如果太阳突然熄灭了，人类能生存多久？
教育
2024-09-14 13:37
吉林
太阳是人类的生命之源，日常生活不可或缺的能量来源，它提供了光和热，万物的生长和生存皆因它维持。如果太阳突然熄灭了，以当前科技水平，人类能生存多久？一起来看看答主的回答吧。
如果太阳突然熄灭了，当前科技水平下，人类能生存多久？在不提前知道的情况下，太阳突然熄灭，没有任何悬念，人类灭绝，而且速度很快。如果能提前知晓 100 年，拥有充分准备，人类则不会灭绝。- 46 亿年前形成时引力势能转化的热能，储存在内部，缓慢释放。
- 地球内部存在铀 -238、铀 -235、钍 -232 和钾 -40，不停衰变放热。稳定的辐射能差不多能占 80%。
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为 Stefan-Boltzmann 常数（即黑体辐射常数），大小为：5.67×10^-8W/（m2·K4）Q 为辐射总功率，S 为表面积，B 为单位面积辐射功率。![]()
水冰点 273.15K，二氧化碳冰点 194.7K，氮冰点 63.15K，氧冰点 54.36K。陆地面积约 1.5 亿平方公里，太阳辐射主要影响表层 0~20cm 的厚度，超过 30cm 昼夜温差的影响就比较微弱了。陆地比热容受到土壤、岩石、植被的多方面影响，相对来说岩石<土壤<植被<水。地表还是以岩石土壤为主，比热容取 10³J/(㎏·℃) 的均值，密度取 2×10³kg/m³ 的均值。那么，陆地 25cm 的土层厚度，降低 1℃ 时，损失热量大约为 7.5×10^19J。地球对外辐射功率约 2x10^17W，陆地占比 30%，为 6x10^16W。不过，当温差足够大的时候，影响的土层厚度加倍，损失的热量也会加倍。预估 12 小时后，降低的温度范围为 5~20℃，均值 10℃ 左右。海拔越高、岩石为主的地区，温差越大，喜马拉雅山脉温差可超过 20℃。低海拔多植被地区，温差越接近 5℃。相对来说，海洋全部都是水，热传快，但 10 米厚度便吸收了太阳 90% 辐射热量。也就是说 10 米以下，短时间对海洋表面温度变化影响不大。海洋面积 3.6 亿平方公里，水比热容 4.2×10³J/(㎏·℃)。已知海水损失功率为地球 70%，即 1.4×10^17W。那么降低 1℃，耗时约：1 万 s，也即 2.8 小时。可得，12 小时，降低的温度最高为 4.3℃。但考虑到还有 10% 的热量，受到 10 米深以下的影响。总的来说，12 小时之后，陆地和海洋的温差超过 5℃。陆地均温减少 20℃~30℃，海洋均温减少 6~8℃。受到海洋热气流的影响，大陆架附近因为存在超过 10℃ 的温差，将形成超级风暴和超级海啸，对沿海城市造成毁灭性的打击。除此之外，地球封冻土壤，以及两级冰川，以可见的速度向两极飞速扩张。差不多就是相当于电影《后天》中的效果，只不过 1~2 天内发生。陆地均温降低到 -15℃ 左右，整个地球都变成了一个大雪球。大雪封堵住了人类的所有道路，切断了所有城市的能源和物资。全球大量人口被冻死，活下来的基本都是城市人口，而且这些城市人口不得不往城市地下系统转移。由于温度过低，加上全球性大雪和风暴的破坏力，电厂也不再有人维护，基本上两三天之后，整个城市就完全没电了。不过人们会在这两天尽量的往地下室运送煤炭等能源，地下室的人口可以勉强维持一段时间。当然，也有少部分人冒着风暴的危险，逃到了更温暖的海洋。但这些人，可能面临更残酷的命运。陆地温度降低到 -60℃ 左右的时候，加上临时带入城市地下系统的热源也已经消耗得差不多，整个地下系统的温度开始全面降低。此时海洋最温暖的地带温度也降低到了 0℃ 以下，整个海洋全面结冰。由于逐渐没有了水蒸气的影响，海洋冰层表面的温度以很快的速度和陆地同步。少部分在具有大型供热系统的邮轮上，还有个别或者的人陷入绝望。为什么不是 100%，因为还有少部分人，可以在特殊地带存活更久。例如一个大型的煤矿矿源，把煤炭点燃，可以燃烧至少数百年之久，也有一些火山附近，或温泉附近，热量可以维持一段时间，少量的人口可以逃到这些地方，最好存在地下系统（例如煤矿采矿区），才不至于被冻死。由于大量的地下动物可能会逃往热源的地方，极有可能短时间也不会被饿死，极端情况下，会出现吃人情况。可能在一两个月之后，下起了氧气雪，随着氧气的大量减少，原本可以燃烧数百年的煤炭熄灭了。冻土层向下延伸数百米，一些火山和热泉不再有人能生存。大约一年之后，冻土层也向下延伸了 5000m。海洋冻结厚度超过数百米，但更往下的深度，依然需要更长的时间去冻结。
