太阳传太阳慢慢变亮，地球会怎样
阳光落在海面上，海水吸收能量，一部分水变成水汽，进入空气。水汽随空气上升，遇冷后可以凝成小水滴，聚在一起成为云。云中的水滴长大，落成雨，有的直接回到海里，有的落在陆地上，再沿河流入海。海水每天都在蒸发，雨水也在不断补回来。
这样的水循环已经持续了很久。海水在流动，云在聚散，照着它们的太阳也在缓慢改变。人的一生太短，很难觉察这种变化；把时间拉长到几亿年，太阳就会比今天更亮一些。在太阳膨胀成红巨星以前，地球收到的阳光就会逐渐增加。
太阳中心一直在把氢变成氦，并在这个过程中放出能量。氢一点点减少，氦一点点积累，中心物质的组成也就变了。氢变成氦以后，同样质量的物质里，能够自由运动、产生气体压强的粒子数减少了。如果温度和密度不变，气体压强便会降低，原有的支撑就会减弱。太阳核心在引力作用下缓慢收缩，压缩释放的一部分能量使物质的热运动加快，温度随之升高。
温度升高后，剩下的氢能更快地参加反应，每秒放出的能量也随之增多。太阳核心的氢在减少，反应的速度却逐渐加快。研究人员把这些变化放进恒星演化模型中计算，得出太阳在这一阶段会慢慢变亮。
假如地球与太阳的距离、云层和大气成分暂时都不变，只是照过来的阳光增加了，地球会怎样？阳光被云和地面反射回太空的比例不变，剩下被海洋、陆地和大气吸收的能量，就会比原来多。
地球一直在向太空散热。白天地面被阳光照暖，夜里仍在散热，海洋和大气也不断向外放出热辐射。这种辐射属于红外线，人的眼睛看不见，却能把能量从地球带走。要让整个地球的平均温度长期大致稳定，吸收的能量与最终散到太空的能量，就得大致相等。
阳光刚增加时，地球向太空散出的热量还与原来相近，吸收的能量却更多了。多出来的能量积存在海洋、陆地和空气中，它们便逐渐变暖。温度升高又会使向外发出的热辐射增多，散掉更多能量。在其他条件不变的比较中，地球会在比原来更高的温度下，重新使吸收与散出的能量相等。
地球变暖以后，海面的蒸发、空气中的水汽和云层也会变化。水汽可能增多，云的多少和分布也可能改变。云能反射阳光，也会影响热量向太空散出；空气中的水汽同样会吸收热辐射。地球升温多少，既取决于太阳多送来多少能量，也取决于这些变化怎样改变地球的吸热和散热。研究人员计算未来气候时，也会计算水汽和云怎样变化。太阳亮度增加同样多，云层反射掉的阳光若不同，留在地球上的能量也会不同，最后算出的地表温度就可能有差别。
太阳增亮带来的长期变暖，与今天几十年里发生的变暖，原因不同。近几十年的卫星记录没有显示到达地球的太阳能持续增加，地球表面却在变暖。今天变暖的主要原因，是人类燃烧煤、石油和天然气等活动，使空气中的二氧化碳等温室气体增加。这些气体吸收地球发出的热辐射，使热量更难散到太空。太阳在遥远未来逐渐变亮，解释的是更长岁月里的另一种变化。
雨水和岩石怎样减慢变暖
雨落在山坡上，顺着岩石的裂缝往下渗。有些水流进土里，有些汇入溪流。水看起来仍然清澈，岩石里的少量物质却已经溶进了水中，跟着流水离开。
雨水在落地以前，空气中的一些二氧化碳就会溶进水里。二氧化碳和水反应，形成很弱的酸。这种水接触岩石，能慢慢改变其中的矿物，让一些成分溶入水里。岩石在地表逐渐破碎或发生化学变化，都叫风化；水与矿物发生化学反应时，空气中的一部分碳会随之进入水里。
大陆上有很多硅酸盐岩石，花岗岩、玄武岩都属于这一大类。雨水和其中某些矿物反应时，会消耗二氧化碳。二氧化碳里的碳没有消失，而是变成溶在水里的含碳物质。水里还溶入了岩石中的钙等成分，河流把这些物质带向海洋。
