回答：如果太陽消失了，會(huì)發(fā)生什么呢。不敢想象....
首先感謝你這個(gè)有趣的提問。雖然要想象出這個(gè)畫面很困難，但是大數(shù)據(jù)可以幫我們填補(bǔ)這個(gè)空白。就像天體物理學(xué)中的許多其他事情一樣，這個(gè)問題的答案也是與直覺相反的——明明是給太陽添加燃料，它卻不爭(zhēng)氣地逐漸熄滅。還有另一個(gè)將要在討論中出現(xiàn)的是極端的顯著的太陽質(zhì)量拋射和超明亮。
科學(xué)數(shù)據(jù)讓我們可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)繪圖，展現(xiàn)太陽與木星在太空中的位置關(guān)系。相對(duì)于太陽來說，木星是一顆直徑為太陽的10%、質(zhì)量為太陽千分之一的行星。難以置信，它竟然會(huì)對(duì)太陽產(chǎn)生顯著的冷卻作用，為什么會(huì)這樣呢？這其實(shí)就像落到大象身上的蒼蠅一樣。那么木星的組成是什么呢?木星的90%是氫，那不就是太陽燃燒的燃料嗎?但事實(shí)是，如果木星撞向太陽，它會(huì)從太陽那里吸收大量的熱量。假設(shè)我們系統(tǒng)中的氣態(tài)巨行星緩緩降低到太陽下，已知：
木星的質(zhì)量= 1.989E27 kg
太陽的質(zhì)量= 1.989E30 kg
木星的平均溫度= 128k
太陽表面溫度= 5778 K
盡管木星的10%是由氦構(gòu)成的，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)它全部是由氫構(gòu)成的。這實(shí)際上是保守的，因?yàn)楹さ挠绊懕葰涓鼑?yán)重。
影響一：電容冷卻。氫從100K到6000K造成的電容冷卻影響。
太陽表面溫度的平均值大約是17k焦耳每千克開爾文，木星撞向太陽時(shí)等效于將1,989E27千克的氫加熱到溫度為17k焦耳每千克開爾文的5778千克氫所需的總熱量。
計(jì)算得出所需的總能量為1.91E35焦耳。
那可是很大的能量啊!注:太陽的總輸出為3.85E26瓦。
計(jì)算得出所需的總時(shí)間為15.8年
這意味著木星撞入太陽后，它將會(huì)變暗，用它的能量加熱低溫氣體，然后持續(xù)16年。如果你認(rèn)為這就已經(jīng)很糟糕了，那就等著看比這更糟糕15倍的事情吧。
影響二：電離影響。太陽不僅僅是一個(gè)由氫和氦組成的燃燒的球體，它實(shí)際上是完全電離的氣體天體。太陽上的每個(gè)氫原子都處于電離狀態(tài)。理論上，電離一個(gè)氫原子需要13.6 eV或2.18e - 18j的能量。木星中的氣體沒有被電離。所以，能量不僅會(huì)被用來加熱氣體，還會(huì)進(jìn)入的氫氣“融化”并與在太陽結(jié)合之前被電離。事實(shí)上，將氦的電離需要更多的能量，保守估計(jì)，假設(shè)木星的全部質(zhì)量都是氫。
已知：
木星上氫原子的數(shù)目= 1.20E54個(gè)原子
從木星電離氫所需的能量= 2.61E36焦耳
太陽充分釋放能量電離氫的時(shí)間= 214.9年
這將使太陽在未來215年都處于黑暗之中。因此，太陽的表面就會(huì)變暗。在太陽的核心,所有的融合將繼續(xù)發(fā)生和產(chǎn)生能量,但這些能量將用于維持太陽的溫度和電離寒冷的普通物質(zhì),在完全黑暗的231年之后,太陽會(huì)回到正常。在實(shí)際中，可能由于傳熱和傳質(zhì)的限制，這一過程將隨著時(shí)間的推移而擴(kuò)散。太陽將在降低功率，但將是不正常的一段時(shí)間。例如，太陽可以在462年里減少50%的能量等等。但無論哪種方式，都將是一場(chǎng)災(zāi)難。
以太陽45億年的年齡和太陽作為主要系列恒星的預(yù)期壽命95億年來說，這幾百年只是滄海一粟，可以忽略不計(jì)，但對(duì)太陽系，特別是地球上的生命來說，這是一個(gè)致命的打擊。即使是幾十年的黑暗也可能凍結(jié)所有的行星，殺死地球上絕大多數(shù)甚至所有的生命。唯一的例外可能是靠海底地?zé)嵘娴纳?/p>
