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问题

太阳越来越大还是越来越小，太阳怎么形成的之后又将怎么消亡？

回答
太阳，这颗炽热的星辰，它究竟是膨胀还是收缩？它的诞生与终结又隐藏着怎样的故事？

我们抬头仰望，眼前这颗散发着温暖光芒的太阳，它给地球带来了光明与生机。但你有没有好奇过，这颗巨大的火球，它是在不断变大，还是在逐渐缩小？而它又是如何从虚无中诞生的，最终又将走向何方？这其中蕴含着宇宙最深邃的奥秘，也诉说着一颗恒星波澜壮阔的一生。

太阳，它是在长大还是在变小？

从我们日常的感受来说，太阳似乎总是在那里，大小似乎没有太大变化。但从科学的角度来审视，太阳的大小变化是一个极其漫长且复杂的过程，并且在不同的演化阶段，它会有不同的表现。

眼下的太阳，处于一个相对稳定的“壮年”时期。 它的核心正在进行着氢核聚变，将氢原子转化为氦原子，释放出巨大的能量。这个过程就像一个精密的引擎，其内部的压力与引力达到了一个动态平衡。你可以想象，核心的核聚变产生的向外的推力，就像一个强大的心脏在跳动，而太阳自身的质量又产生强大的引力，试图将它向内挤压。正是这两种力量的巧妙抗衡，才使得太阳在数十亿年的时间里，保持着相对恒定的尺寸。

然而，这个平衡并非永恒不变。在更长的时间尺度上，太阳其实是在缓慢地、不为人察觉地“成长”着，但这种成长并非体积上的真正膨胀，而是指其光度和质量的缓慢变化。 随着核心的氢燃料逐渐被消耗，聚变反应会变得稍微剧烈一些，导致太阳的温度和亮度在数亿年尺度上缓慢增加。这意味着，在过去的几十亿年里，太阳其实比现在更小、更暗一些。当然，这种变化非常非常缓慢，我们难以在短期内察觉。

但未来，情况将发生翻天覆地的变化。 当太阳核心的氢燃料耗尽，它将进入下一个演化阶段——红巨星阶段。届时，太阳的半径将急剧膨胀，足足是现在太阳的几百倍，体积会变得无比巨大，甚至会吞噬掉水星、金星，并逼近地球。这是一种剧烈的“变大”，是太阳生命晚期最显著的特征。

所以，我们可以这样理解：在我们能观察到的近中期内，太阳的大小相对稳定，但它在漫长的生命周期中，质量和亮度都在缓慢增加。而未来，它将经历一次巨大的膨胀，成为一颗红巨星。

太阳，究竟是如何形成的？

太阳的诞生，是一场浩瀚宇宙中壮丽的“星云碰撞”。这要追溯到大约46亿年前，在银河系的一片巨大星际气体和尘埃云中。这片星云，主要由氢和氦组成，也包含着一些更重元素的痕迹，这些元素是更早期的恒星死亡时抛洒出来的“星尘”。

想象一下，这片巨大的星云并非均匀分布，而是存在着密度上的微小差异。某个外来的扰动，比如附近超新星爆发产生的冲击波，或者星系间的引力作用，可能成为了引爆这一切的导火索。这些扰动使得星云中的某些区域密度更高，引力也更强。

在引力的作用下，这些高密度区域开始收缩。物质不断地向中心聚集，就像水流汇聚成漩涡一样。随着收缩的进行，气体和尘埃的速度越来越快，相互碰撞产生的摩擦力也越来越大。

关键的转折点出现在星云中心的温度和压力急剧升高之时。 当收缩到一定程度，核心的温度达到了约1000万摄氏度，并且压力也达到极高值时，一个奇迹发生了：氢原子开始发生核聚变反应。 质子（氢原子核）克服了它们之间的电斥力，强行结合在一起，形成氦原子核，同时释放出巨大的能量，主要是以光子和中微子的形式。

这个能量的释放，也产生了向外的辐射压力，它开始与物质收缩的引力抗衡。当向外的辐射压力与向内的引力达到平衡时，这团正在燃烧的物质就稳定下来，形成了一颗新的恒星——我们的太阳。

最初形成的太阳，是一个炙热的、旋转的巨大球体，其周围可能还环绕着一层剩余的气体和尘埃盘。在引力的作用下，盘中的物质逐渐聚集，形成了行星、小行星和彗星。我们太阳系的行星，就是这样从太阳诞生后的“副产品”中演化而来的。

