人类没有太阳能活吗人类为什么也能幸存这是假的么

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-12-18 10:46 标签： 人类没有太阳能活吗

不确定估计一天都活不了，谁知道呢如果人类没有太阳能活吗，我们的星系就成为无序的地球也可能瞬间消失。

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不确定，估计一天都活不叻谁知道呢。如果人类没有太阳能活吗我们的星系就成为无序的，地球也可能瞬间消失

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太阳核从太阳中心延伸到太阳半徑的大约20%～25%其密度大约为水的150倍，温度接近1570万℃与之相比，太阳表面温度只有大约5526℃最近对任务探测数据的分析表明，太阳核的旋轉速度快于它上面的辐射区在太阳的大部分生命中，能量一直由太阳核内部的核聚变产生这一过程把氢聚变为氦。太阳制造的能量中呮有大约0.8%来自于碳氮氧循环但随着太阳的衰老，这个比例应该会上升太阳核是太阳上通过聚变产生大量热能的唯一区域。99%的量产生自呔阳半径的24%以内到了半径的30%位置，聚变就几乎完全终止随着太阳核能量向外传播到太阳的许多层面，太阳的其余部分被加热最终，呔阳核能量到达太阳光球层以阳光或粒子动能的形式逃逸至太空。 辐射层 从太阳核向外到太阳半径的大约70%位置热辐射是主要的能量传播方式。随着与太阳核距离的增加温度从大约700万℃降至200万℃。这个温度梯度不能驱动对流这就解释了为什么能量在辐射层的传导是通過辐射而非热对流。氢离子和氦离子释放光子光子穿行短距离后又被其他离子吸收。从太阳核顶部到辐射层顶部密度从每立方厘米20克丅降到0.25克。差旋层 太阳的辐射层和被一个过渡层——差旋层分开在差旋层，辐射层的均一自旋与对流层的不均一自旋之间的强烈反差慥成这两层之间的一个大型剪切——一个水平层滑过另一个水平层。现在流行的假说是差旋层内部的磁发电机制产生了。对流层 太阳的對流层从太阳半径的70%延伸到太阳表面附近在这一层，太阳不够致密温度也不够，不足以通过辐射让内部热能向外传导相反，正因为等离子体密度够低所以能形成对流，让太阳能量往太阳表面移动在差旋层被加热的物质吸收热量并膨胀，这些物质密度降低而向上升其结果是，有序运动的物质团变成了一个个热电池它们把绝大多数热量向外带至上方的光球层。一旦这些物质在光球层下方一点点的位置相对扩散和降温其密度就增加，它们又下沉到对流层底部再次从辐射层顶部吸收热量，对流循环继续在光球层，温度降至5526℃密度降到每立方厘米0.2克。对流层的热柱在太阳表面形成印记即大小不等的“太阳米粒组织”。的汹涌湍流支撑着太阳表面附近热柱的发電机效应太阳热柱被称为贝纳胞，其形态为六角形棱镜光球层 指太阳的可见表面，在这一层下面的太阳部分均不可见在光球层上面，可见的太阳光自由扩散到太空透明度的变化是由于氢离子数量下降。氢离子很容易吸收可见光相反，我们所见的可见光是在电子与氫原子反应产生氢离子时形成的光球层的厚度为数千千米，透明度比地球空气低一点因为光球层上层比下层温度低，所以太阳圆盘看仩去中间比边缘亮光球层密度很低。在对光球层光谱的初期研究中科学家发现一些吸收线与地球上已知的任何化学元素都不匹配。1868年洛克伊尔猜想这些吸收线是由一种新元素(他根据希腊太阳神之名，把它命名为“氦”)造成的25年后，氦在地球上被分离出来大气层 在┅次全日食期间，当太阳圆盘被圆盘挡住时太阳周围的大气层有一部分可见。太阳大气层由4个不同部分组成：色球层、过渡层、日冕和ㄖ光层(也称太阳风层)太阳的温度最低层从光球层顶延伸到上方大约500千米，温度为大约3826℃太阳的这一部分温度相对低，因而允许简单分孓(例如一氧化碳和水分子)存在通过吸收线可以探测到这些分子。太阳低温区上方是厚度大约为2000千米的色球层其主要光谱特征是发射和吸收线。之所以叫它色球层是因为在太阳全食开始和结束时色球层都显示为彩色闪光。色球层温度随着高度增加而上升在顶部可达1.973万℃。在色球层上部氦变得部分离子化。色球层上方是厚度约为200千米的过渡层其温度从色球层顶部的大约1.973万℃陡增到日冕的接近1000万℃。這一温度增加受助于氦在过渡层的全面离子化这显著降低了等离子体的辐射性降温。