影響三：動(dòng)能。問題中提出的假設(shè)場(chǎng)景并沒有詳細(xì)說明導(dǎo)致木星進(jìn)入太陽的環(huán)境。木星現(xiàn)在是繞著太陽轉(zhuǎn)，而不是下落，只要它有大量的動(dòng)能，它就會(huì)繼續(xù)下落。在行星撞向太陽之前，有些東西要么需要吸收這些能量，要么需要改變行星的軌道。如果能量沒有被吸收并被帶到太陽中，它將減少吸收能量到太陽中所需要的能量。我們來計(jì)算一下能量。
木星的質(zhì)量= 1.989E27千克
木星的平均軌道速度為13.1千米/秒
木星的動(dòng)能= 1.71E35焦耳
所以它至少可以提供太陽表面加熱氣體所需的大部分能量，但在木星完全并入太陽之前，至少還有216.6年的時(shí)間太陽是完全黑暗的。
最后一個(gè)細(xì)節(jié)。那么木星對(duì)太陽燃料供給的貢獻(xiàn)呢?這其實(shí)是可以忽略的。木星比太陽小1000倍。額外的質(zhì)量將對(duì)增加核心的重力壓力有非常小的影響，不會(huì)導(dǎo)致更快的燃燒。如果木星有兩到三個(gè)太陽質(zhì)量，它會(huì)讓熔爐燒得更熱，但在目前的質(zhì)量下幾乎沒有影響。這將使太陽的壽命增加1000萬年，但它的燃燒速度卻沒有變化。不幸的是，我們都將離開!
另一個(gè)有趣的極端情況是快速下降。假設(shè)木星靜止在它現(xiàn)在的位置(初速度= 0)，讓它自由下落并轉(zhuǎn)向太陽，而不是慢慢下降。在這種假設(shè)中，它將把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而加速向太陽靠近，直到到達(dá)太陽表面。換句話說，它仍然從太陽吸收能量，但不會(huì)從輻射中吸收能量。讓我們計(jì)算一下這能提供多少能量。
在引力場(chǎng)中，勢(shì)能(假設(shè)在無窮遠(yuǎn)處為零)等于-GMjMs/d，其中d是木星和太陽之間的距離?？偰芰烤褪莿?dòng)能和勢(shì)能的總和是恒定的。利用d和Rs的太陽表面半徑，并結(jié)合Vj的公式，木星的軌道速度(13.1 km/s)，可得：
從太陽表面逃逸速度是617.3，從木星軌道逃逸速度是18.5千米/秒
木星在太陽表面的最終速度= 617.0千米/秒
木星在太陽表面的動(dòng)能= 3.38E38焦耳
這是一個(gè)巨大的能量，相當(dāng)于太陽31000年的產(chǎn)出(根據(jù)維克托·托特的數(shù)學(xué)公式計(jì)算得出)。它甚至有可能使太陽看起來正在爆炸，從而導(dǎo)致太陽巨大的日冕物質(zhì)拋射。這對(duì)所有的行星來說都是災(zāi)難性的，這個(gè)假設(shè)還將造成其他有趣的結(jié)果。由于木星質(zhì)量，太陽也會(huì)朝木星落下(它們都落在質(zhì)量中心)。所以在這個(gè)過程的最后，太陽移動(dòng)了大約一百萬公里。無論如何，迅速落入太陽將是災(zāi)難性的。
現(xiàn)在就有了兩個(gè)極端。一端是多年的黑暗和冰凍，而另一端是超級(jí)明亮的太陽，將大量的熱物質(zhì)和巨大的輻射射向太空。正如科幻電影里的巨態(tài)星球。不過，這個(gè)提問表明，Quora上每天都有新的東西需要學(xué)習(xí)。
編輯2：人們對(duì)這個(gè)話題產(chǎn)生了極大的興趣，有許多評(píng)論和有趣的討論。我認(rèn)為在這里存在完全正確的答案。我盡量保證表述簡(jiǎn)短，不超過Quora的字?jǐn)?shù)限制。歡迎您在評(píng)論區(qū)閱讀完整的評(píng)論。
評(píng)論：木星的下落機(jī)制是怎樣的呢?什么動(dòng)力驅(qū)動(dòng)了整個(gè)墜落過程的發(fā)生?
