大年初一，《流浪地球2》即將上映。讓我們簡(jiǎn)要回顧一下第一部的情節(jié)，以及它的科學(xué)設(shè)定：太陽(yáng)出了問(wèn)題。

在《流浪地球1》中，天文學(xué)家確認(rèn)，太陽(yáng)開始膨脹，地球持續(xù)升溫，100 年后，太陽(yáng)將吞沒地球軌道，人類文明的存亡開啟倒計(jì)時(shí)。全世界的人們空前團(tuán)結(jié)，制造了行星發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著地球飛往比鄰星。

離開電影，站在地上，跺跺腳……什么也不會(huì)發(fā)生。

(資料圖片僅供參考)

整個(gè)地球的總質(zhì)量接近 6000000000000000000000000?千克（別數(shù)了，24 個(gè) 0），相當(dāng)于全體人類體重總和的幾萬(wàn)億倍。地球用如此之大的質(zhì)量對(duì)抗自身的強(qiáng)大引力，使地球承受自身引力時(shí)，不會(huì)隨意塌陷，也不會(huì)縮成一團(tuán)。

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太陽(yáng)，總質(zhì)量是地球的幾十萬(wàn)倍，比地球強(qiáng)大得多的自身引力也沒能擠壓太陽(yáng)，是因?yàn)橹翁?yáng)的是另一種力量——光的輻射壓力。

太陽(yáng)的引力指向核心，而釋放的光的輻射指向外部，兩個(gè)力量相互平衡，我們才有一個(gè)穩(wěn)定發(fā)光的太陽(yáng)。穩(wěn)定的太陽(yáng)對(duì)我們來(lái)說(shuō)就意味著賴以生存的環(huán)境，也就意味著今天我們司空見慣的一切。

但是，太陽(yáng)并不會(huì)一直這么穩(wěn)定。

新生的太陽(yáng)相對(duì)暴虐，核心制造核聚變反應(yīng)的機(jī)制還沒有成熟，外部又籠罩在濃密的分子云中，整個(gè)太陽(yáng)就像青春期的孩子，陰晴不定。而衰老的太陽(yáng)喪失了本來(lái)的能量來(lái)源，依靠替代性的機(jī)制輸出輻射，也越來(lái)越不正常。

只有如今天這樣壯年的太陽(yáng)，年富而力強(qiáng)。

在太陽(yáng)核心的深處核聚變?cè)诓粩嗟剡M(jìn)行著。高溫高壓的環(huán)境下，原子核被迫擠在一起，原子和原子之間本能的排斥力也難以抵擋擠壓它們的力量，最終，原子核重新排列，質(zhì)子和中子重新結(jié)合成氦原子。這樣的過(guò)程伴隨著巨大能量的釋放。釋放出來(lái)的能量來(lái)到地球，就是我們看到的陽(yáng)光。這是宇宙中最高效率的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，能量被源源不斷的制造出來(lái)，新的原子被合成出來(lái)并且儲(chǔ)存在太陽(yáng)的核心，但對(duì)整個(gè)太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，體積和質(zhì)量的虧損可以忽略不計(jì)。

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太陽(yáng)以“原子制造機(jī)”的身份已經(jīng)存在了將近 45 億年，這樣的情況在未來(lái)還會(huì)持續(xù) 45 億年。但是，一旦太陽(yáng)核心的氫原子消耗殆盡，合成新原子的材料庫(kù)存不足，一切都將結(jié)束。

50 億年后，當(dāng)太陽(yáng)的核心的氫基本上都轉(zhuǎn)變?yōu)楹?/strong>，不能再制造能量向外輻射，向內(nèi)的引力開始主導(dǎo)一切時(shí)，太陽(yáng)的核心會(huì)向內(nèi)塌陷，內(nèi)部溫度升高，更強(qiáng)烈的反應(yīng)點(diǎn)燃內(nèi)核之外其余的氫，而外層物質(zhì)向外推，整個(gè)太陽(yáng)增大兩到三倍，成為一個(gè)“亞巨星”。