河水入海后，带来的物质混进海水。一些海洋生物从水里取得钙和含碳物质，造出碳酸钙的硬壳。贝壳里的主要成分就是碳酸钙。生物死后，一部分壳沉到海底，逐渐被后来落下的沉积物盖住。经过漫长时间，层层堆积的沉积物可以变成石灰岩，碳也就留在岩石里。
从海水里的含碳物质变成碳酸钙时，会同时形成一些二氧化碳，其中一部分可以回到空气中。不过，把硅酸盐岩石的风化和后来的碳酸钙形成、埋藏合起来算，取走的二氧化碳仍比放回的多。这样，原先在空气中的一部分碳，才算进入了能够保存很久的岩石。
起点换成石灰岩，结果就有所不同。石灰岩本来就含有碳。含二氧化碳的水把它溶解后，若这些物质又在海中形成碳酸钙，前面消耗的二氧化碳便可以重新放出来。溶解旧石灰岩、再形成新石灰岩，主要是在转移原来就存放在岩石中的碳；硅酸盐风化后的碳酸盐埋藏，则可以让岩石中长期保存的碳增加。
海底也在缓慢移动。地球表面分成许多板块，它们带着上面的岩石和沉积物移动。在一些板块相遇的地方，一块板块会沉到另一块下面，把部分含碳沉积物带进地下。随着埋得更深，温度升高，岩石之间发生的化学反应可以释放二氧化碳。部分碳会随火山气体等回到空气中，再参与地表的变化。还有一些碳会留在更深处，并不马上返回。
于是，雨水和岩石把一些碳从空气中取走，地下的活动又把一些碳送回来。两边的快慢会改变空气里二氧化碳的多少。如果长时间取走的比送回的多，空气里的二氧化碳就会逐渐减少；反过来，它就可能增加。
太阳慢慢变亮时，这些变化能减轻一部分升温。在有足够雨水的地方，温度升高通常会让水和矿物反应得更快。流水不断带走溶出的物质，让新的水继续接触岩石，更多碳便有机会沿河流进入海洋，最后埋进沉积物。空气中二氧化碳减少，大气留住热量的作用随之减弱，地球升温就能慢一些。反过来，如果气候转冷，雨水和岩石的反应往往会减慢。地下若仍在释放二氧化碳，空气里的二氧化碳便可能逐渐积累，大气也会留住更多热量。
这样的减缓远比一年四季的变化慢。雨水需要接触足够多的岩石，河流要把溶出的物质运走，海底还要不断积下含碳沉积物。要明显改变整个大气里的二氧化碳，常常需要几十万年，甚至更久。
温暖本身也不够。地方变热了，若雨水反而变少，能与岩石反应的水就少了。岩石也得不断露出尚未充分风化的部分，反应才容易继续。山地抬升、流水冲走表层的碎屑，都可以让下面的岩石露出来；如果地表长期盖着厚厚的风化层，水接触新鲜岩石的机会就会减少。降雨落在哪里，大陆上有什么岩石，地下又送回多少二氧化碳，都会改变这一循环的快慢。
因此，太阳不断变亮，地球很难一直靠减少二氧化碳，让温度保持不变。雨水、岩石和地质活动都有各自的限制。即使风化仍在带走碳，越来越强的阳光也可能让地球继续变暖。
海水还在，动植物也可能难以生存
岩石从空气中带走二氧化碳，可以减弱温室作用，让地球少暖一些。可是，一片正在长大的叶子也需要二氧化碳。叶子吸收它，借助阳光，把它和水变成糖等养分，再用这些养分维持生活、长出新的枝叶。空气中的二氧化碳越来越少，植物就可能渐渐难以制造足够的养分。海洋还在，雨也还会下，生长却已经遇到了困难。
不同植物遇到困难的早晚会有差别。有些植物能先把二氧化碳集中起来，再用来制造养分。空气中二氧化碳较少时，这种办法仍能让叶子得到较多原料，帮助植物继续生长。另一些植物没有这样的本领，会较早受到限制。同样一片大陆上的植物，也可能在不同的时候衰退。
