這是許多人一直迷惑的一個問題。很早之前，科學(xué)家們也迷惑，因為根據(jù)太陽質(zhì)量和光譜分析，即便太陽全部是由煤炭組成，是一個大煤球，這樣源源不斷的輻射強度，也只能燒5000年。
后來科學(xué)家赫姆霍茲和開爾文提出了一個理論，認為太陽能量來源是由于引力收縮，引力勢能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，繼而轉(zhuǎn)化為輻射能。但通過計算，這種方式的能量來源，太陽也只能維持3000萬年左右。
但太陽的存在不可能只有3000萬年，因為地球上的恐龍也活了幾億年。那么太陽到底是在燒什么呢？一直到愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了顛覆人類思維的質(zhì)能方程，科學(xué)界才總算弄明白了，原來是質(zhì)能轉(zhuǎn)換得到的能量，只有這種能量，才能夠巨大而持久。
要說清這個問題，首先要說下恒星是什么
恒星是宇宙中的主要天體，在宇宙可見物質(zhì)中，恒星占據(jù)了90%以上的質(zhì)量。恒星都是起源于一坨巨大的分子氣體云，也叫星云或宇宙塵埃。星云在自身引力作用下，逐漸收縮，越收越緊，最終收縮成一個巨大的球體。
收縮導(dǎo)致高壓和高溫，當核心溫度達到800萬度時，氫核聚變就發(fā)生了。核聚變釋放出巨大能量，輻射到太空，恒星就發(fā)出了光和熱，以一個巨大的等離子球體而存在。
恒星的組成元素主要是氫和氦，而且氫的質(zhì)量占據(jù)了75%左右，其余基本都是氦。如果這顆恒星是在超新星大爆發(fā)后的塵埃中形成，組成的元素就有約1%左右的其他重元素。太陽是太陽系唯一的一顆恒星，是一顆在超新星大爆發(fā)后的星云中誕生。
太陽核聚變
太陽核心的核聚變是在1500萬度高溫和3000億個大氣壓條件下形成的，在這樣的高溫高壓下，氫原子的核外電子被剝離了，露出光禿禿的原子核，核與核之間擠壓碰撞，就不斷融合在一起，發(fā)生著4個氫原子聚合成一個氦原子的聚變。
在氫核聚變過程中，會有約0.7%的質(zhì)量虧損。經(jīng)科學(xué)測算，像太陽這么大質(zhì)量的恒星，每秒鐘約有6億噸氫聚變?yōu)?.958億噸的氦，其中約有420萬噸質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，這些能量以電磁輻射的方式，從核心通過輻射和對流，不斷傳播到太陽表面，源源不斷地輻射到太空。
太陽核聚變的能量有多大？
根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=MC^2計算，太陽每秒輻射的能量達到3.78*10^26J（焦耳），相當3240萬億億度電，或1351.8萬億顆廣島原子彈同時爆炸的威力。地球在太空中可承接這些能量的22億分之一，就是每秒接收到1.72*10^17J的能量，約相當477億度電，1000萬座三峽大壩持續(xù)不斷的發(fā)電總量，每秒鐘爆炸3159顆廣島原子彈的威力。
太陽一生要燒掉多少燃料
據(jù)科學(xué)測算，太陽的年齡已經(jīng)有50億歲了，其壽命約有100億年，就是還有50億年的燃燒，許多人有疑問：這要燒多少燃料啊，怎么就總也燒不完呢？
好，我們來測算一下：
太陽的總質(zhì)量約2*10^30kg（千克），也就是2000億億億噸。太陽每秒鐘要損失420萬噸的質(zhì)量，一年325.25天（天文計量通用的儒略年），也就是31557600秒，這樣一年就要減少約1.33*10^14噸的質(zhì)量(133萬億噸)，100億年就減少了約1.33*10^24噸（1.33億億億噸）。
這個數(shù)字看起來很龐大，但相比太陽質(zhì)量只占約0. 000665，也就是約萬分之七。我們想想，如果有人偷吃了你的盒飯，只占盒飯質(zhì)量的萬分之七，你能夠發(fā)現(xiàn)嗎？不要說萬分之七，就是千分之一恐怕也很難發(fā)現(xiàn)吧。