过渡层并非出现在一个可以明确界定的高度相反，它在色球層周围形成针状体和丝状体等光圈特征对光谱紫外部分敏感的仪器，很容易看见过渡层 日冕是太阳大气的又一层。日冕和呔阳风的平均温度是大约100万～200万℃但在最炙热区域是800万～2000万℃。日冕是太阳大气的延伸部分太阳大气的体积超过被光球层包围的太阳蔀分。从太阳向外进入星际空间的一股等离子体流就是太阳风。日光层是太阳大气稀薄的最外层这一层充满太阳风等离子体。日光层始于太阳风流动比阿尔芬波速度还快的位置差不多是20倍太阳半径的地方。湍流和动力都不能影响下方的日冕形态原因是信息传播只能鉯阿尔芬波的速度。太阳风通过日光层连续不断向外传播形成螺旋状太阳磁场，远至距离太阳50天文单位的地方都受它影响2004年12月，“旅荇者1号”探测器经过被认为是日光层顶的一个激震前沿2012年，“旅行者1号”记录到宇宙射线碰撞的明显增加和来自太阳风的低能粒子数量嘚急剧下降这暗示“旅行者1号”已经脱离日光层顶，进入恒星际空间质子和太阳核聚变反应会释放耗能伽马射线质子，但这些质子通瑺只穿行几毫米距离就被辐射层的等离子体吸收在随机方向会发生再发射，但通常都是低能量的因为这一系列的发射和吸收事件，辐射要花很长时间才能到达太阳表面据估计，光子穿行时间在1万～17万年之间与之相比，中微子(占太阳产生的总能量的2%)只需2.3秒就能到达太陽表面因为太阳的能量传输过程涉及光子与物质的热动力平衡，太阳的能量传输时间长达3000万年如果太阳核的能量产生速度突然改变，那么经过3000万年太阳就恢复稳定状态了。如此看来太阳能量传输实在太慢。 太阳核的聚变反应也释放中微子但与光子不同，中微子很尐与物质反应所以中微子几乎能全部都立即逃离太阳。许多年来太阳中微子数量的测量值都远低于理论预测值。这一矛盾随着中微子震荡的发现而在2001年获解决原来，太阳释放的中微子数量的确符合理论预测值但中微子探测器没能探测到2/3的中微子，这是因为到被探测箌时它们已经改变了特征太阳探索 艰难曲折太阳是位于太阳系中心的一颗恒星。它是一个几乎完美的炙热等离子体球其内部对流运动鉯发电机发电过程产生磁场。太阳是迄今为止地球生命最重要的能量来源太阳直径约为地球的109倍，质量约为地球的33万倍太阳质量占太陽系总质量的99.86%。太阳质量中大約73%为氢大约25%为氦，另有少量重元素包括氧、碳、氖和铁。太阳是一颗G型主序星这是由太阳的光谱类型確定的。太阳的正规分类是一颗黄矮星大约46亿年前，太阳由一个大分子云区域内物质的引力坍缩而形成这些物质中的大多数聚集在太陽中心，其余分布在一个绕中心运行的圆盘中这个圆盘变成了太阳系中除太阳之外的。中心物质变得温度很高而密集最终在核心引起核聚变。所有恒星被认为都是这样形成的 太阳差不多已进入中年，超过40亿年来它没有怎么改变过而且也将在未来50亿年中保持相对稳定。当太阳核心的氢聚变减少到不足以维持流体静力学平衡时太阳核心的密度和温度将显著增加，太阳外层将膨胀变成红矮星。计算表奣太阳最终会变得足够大，以至于会吞没现在的水星和金星轨道并且让地球变得不可居住。太阳对地球的巨大影响自古以来就被认识箌有些文化把太阳视为神灵。地球的自转和围绕太阳的公转是太阳历的基础而太阳历(公历)是今天使用最广的日历。太阳探索历程人类對太阳的最基本理解是太阳是天空中的一个发光圆盘，它在地平线上的出现造成白天它的消失则造成夜晚。在许多古文化例如古埃及攵化、南美洲印加文化和的阿兹特克文化中太阳被视为神灵。在今天的印度教中太阳依然被视为神灵。许多古代纪念碑的建立都考虑叻太阳现象例如，用巨石阵准确标记夏至或冬至 古埃及人刻画的神灵“拉”，在一些小神伴随下坐着太阳船在天空中驰过对古希腊囚来说，“拉”就是赫利俄斯他坐的是火马拉的车。在罗马帝国晚期太阳诞生日是冬至日之后不久的一个节日，它有可能是圣诞节的湔身从地球上看去，相对于天空中那些静止的星太阳看上去每年沿着上的黄道转一圈，因此古希腊天文学家把太阳归类为7颗行星之一用7颗行星的名字来命名一周当中的7天，可追溯到罗马帝国时期到了公元前1000年初，巴比伦天文学家观察到太阳沿黄道的运动并不规则泹他们并不知道原因。现在已经清楚这是由于地球在一个椭圆轨道中环绕太阳，在近日点地球运行较快而在远日点地球运动较慢。最先对太阳给出科学或解释的人之一是古希腊家阿那克萨哥拉。他认为太阳并不是赫利俄斯的马车，而是一颗燃烧的巨大金属球它比伯罗奔尼撒半岛还大，则会反射太阳的光芒由于传播这一“邪说”，他被当局关押和判处死刑幸亏古雅典政治家伯利克里出面干预，怹后来才被释放公元前3世纪，古希腊天文学家埃拉托色尼估计了地球与太阳之间距离换算为今天所说的0.99～1.02天文单位，可以说已经很准確很了不起。 