当然，也并不会全部灭绝，海洋低下的热泉附近，生命可能会长期延续，但封锁在数千米冰层之下。如果能提前预知 100 年后，太阳会突然熄灭，那么人类是可以做到长久生存的。虽然冻土层 5000m，但其实根本不需要像《流浪地球》中那样，真的住在地下 5000m。- PS：而且对于现今人类的科技来说，也做不到大量人口住在地下 5000m。
例如我们可以在一个大型煤矿矿区附近，兴建一个大型的地下城。假设这个地下城大约 100 平方公里的大小，在地下 10 米深的位置。地层导热系数按照 1W/m·K 的平均值来算，地下系统温度稳定在 15℃ 左右时，与外界温差 250℃ 左右。但由于整个地下城是向四面八方传递热源的，预估总传热功率更大一些。地球封冻之后，其它的热源基本上无法使用了，能用的就是化石能源。但中国化石能源的总功率至少有 3.5×10^12W （中国总能源功率接近全球 1/4，化石能源占比超过 70%）按照中国当前的能源功率，可建设 1000 多个这样的地下城。但由于没有了太阳，每个地下城至少要拿出 80% 的能量生产粮食，纯化工合成蛋白质现在的成本太高，不过利用藻类转化率可达 10%，化石能源到电能转化 40%，再到光能转化，获得食物的最高能量比大约只有 3% 左右。一天提供的总能量大约是 10^13J，成年人每天大约消耗能量 10^7J。这样的地下城容纳总人口为 100 万人左右，正好差不多中国的一个三线城市。受限于食物获取，利用率的问题，可能容纳的人口可低至 10 万人。由于这样的社会体系，需要高劳动力，又物资匮乏，可能出现比较极端的社会分化。在化石能源足够集中的核心地带，花足够长的时间，理论上可以打造出人口上 1000 万的地下城群。城市群具有专门的农业、工业体系，同时也多了一些产业链，如地表采雪产业链，必须向地下城提供水和氧气、二氧化碳等。只要地下运输体系能解决绝大部分的能源运输问题，整个地下城系统的运转，就不会存在多少问题。但这个体系，需要复杂密集的地下交通网络链接各大城市，并供暖维护。按照现在人类技术，是能做到的，但主要就是需要漫长的修建时间，以及极高的维护消耗。这样的地下城体系的建设，哪怕中国以现在的国力，能 100 年建设出几十个地下城都相当不错了。但只要能建设出地下工业体系全面的地下城来，人类就还不至于灭绝。虽然地球的化石能源，短期来说并不存在真正的危机。当从长期来看，如果不能掌握可控核聚变，化石能源危机迟早会到来。那时候，就还是需要往下挖 5000m 的深度，再建立地下城，完全依靠地热了。如果可控核聚变发展出来了，人类甚至还有重新回到地面的可能性。地球上氢元素占总重量的 0.76% 左右，地球质量 5.965×10^24kg地球上氢元素的总质量为：4.5334×10^22kg其中主要都是氕，而氘含量占氢的 0.02%，氚含量只占氢的 1/10^-7。
12.089×10^15kg 即，12 万亿吨左右。太阳照射到地球的功率大约为 1.7×10^17J，如果人类的聚变功率等效于太阳到地球的辐射功率，那么地球温度就能恢复过来。以这样的效率，人类开采完氚的时间为：2.4×10^13s ，差不多 76 万年。哪怕人类的有效开采只有 2%，那也有 1.5 万年的时间，超过新石器时代到现在的时间跨度。在这种级别的可控核聚变能力，人类的人造光源，早就点亮了整个地球。此时，哪怕地球氚能源用光了也不怕，此时的人类已拥有了在太阳系内获取氢能源的能力。总的来说，太阳熄灭，给人类足够长的准备时间，是不会大概率灭绝的（之所以还有概率灭绝，是因为地下城生态系统的维持是相当有难度的，而人类几乎并没有任何经验）。如果不能提前准备，5 天之后，走上全面灭绝之路……吐槽：对于一个已经坠崖的人来说，你问他还能活多久，可不就是等于坠崖的时间？能有个准备时，至少还可以带个降落伞。
