当孩子问「地球什么时候会消失」该如何回答? 第1页

目前看来，不考虑人类造成的影响，地球或吞掉了地球的太阳会在约 10^30 年后掉进银河系中心黑洞。考虑人类造成的影响，地球可能永远存在。

你也可以考虑“无论如何，曾经参与构成地球的一些质能已经用辐射的形式散入太空”“时间并不像我们感知的这样流逝”之类，得出地球的一部分可以永远存在的结论。

50 亿~75 亿年后，地球有概率被红巨星太阳摧毁，但不是绝对的。在成为红巨星的时候，太阳的质量预计比现在少约 30%，若不考虑潮汐的影响，在太阳半径膨胀到 1 天文单位的时候地球轨道半径约为 1.7 天文单位，不会直接落入太阳；但是，2008 年进行的计算机模拟^[1]显示，地球轨道届时会因为潮汐效应的拖曳而逐渐衰减，使其有大概率落入太阳。

• 行星之间引力摄动的增量效应使整个内太阳系长远而言表现出混沌 。数十亿年后行星的轨道目前极难预测。对未来 50 亿年间太阳系演化的计算机模拟表明，地球与水星、金星或火星发生撞击的概率不到 1％，这段时间内一颗太阳系外恒星经过太阳系并将地球从太阳系中拖出的概率约十万分之一，一对双星经过太阳系并将地球捕获带走的概率约为三百万分之一。在发生上述小概率事件后，地球在掉进银河系中心黑洞之前先掉进某个恒星里的概率会有所上升。
• 仙女星系和银河系的融合或互相掠过可能将太阳系甩出银河系，但基本上不会给地球任何直接伤害。

太阳在上述时代没有摧毁地球的话，地球可以围绕白矮星太阳继续运动、等待太阳系逐渐坠向银河系中心黑洞，在约 10^30^[2]~10^33 年后掉进去，抑或在比这早得多的年代毁于和恒星级天体的接触，包括撞上黑矮星^[3]太阳。

• 预计 10^19 年尺度上地球可能被暴力放松效应甩出太阳系，否则在 10^20 年尺度上地球会撞上黑矮星太阳。

如果人类文明或比我们更晚地崛起于太阳系内的文明能够存在到需要考虑地球的上述命运的年代，其拥有的力量大抵可以拮抗以上一切。因此，地球的“寿命”也可能被无限期地延长，跨越质子可能的衰变、超越所有构成粒子的隧穿、无视辐射时代或大撕裂。

参考

1. ^ https://dx.doi.org/10.1111%2Fj.1365-2966.2008.13022.x
2. ^ 科学计数法，1后面有30个零的数字
3. ^ Barrow和Tipler估计，白矮星在形成后约1E15~1E25年变成黑矮星。

大约在75.9亿年后，地球会被太阳吞没^[1]。

太阳系起源于46亿年前的一片星际分子云，这其中主要就是氢分子。在周围超新星爆发的影响下，这片分子云相互吸引，逐渐坍缩，就变成了太阳。而剩下的一点分子相互聚集，逐渐形成了太阳系的行星等，包括地球。

地球的命运在太阳，不在地球本身^[2]。

那就要看看未来的太阳会怎么变化。

那太阳是什么呢？其实就是一坨气体，氢气和氦气占据了总质量的74.9%和23.8%。但是太阳质量太大了，是地球质量的33.3万倍。质量大，引力就大，太阳中心的温度和压力也就随之升高。

温度有多高呢？

1500万摄氏度！

在这个温度下，任何物体都会被汽化。实际上，在这个温度下，电子因为能量太高，根本就无法被原子捕获形成原子。原子核的能量也很高，速度很快，虽然原子核带正电荷，相互排斥，但是如此高温使得原子核能突破电磁排斥力而相互碰撞。

由此，在太阳核心处，氢核^[3]开始发生核聚变，六个氢核经过质子-质子链反应，变成一个氦核和两个质子，同时释放出巨大的能量。这也是太阳发光发热的能量来源。

这样的核聚变反应，太阳已经持续了45亿年了。目前正值中年期，每秒中有超过400万吨的质能放射出来，以这个速率，到目前为止，太阳大约转化了100个地球质量质能。

虽然太阳的质量很大，氢也很多，但总有一天会消耗完。

在大约50亿年后，太阳核心的氢会被全部消耗完，转变成氦。没有了核聚变的能量来源，核心的氦向内收缩，释放出热量，这个热量由点燃了核心外边一圈的氢气，继续核聚变，而外围核聚变的存在又使得内核更快速收缩，结果释放出更多的能量，促进了外围的核聚变。这就导致太阳内部释放出更大的能量，太阳也就因此而膨胀。膨胀又使得太阳的表面温度有所下降，看起来颜色偏红。因此，这样的天体就被叫做红巨星^[4][5]。

温度的继续升高会引燃核心的氦开始发生核聚变，突然发生的聚变会导致太阳快速地释放巨大的能量。这被称为“氦闪”。电影《流浪地球》中，就是因为太阳发生氦闪，地球才不得已离开太阳系而流浪。

此时的太阳，就变成了一颗红巨星。

此时，太阳会膨胀到很大，超过现在直径的200倍。金星和水星会被太阳吞没，地球原本的轨道也会进入到太阳内部。

不过，在太阳膨胀的过程中，有30%左右的质量会被吹飞，所以地球的轨道也会外移。尽管如此，最新的研究表明，地球与太阳的潮汐作用，依然会把地球越来越近。除此之外，太阳外围的物质，也会逐渐减缓地球的运动速度。

所以，大约75.9亿年后，地球就会被太阳吞没。地球的历史也将就此终结^[6]。

即使地球有幸没有被吞没，在太阳的烧烤模式之下，地球上的空气和水分早就进入太空，地球也就只是一个烤焦的石头而已。

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参考

1. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_Earth
2. ^ 这里是指地球的存亡，而不是地球上的环境、生物存亡等
3. ^ 氢原子核，即质子
4. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B4%85%E5%B7%A8%E6%98%9F
5. ^ https://www.zhihu.com/question/28512562
6. ^ 不排斥未来的研究推翻或修改此结论的可能

地球最可能的结局：被太阳蒸发，最终化作宇宙尘埃。

11亿年后，太阳光度增加10%。

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℃上下。

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的释放。

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5×10^41 J^[2]，约为超星新爆发的0.3%。地球吸收的氦闪能量，就高达10^32 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10^10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10^33 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10^35 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

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.