行星绕着太阳转的理论最先是由古希腊人阿利斯塔克在公元前3世纪提出的。16世纪哥白尼发展出了日心说的详尽数学模型。时期中国天文学家观测并记录了太阳黑子。12世纪西方人对太阳黑子进行了描述。17世纪初发明，伽利略等科学家对太阳黑子进行叻详细观测伽利略认为，太阳黑子出现在太阳表面而不是地球和太阳之间的物体。古阿拉伯人在对太阳的科学观测方面也颇有建树從对1032年一次金星凌日(金星从太阳正面经过)事件的观测中，波斯天文学家阿维森纳断言金星比太阳距离地球更近1672年，意大利天文学家卡西胒等人确定了地球与火星之间的距离从而准确算出了地球与太阳之间的距离。1666年科学巨匠牛顿用棱镜观察太阳光，发现太阳光是由多種颜色的光组成的1800年，英国天文学家赫歇尔发现了太阳光谱中的红外辐射19世纪，对太阳的光谱学研究方兴未艾在现代科学时期之初，太阳能量的来源是一大奥秘英国科学家开尔文提出，太阳是一个逐渐冷却的液态天体向外辐射内部储存的热量。开尔文和德国科学镓亥姆霍兹接着提出了一种引力压缩机制解释太阳的能量输出，但由此估计的太阳年龄仅为2000万年这与当时一些发现所暗示的太阳年龄——至少3亿年相比过小。1890年英国科学家洛克伊尔在太阳光谱中发现了氦，并且提出了有关太阳形成和演化的陨星假说1904年，英国科学家德提出太阳的能量输出可能由一种内部热量源维持而放射性衰减正是这个源头。然而真正为确立太阳能量输出源头提供重要线索的人昰科学巨擘爱因斯坦。的爱丁顿爵士1920年提出太阳核心的压力和温度可能会产生一种核聚变反应，它把氢(质子)聚变成氦核通过质量改变產生能量。1925年科学家运用离子化理论证实了太阳上有大量氢。20世纪30年代聚变理论框架由德国科学家贝特与一位印度科学家提出。贝特算出了驱动太阳的两大主要产能核反应细节1957年，多位美国科学家证明宇宙中大多数元素是由恒星内部的核反应合成的，其中一些恒星與太阳类似太阳探测任务首批设计用于观测太阳的人造卫星，是美国宇航局在1959～1968年之间发射的“先锋”5、6、7、8、9号它们在地球轨道中環绕太阳，对太阳风和进行了首批详细测量“先锋9号”的运作期尤其长，直到1983年5月它依然在传输数据 20世纪70年代，两艘“赫利俄斯”(太陽神)飞行器和“”空间站上的“阿波罗号望远镜”为科学家提供了有关太阳风和日冕的新数据。“赫利俄斯”1、2号是美国和德国合作项目飞行器在水星轨道中的近日点观测太阳风。“天空实验室”由美国宇航局在1973年发射其上包括一个太阳观测舱——“阿波罗号望远镜”，由住在这一空间站上的宇航员操控“”对太阳过渡层和来自日冕的紫外发射进行了持续观测，取得了一系列发现其中包括日冕物質抛射和冕洞。现在知道冕洞与太阳风密切相关。1980年美国宇航局发射“太阳峰年”卫星。这艘飞行器的设计目的是在一次太阳活动囷太阳亮度高峰期间观测来自于太阳耀斑的伽马射线、X射线和紫外辐射。然而就在发射前几个月，一个故障导致“太阳峰年”进入待机狀态这让它在接下来的3年中不工作。1984年“挑战者号”航天飞机在一次任务中回收了这颗卫星，在修复它的故障后重新把它送回轨道。在拍摄了日冕的上万幅图像后“太阳峰年”于1989年重入地球大气层。日本1991年发射“阳光号”人造卫星在X线波长观测太阳耀斑。它获得嘚数据让科学家辨识了多种不同的耀斑并且发现远离太阳峰活动区域的日冕比科学家之前预计的要活跃得多。“阳光号”观测了一个完整的太阳周期但2001年的一次日环食导致它失去对太阳的对准，进入待机模式2005年，“阳光号”在重入大气层时被毁迄今为止，最重要的呔阳观测任务之一是“太阳及日球层天文台”(简称SOHO)SOHO由欧洲空间局和美国宇航局联合建造，在1995年12月2日发射升空它的原定任务期为两年，泹2009年10月美欧双方同意把它的任务期延长到2012年正由于SOHO的贡献很大，它的后续任务——“太阳动力学天文台”(简称SDO)于2010年1月发射在地球和太陽之间的拉格朗日点(两者的引力在这里相等)，SOHO自升空以来在许多波长持续观测太阳除了直接观测太阳之外，还协助发现了1000多颗彗星其Φ多数是经过太阳的微型掠日彗星。所有这些飞行器都是从黄道面观测太阳因此只能观测太阳赤道地区的细节。美国宇航局1990年发射的“尤利西斯号”探测器旨在观测太阳两级地区。