爲了計算太陽還剩多少時間,可以先計算太陽的總壽命有多長。下面利用簡單的物理公式來估算太陽的總壽命。

太陽的能量來自於核心區域的核聚變反應,太陽開始核聚變被認爲是開端,結束核聚變被認爲是終點。在太陽一生的大部分時間裏,核心區域發生的是氫核聚變,四個氫原子核結合成一個氦原子核(主要通過質子-質子鏈反應)。在此過程中,會有0.7%的質量損失,根據狹義相對論的質能方程(E=mc^2),這些質量都會轉變成能量。

通過測量可知,太陽每秒釋放出的能量爲3.85×10^26焦耳。再根據質能方程,可以計算出每秒會有426萬噸的氫原子核發生質能轉換,這意味着每秒會消耗掉6.1億噸的氫原子核。

雖然整個太陽都包含氫,但只有核心中的氫纔有條件發生核聚變反應。由於核心中不斷進行氫核聚變反應,導致氫的質量佔比從平均的75%不斷下降。越接近核心,氫的比例越低。在太陽核心邊緣的氫質量佔比約爲70%,而在覈心附近的氫質量佔比僅爲33%。據估計,太陽的總質量爲2×10^30千克,太陽核心中氫的總質量爲太陽總質量的十分之一,所以能夠進行核聚變反應的氫的總質量約爲2×10^29千克。

假設太陽的輻射功率保持不變,那麼,完全消耗掉太陽核心中的氫所需的時間爲2×10^29/(6.1×10^11)秒≈3.28×10^17秒,所以太陽的壽命大約爲104億年。如果考慮到太陽的實際核聚變反應速率會越來越快,所以太陽的實際壽命應該會更短一些,估計約爲100億年。

另外,通過主序星的演化模型以及基於放射性測定年代法來測量太陽系中最古老物質的年齡,都能確定太陽的年齡大約爲46億年。因此,太陽在主序星階段還能維持大約54億年。此後,太陽將會進入持續大約10億年的紅巨星階段,它在此期間將會進行氦核聚變。也就是說,太陽的壽命還剩不到70億年的時間。最終,太陽的外層散播到太空中成爲行星狀星雲,核心則會在引力坍縮的作用下形成白矮星。

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