回答：天文學(xué)中涉及行星運(yùn)動(dòng)的大部分能量量都是天文量，超出了目前人類科學(xué)計(jì)算的水平。一個(gè)航天器造成自由落體需要把飛船轉(zhuǎn)向軌道180度并打開引擎。如果引爆引擎來抵消前進(jìn)的動(dòng)力，飛船會(huì)在軌道上瞬間停止然后開始自由落體。顯然，對(duì)木星來說這是不可能的，因?yàn)樗w積巨大，而且沒有引擎。速度的變化要么是由動(dòng)量相等但相反的物體的直接碰撞引起的(可能會(huì)產(chǎn)生其他影響)，要么是由與一個(gè)或多個(gè)巨大天體的距離所引起的。也許一顆恒星經(jīng)過太陽系或在遠(yuǎn)處繞軌道運(yùn)行時(shí)會(huì)吸收木星的軌道能量。飛船的緩慢下降需要將引擎轉(zhuǎn)向太陽，并保證持續(xù)燃燒以防止飛船在自由落體中加速。在行星尺度上，如果沒有足夠的動(dòng)能將木星拉到太陽表面，那肯定需要第三個(gè)或更大質(zhì)量的天體來發(fā)揮作用。我還沒有考慮軌道力學(xué)，我相信這方面的專家可以通過這些額外的天體在接近但不碰撞的軌道上實(shí)現(xiàn)太陽和木星的和平結(jié)合，得出一個(gè)合理的數(shù)學(xué)結(jié)論?？偟膩碚f，注意這些假想練習(xí)的目的不僅僅是科幻小說。它也磨練和考驗(yàn)我們的知識(shí)，給我們勇氣去問如果。
評(píng)論：如果木星被一些“上帝之手”小心地推向到太陽上，并均勻地將其與太陽混合，它將降低現(xiàn)有質(zhì)量的溫度(5778 - 128)/1000 = 6K。如果木星只是簡(jiǎn)單地落入太陽(沒有上帝之手)動(dòng)能將從600公里/秒的速度，那對(duì)每千克太陽將是1.8億焦耳，這將提高一點(diǎn)點(diǎn)溫度。(由鄧肯·凱恩克羅斯及幾張類似的便箋提供)
回答：太陽是一個(gè)具有快速熱傳導(dǎo)的均勻質(zhì)量的假設(shè)是不正確的。太陽是由許多層組成的。
熱傳導(dǎo)的過程極其復(fù)雜而緩慢。因此，太陽內(nèi)部的溫度非常不均勻，核心溫度為1500萬度，表面溫度為6000度。太陽內(nèi)部的熱傳遞是曲折的。據(jù)估計(jì)，在太陽核心產(chǎn)生的光子需要至少10萬年到5000萬年才能離開太陽。這是10萬年中最大的70萬公里然后當(dāng)光子在500秒內(nèi)離開太陽時(shí)它跑了1.5億公里到達(dá)地球。請(qǐng)看這個(gè)參考(光子穿過太陽的旅程)。木星慢慢地降落到太陽中，將會(huì)迅速地切成小塊，并覆蓋在太陽的最上層，但是需要很長(zhǎng)時(shí)間來提供加熱和電離它的熱量。如果木星撞向太陽，則會(huì)發(fā)生相反的情況。這里有太多的能量很難把它轉(zhuǎn)移到恒星的所有質(zhì)量上。因此，它會(huì)導(dǎo)致局部極度升溫，并極有可能導(dǎo)致太陽的爆炸物質(zhì)噴射。在地球上可以看到太陽的爆炸。為了得到一個(gè)復(fù)雜的熱傳遞的模擬案例，考慮航天飛機(jī)返回地球的情況。瓦片的外表面溫度達(dá)到5000千米但在航天飛機(jī)內(nèi)部宇航員幾乎不流汗。由于熱傳導(dǎo)不良，熱(或冷)將停留在局部。