隨后，整個(gè)太陽(yáng)向外繼續(xù)膨脹，產(chǎn)生能量的效率大幅度降低，昔日黃白色的光芒不再，取而代之的只有橙紅色的暗光，太陽(yáng)以又大又紅的的姿態(tài)走入生命的最后階段。這個(gè)時(shí)候的太陽(yáng)核心繼續(xù)內(nèi)落收縮，核心溫度繼續(xù)升高，點(diǎn)燃了過(guò)去的反應(yīng)產(chǎn)物氦，使氦開始進(jìn)行新的核反應(yīng)釋放能量。這個(gè)反應(yīng)的過(guò)程中出現(xiàn)短暫的氦的爆炸現(xiàn)象，稱為“氦閃”。隨著氦的燃燒巨變，太陽(yáng)外層繼續(xù)膨脹，成為一顆“紅巨星”。金牛座的畢宿五和牧夫座的大角星，正在走向這樣的階段。

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太陽(yáng)膨脹的過(guò)程，讓本來(lái)壯年黃白色光芒的太陽(yáng)呈現(xiàn)紅色，使太陽(yáng)變成一顆巨大的紅巨星。紅巨星的顏色意味著，它的表面溫度比過(guò)去降低了幾千度。但因?yàn)榕蛎浟说某叽纾t巨星的亮度急劇增加，相當(dāng)于穩(wěn)定階段太陽(yáng)亮度的 10000 倍。同時(shí)，地球與太陽(yáng)表面急劇接近，讓我們感受到了溫度的劇烈升高。

在這個(gè)過(guò)程中，太陽(yáng)猛烈的輻射吹走了外層的大量質(zhì)量，損失了質(zhì)量的太陽(yáng)對(duì)地球的引力自然減小。其結(jié)果是，地球和太陽(yáng)的距離變遠(yuǎn)，將在更大的軌道上圍繞太陽(yáng)，差不多接近今天火星的軌道。但最終膨脹了的太陽(yáng)可以吞沒太陽(yáng)系里最內(nèi)層的水星、金星、地球，紅色的太陽(yáng)邊緣直逼火星軌道。

這不是《流浪地球》的想象，這是實(shí)打?qū)嵉拿凶⒍āＬ?yáng)半徑擴(kuò)大 250 倍，相當(dāng)于在很短的時(shí)間內(nèi)一個(gè)西瓜變成了一座電影院。怒吼的太陽(yáng)風(fēng)席卷世界，地球變成焦土，隨后在巨大的太陽(yáng)火球中隕歿。

變成紅巨星的太陽(yáng)將地球變成煉獄。圖片來(lái)源：Wikimedia Commons

徹底燒完的太陽(yáng)把自己的外殼拋出去，只剩下一個(gè)致密的核心就像一塊燒白了的火炭一樣漸漸冷卻，這就是白矮星。白矮星的質(zhì)量只有最初太陽(yáng)的一半。拋出去的外殼是塵埃和氣體，它們吹散到宇宙空間中，彌漫開來(lái)，成為一大片云霧狀的存在，這就是行星狀星云。就靠這種方式，太陽(yáng)把它制造的新原子通過(guò)塵埃和氣體還給了宇宙。富含新原子的塵埃和氣體慢慢飄蕩，彌散，冷卻，死寂——太陽(yáng)系的墓場(chǎng)。

在每一天的時(shí)間里，在整個(gè)可觀測(cè)宇宙的范圍內(nèi)有幾億顆恒星正在誕生，同時(shí)有幾億顆恒星正在走向生命的終點(diǎn)。對(duì)地球和地球上的生命來(lái)說(shuō)的滅頂之災(zāi)，只是宇宙里的常態(tài)。《流浪地球》里說(shuō)的太陽(yáng)提前進(jìn)入了衰老的階段，將在未來(lái) 100 年之內(nèi)膨脹成紅巨星。感謝太陽(yáng)和它的引力規(guī)律，讓這一切還沒有發(fā)生。

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作者：高爽 科普作家、海德堡大學(xué)天文學(xué)博士

審核：劉茜 北京天文館研究員