外面的一层氢壳继续聚变,聚变成的氦使得氦核质量越来越大。但是注意,这时太阳的外层却是膨胀的,至少膨胀到金星轨道吧,变成亚巨星或红巨星,并且会有星风物质损失。随着中心的氦越来越多,温度越来越高,到了10^8K,氦核终于开始燃烧,这就是氦闪。
“由于氦核是高度电子简并的,氦燃烧是非稳定的爆炸式燃烧,称之为氦闪耀。氦闪耀的时间很短,一般只有几秒到几分钟。在这么短时间内所释放出的大量能量是不可能传递到恒星的表面,并被人们观测到。”(《恒星物理》黄润乾)
氦闪之后,氦核简并态解除,同时太阳反而会有所收缩,再次进入一段稳定时期,大概稳定个20亿年吧。
太阳核心的氦也燃烧殆尽时,太阳再次膨胀为红巨星,同时有大量物质损失,形成行星状星云,之后再被吹散,最后剩下一个简并态的碳氧核,也就是白矮星。
综上,氦闪发生之后,太阳系会进入一个稳定期,地球暂时不需要流浪了。反而是氦闪之前,太阳膨胀,人类要么离开地球,要么带着地球换一个远点的轨道,否则就跟着地球一起化成渣吧。
补充材料:由于氦的聚变是在高密度情况下进行的,它会燃烧得非常迅猛,这就是氦闪跃。不过即使是氦燃烧进行得非常迅猛,人们也不应该相信,在太阳(假定有朝一日太阳变到这一步)的外部会有明显的感觉。由于太阳的惯性可以使内部产能率短时间的增大而在外部仅有很小的影响。氦燃烧在200 年时间里进行得很剧烈,然后它又逐渐回复为平稳的燃烧。(《千亿个太阳》)
小知识:太阳的体积不是越烧越小,而是越烧越大的。
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刘慈欣在《流浪地球》里写到了氦闪,于是氦闪成了国产科幻里的一个大灾变母题。那么氦闪到底是肿么回事涅?我就简单说一下现有模型下的太阳演化晚期过程。
太阳演化到晚期,中心氢核变成了氦核。这时的氦核不聚变,在重力作用下收缩,温度升高,最后达到电子简并态(简并态的概念在网上搜吧)。同时氦核外面的一层氢壳继续聚变,聚变成的氦使得氦核质量越来越大。但是注意,这时太阳的外层却是膨胀的,至少膨胀到金星轨道吧,变成亚巨星或红巨星,并且会有星风物质损失。随着中心的氦越来越多,温度越来越高,到了10^8K,氦核终于开始燃烧,这就是氦闪。
“由于氦核是高度电子简并的,氦燃烧是非稳定的爆炸式燃烧,称之为氦闪耀。氦闪耀的时间很短,一般只有几秒到几分钟。在这么短时间内所释放出的大量能量是不可能传递到恒星的表面,并被人们观测到。”(《恒星物理》黄润乾)
氦闪之后,氦核简并态解除,同时太阳反而会有所收缩,再次进入一段稳定时期,大概稳定个20亿年吧。
太阳核心的氦也燃烧殆尽时,太阳再次膨胀为红巨星,同时有大量物质损失,形成行星状星云,之后再被吹散,最后剩下一个简并态的碳氧核,也就是白矮星。
综上,氦闪发生之后,太阳系会进入一个稳定期,地球暂时不需要流浪了。反而是氦闪之前,太阳膨胀,人类要么离开地球,要么带着地球换一个远点的轨道,否则就跟着地球一起化成渣吧。
补充材料:由于氦的聚变是在高密度情况下进行的,它会燃烧得非常迅猛,这就是氦闪跃。不过即使是氦燃烧进行得非常迅猛,人们也不应该相信,在太阳(假定有朝一日太阳变到这一步)的外部会有明显的感觉。由于太阳的惯性可以使内部产能率短时间的增大而在外部仅有很小的影响。氦燃烧在200 年时间里进行得很剧烈,然后它又逐渐回复为平稳的燃烧。(《千亿个太阳》)
小知识:太阳的体积不是越烧越小,而是越烧越大的。