這是許多人一直迷惑的一個(gè)問題。很早之前，科學(xué)家們也迷惑，因?yàn)楦鶕?jù)太陽(yáng)質(zhì)量和光譜分析，即便太陽(yáng)全部是由煤炭組成，是一個(gè)大煤球，這樣源源不斷的輻射強(qiáng)度，也只能燒5000年。

后來(lái)科學(xué)家赫姆霍茲和開爾文提出了一個(gè)理論，認(rèn)為太陽(yáng)能量來(lái)源是由于引力收縮，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，繼而轉(zhuǎn)化為輻射能。但通過(guò)計(jì)算，這種方式的能量來(lái)源，太陽(yáng)也只能維持3000萬(wàn)年左右。

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但太陽(yáng)的存在不可能只有3000萬(wàn)年，因?yàn)榈厍蛏系目铸堃不盍藥變|年。那么太陽(yáng)到底是在燒什么呢？一直到愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了顛覆人類思維的質(zhì)能方程，科學(xué)界才總算弄明白了，原來(lái)是質(zhì)能轉(zhuǎn)換得到的能量，只有這種能量，才能夠巨大而持久。

要說(shuō)清這個(gè)問題，首先要說(shuō)下恒星是什么

恒星是宇宙中的主要天體，在宇宙可見物質(zhì)中，恒星占據(jù)了90%以上的質(zhì)量。恒星都是起源于一坨巨大的分子氣體云，也叫星云或宇宙塵埃。星云在自身引力作用下，逐漸收縮，越收越緊，最終收縮成一個(gè)巨大的球體。

收縮導(dǎo)致高壓和高溫，當(dāng)核心溫度達(dá)到800萬(wàn)度時(shí)，氫核聚變就發(fā)生了。核聚變釋放出巨大能量，輻射到太空，恒星就發(fā)出了光和熱，以一個(gè)巨大的等離子球體而存在。

恒星的組成元素主要是氫和氦，而且氫的質(zhì)量占據(jù)了75%左右，其余基本都是氦。如果這顆恒星是在超新星大爆發(fā)后的塵埃中形成，組成的元素就有約1%左右的其他重元素。太陽(yáng)是太陽(yáng)系唯一的一顆恒星，是一顆在超新星大爆發(fā)后的星云中誕生。

太陽(yáng)核聚變

太陽(yáng)核心的核聚變是在1500萬(wàn)度高溫和3000億個(gè)大氣壓條件下形成的，在這樣的高溫高壓下，氫原子的核外電子被剝離了，露出光禿禿的原子核，核與核之間擠壓碰撞，就不斷融合在一起，發(fā)生著4個(gè)氫原子聚合成一個(gè)氦原子的聚變。

在氫核聚變過(guò)程中，會(huì)有約0.7%的質(zhì)量虧損。經(jīng)科學(xué)測(cè)算，像太陽(yáng)這么大質(zhì)量的恒星，每秒鐘約有6億噸氫聚變?yōu)?.958億噸的氦，其中約有420萬(wàn)噸質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，這些能量以電磁輻射的方式，從核心通過(guò)輻射和對(duì)流，不斷傳播到太陽(yáng)表面，源源不斷地輻射到太空。

太陽(yáng)核聚變的能量有多大？

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=MC^2計(jì)算，太陽(yáng)每秒輻射的能量達(dá)到3.78*10^26J（焦耳），相當(dāng)3240萬(wàn)億億度電，或1351.8萬(wàn)億顆廣島原子彈同時(shí)爆炸的威力。地球在太空中可承接這些能量的22億分之一，就是每秒接收到1.72*10^17J的能量，約相當(dāng)477億度電，1000萬(wàn)座三峽大壩持續(xù)不斷的發(fā)電總量，每秒鐘爆炸3159顆廣島原子彈的威力。

太陽(yáng)一生要燒掉多少燃料

據(jù)科學(xué)測(cè)算，太陽(yáng)的年齡已經(jīng)有50億歲了，其壽命約有100億年，就是還有50億年的燃燒，許多人有疑問：這要燒多少燃料啊，怎么就總也燒不完呢？

好，我們來(lái)測(cè)算一下：

太陽(yáng)的總質(zhì)量約2*10^30kg（千克），也就是2000億億億噸。太陽(yáng)每秒鐘要損失420萬(wàn)噸的質(zhì)量，一年325.25天（天文計(jì)量通用的儒略年），也就是31557600秒，這樣一年就要減少約1.33*10^14噸的質(zhì)量(133萬(wàn)億噸)，100億年就減少了約1.33*10^24噸（1.33億億億噸）。

這個(gè)數(shù)字看起來(lái)很龐大，但相比太陽(yáng)質(zhì)量只占約0. 000665，也就是約萬(wàn)分之七。我們想想，如果有人偷吃了你的盒飯，只占盒飯質(zhì)量的萬(wàn)分之七，你能夠發(fā)現(xiàn)嗎？不要說(shuō)萬(wàn)分之七，就是千分之一恐怕也很難發(fā)現(xiàn)吧。

那么，在這100億年有多少氫轉(zhuǎn)化為氦呢？

我們首先計(jì)算一下太陽(yáng)中氫占有的質(zhì)量：75%(2*10^30kg)=1.5*10^30kg。太陽(yáng)每秒鐘有6億噸氫轉(zhuǎn)化為氦，100億年就燒掉（轉(zhuǎn)化）氫約1.9*10^29kg，約占太陽(yáng)整個(gè)氫質(zhì)量的0. 127，也就是十分之一多點(diǎn)。

