在恒星内部,引力将所有的气体拉向中心处。当恒星还以氢原子为燃料时,氦的生成会制造出足够的外向压力,平衡引力的作用。然而,当恒星核心没有足够的燃料时,引力就开始发挥主导作用。
最终,引力会导致恒星向中心压缩,开始燃烧核心——此时已经充满了氦,成为惰性的氦核——外围的氢气层。氢气层的燃烧显著增加了恒星的亮度。同时,由于中心的压缩,使得恒星外层的部分向外扩展,从而使体积膨胀。体积膨胀的程度超过了发光能力的增加,使恒星表面的有效温度下降,从而使颜色从白-热变成了红-热。因此,此时的恒星变得更亮、更红而且体积更大,我们将其称为“红巨星”。
众所周知,当太阳完全演变成红巨星的时候,地球将无法继续存在。太阳表面很可能会扩张到现在的火星轨道,尽管地球轨道也可能向外扩张一些,但并不足以抵抗太阳的引力作用。届时地球将被太阳吞噬,分崩离析,地球的寿命也将终结。
月球上看地球
早在地球的寿命结束之前,地球上的生命就已经迎来末日。甚至早在太阳核心的氢原子耗尽之前,其状态也已经发生了显著的变化。随着氢的消耗,每10亿年,太阳的亮度将增加约10%。亮度的增加意味着地球接收到的热量增加。随着温度升高,地球表面的水将开始加速蒸发。
对太阳来说,亮度增加10%听起来似乎并不是什么大事,但对地球生命而言,这就是灾难性的。10%的能量变化已经足以改变太阳系适居带的范围。适居带是指行星系中适合生命存在的区域,在这一区域内,行星表面可以存在稳定的液态水。
如果太阳亮度增加10%,意味着地球将不再处于适居带内,最终导致地球的寿命终结。地球的海洋将蒸发殆尽。当太阳核心的氢完全耗尽的时候,火星将进入适居带内,而那时的地球表面已经因为温度太高已经无法保持液态水的存在。