評(píng)論：是否還有第三種非極端的情況，即木星螺旋狀緩慢墜落到太陽上，像意大利面一樣(術(shù)語由Jeffrey Wong提供，idea也由Felix GV提供，Dom Clegg, Ashutosh Pendy提供)
回答：絕對(duì)有可能，甚至可能比極端情況更有可能。請(qǐng)注意，衰落的螺旋，如果需要很多年，將解決能源問題。木星會(huì)被切割成碎片，因?yàn)樗粩嗟叵蛱栵L(fēng)和太陽失去質(zhì)量，并在穿過太陽日冕時(shí)被加熱。這就引出了太陽的另一個(gè)奇怪特征。日冕遠(yuǎn)高于太陽表面光球?qū)拥臏囟仁? - 5百萬度，而較低的層(太陽表面)只有大約6000 K。無論如何，這種溫和而又巨大的手法把電影的樂趣都抹掉了。
評(píng)論：為什么說太陽內(nèi)部大部分是電離的？
回答：光球只有部分電離，但它只有100公里深，木星直徑14萬公里，達(dá)到25%的太陽中心，如果完全浸入。光球?qū)右韵?。太陽的溫度迅速上升，使氫分子原子化?0萬K以上的氫90%以上電離。這依賴于一個(gè)百分比。
太陽的粗略溫度分布圖表明它表層特征是很薄的。
其他評(píng)論：
Guy Caulfield-Kerney：這有點(diǎn)像規(guī)模更大的“不要玩火柴”。
丹尼爾·斯佩克特:太陽的引力結(jié)合能是6.7×10^41，所以太陽不會(huì)爆炸。
Do?ukan Dizman:人類可以在沒有太陽的情況下生存，我們需要靠近地?zé)崮茉摧敵?，在那里我們可以收集氧氣雪，融化它為空氣，使用特殊的燈來種植植物的電力從地?zé)?化石燃料。
弗朗西斯·克勞奇:你什么也不會(huì)聽到!
史蒂文·切特利:感謝上帝，科學(xué)家們!我不敢相信我讀了每個(gè)字，得到了結(jié)論?，F(xiàn)在讓我們一起去看《憂郁癥》來振奮一下心情吧。
請(qǐng)回復(fù)上一條評(píng)論:科學(xué)加一點(diǎn)虛構(gòu)。至少我沒有在最后殺死布魯斯·威利斯，就像他們?cè)谑澜缒┤针娪暗慕Y(jié)尾那樣。哈哈!:-)
編輯3：現(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)行另一個(gè)討論了，有66個(gè)以上的評(píng)論和很多有用的筆記和問題。在你和Quora機(jī)器人的耐心范圍內(nèi)，我試著總結(jié)和回答最常被問到的兩個(gè)問題。
評(píng)論：為什么木星分裂成一層薄薄的覆蓋在太陽表面，而不是沉入太陽深處，覆蓋整個(gè)恒星?