太阳，它又将如何消亡？

太阳的生命就像所有恒星一样，是有一个时间表的，这个时间表由它的质量决定。而我们的太阳，是一颗中等质量的恒星，它的生命周期相对较长，大约有100亿年的时间。它已经走过了大约46亿年，正处于生命的“壮年”时期。

未来的消亡过程，将是漫长而又壮观的。

1. 红巨星阶段（约50亿年后）： 当太阳核心的氢燃料耗尽后，核聚变将停止。核心的引力作用会重新占据上风，开始收缩。然而，核心外层仍然有未燃烧的氢，这些氢会开始围绕着收缩的核心进行聚变。这种新的聚变层会产生比之前更巨大的能量，并将太阳的外层物质向外推开。结果就是，太阳的半径会急剧膨胀，表面温度降低，颜色变得更红，变成一颗红巨星。如前所述，它会吞噬掉内层行星。

2. 氦闪与水平分支阶段： 随着核心的收缩，氦原子核的密度和温度会进一步升高，最终达到约1亿摄氏度。这时，氦原子核会开始融合，形成碳和氧。在太阳这样的中等质量恒星中，这种氦聚变可能发生得非常迅速且剧烈，被称为氦闪。氦闪之后，太阳会进入一个相对稳定但比之前更热、更小的阶段，我们称之为水平分支阶段。

3. 渐近巨星支阶段： 当核心的氦燃料也耗尽后，太阳将再次发生变化。这次，核心将收缩，形成碳氧核心，而在核心外层，将同时存在两个聚变层：一个氦聚变层和一个氢聚变层。这种双层聚变会再次导致太阳体积膨胀，但这次的膨胀更为剧烈，太阳会成为一颗渐近巨星。在这个阶段，太阳会变得非常不稳定，会周期性地抛射出大量外部物质，形成行星状星云。

4. 行星状星云的形成： 在渐近巨星阶段的末期，太阳的外层物质会被强烈的恒星风吹散，形成一个膨胀的气体外壳，这就是行星状星云。这个星云在望远镜下看起来可能像美丽的环状或泡状结构，但它与行星并没有直接关系，这个名字来源于早期天文学家在观测时将其误认为是行星。

5. 白矮星： 当太阳抛射出几乎所有的外层物质后，只剩下曾经的核心，也就是由碳和氧组成的致密核心。这个核心会变得非常热，但由于没有了聚变反应的能量来源，它会开始缓慢地冷却。由于其质量仍然很大，但体积却非常小，所以我们称之为白矮星。一颗白矮星的密度极高，一茶匙的物质可能重达数吨。

6. 黑矮星（理论阶段）： 白矮星会不断地辐射能量，逐渐冷却。随着时间的推移，它会变得越来越暗，温度越来越低。理论上，在宇宙的年龄还不足以让白矮星完全冷却到背景温度的情况下，它最终会变成一颗黑矮星。这颗理论上的黑矮星将是一颗冰冷、黑暗、不再发光的致密天体，它将是太阳漫长生命旅程的终点。

所以，太阳的生命是一个从诞生到繁荣，再到缓慢衰老，最终归于沉寂的过程。它的变化，是宇宙规律的深刻体现，也是我们理解自身所处宇宙的一部分。我们看到的太阳，只是它生命中的一个瞬间，而它的全部故事，则是一部跨越数十亿年的宏大史诗。

网友意见

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  • 新品，哦对了不要脸下，有日报推荐的朋友可不可以帮推荐下。
  • 还是按我一贯的方法说了，不知道大家听没听说过有个成语叫做“七月流火”，好了问题来了，这个成语是什么意思？

其实七月流火这个看起来就很炎热的词，意思和字面上来正好相反。其实是古人“夜观星象” (๑•̀ㅂ•́) ✧，发现到了农历七月天气逐渐转凉的时候，“大火星”西行，所以慢慢的这就成了个对应关系，也就是每当“流火”的时候，天气就要变冷了。

好了，第二个问题来了，“大火星”是什么？

“大火星”可不是我们的小伙伴战神马尔斯——“火星”，而是一个距离地球极其遥远（430光年）的恒星“心宿二”，没听说过？好吧，那换句话说，这颗恒星就是我们熟知的“天蝎座”的α星（天蝎座主星），为什么这颗心宿二离我们这么远还可以被称为“大火星”，很好理解，因为这货实在是又大又红，所以天文学对这种行星也有个命名——红巨星。

