作为普通恒星的太阳
太阳的年龄：46亿岁(从现在起+O岁)
太阳目前正值中年：它差不多有46亿岁，还能够以一颗普通恒星的身份存活大概五六十亿年。它正在其内核稳定地把氢聚变为氦，过一段时间，氦成为太阳内核的主要成分。那里的条件使得炼狱看起来像南极：温度是华氏2800万度，压强相当于地球表面大气压的2500亿倍。
不过即使在这样极端的条件下，氦也无法聚变为碳和氧。惰性氦在太阳的内核不断“堆积”(为了形象，我们使用堆积这个词，实际上，内核中的物质还是表现得像一种气体，并且遵循气体的物理规律)。随着氦的积累，内核的密度增加，温度上升——受到压缩的气体会升温。这些热量必须有个去处，因此它辐射进上层并最终以光的形式离开太阳。
这个过程自从46亿年前太阳内核中的聚变反应被激活时就一直持续着。一直以来，太阳的内核随着氦的堆积和挤压在缓慢地升温。这个能量会经过表面散发出去，因此随着内核的升温，太阳越来越明亮。和刚开始发生聚变反应时相比，太阳的亮度提高了40％左右……而且，随着更多的氦“砸”进它的心脏，太阳还会持续变亮。
变亮的太阳
年龄：57～81亿岁(从现在起+11～35亿年)
太阳亮度的不断增加是个问题。地球之所以能有今天的温度，是由于它只截取了太阳发出能量的一部分。额外的能量意味着额外的热度，这会使得地球升温。由于目前对于全球变暖的关注，科学家们开始关注气温上升对于环境的影响。如果地球整体气温上升仅仅10华氏度，极地的冰帽就会融化，引发一场巨大的灾难。
太阳能量输出对于地球气温的影响很复杂，但总的来说，当太阳变亮时，地球变暖。太阳变亮的过程很缓慢，地球上的生命能够适应这种变化。不过，当太阳的亮度比现在高10％时，地球的温度也会上升10度，这对环境的影响是非常巨大的。一旦冰帽融化，各个大陆的沿海区域都会被淹没。赤道附近会变得不适合人类居住，格陵兰岛和南极等地却会变得比较温暖。
极地的变暖不太可能弥补低纬度地区的损失，还有一个重要的影响：当空气分子被加热，它们移动的速度加快，而质量较轻的分子加速更快。当空气被加热到一定程度时，这些分子可能会逃离地球!这就是为什么地球大气中几乎没有氢和氦的原因；由于太轻，它们在数十亿年前就“逃到”太空中去了。较重的分子，如H2O、N2，和O2，“忠诚地”留了下来。
如果空气被更亮的太阳进一步加热，较重的分子也有可能会逃到太空中。最终，大气层温度太高，无法“涵养”水蒸汽。空气被蒸干，只留下干枯如沙漠的陆地。这对于陆地上生命的影响是致命的。
假定太阳的亮度随着时间的推移稳定地升高，上述情景大概会在11亿年后出现。
这离我们还很遥远，从某种角度上讲，还能起到一点点“安慰”作用!虽然它不会使我们摆脱引起地球气温变化的因素的困扰，但是只要你把发生的时间考虑进来，它确实能够起到减压的作用。
不过，我们终究无法逃避，而且，后面的情况更糟。
太阳会继续变亮，再过24亿年(从现在起35亿年后)，它的亮度比现在要增加40％。地球的气温大幅上升，海水全部蒸发。大气层越发无法维系水蒸汽，它们会逃入太空。整个地球表面干得像骨头一样。海洋底部的沉积物暴露在太阳之下，其中的二氧化碳被释放出来。二氧化碳是一种温室气体，它们吸收来自太阳的热量并“储藏”起来。地球被进一步加热，释放出的二氧化碳会产生一个厚厚的大气层。很有可能再过几十亿年，地球会和今天的金星很像：表面温度极高，外面包裹着一层基本上全部是由二氧化碳组成的浓密的大气层。
不过，即使这些厚厚的空气最终也会进入太空。届时，地球将变成一块贫瘠的石头，大气踪影全无，生命彻底绝迹。
再过几十亿年，地球会死去。对于坚守希望的人来说，有些生命是能够挨过这个阶段的。在南非的金矿深处，科学家发现了一群以那里的化学物质为食的微生物。这些微生物本身是由岩石的自然放射产生的，不需要任何阳光，能够在非常深的地下生存。因此，当地球表面上的所有生物都在35亿年后死去时，生命其实还能在地球的某个地方延续。这也起不到什么安慰作用，再过20亿年，太阳才开始“真正”地伤害地球……
作为次巨星的太阳
太阳的年龄：109～116亿岁(从现在起+63～70亿年)
在遥远的未来，地球会被不断变亮的太阳烤成不毛之地。不过，虽然地球的故事已讲完，但是太阳的自传才渐入佳境。