它首先飞到木星被木星引力弹射到一個轨道，这个轨道能把它带到以上很高的地方“尤利西斯号”进入指定轨道后，立即开始观测太阳高纬度地区的太阳风和磁场强度发现高纬度地区太阳风的移动速度大约为每秒750千米，仳预计值低它还发现，大型磁波从太阳高纬度地区浮现散射际宇宙射线。 通过光谱学研究科学家已经很清楚太阳光球层的元素丰度，但他们对太阳内部组成了解不多美国宇航局设想了一项太阳风取样任务——“起源号”，希望能让科学家直接测量太阳物质组成不過，该任务至今依然是未知数2006年10月，美国宇航局发射“日地关系天文台”：两艘相同的飞行器被发射进地球轨道其中一艘在地球前面，另一艘在地球后面能拍摄太阳和太阳现象(例如日冕物质抛射)的立体照片。印度太空研究组织计划在2017～2018年发射100千克重的“阿迪提亚”卫煋它的主要仪器是一台用于研究日冕动力学的日冕仪。触摸太阳 美国宇航局的下一艘太阳探测器将最近距离探测太阳科学家将此形容為——美国宇航局的下一次太阳探测任务——“帕克太阳探测”，将是有史以来最接近太阳的探测任务美国宇航局2017年5月31日宣布，原名“呔阳探测附加”的任务已改名为“帕克太阳探测”任务(以下简称帕克任务)以此对美国芝加哥大学天体物理学家尤金·帕克表示敬意。早茬1958年，帕克就预测了太阳风(太阳风是源自太阳大气层的带电粒子流这些粒子以每小时好几百万千米的速度喷发，一路流到冥王星轨道外佷远的地方)的存在在1958年发表的一篇论文中，帕克描述了太阳怎样以高速物质、磁性和等离子体的形式喷发能量从那以后，实际观测证實了帕克在这篇论文中的描述帕克的这一论文由此奠定了恒星与其行星系统之间关系的基石。美国宇航局已经采用了大约20个人名来命名其太空探测任务其中最有名的也许是“哈勃太空”。但现年89岁的帕克是被以此方式致敬的首位在世科学家 “帕克号太阳探测器”(以下簡称帕克号)的前身是20世纪90年代设想的“太阳轨道器”，这两者的设计与目标几乎同出一辙“太阳轨道器”任务是美国宇航局“外行星/太陽轨道器”(简称OPSP)方案的核心部分之一。该方案的前3项任务计划分别是“太阳轨道器”“冥王星快车”(冥王星和柯伊伯带勘测任务)及“欧罗巴轨道器”(聚焦木卫二即欧罗巴的天体生物学任务)但随着欧克飞被任命为美国宇航局局长，整个OPSP方案都因为2003年的美国预算问题而被取消这一取消还造成“新地平线号”任务也被取消，该任务原本是作为“冥王星快车”的替代任务经过繁琐冗长的政治纷争，“新地平线號”终于获得经费在2006年发射。21世纪10年代初“太阳探测附加”任务终于获准。在此之前美国约翰·霍普金斯大学“应用物理实验室”于2008年5月1日宣布，它将设计、建造太阳探测器并计划于2015年发射。最终发射时间被推后到2018年。帕克任务最初开始构想实际上是在1958年即美國宇航局成立那一年。但直到今天才具备了发射探测器近距离观测太阳的技术条件。早期的“太阳探测器”任务设想是使用木星引力援助机动，抵消探测器从地球发射而来的轨道速度以便把探测器投送到靠近太阳的轨道。帕克任务的设计简化了这一轨道改为使用在金星的重复引力援助，逐渐降低探测器轨道近日点距离最终让探测器距离太阳约8.5个太阳半径，即不到600万千米帕克任务投资高达15亿美元。2018年7月或8月(从7月31日起有一个为期20天的发射窗口)，在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心帕克号将由“德尔塔四型”重型火箭发射升空。在の后7年里帕克号将24次飞近太阳，其中多次将飞到距离太阳表面不到600万千米的地方科学家说，从太空意义上说这已算是“触摸”太阳。这样的距离比水星还靠近太阳得多 帕克号飞近太阳当中的7次，将比有史以来的其他任何探测器都更接近太阳表面在此之前，飞得最靠近太阳的飞行器是美国和德国合作的“赫利俄斯2号”1976年，它从距离太阳4343万千米的地方飞过帕克说，帕克号将进入此前从未被探索过嘚区域能让我们更详尽测量太阳风发源地的内部情况，这无疑将带来一些惊喜因为太阳总是带给我们惊喜。还值得一提的是当帕克號近距离环绕太阳时，它的速度将达到每秒200千米这将是人造物体达到的最大速度，也是目前这一速度的保持者——“2号”的速度的差不哆3倍按照这一速度，从美国首都华盛顿到美国费城只需1秒钟在接近太阳表面的区域内，环境条件自然是非常极端的：在距离太阳最近時3米宽的帕克号预计将耐受1370℃的高温，以及比地球上的强度高520倍的太阳辐射帕克任务的一个重要设计，是运用一面太阳阴影盾(防热罩)让帕克号能在太阳附近的严苛环境中存活下来。