這就是說(shuō)，太陽(yáng)的氫還有約90%仍然存在著，而且，即便是燒掉的氫，絕大部分并沒有損失掉，而是轉(zhuǎn)化為氦了，太陽(yáng)的質(zhì)量損失幾乎可以忽略不計(jì)。

這就是太陽(yáng)燃燒了幾十億年，而且還要燃燒幾十億年，總也燒不完的原因。那么有人要問了，既然太陽(yáng)燃料還充足得很，為啥又會(huì)死去呢？

既然太陽(yáng)燃料充足，為啥會(huì)壽終正寢？

其實(shí)這個(gè)問題回答起來(lái)也很簡(jiǎn)單，就像一個(gè)人到了老年，身上的骨肉還在也終歸要死去一樣，這是因?yàn)槠渖眢w整個(gè)構(gòu)架壞了，某關(guān)鍵部分不能運(yùn)行了。

太陽(yáng)也是這樣，其氫的燃燒只是在核心部分，這個(gè)區(qū)域不到太陽(yáng)半徑的1/5~1/4，燒完了這個(gè)區(qū)域的氫，或者說(shuō)燒到一定程度，這個(gè)區(qū)域的燃料供不上，核聚變就會(huì)熄滅。這樣，原來(lái)依靠核聚變巨大輻射壓支撐著的太陽(yáng)質(zhì)量向心壓力，就沒有了支撐來(lái)源，巨大的向心收縮壓導(dǎo)致外圍質(zhì)量向核心急速坍縮。

這時(shí)的太陽(yáng)就有點(diǎn)像泄了氣的皮球，只能茍延殘喘了。

但在這最后時(shí)光，太陽(yáng)并不甘心就默默死去，它也像人之將死的回光返照，會(huì)拼盡全力釋放出巨大能量，這個(gè)能量就是不斷升級(jí)的更重元素核聚變。

太陽(yáng)演化后期的 “回光返照”

太陽(yáng)這種質(zhì)量恒星，在主序星階段，也就是穩(wěn)定燃燒100億年的階段，只能夠產(chǎn)生氫核聚變，無(wú)法激發(fā)氦核聚變，因?yàn)楹ず司圩冃枰叩臏囟群蛪毫?。太?yáng)演化后期，當(dāng)太陽(yáng)核心氫燃料告罄，不足以支撐氫核聚變時(shí)，太陽(yáng)巨大向心坍縮會(huì)形成巨大的壓力和極高的溫度。

這個(gè)溫度達(dá)到1億度以上，這樣氦核聚變就發(fā)生了。但氦核聚變不是像氫核聚變這么溫和緩慢燃燒，而是以氦閃的方式很快完成聚變，這時(shí)的溫度會(huì)突然上升到2億度，這樣，巨大輻射就催動(dòng)整個(gè)太陽(yáng)膨脹起來(lái)，體積半徑膨脹到原來(lái)的200~300倍，這就是太陽(yáng)的紅巨星階段。

氦核聚變后，又會(huì)重演氫核聚變結(jié)束后的收縮和激發(fā)，這樣比氫重的核聚變就一級(jí)一級(jí)往上攀升。太陽(yáng)這樣的恒星最終的核聚變到生成碳，也就是元素周期表中的第六序號(hào)的元素。碳燃燒需要10億度高溫，像太陽(yáng)這樣的恒星再怎么壓也壓不出10億度，因此核聚變就不得不最終停止下來(lái)。

太陽(yáng)的歸宿

這時(shí)的太陽(yáng)引力，早已拉不住膨脹紅巨星的外圍物質(zhì)，這些物質(zhì)飄散在太空，就形成了新的星云，等待著新的聚集和恒星誕生。而核心部分，在高壓下就留下了一個(gè)約太陽(yáng)0.6倍的碳核，這個(gè)碳核約地球大小。要知道原來(lái)的太陽(yáng)體積是地球的130萬(wàn)倍，現(xiàn)在縮小到了地球大小，且還有太陽(yáng)至少60%的質(zhì)量，因此其物質(zhì)密度極高，達(dá)到每立方厘米約1~10噸。

這就是處于電子簡(jiǎn)并態(tài)的白矮星，是太陽(yáng)類恒星留下的一個(gè)尸骸，是太陽(yáng)的最終歸宿。

實(shí)際上，氫核聚變結(jié)束后，太陽(yáng)就脫離了主序星階段，到了晚年極不穩(wěn)定階段，這個(gè)階段極短，只有幾百萬(wàn)年到幾千萬(wàn)年，相對(duì)主序星100億年壽命，幾乎可以忽略不計(jì)。

大質(zhì)量恒星的歸宿

比太陽(yáng)質(zhì)量大的恒星，核心核聚變還會(huì)一直向更重元素遞進(jìn)，最終生成鐵元素，由于鐵元素極其穩(wěn)定，軟硬不吃（核聚變和核裂變都只吸收能量而不釋放能量），因此所有恒星到這時(shí)都會(huì)停止核聚變。

當(dāng)恒星質(zhì)量大于太陽(yáng)8倍時(shí)，核心聚變形成鐵球后，會(huì)發(fā)生超新星大爆炸。大爆炸后絕大部分質(zhì)量消散在太空，核心會(huì)留下一個(gè)極端致密天體。一般太陽(yáng)質(zhì)量30倍以下恒星，會(huì)留下一顆中子星， 30~40倍以上的恒星則會(huì)直接留下一顆黑洞。