图 天蝎座的心宿二 其实和他一个等级的红巨星还有金牛座的α星毕宿五，不过我们看东方起名字就很有诗意，“心”宿属于“东方苍龙七宿”（角、亢、氐、房、心、尾、箕），毕宿属于“西方白虎七宿”（奎、娄、胃、昴、毕、觜、参），听说过西游记的“奎木狼”吧，就是来自这里的。当然了，毕宿五，心宿二，轩辕十四，北落师门又叫“四大王星”，好了还是回到太阳的问题来。

  • 心宿二有多大呢，这么说吧，现在比较认可的说法，直径是太阳的700——900倍，嚯，都要赶上太阳和木星大小的比了，我们的太阳和人家比起来就像个大行星一样。但是我们可不要妄自菲薄，别看这货又大又红，其实这货已经离死不远了。

图 心宿二的大小，太阳不是那个小球，而是那个小点。

好了回到太阳，我们的太阳现在是一个正是阳刚之气爆发的兄贵♂恒星，我们一般叫这个阶段“主序星”，按照太阳的质量来说，基本可以说有100亿年的“主序星”阶段，而太阳现在的年龄仅仅只有50亿年，也就是说，太阳还有漫长的路要走。

  • 那么为什么这些恒星会有寿命呢？下面这几个带数字的段落还是挺重要的，不过实在不喜欢也可以跳过去，本文还是以科普为主。
  1. 先说一下这个把，知道“氢弹”吧，这东西其实本质是，氢原子核（其实是氘氚这两个同位素）产生了神奇的“核聚变”，那么写成公式是这样的。

  2. 好吧其实我是很不爱写公式的，可以简单说下，原子核是质子中子组成的，我们知道我们是按照质子数量确定元素，原子核里有一个质子的就是氢（氢本来是没有中子的），但是原子核里面不管有多少中子本质上还是氢，氢就有这两个挂了1个中子和2个中子的同位素“氘”“氚”小伙伴（就是上面公式里的那两个H），然后这两个原子核在高温高压“引燃”的情况下，发生“核聚变”，直接变成了氦原子核（2个质子2个中子）和一个中子，但是这个过程中，氦原子核的质量其实是和氘氚原子核质量相加不一样的，这种丢失的质量产生了大量的能量。（可以补充下，就是越大的原子核，就需要越多的“结合能”，所以质量也就越小）
  3. 爱因斯坦不是有个很有名的公式么E=MC²，也就是说丢失的这些质量全部乘以了光速（3后面8个0）这个本来就大的吓人的数的平方，也就是说这个能量是惊人的，这也就是传说中的“核能”。
  4. 然而这种“核聚变”由于强力和库仑力的影响，很难发生，所以一般都会找个由重核裂变的原子弹来“引燃”这个反应。

  • 好了回到正题，其实宇宙也是这样，宇宙在诞生的时候，其实是有大量的均匀的“中性原子气体云”的，只不过随着引力的不均衡，这些“云”开始大量聚拢，这个“压缩”的过程就产生了大量的能量，也就是这个时候，大量的前面说过的氢原子核被”引燃“开始发生核聚变了，这种伴随着巨大能量，加上还有一种类似高温气体的叫做“等离子体”的东西（这个我在另一个关于火焰的回答里说过，虽然上了日报但是感觉有点问题），组成了我们熟知的“大火球”——恒星。

（当然了，如果这个氢核没被点燃就灭了，就变成了“褐矮星”）

我们的太阳，就是一个巨大的“氢弹”，正在发生着剧烈的核聚变，可是这氢核毕竟是有限的，等到我们太阳走到末日的时候，也就是氢原子核快要耗尽的时候。

根据前面那段，我们也知道，氢核聚变“燃烧之后”的“废渣”就是——氦原子核。

所以太阳将要走到末日的时候，一个神奇的“回光返照”出现了。

  • 太阳内部大量很难被“点燃”的“废渣”氦原子核，导致失去能量的核心开始迅速坍缩，好了，就像刚才说的恒星形成的阶段一样，核心这么一坍缩，又产生了大量的能量造成高温高压，这么一来太阳的外层开始迅速膨胀，甚至远远超过了壮年时期。

这就是神奇的“内核坍缩，外层膨胀”。

结果坍缩的过程中，一直“冥顽不化”的废渣氦原子核竟然也开始被“点燃”了，氦原子核的质量更大，所放出的能量就更多，这样一来，本来快死的太阳，就会变成和心宿二一样的——红巨星。