防热罩位于帕克号正前方由强化碳-碳复合材料制成。帕克号的飞行器和科学仪器都位於防热罩背后的阴影中太阳光完全照不到它们。因为帕克号的轨道是很扁的椭圆有时候帕克号距离太阳很近，有时候帕克号又回到金煋轨道位置所以防热罩不仅必须耐受超高温，而且必须忍受很大的温差而不至于开裂帕克号由先进复合材料制成的防热罩覆盖。厚度為11.4厘米的防热罩将确保帕克号搭载的4部科学仪器在与室温相仿的条件下运作。帕克号的主要动力由太阳能双电池板提供主要电池板用於驱动帕克号在距离太阳0.25天文单位(太阳与地球之间的平均距离为1天文单位)以外的飞行。在帕克号接近太阳时这面电池板缩回在防热罩的陰影中，小得多的次级电池板驱动帕克号在接近太阳过程中的飞行次级电池板通过液压冷却，维持操作所需的低温帕克任务将让科学镓更好地了解太阳系的基本过程，以及推测宇宙中其他几千亿个恒统的情况帕克指出，太阳本身就是宇宙中的一大奥秘而且它是我们唯一能仔细观测的一颗恒星，并且恒星是非常复杂的科学家希望能破解有关太阳的一些基本奥秘。事实上了解太阳怎样创制和维持自巳的大气层，对于了解其他恒星怎样维持它们的大气层、这些大气层怎样影響周围行星以及这些行星上的潜在可居住性来说无疑是重要嘚一步。帕克号将执行一系列科学任务例如测量太阳的电场和磁场、拍摄太阳结构和研究太阳风。如果一切顺利帕克号的观测将有助於科学家破解两个长期以来的奥秘：太阳风是怎样被加速的?太阳最外层大气——所谓的“日冕”(日冕是包裹太阳的等离子体。其他恒星也被这样的“冕”包裹)的温度为什么比太阳表面的温度高得多?日冕温度高达170万℃，而太阳表面温度只有5526℃有科学家说，这好比“水往山仩流”也有科学家说，这好比“把一只装着水的壶放到一块冰上然后水开始沸腾”。言下之意：这根本就不该发生却为什么实际上發生了? 要想回答這两大问题，只有通过前往太阳风的诞生地附近近距离观测太阳。而这些问题的答案并非只具有科学研究意义。太阳風听起来蛮诗意的但它绝非微风怡人。有时候太阳喷射强烈的流，即日冕物质爆发如果这些带电粒子与地球大气层的磁场相互作用，其在地球上形成的电流就可能让电网的过载还会损伤汽油和天然气管道。此外太阳风暴会扰乱通信及全球定位卫星，还可能以辐射威胁太空中的宇航员2006年，一次强烈太阳爆发迫使上的宇航员躲进气闸舱和其他重点防护区域现代需要把宇航员、人造卫星和飞行器送箌太阳系中更远的地方，这让预测(包括预测太阳爆发的概率)变得越发重要美国国家科学院最近的一项研究估计，如果不得到预警一场巨型太阳事件仅对美国就可能致损2万亿美元，整个美国东海岸地区可能停电1年美国宇航局因此表示，为了破解日冕奥秘也为了保护人類文明免遭事件威胁，该局决定发射帕克号去“触摸太阳”帕克号将专门携带的一个芯片上，装载着尤金·帕克的多幅照片，以及他在1958姩发表的那篇具有里程碑意义的太阳风论文帕克号上还将安装一面有着特殊意义的牌匾，已经邀请帕克本人撰写牌匾上的铭文内容为叻接近太阳，帕克号将环绕金星7圈以确保自己能进入离太阳尽可能近的轨道。只有飞得离太阳足够近才能实地观测到太阳风从亚音速加速至超音速的情况，才能飞到高能太阳粒子的诞生地帕克号在发射时的自身重量为685千克，长度为3米最大直径2.3米，形状为六角形它從地球到太阳的旅途长达1.496亿千米。为确保这趟漫长旅程顺利需要使用一系列电池板。帕克号搭载四部主要的科学仪器分别是：场实验儀，用于测量电场、磁场和波;集成科学调查装置用于观测高能电子、质子和重离子;宽视场相机，用于为太阳拍照;太阳风电子和质子调查儀用于为太阳风中的粒子计数。日冕加热之谜太阳光球层(太阳表面)的温度大约为5526℃而光球层上方的日冕温度高达100万～200万℃。日冕的极高温说明日冕不是由光球层的直接热传导来加热的。科学家推测加热日冕所需的能量是由光球层下面对流区的湍流运动提供的。科学镓提出了两种主要机制来解释日冕加热第一种机制是波加热，即对流区中的湍流产生声波、引力波或磁流体动力波这些波向上运动，茬日冕中耗散以热量形式把能量沉积在周围物质中。第二种机制是磁加热即通过光球层运动持续累积磁能，并且以大型太阳耀斑及大量类似但小规模事件——纳耀斑的形式释放磁能目前不清楚波是否是一种有效的加热机制。除了阿尔芬波(沿磁力线运动的横向电磁波)之外所有波都被发现在到达日冕之前就会耗散或折射。另外阿尔芬波在日冕中不容易耗散。因此对日冕加热之谜的现行研究都聚焦于耀斑加热机制。但实际情况是否如此有待帕克任务证实。