在出生110亿年后(距现在63亿年)，太阳的内核将没有足够的“氢原料”用来聚变。整个内核由氦组成，但是这时的温度又不足以聚变生成碳和氧。氦核承载着太阳将近一半的质量，而唯一的支撑来自内核自身内在的压力。在巨大的“负担”面前，氦核会进一步收缩。压缩会使得气体温度上升。虽然内核里已经没有氢，但太阳的外层拥有大量这种物质——外部的压力和温度还没有高到聚合氢的地步。
不过，在某个点上，压缩的内核将到达一个足够高的温度，以至于外围薄薄的一层氢壳开始发生聚变反应。这会增加太阳内部产生的热量，外层会向外扩张。当这种情况出现时，太阳的直径大约会增加50％，亮度也会倍增。天文学家把这种恒星称为“次巨星”。它比以前更大、更亮。但是，正如“次巨星”这个名字所示，它们未来还会变得比现在还要大、还要亮。
这种状态能够维持7亿年。在此期间，太阳的亮度相对来讲不会有太大变化，但是它的直径会增长到目前直径的1.5倍到2.3倍。
太阳的颜色也会发生变化。虽然太阳射出更多的能量，但是它的表面积的增加比能量的增加多得多，每平方英寸放射的能量反而比以前更小了。太阳的表面比现在“凉爽”了许多，温度下降几百度，颜色跟现在比也会呈现出更多的橘色。
由此给地球带来的影响不大。在几十亿年不断增强的“灼烧”下，太阳轻微的冷却对地球几乎不会有丝毫的影响。生命(除了那些地下的微生物)早就不存在了。
时光仍在继续……
作为红巨星的太阳
太阳的年龄：116～122.33亿岁(从现在起+70～76.33亿年)
尽管已经成为一颗次巨星，但是太阳的内核还是在不断地压缩、升温。与此同时，在内核周围薄薄的外壳中进行的氢聚变，也在源源不断地向内核中增添氦。扮演“次巨星”大约7亿年后，当太阳差不多有116亿岁时，内核中氦的质量到达一个关键点：它开始简并——这种奇怪的状态遵循量子力学定律，当物质被挤压到非常高的密度时会出现。一旦物质发生简并，它的行为开始变得“异常”。首先，如果增加它的质量，它反倒会收缩。同时，增加的质量并不会“如你所愿”地增加简并气体内部的压强，只有温度会上升。
随着更多的物质经过氢聚变进入内核，内核会不断收缩，温度不断上升，而压强不会。增加的热量同样会进入外层，不过，这时的内核处于简并状态，升温上升得更多、速度更快。
虽然内核出现简并，太阳还将是现在的2.3倍大。当内核不断升温，外层会再次以扩张作为对增加的热量的回应，太阳会膨胀到现在的100～150倍(直径超过1亿英里) ! 同时，温度下降一半，亮度(每秒散发的能量)增加到现在的2400倍。接下来的6亿年，太阳像一个火红的“灯塔”，它成为一颗红巨星。
从地球上看，这种场景很可怕。今天，你可以用伸展的拇指轻松地挡住太阳光的照射；而在太阳处于红巨星阶段，它最终将占据整个天空的三分之一，很难估量它到底有多大。
当太阳扩张成为一颗红巨星，会发生很多奇特的事情。比如，它的转动速度会非常慢(几乎像是在原地不动)。扩张过程中转动速度的下降，就像滑冰的人们能够通过伸展手臂降低旋转速度一样。旋转速度的变化基本上是成比例的，因此，如果太阳以某一变量表示扩张了100，那么转速也同样会下降100。现在，它转动一圈需要一个月左右的时间，当它变成一颗红巨星，转动一圈需要3000天(八年多)。
伴随着体积增大而来的另一个重要变化是：它表面的引力会大幅下降。一个物体表面的引力取决于这个物体的质量和它的半径。当太阳扩张成红巨星时，质量不变而半径增加了100倍。这意味着其表面的引力会下降1万倍。现在，太阳表面的引力是地球的27倍(也就是说，在太阳表面，我的体重远远超过二吨)。当太阳膨胀为一颗红巨星时，表面的引力会降到不足地球引力的1％。在太阳膨胀的表面，任何粒子都被“轻轻地”吸引着。
同时，太阳的亮度会增加2400倍(每平方英寸辐射出的能量都是膨胀之前的2400倍)。光线的动量能够传递给表面的粒子，使得它们获得向上的动力。对于太阳表面的氢原子来说，这就像是有人在关闭了“引力阀”的同时，开启了一个巨大的“风扇”：表面的粒子会被“吹”走。
这股颗粒被称作星风，它和太阳风类似，但是密度要高很多。实际上，作为红巨星的太阳每年都会散发出其质量的千万分之一，比现在的太阳“慷慨”得多。
在太阳膨胀为红巨星的过程中，这种“质量流失”很严重。既然它的引力取决于质量，质量的下降必然带来引力的下降，太阳周围的行星会向外“迁移”(当太阳对它们的牵制力下降时，它们的轨道变得更大了)。
这是一场竞赛!太阳体积的膨胀是否会吞噬其中的行星，这些行星能否及时逃离太阳的“血盆大口”?
