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太陽1秒鐘的能量就夠人類用66萬年,但在宇宙中,這并不算什么

2022-02-25  魅力科學君   |  轉藏
   

每時每刻,太陽都在向宇宙空間中釋放能量,而地球只得到了其中的極小一部分,生命就可以在地球上生生不息,那太陽的能量具體有多大呢?其實這可以通過實際測量數據計算出來的。

由于太陽向各個方向釋放出的能量在整體上都是均勻的,因此我們只需要測量出單位時間內,太陽在地球軌道上單位面積的輻射量,再將其與以太陽為中心,日地距離為半徑的圓的表面積相乘,就可以得到太陽在單位時間內釋放出的總能量。

通過上述方法,科學家得出的結果是:平均每1秒,太陽就會釋放出大約3.828 x 10^26焦耳的能量。什么概念呢?這樣說吧,統計數據表明,人類目前每年消耗的總能量大約為5.8 x 10^20焦耳,也就是說,如果以此數據來計算,那么太陽1秒鐘的能量就夠人類用66萬年之久。

對于我們人類而言,太陽的能量可以說是非常巨大的,但在宇宙中,這并不算什么,畢竟太陽只不過是一顆普通的恒星,宇宙中能量比太陽更大的恒星多的是。需要知道的是,恒星在正常情況下釋放的能量其實也不算什么,而說到宇宙中的極端能量爆發事件,無疑就是伽馬射線暴了。

早在1967年,人類就通過衛星發現,宇宙空間中某一方向的伽瑪射線的強度會突然出現暴增,然后又迅速衰減,隨后這種現象被命名為“伽馬射線暴”(Gamma Ray Burst,簡稱GRB)。

在接下來的幾十年的時間里,人類又陸續發現了數千次伽馬射線暴,大量的觀測數據表明,它們的顯著特征就是持續時間較短(一般為0.1秒至1000秒),但釋放的能量卻強大得令人難以置信,為了說明這一點,我們不妨來看一個具體的例子。

編號為“GRB 971214”的伽馬射線暴是已知最強的伽馬射線暴之一,它由“BeppoSAX”衛星和“CGRO”衛星于1997年12月24日發現。

觀測數據顯示,“GRB 971214”的發射源距離我們大約120億光年,即使隔著如此遙遠的距離,它在伽馬射線波段的亮度依然異常明亮,根據研究人員的描述,在短短的數秒之內,它的亮度就與除它以外的整個可觀測宇宙相當。

研究人員根據爆發的距離和觀測到的亮度計算出,“GRB 971214”釋放出能量,相當于整個銀河系200年的輻射能量之和。

(上圖是哈勃太空望遠鏡在“GRB 971214”爆發后4個月拍攝的,箭頭所指的那個暗淡的星系就是“GRB 971214”的源頭)

由此可見,盡管太陽1秒鐘的能量就夠人類用66萬年,但與伽馬射線暴相比,太陽的能量根本就不算什么,若以人類目前的能量消耗水平來計算的話,恐怕到了宇宙終結之時,人類都用不完一次伽馬射線暴所釋放的能量。

實際上,對于宇宙中的生命而言,伽馬射線暴是一個巨大的威脅,假如一顆行星被伽馬射線暴近距離擊中,那么這顆行星將直接灰飛煙滅,即使隔著數千光年,伽馬射線暴的能量也足以破壞行星上支持生命生存的自然環境。

在大約4.45億年前,地球上曾經發生過一次生物大滅絕事件,這被稱為“奧陶紀大滅絕”,而引發此次事件的“罪魁禍首”,可能就是伽馬射線暴。

科學家推測,造成“奧陶紀大滅絕”的伽馬射線暴,可能來自大約6000光年外的一次超新星爆發,盡管在它抵達地球的時候,其能量已大幅衰減,但它仍然摧毀了地球大部分的臭氧層,并大范圍地破壞了大氣層中的空氣分子結構,而這些被破壞了的空氣分子,又在大氣層中重新結合成了大量的氮氧化合物。

沒有了臭氧層的保護,地球表面的生物就會直接暴露在太陽的紫外線之下,而大氣層中的氮氧化合物除了是有毒的氣體之外,還會遮擋陽光中的熱量,進而造成地球表面的溫度迅速下降。

致命的紫外線、嚴重的食物短缺、有毒的空氣、驟然下降的溫度以及隨之而來的海平面大幅下降,在這一系列的“打擊”之下,大約85%的物種都從地球上永遠地消失了。

幸運的是,伽馬射線暴在宇宙中是比較罕見的,科學家根據觀測數據估算出,在像我們銀河系這種規模的星系中,平均每1000年才會出現一次。關于銀河系到底有多大,相信大家應該都比較熟悉,所以我們可以認為,地球再次被伽馬射線暴擊中的幾率是微乎其微的。

值得一提的是,距離我們大約640光年的“參宿四”目前已經進入了紅超巨星階段,在不久的將來,它就可能會發生超新星爆發,進而產生伽馬射線暴,但由于伽馬射線暴的發射方向與恒星自轉軸是相同的,而“參宿四”的自轉軸并未對準地球(至少偏離了20度),因此它不會對我們產生威脅。


好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關注我們,我們下次再見。

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