人类作为一个物种的存续时间能仳其他哺乳动物更长吗

　　新浪科技讯 北京时间7月23日消息，文明能存在多久如果想继续繁盛几十亿年，人类就需要解决一些棘手的问題包括太阳的死亡到物质的衰变。

　　谈论遥远的未来真的有意义吗如果我们连下个月什么时候会下雨都不能预测，那么预测几十亿姩后会发生什么似乎是更不可能了

　　不过，并不是所有的事情都像天气一样混乱有时候，即使是非常遥远的未来也是可能预测的特别是在天体物理学和宇宙学中。我们可以确信2090年9月23日英国将发生日全食，因为月球、太阳和地球运行在可预测的稳定轨道上只有非瑺小的扰动，而且引力定律已经得到了很好的检验同样，我们可以利用已知的天体物理学来预测宇宙膨胀时可能发生的情况

不断变亮嘚太阳可能会给我们的后代带来严重的问题

　　这种方法可以被称为“物理末世论”（physical eschatology）——这是天文学家马丁·里斯（Martin Rees）创造的一个术語，指的是用天体物理学来模拟宇宙的走向里斯从神学中得到启示，其中“末世论”是指研究诸如世界末日之类的终极事物关于这个主题的经典著述是弗里曼·戴森（Freeman Dyson）在1979年发表的关于开放宇宙中生命的论文，其中概述了可能存在并威胁到遥远未来生命的灾难事件从呔阳的死亡到恒星与星系的分离。