那么，在這100億年有多少氫轉(zhuǎn)化為氦呢？
我們首先計算一下太陽中氫占有的質(zhì)量：75%(2*10^30kg)=1.5*10^30kg。太陽每秒鐘有6億噸氫轉(zhuǎn)化為氦，100億年就燒掉（轉(zhuǎn)化）氫約1.9*10^29kg，約占太陽整個氫質(zhì)量的0. 127，也就是十分之一多點。
這就是說，太陽的氫還有約90%仍然存在著，而且，即便是燒掉的氫，絕大部分并沒有損失掉，而是轉(zhuǎn)化為氦了，太陽的質(zhì)量損失幾乎可以忽略不計。
這就是太陽燃燒了幾十億年，而且還要燃燒幾十億年，總也燒不完的原因。那么有人要問了，既然太陽燃料還充足得很，為啥又會死去呢？
既然太陽燃料充足，為啥會壽終正寢？
其實這個問題回答起來也很簡單，就像一個人到了老年，身上的骨肉還在也終歸要死去一樣，這是因為其身體整個構(gòu)架壞了，某關(guān)鍵部分不能運行了。
太陽也是這樣，其氫的燃燒只是在核心部分，這個區(qū)域不到太陽半徑的1/5~1/4，燒完了這個區(qū)域的氫，或者說燒到一定程度，這個區(qū)域的燃料供不上，核聚變就會熄滅。這樣，原來依靠核聚變巨大輻射壓支撐著的太陽質(zhì)量向心壓力，就沒有了支撐來源，巨大的向心收縮壓導(dǎo)致外圍質(zhì)量向核心急速坍縮。
這時的太陽就有點像泄了氣的皮球，只能茍延殘喘了。
但在這最后時光，太陽并不甘心就默默死去，它也像人之將死的回光返照，會拼盡全力釋放出巨大能量，這個能量就是不斷升級的更重元素核聚變。
太陽演化后期的 “回光返照”
太陽這種質(zhì)量恒星，在主序星階段，也就是穩(wěn)定燃燒100億年的階段，只能夠產(chǎn)生氫核聚變，無法激發(fā)氦核聚變，因為氦核聚變需要更高的溫度和壓力。太陽演化后期，當太陽核心氫燃料告罄，不足以支撐氫核聚變時，太陽巨大向心坍縮會形成巨大的壓力和極高的溫度。
這個溫度達到1億度以上，這樣氦核聚變就發(fā)生了。但氦核聚變不是像氫核聚變這么溫和緩慢燃燒，而是以氦閃的方式很快完成聚變，這時的溫度會突然上升到2億度，這樣，巨大輻射就催動整個太陽膨脹起來，體積半徑膨脹到原來的200~300倍，這就是太陽的紅巨星階段。
氦核聚變后，又會重演氫核聚變結(jié)束后的收縮和激發(fā)，這樣比氫重的核聚變就一級一級往上攀升。太陽這樣的恒星最終的核聚變到生成碳，也就是元素周期表中的第六序號的元素。碳燃燒需要10億度高溫，像太陽這樣的恒星再怎么壓也壓不出10億度，因此核聚變就不得不最終停止下來。
太陽的歸宿
這時的太陽引力，早已拉不住膨脹紅巨星的外圍物質(zhì)，這些物質(zhì)飄散在太空，就形成了新的星云，等待著新的聚集和恒星誕生。而核心部分，在高壓下就留下了一個約太陽0.6倍的碳核，這個碳核約地球大小。要知道原來的太陽體積是地球的130萬倍，現(xiàn)在縮小到了地球大小，且還有太陽至少60%的質(zhì)量，因此其物質(zhì)密度極高，達到每立方厘米約1~10噸。
這就是處于電子簡并態(tài)的白矮星，是太陽類恒星留下的一個尸骸，是太陽的最終歸宿。
實際上，氫核聚變結(jié)束后，太陽就脫離了主序星階段，到了晚年極不穩(wěn)定階段，這個階段極短，只有幾百萬年到幾千萬年，相對主序星100億年壽命，幾乎可以忽略不計。
大質(zhì)量恒星的歸宿
比太陽質(zhì)量大的恒星，核心核聚變還會一直向更重元素遞進，最終生成鐵元素，由于鐵元素極其穩(wěn)定，軟硬不吃（核聚變和核裂變都只吸收能量而不釋放能量），因此所有恒星到這時都會停止核聚變。
當恒星質(zhì)量大于太陽8倍時，核心聚變形成鐵球后，會發(fā)生超新星大爆炸。大爆炸后絕大部分質(zhì)量消散在太空，核心會留下一個極端致密天體。一般太陽質(zhì)量30倍以下恒星，會留下一顆中子星， 30~40倍以上的恒星則會直接留下一顆黑洞。
