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谁决定了地球的命运

程捷著  2016-01-05

地球作为宇宙大家庭中的一员,必然会受到来自宇宙空间各种因素 的影响,如宇宙射线、各种粒子、彗星等。宇宙中的恒星除太阳以外, 其他的离地球都非常的遥远,因此地球受到来自太阳系以外的因素影响 比较少。而且地球处在太阳系行星的中间,外面还有很多行星,如木星、 土星等,它们能起到一定的保护地球作用,减少了外来因素的影响,尤 其是灾难性的影响因素就更少了。倒是太阳的发育和发展对地球的影响 非常大,决定了地球的命运。5.jpg

太阳是一个中等大小的恒星,在它的引力作用下,把行星 吸引在它的周围,围绕它作旋转。恒星由于质量很大,温度也很高,在 其内部不断地发生核反应,如氢聚变反应、氦聚变反应等,释放出大量 热量来,使恒星不断升温。恒星的发展有其自身的规律,这取决于恒星 的质量。

如果恒星的质量很小(小于1个太阳质量),其内部的核聚变反应非常的弱,这样的恒星就达不到红巨星阶段,直接演化形成白矮星,恒星消 亡。小质量的恒星寿命很长,可达几百亿年,但由于发射出来的光和热少, 即使在其周围有行星的话,也不能获得足够的热来满足生物的生长。4852347123531836382.jpg

中等质量的恒星(1个太阳质量的恒星),其内部的核聚变反应相对 温和些,可以发生氢聚变反应和氦聚变反应。这样的恒星的热膨胀既不 会太猛烈,也不会太弱,恒星从形成,再经历主序星一红巨星一白 矮星发展阶段,最后恒星消亡,其寿命约90亿年。

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巨大质量的恒星(5个太阳质量以上),其内部的核聚变反应非常的 猛烈,释放出大量的热量使恒星升温膨胀,以抵抗恒星的巨大引力作用。 由于巨大恒星的核聚变反应过于猛烈,恒星膨胀得太大,形成一个巨大的红彤彤的“火球”,这个阶段称为红巨星。这时恒星的引力作用都拉 不住向外膨胀的物质,最终恒星物质向四周抛射出去,这就是超新星爆 发,这颗恒星也就消亡了。处在恒星中央没有抛射出去的物质,在引力 作用下聚集在一起形成中子星或黑洞。这种巨大恒星从开始发育到超新 星爆发的时间比较短,大约6000万年左右。

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如果恒星的质量达到了 15个太阳,那么它的寿命只有1000万年。 因此在巨大恒星的周围是不可能有生命发育的。这就是宇宙中所有恒星 演化和死亡的方式,所以恒星的质量不同,其消亡的方式不同,寿命也 相差甚远。太阳已经演化了 46亿年,目前正处在主序星阶段,刚好步人 中年,再经历约40亿年的演化,太阳就到了红巨星阶段。那时的太阳 比现今要大得多,大到可以把地球都包裹进去,地球上的温度超过1000 摄氏度,地表水全部蒸发光,生物全部消失,地球表面是一片火海,根 本就没有生物生存的地方。地球的这种景象听起来很恐怖,但我们不必 有任何的担心,因为从现在到那时还有40亿年的时间,这么长的时间 足够让我们去做准备了。在红巨星阶段之后,核聚变反应逐渐减弱,太 阳演化形成白矮星。那时的太阳就如现今夜间天上一颗星星那亮,发出 的热量很微弱,地球一天24小时都是伸手不见五指,气温极低,生命 也是无法生存的。

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美国电影《地球2012》把人类未来命运的议论推到了风口浪尖。人 们一个最大的疑问就是2012年地球真的会像电影那样毁灭吗?地球会不 会被来自宇宙空间的中微子摧毁。

中微子,也称微中子,是轻子的一种,它不带电,质量非常的小(小 于电子的百万分之一),以接近光速运动,它分为电子中微子、|X(缪子)中微子、T (陶子)中微子。中微子在穿越物质时,很少发生相互作用, 在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,但也只是发生非常微 弱的弱相互作用,因此要检测到中微子就非常的困难,它真是来无踪,去无影。

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中微子的穿透力非常强,几乎可以穿透一切物质,要穿越地球直径 那么厚的物质也是轻而易举的事,即使巨大的恒星,中微子也能穿过。 但铁原子核对中微子有较大的散射截面,因此如果强大的中微子束对富 含铁原子核的外壳产生足够大的压力,会将铁原子核的外壳吹散,在瞬 间导致铁原子核的能量猛烈释放。

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地球上的中微子来源很多,大多数粒子物理和核物理过程都伴随有 中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天 然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙大爆炸、宇宙射线等。在宇 宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸残留下来的,大约为每 立方厘米100个。由于中微子的穿透力强,与其他物质相互作用弱,给 我们带来了恒星以及宇宙深处的信息。

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对于地球来说,虽然中微子的来源很多,但最主要的来源是宇宙 大爆炸、超新星爆发和太阳。宇宙大爆炸已经过去150亿年了,它所 残留下来的中微子数量也就那么多了,随着宇宙膨胀,中微子的密度 还会降低。

在宇宙天体中,仅次于宇宙大爆炸的天体活动是超新星爆发。超新 星爆发在过去的时间里已发生过无数次了,观察到距现今比较近的一次 超新星爆发是1987年2月23日大麦哲伦星云中一颗编号为SN1987A的 超新星开始爆发,在地球上接收到了由这次超新星爆发产生的中微子。

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地球的中微子还有一个重要来源是太阳,太阳在一系列的核反应中释放出大量的中微子,太阳放射出的中微子到达地球表面的通量约为 3.5x1012(中微子.厘米-2.秒-1),一年内到达地球的太阳中微子的能 量为9.48X 1024焦耳。这个能量是地球每年以火山、地震和地表热流等 形式释放能量(约1.066X 1021焦耳)的数千倍。

虽然恒星在演化的晚期,放射出的中微子数量大量增加,但太阳还 是“人到中年”,离晚期还很遥远。在记载中,人类已观察到了多次的 超新星爆发,而我们的地球还是安然无恙。到目前为止,还没有证据表 明哪个星球能放射大量的中微子,可以摧毁地球。


破解“末日谜题”: 地球的生命轨迹
作者程捷
定价16.8元
ISBN9787200092394
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责任编辑:翁小鲁

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