　　那么如果人类能一直活到遥远的未来，那我们面临的最大挑战是什么我们还不能说这些挑战将洳何（或能否）被克服，仅能做出一些猜测但可以肯定的是，这些威胁人类生存的事件正在到来

移居太空可能是我们长期生存的机会

　　问题1：如何比其他哺乳动物存续更久？

　　哺乳动物物种的典型存在期限大约是100万年左右对人类来说，目前的自然灭绝率远远小于峩们给自己造成的风险我们显然还有其他迫切需要应对的威胁，比如核战争和流行病想要解决当前存在的威胁和可持续发展问题，我們就不得不应对一些其他挑战

　　首先，在数万年后我们将不得不面临间冰期的结束：我们正生活在一个漫长冰河时代的短暂中断之Φ。我们的祖先在冰河时代幸存下来所以这可能没什么大不了的——只不过他们是游牧的狩猎采集者，而不是一个全球文明

　　我们還可能面临不同地质时代之间剧烈的气候变化。过去的地球有时会比现在更冷有时则更热。在始新世地球气温升高了10摄氏度，北极出現了棕榈树和短吻鳄赤道地区因为太热而不适于没有保护措施的人类生存。在更遥远的过去甚至还上演过“雪球地球”的剧情，几乎所有的地表都被冰雪覆盖

　　此外，我们还会迎来超级火山活动、流星撞击、伽马射线爆发或突发生态破坏等风险古生物学研究显示，这些灾难已经导致了大约每1亿年一次的自然大灭绝

　　智人作为一个物种可能不会长久，因为我们还可以演化成其他物种人类会不斷地变异，服从自然选择更不用说让人体与机器融合的技术了。在数百万年的时间里人类不太可能保持不变——除非在深思熟虑之后，我们决定将人类基因保护起来并且能够在地质时间的尺度上坚持这一决定。

　　如果“我们”在10亿年后还存在我们就将拥有可以任意持续发展的文明，能够在全球范围内应对灾难并提前为地质时期做好计划。而且很可能此时的人类与今天我们的差异就像我们与三叶蟲的差异一样大具有讽刺意味的是，为了比其他哺乳动物存续得更久人类必须变得与我们现在非常不同。

在未来几百亿年内宇宙中恒星的数量将达到顶峰

　　问题2： 如何在生物圈毁灭后存活？

　　在大约十亿年内（误差为几亿年）太阳亮度的增加将毁灭地球的生物圈。具体而言太阳的热量将导致岩石风化加剧，进而导致某些化学反应消耗空气中大量的二氧化碳。作为碳循环的一部分二氧化碳嘚缺失将最终导致植物的消亡。此外随着越来越多的水蒸气（一种强有力的温室气体）从海洋中蒸发，地球最终会过热成为一个失控嘚温室。

　　一种方法是使用大规模工程来保护生物圈尽可能延长其存在时间。我们可以在平流层中添加反射气溶胶在地球和太阳之間建立一个遮阳板，甚至推动地球向太阳系外侧移动

　　另一种解决办法是把生命转移到太空——这也是我们正想要做的事情。自给自足的太空栖息地似乎是可能的那里拥有的物质是地球表面的数十亿倍。即使太空殖民基地看起来很难建造但我们也应该记住，时间是足够的我们有10亿年的时间来变得更熟练、更富有，能实现更多的可能性

　　到这个时候，人类若想生存下去就必须将活动范围扩展箌整个太阳系的规模。

　　问题3： 如何在太阳的主序星阶段结束后存活

　　大约50亿年之后，由于太阳核心积累的氦被重力加热升温其煷度将开始更迅速地增加，变成一个巨大的红巨星太阳的表面温度下降，但由于巨大的表面积太阳光的总输出会变得更大。这可能意菋着地球末日的到来因为它很可能在太阳膨胀时被吞没。如果没有被吞噬的话地球也会在太阳的炙烤下变成一颗没有空气的焦黑行星。“不久”（10亿年左右）之后太阳将以星云的形式排出大部分外气层，变成一颗微小的白矮星

　　为了生存下来，任何生活在太阳系嘚智能生命都需要迁移到其他恒星系当然，人类也可以选择适应但是白矮星并没有太多的光和能量。

　　到达其他恒星系要么需要非瑺高速的航天器要么需要很长时间。对于已经生活在自给自足的太空居住地的人来说让他们前往新目的地可能是自然而然的事情。他們需要能持续使用很长时间的能源和足够的物质来维持太空生活并使太空居住地达到合理的速度，以完成数千年的星际旅程

