11亿年后的太阳，有多可怕？

本文来自微信公众号：瞻云（ID：zhanyun2028），作者：瞻云，原文标题：《晚年太阳究竟有多可怕？11亿年后灭绝人类，72亿年后蒸发掉地球！》，题图来源：《太空旅客》

地球最可能的结局：被太阳蒸发，最终化作宇宙尘埃。

其实，11亿年后，太阳光度就会增加10%，全球生物都会迎来世界末日。

平均温度达到20℃，赤道和两极动植物受到明显影响。

太阳常数为1367W/m²，大约有34%的热量被大气和地球反射/散射。太阳光度增加10%之后，地球接受的直射热辐射约1000W/m²。根据辐射定律j*=εσΤ4，可计算出，地球平均温度会增加6℃。

在此之后，随着水分的大量蒸发，造成严重的温室效应，地球一边升温，一边大量流失水分。随着气压的上升，15亿年后，大气温度会超过100℃，整个地球会变成一个超高压大蒸笼，全球生物逐渐走向灭绝。

35亿年后，太阳光度增加40%。

经过20多亿年的时间，随着地球水分的全面流失，地球平均温度反而可能有所下降。但依旧比40℃（从现在的大气结构推算）的理论温度高很多。这是因为在高温下，碳酸盐会分解释放出大量的二氧化碳。

例如，金星轨道仅仅比地球近了30%，但有地球92倍压强的大气，以及96.5%的二氧化碳，所以它的温度高达462°C。

随着水蒸气消失，地球大气中的二氧化碳已经成为主要成分。温度会比金星低一些，大约300℃。

65亿年后，太阳光度增加120%。

经过数十亿年的高温，碳酸盐中的二氧化碳得到大量释放。

此时地球接收到的热辐射，比现今的金星稍高一些。

地球变成一颗超级金星，大气浓度超过现今的220倍以上，均温也超过500℃。

紧接着，太阳主序星时代结束，进入红巨星模式。

72亿年后（红巨星7亿年），太阳光度恒定增加到130%。

这个阶段，太阳的变化比较恒定，相对来说，对地球的影响并不算大。

但紧接着太阳开始爆发，随着太阳内核燃烧的速度加快。

太阳光度达到现今的17倍（增加1600%）。

由于温度过高，再加上强烈的太阳风，可能会在数亿年的时间中，吹散地球大气。

没有大气层的地球，地球变成了一颗超级水星。

阳面的温度高达500℃以上，而阴面温度低于-100℃。

此时夜晚的地表，也和水星、月球夜晚冷寂的表面，没有什么两样。

紧接着太阳内核的光度达到现今的34倍，但随着太阳的急遽膨胀，表面光度反而有所下降。

经过数亿年的时间，太阳达到红巨星的巅峰状态，光度升高到现今的2349倍。

被太阳直射的地表已经达到2470℃，地表逐渐融化，彻底化作熔岩星球。

而此时，太阳半径也膨胀了170倍，吞没了水星，也有一定可能性吞没金星，到达地球轨道附近。

经过1亿年的时间，太阳进入红巨星的渐近支（AGB）阶段。半径膨胀213倍，达到日地距离的99%。此时太阳质量已经损失了30%，由于轨道和太阳质量平方成反比，所以日地轨道会增加约20%。

所以，地球可能并不会被吞没，但根据预估数据的不同^[1]，以及太阳膨胀之后自转变慢，潮汐效应令地球公转角速度降低，轨道反而会收缩。所以，地球也可能刚好被吞没。

但不被吞没的概率，会大一些。

然而，以上情况，并不是地球遭遇的最极端环境。

到达红巨星巅峰状态后，太阳内核温度达到1亿K，发生氦闪。在足够短的时间内，释放出了过去数百万年的总聚变能量，达到5×10⁴¹ J^[2]，约为超星新爆发的0.3%。地球吸收的氦闪能量，就高达10³² J，相当于地球的引力结合能。

极短的时间内，太阳内核的光度增加10¹⁰倍。

但由于简并度的提升，以及太阳的膨胀，大量的能量不会瞬间释放出来，太阳表面的光度会降低两个数量级。

但哪怕如此，也是现今光度的1亿倍，即便考虑地球轨道的增加，也可导致地球表面的温度高达3.5万℃。

这个温度，足以把地球表面的物质摧毁成等离子状态。

在接下来的1万年的时间内，太阳光度在今天100万倍附近震荡^[3]。

虽然太阳最终质量下降到现今的50%左右，地球轨道半径增加40%，但这个光度，带给地球的温度，同样高达1万℃。

上万℃，1万年的照射，足以彻底地蒸发整个地球。

通过地球质量已经构成的元素来预估，蒸发地球的能量不超过10³³ J。但是，1万年的高达100万倍现今太阳的光度，对地球产生的热量却高达10³⁵ J。而在后续，太阳还会发生多次壳层氦闪，每次持续数百万年。

氦闪时，飞散而出的恒星物质和能量，也会对地球造成致命的冲击。

蒸发掉的地球去了哪里？它化作了围绕太阳的星际物质。

氦闪彻底结束之后，太阳化作一颗内部具有炽热（12000K）白矮星的行星状星云。

而地球，会是行星状星云的一部分。

星云宽达1光年，犹如一颗巨大的天眼，回望着那充满生机的过去。

或许，在接下来的数十亿年，在宇宙尘埃中，可能会诞生一颗新的太阳。

而原本组成地球的那些星际物质，也可能再次形成新的行星。

它或许也会诞生新的生命，开启下一个轮回。

参考文献：

[1] Schröder， K. -P， Smith R C . Distant future of the Sun and Earth revisited[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society， 386.

[2] Edwards A C . The Hydrodynamics of the Helium Flash[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society， 1969(4):4.

[3] Sackmann I J ， Boothroyd， A. ~ I ， et al. Our Sun. III. Present and Future[J]. Astrophysical Journal， 1993， 418(1):457-468.

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