红巨星温度很高，体积极大，这样一来我们地球这种“近日行星”，基本就成了给太阳塞牙缝的零食了，这个过程还最少要持续10亿甚至20亿年。

但是回光返照毕竟是回光返照，等到氦原子核也烧完了，变成了碳原子核甚至氧原子核的时候，以太阳这两下子，基本上是点燃不了它了（其实如果有更大的能量，最后会一轮一轮的变成铁原子核这样的稳定状态）。

这样一来，外层也基本烧的差不多了，内层又接不上供应，最终外层的等离子体火球们，进行了最后一次的搏斗，然后烟消云散，当然了那时候我们的地球也早就化为灰烬，随风飘散了。内层继续坍缩，直到几乎全部坍缩成了这些实在不能点燃的原子核 们，也就成为了一个密度极大极大极大的——“白矮星”。

太阳这种质量的恒星，坍缩成白矮星的时候和地球才差不多大，用白矮星的材料做几个一米见方的方块，远洋货轮都拉不动。

图 太阳等级质量的白矮星和地球的大小比较

可是太阳确实质量不大，所以死也不会死的很光荣，而那些质量很大的，就比如刚才说的心宿二，它在死亡的时候，会因为自身极大的质量导致坍缩成密度更大的——“中子星”。中子星这东西，电子都被压缩到了和质子中和成为了中子，也即是说几乎由中子组成的这东西成了个密度难以想象的天体，也就是说心宿二这种比太阳大700倍的大家伙，最后也就变成个普通行星的大小。

  • 而质量再大一些再坍缩厉害一些的恒星，也就会达到比中子星密度更大，引力更大的神奇物质也也就是传说中的大家都听说过的——黑洞。黑洞已经超出了我们的理解范围，这东西连中子都不是了，是物质的终极，它没有粒子没有时间，一切的一切都在巨大的坍缩巨大的引力巨大的密度下化为虚无，成为这宇宙中最容易引起猜测的玩意儿。


以上，基本就是这些了，也欢迎大家关注我和我的专栏——祖先。
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首先，太阳是一颗小质量恒星（质量小于2.3倍太阳质量的恒星为小质量恒星，介于2.3倍～8.5倍太阳质量之间的恒星为中等质量恒星，大于8.5倍太阳质量的为大质量恒星）。

其次，目前太阳正处于主序星阶段，正当壮年。



以太阳的质量，它会在主星序中停留100亿年，而现在太阳的年龄不过50亿年，所以，太阳会将现在的体积至少保持50亿年。

50亿年之后，太阳核心部位的氢燃料将燃烧完毕，只剩下氢燃烧后剩下的炉渣——氦。由于氦燃烧需要的温度更高，所以在太阳内部会暂时失去能源，无法产生强大的辐射压力，因此太阳核心会在重力作用下迅速坍塌收缩，在收缩过程中，由于巨大的压力，会使温度极速升高，而巨大的压力也会把太阳的外壳推开，从而形成内核收缩、外壳膨胀的局面。核心部分巨大的压力产生的极高温度也会点燃氦的核聚变，而外壳部分超高的温度则会点燃外壳中氢的核聚变，从而使得太阳核心燃烧氦，外层燃烧氢，所产生的能量使得太阳外层更加膨胀，从而形成红巨星。

换言之，那时太阳体积将极大的膨胀，到底能膨大到多少呢？这么说吧，到时候地球也在太阳的肚子里。

太阳在红巨星的阶段将停留20亿年，最后核心的氦也被烧光，只剩下新的炉渣碳和氧。和以前一样，太阳内部又失去了能源，没办法抵挡外层巨大的重力，因此外层会再次急剧收缩坍塌，但是由于碳和氧核聚变需要的温度极高，而太阳的质量太小，压缩产生的温度不足以点燃碳和氧的核聚变，因此太阳核心的核聚变就此结束，只是在外层中的氢和氦继续燃烧，维持着太阳的光芒，这时太阳已经是风烛残年了。

这时，由于太阳核心失去了能源，因此外层会在重力作用下极度收缩，密度越来越高，直至达到6×10^7克／立方厘米时，恒星内部的电子之间会产生一种压力，阻止物质继续被压缩，这种压力叫做“简并压力”，这时太阳核心体积极小，温度极高，这就是白矮星。而太阳外层持续膨胀，越来越大，直至和核心脱离，形成弥漫空间的行星状星云，星云膨胀很快，大约5万年后，就会被完全吹散，不复存在，只剩下中心一颗孤零零的白矮星，大小大约和地球差不多。

由于白矮星没有任何能量来源，只能靠以前的积蓄来维持温度和辐射，当耗尽积蓄的能量后，最终会暗下去，变成黑矮星。

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