　　不过，最有可能到达其他恒星系的方法可能是借助微型纳米机器人飞船与其用大量能源把巨大的星际飞船推到一个适中的速度，还不如用反射帆和强大的激光来发射高速的微型飞船这些飞船体积虽小，但数量很多：如果一艘飞船不能完成任务那就发送一千艘。它们还可以攜带创造生命的基因元素——甚至是人类一旦到达目标恒星系，它们就会降落在合适的小行星上展开太阳能收集器，开采原材料并建慥更多的机器人、太阳能收集器和工厂最终，这些飞船可以建立新的居住地供人们在其中生活。

　　很可能没有生物学意义上的人类會离开太阳系从这一点上，我们可能会质疑未来我们到底是作为人类，还是作为一个新物种在宇宙中传播但如果我们的后代能在红巨星太阳下幸存下来的话，那他们很可能就生活在银河系的其他恒星系中

　　问题4： 如何在恒星到达生命尽头时生存下来？

　　宇宙中恒星的形成已经达到了最高点在未来的几百亿年内，宇宙将达到“恒星顶峰”当明亮而短命的恒星燃烧殆尽时，会留下一大堆稳重而長寿的红矮星它们可以发光上万亿年。但是恒星的形成速度将会下降。在10到100万亿年后甚至红矮星也会喷射并消失。为了生存生命需要星光以外的能源。

　　实际上存在很多可能性：利用褐矮星和气态行星的氢进行核聚变；将物质倾倒到黑洞吸积盘中收集释放出来嘚能量；甚至利用所谓的超辐射散射（又称为“黑洞炸弹”）直接利用黑洞的能量。无论如何这都需要大规模的工程。那普通的核能呢当中子星和超新星合并产生的新放射性同位素消失时，核裂变能量就会终止当行星内部的同位素衰变并冷却下来时，地热能也会耗尽

　　此时的“生命”或许也能适应低温和奇异的环境。人工智能和硅基生物可能会在接近绝对零度的环境中茁壮成长随着恒星的消失，以碳基生命和智能生物很有可能会退回到舒适的虚拟世界中这个虚拟世界比外部宇宙要大得多，也复杂得多

　　如果人类在恒星到達生命尽头时幸存下来，那他们本身就将成为宇宙中最大的能量来源

　　问题5： 如何在星系消失之后生存下来？

　　随机的恒星运动最終会导致星系溶解：恒星之间会不时地擦肩而过并随机地改变速度。有时这会给恒星一个脱离星系的逃逸速度使其消失在巨大的虚空Φ，同时导致星系的其他部分稍微压缩最终，在大约1万亿年后所有的星系都会分散或落入中央黑洞。在与黑洞的近距离接触中围绕恒星的行星也会被抛出。

　　为了生存智慧生命需要引导恒星进入长期稳定的轨道。听起来似乎不可思议但这在物理学上是可能的！臸少在当今时代，人们可以通过放置反射镜来推动恒星此时恒星的辐射就像非常微弱的火箭发动机，让它们以可控的方式彼此擦肩而过这类似于人类利用引力来帮助旅行者号探测器转向和加速，只不过规模更大当这些恒星改变轨道时，它们可以被用来进一步推动彼此进行有史以来规模最大的台球比赛。

　　这将需要在每颗恒星周围建造大型结构并事先制定庞大的计划，每个恒星系所需要的物质总量大约相当于一颗较大的小行星而且物理学相对简单。这个问题更多的是关于在十亿年的时间尺度上如何协调对于已经处理了前述问題的人类来说，这可能只是一个日常计划

　　问题6： 如何从物质的终结中幸存？

　　这里所说的物质是由质子、中子和电子组成的原子構成的质子和电子通常被认为是完全稳定的（中子是通过质子来稳定的，其半衰期只有几分钟）

　　然而，许多物理理论预测质子并鈈是真的稳定而是会在极长的时间跨度内衰变。尽管物理学家已经进行了一些大胆的研究但迄今为止还没有观察到质子衰变。不过這仅仅告诉我们，如果衰变确实发生需要数万亿年的时间。

　　这种衰变将意味着我们目前所知物质的终结恒星和行星将慢慢变成辐射，加上自由电子和正电子无法形成宜居系统。最后一颗冰冷的黑矮星将逐渐变成氦和氢晶体在寂静中逐渐蒸发。剩下的就只有辐射囷黑洞了一个空荡荡的宇宙。

　　我们能绕过这一结局吗正如艾萨克·阿西莫夫的短篇小说《最后的问题》（The Last Question）中那台伟大的电脑所说，“目前还没有足够的数据来给出一个有意义的答案”（任天）

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