《流浪地球》中的氦闪是什么？

乔小海

小編的话：

《流浪地球》电影火爆春节假期，仰望星空、关爱地球甚至关心太阳，成为大家热议的话题。今天我们要给大家揭开的就是有关老年的太阳和氦闪的奥秘！一起来看看吧！

小说中的氦闪

刘慈欣在《流浪地球》小说的末尾对老年太阳有一段生动的描写：

我的眼睛突然什么都看不见了，几秒钟后，视力渐渐恢复，冰原、海岸和岸上的人群又在眼前慢慢显影，最后完全清晰了，而且比刚才更清晰，因为这个世界现在笼罩在一片强烈的白光中，刚才我眼睛的失明正是由于这突然出现的强光的刺激。但星空没有重现，所有的星光都被这强光所淹没，仿佛整个宇宙都被强光溶化了，这强光从太空中的一点迸发出来，那一点现在成了宇宙中心，那一点就在我刚才盯着的方向。

太阳氦闪爆发了。

……

太阳爆发只持续了很短的时间，两个小时后强光开始急剧减弱，很快熄灭了o在太阳的位置上出现了一个暗红色球体，它的体积慢慢膨胀，最后从这里看它，已达到了在地球轨道上看到的太阳大小，它的实际体积已大到越出火星轨道，而水星、火星和金星这3颗地球的伙伴行星这时已在上亿度的辐射中化为一缕轻烟。但它已不是太阳，它不再发出光和热，看去如同贴在太空中一张冰冷的红纸，它那暗红色的光芒似乎是周围星光的散射。这就是小质量恒星演化的最后归宿：红巨星。

引力和热压力的美妙平衡

我们要讲的是一个长篇故事，讲的是引力和热压力这一对好朋友，携手走过百亿年，在经历了简并压这个家伙的捣乱后，最终破镜重圆的故事。

大家都知道，明媚的阳光照耀到地球，是因为太阳内部稳定地发生着核聚变反应。不知大家想过没有，太阳核心并没有一个发电厂来控制，也没有工作人员在管理，如何会保持稳定呢？

答案是引力和热压力的平衡，这两位其实是我们的老熟人。

现在大家都喜欢坐电梯，觉得爬楼梯很累人，为什么呢？因为有地球引力在往下拉。冬天在水壶里面装热水，如果装得不太满、盖子又没盖紧的话，可能会突然听到“砰”的一声，盖子被热气给推出来了，这就是热压力在起作用。

太阳内部也是类似的，引力和热压力，一个往内拉，一个往外推，两者平衡的时候，太阳就稳定了，所以太阳这种天体被称为恒星。

引力和热压力这一对好朋友能够如此默契地配合，关键在于：①核聚变反应发生的速度和温度密切相关;②热压力对温度敏感。

当某一刻反应速度加快，放出更多能量，温度就会升高，热压力会变大，超过了引力，于是就会向外膨胀，膨胀使得温度降低，反应速度就降下来了。当反应速度降低，放出热量减少，温度下降，热压力变小，引力超过了热压力，就会导致收缩;收缩带来升温，这样反应速度也就恢复上去了。

于是引力和热压力这对好朋友配合默契，一起携手让太阳稳定发光100亿年。

平衡被打破

然而，美好的友谊也会有波折。即便太阳很大，体积也是有限的，核心的燃料也有用完的那一天。当太阳核心的氢都聚变成了氦，那时的温度仍然比较低，不能让氦发生聚变，热压力和引力的平衡就被打破了。

就像两个好朋友吵架会导致友谊的破裂，这时的太阳仿佛也分成内外两个截然不同的世界。在太阳核心附近，热压力小了，引力会导致内核发生收缩。收缩的引力势能会带来一部分热量，使得核心靠外部分的氢加速燃烧（氢壳层燃烧）。在太阳外层，氢壳层燃烧产生的较大的热压力使得太阳外层膨胀，外层膨胀一方面导致太阳半径变大（体形巨大），另一方面使得太阳表面温度降低（颜色偏红）。

又大又红的太阳发展到一定程度，就是大名鼎鼎的红巨星了。红巨星可以说是太阳晚年的一个夕阳红阶段，太阳晚年有多个阶段，因为篇幅所限，这里只介绍红巨星和氦闪。

简并压登场

前面讲了，红巨星内外是两个世界，内核收缩，外层扩张，扩张有广阔的空间，收缩则不然。当红巨星内核收缩到一定程度，其中的物质就变成了一种奇特的高密度状态（简并态）。在简并态下，热压力没有了，引力只好和简并压临时凑成一对。

但是简并压的问题在于，对温度不敏感，于是控制不了反应速度了。当核反应速度上升，放出更多的能量，核心温度上升，核心处于简并态的物质并不会像普通物质一样随之膨胀，从而把温度降低，所以温度的升高导致了反应速度进一步上升，最终导致了氦闪。

那时的情况可以用“失控”两个字来形容，在几个小时内，大量的氦猛烈地燃烧（即聚变成了碳），放出的巨大能量加热了内核，最终简并态消失，热压力回来了，于是引力和热压力终于破镜重圆了。

太阳的终结

在一亿度的高温下，内核中的氦稳定地聚变为碳，外壳层中的氢聚变为氦，这一阶段被称为水平支。老年太阳还会经历渐进巨星支阶段，会发生一系列的爆发性氦壳层闪光，这种闪光可以影响到太阳的外层，造成亮度和半径的大幅波动，所以更容易被观测到。

此时的太阳已经经不起这样的折腾了，它的外层会被逐渐吹飞，变成美丽的行星状星云，内部则留下一颗白矮星（白是说温度高，比目前太阳表面温度高一倍;矮是说个头小，只有行星那么大），白矮星缓慢冷却，才是太阳的最终归宿——黑矮星。

恒星的一生

由此，我们可以看到现实世界和小说世界的不同。在现实中，氦闪终止了太阳的红巨星阶段，而小说中的描写似乎是开启。在现实中，红巨星只是太阳晚年的初期阶段，还有更加戏剧性的阶段在后头。

在现实世界中，恒星的一生非常漫长，它们一生大部分时间都处于稳定的壮年，也就是主序阶段，处于主序阶段的恒星叫主序星。即使到了老年阶段，从年富力强的主序星到夕阳红的红巨星再到氦闪，这一过程也需要上亿年的时间。小说中可能是为了让读者体验到恒星演化的壮丽，并对情节产生推动，所以用文字加速了太阳演化过程。