回答：答案在于木星的組成。任何一個(gè)嘗試過把沙灘球推到水下或者盡可能快地在泳池里扔籃球的人都知道，球只是打在水面上，并沒有深入水中多少。相比之下，向水扔一塊石頭，讓它穿透得很深是很容易的。木星的核心部分是巖石和重元素。它們會(huì)迅速下沉到太陽的中心，但剩下的98%是氫和氦(90 H + 8 He)，它們不會(huì)下沉，也不會(huì)溶解。太陽也是氫，但它是一個(gè)不同的階段。你們已經(jīng)聽說過物質(zhì)的四種狀態(tài)固體，液體，氣體和等離子體。太陽是第四個(gè)。木星就像加在一杯水中的冰。它會(huì)浮在上面，直到變成與身體相同的相位(即等離子體)。這將需要大量的能量進(jìn)行電離，并且需要很長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。如果木星以高動(dòng)能進(jìn)入地球，那將是另一回事?，F(xiàn)在有太多的能量，物質(zhì)會(huì)因撞擊而發(fā)熱，電離和過熱，但就像從落在太陽一部分的石頭上濺出的水一樣，在一切都混合之前會(huì)濺出，即使這樣，太陽的表面也會(huì)在很多年內(nèi)變得超級(jí)明亮。
評(píng)論：這將事件限制在太陽表面，而忽略了太陽的其他部分。然而，表面溫度相對(duì)于巖心溫度…如果表面冷卻，那么熱量的流動(dòng)就會(huì)相應(yīng)增加。
回答：這在普通流體中基本成立也就是說在普通單相流體中如果T增加對(duì)流換熱率就增加。
這是因?yàn)樵诹黧w中，冷區(qū)和熱區(qū)之間的密度差形成了一種引力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)，從熱區(qū)到冷區(qū)，并攜帶熱量。不幸的是，太陽不是一種普通的液體。太陽中的液體是一種等離子體。在等離子體中，主要的傳質(zhì)方式是磁鈴流動(dòng)。這是一種奇特的說法，流體是由電磁力而不是重力驅(qū)動(dòng)的。所以推動(dòng)物質(zhì)流動(dòng)的是電磁力比重力強(qiáng)38個(gè)數(shù)量級(jí)。換句話說，在太陽流動(dòng)的地圖上，你可能會(huì)看到類似空氣和蒸汽的漩渦，在充滿蒸汽的房間里，但這就是相似之處。所有這些電流都是由非重力驅(qū)動(dòng)的。這就是為什么你會(huì)看到太陽耀斑在太陽的引力作用下發(fā)射出幾十萬英里遠(yuǎn)。它們可能看起來像火，但不是真正的火焰。重力太弱，不會(huì)造成如此巨大的現(xiàn)象。它完全是由電磁驅(qū)動(dòng)的?，F(xiàn)在我們知道了氣流從何而來，讓我們看看它產(chǎn)生的對(duì)流。在我的模型中，我說過太陽的對(duì)流傳熱很弱。熱傳導(dǎo)的問題是，在木星并入太陽表面后，T的增量很大，但對(duì)改變驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)的影響很小。產(chǎn)生影響的▽ T是等離子體區(qū)域之間的溫度梯度，但新合并的木星還沒有電離，因此對(duì)質(zhì)量傳遞(以及熱傳遞)影響不大。
最后一點(diǎn)細(xì)節(jié)。我們已經(jīng)提到過很多次了，太陽黑子的存在是一個(gè)密切相關(guān)的因素。太陽黑子是較冷的區(qū)域，在太陽照片中顯示為較暗。因?yàn)橥瑯拥脑?，它們的存在并沒有立即被從熱到冷的對(duì)流所消滅。一旦斑點(diǎn)形成，它們就不會(huì)引起太多的對(duì)流換熱，因?yàn)閭鳠岬慕橘|(zhì)是等離子體，而等離子體并不知道冷區(qū)的存在。在100公里深的太陽表面，只有10%的物質(zhì)被電離，其余的是氫原子。
反正記住，很多關(guān)于太陽和木星的事情是反直覺的。
作者: quora
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