对于水星来说，结果是很清楚的：铁定没跑。它目前与太阳之间的距离是3600英里——也就意味着在发令枪响时，它已经被其他行星远远地甩在后面了。几百万年后，太阳会“赶上”并超越这颗星球，水星将“进入”太阳。
接下来会发生什么呢?
有趣的是，虽然变成了一颗红巨星，但是太阳的质量基本上保持不变，它的体积增加了很多(是现在的100万倍)，因此其密度也会相应地下降。实际上，它的质量大部分集中在其内核中，外层的密度很低(外层的密度小于地球大气层密度的千分之一，几乎相当于实验室条件下的真空)。
不过，那里是有物质存在的(虽然可能比较稀薄)。水星每88天绕太阳转一圈，当它在这些物质中跋涉，空气阻力会减弱水星运行的速度(就像跳伞运动员打开了降落伞)。仅仅几年后，水星的速度迅速下降并最终旋转着进入太阳。在那里，密度更高的物质使得这个“微小的”行星速度下降得更快。如果它一开始没有被“蒸发”掉，水星会落入太阳的中心，走向死亡。
当然，如果太阳物质的“拖曳”降低了水星的速度，反过来也是事实：水星会使得太阳外层的物质加速。当水星缓慢地旋入太阳，太阳的旋转速度会增加——不会很明显，也就是百分之一二的样子。当这个过程最终结束，太阳系中曾有的、被称为水星的行星留下的唯一迹象就是使得太阳旋转的速度增加了一点点。
金星呢?就我们目前掌握的知识，还不能确定太阳扩张成为红巨星后，金星是逃脱了或是被吃掉。有些模型表明它可以逃脱，而另一些则认为它和它的小弟兄(水星)具有相同的命运。不过，即使它能暂时躲过一劫(设法处在贪婪扩张的太阳表面以外)，金星迟早也是要灭亡的。金星的表面原本就很热(900华氏度)，当太阳在金星的上空“发威”，它的温度会扶摇直上，达到几乎和太阳相同的温度。金星的外壳会熔化，大气层会被吹走。
地球的遭遇稍微好点儿。研究显示，地球的轨道扩张速度比太阳要快(也有些人认为我们会被这颗不断扩张的恒星吃掉)。天文学家对于有关细节还存在争论，而这正是这场游戏中的关键因素。根据太阳扩张及其质量流失的细节，地球与太阳之间的距离将是现在的1.4倍(目前地球距离太阳9300万英里，因此当太阳停止扩张，这个距离会增加到1.3亿英里)。
即使我们能摆脱被吃掉的厄运，也千万别就此长出一口气：记得吧。红巨星是很大的。它会占据天空的绝大部分，向地球表面辐射高温，地球表面的温度将升至2500度左右(足够熔化任何金属和岩石)。可能出现的情况是，在太阳结束膨胀之前，地球就早已灭亡了(它的海洋已被蒸干，大气也被夺走)。随着太阳向红巨星转化，地球的外壳很有可能会熔化。
我们还可以尝试着说一次“不过”。虽然地球会被整个“炖掉”，但是它并不是太阳系中唯一可用的行星。火星也能逃离太阳，只是那里仍然会由于太热而不适合居住；木卫二是个冰体，其表面下方还可能有液态水存在。当太阳扩张成一颗红巨星时，木卫二整个蒸发了。
据我们所知，太阳系中此时可能已经没有地方适合生命存在了，即使天王星和海王星的卫星也会非常“温暖”。要达到目前地球的温度，只有在距离太阳45亿英里外才有可能。在太阳系中，只有(目前)缓慢地绕着太阳运转、经过冥王星轨道的那些冰体可能足够“凉爽”。当火红的、膨胀的太阳照在它们身上时，它们会毫无保留地融化，变成一个非常巨大的一百英里左右宽的水滴。据说这些物体携带着有机物。当这些冰体升温，会有很多有趣的事情发生在那些有机物身上。在太阳处于红巨星状态这段时间，这些冰体会长期处于液体状态，而这其实又回避了问题的实质：什么样的生命能在这种环境下进化呢?
（摘自《地球的终结》，中央编译出版社2010年4月版，定价：29.00元）
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