气温和水分还会改变植物的处境。叶子表面有很小的孔，二氧化碳从这里进入，水汽也会从这里散失。天气炎热、土壤又干时，植物常会关小这些孔，减少水分流失，可是进入叶子的二氧化碳也随之减少。留住水和取得原料，有时很难同时做到。温度继续升高，植物体内的一些反应也会变得难以正常进行。哪怕空气中的二氧化碳暂时够用，植物也可能先被高温和缺水逼到难以生长的地步。
植物本身也会改变岩石风化。根和土壤中的许多微生物在呼吸时会放出二氧化碳。二氧化碳溶进渗入土壤的水里，这些水再和岩石中的矿物发生反应。植物衰退以后，根和落入土壤的枯枝落叶变少，土壤中的生物活动也会变化，风化便可能跟着改变。这样一来，空气中的二氧化碳未必一直按原先的速度下降。
2024年的一项研究把这些变化放进同一个模型，计算陆地植物还能生活多久。在其中一些计算里，风化没有随着升温而大幅加快，或者在二氧化碳减少后明显放慢。空气中的二氧化碳因此能保留更久，有些计算中还会暂时回升。植物便可能继续生存，直到高温成了更大的困难。这些情况下，模型算出的剩余时间可以达到十几亿年。
2026年的另一项研究用模型计算大气怎样运动，比较了两种简化的未来。一种情况下，风化不断减少空气中的二氧化碳，地球的温度大致维持在今天的水平，植物却越来越缺少制造养分的原料。另一种情况下，二氧化碳大致保持今天的水平，植物仍有原料可用，地球却会越来越热。
研究人员还尝试了不同的判断标准：空气中的二氧化碳少到多少，或全球平均气温升到多高，植物就难以生长。采用的标准不同，算出的生存时间也会不同。不过，海水流失或水汽引起的过度升温，可能更早破坏植物的生活条件。未来植物也可能演化出新的适应方式，今天的计算还无法确定它们会变成什么样。
植物的变化会传到吃它们的动物身上。草叶、果实和种子少了，靠它们生活的动物便少了食物，捕食这些动物的其他动物也会受到影响。海里的藻类和其他能够利用阳光制造养分的微小生物，则供养着海洋中的许多生命。它们同样需要合适的温度和原料。有海水的地方，仍可能因为食物越来越少而难以维持今天这样的生物群落。
空气里的氧气也与这些生命有关。植物和藻类在制造养分时释放氧气；它们自己、吃掉它们的动物，以及分解落叶和遗体的许多微生物，又会在生活中消耗氧气。植物制造的糖，以及用来长出枝叶的许多含碳物质，都属于有机物。大部分新造出的有机物，最终会经过这些呼吸和分解过程，其中储存的碳重新变成二氧化碳，制造它们时释放的氧气也相应被用掉。
只有一部分有机物能被泥沙等埋住，长期保存下来。这部分有机物没有很快被分解，制造它们时释放的那部分氧气也就没有立即被用回去，才有机会留在空气中。与此同时，氧气还会与一些岩石中的物质反应，也会被来自地球内部的某些气体消耗。只有长期留下的氧气足以补上这些消耗，大气才能维持较高的含氧量。
2021年，一项研究专门计算了未来的氧气变化。在它采用的气候和碳循环条件下，太阳逐渐变亮，升温和二氧化碳减少使生物制造的有机物变少，氧气的长期补充也随之改变。在这项计算中，大气中的氧气在大约十亿年后会迅速减少，降到今天水平的百分之一以下，而那时地表仍可能保有大量水。今天空气里已经积累了许多氧气。未来氧气减少得有多快，取决于那时补充多少、又被消耗多少；模型里的快速减少，也发生在漫长的缓慢变化之后。
这项研究算的是，大气中的氧气还能在今天水平的百分之一以上维持多久。研究植物的两项计算，算的则是植物在各自设定的气候里还能生长多久。研究者对风化、生物和气候的设定不同，计算的对象也不同，所以这些年数回答的是不同的问题。
氧气大幅减少后，许多依赖氧气的动物就很难继续生活。某些微生物却能在没有氧气的地方生活，只要那里还有它们可以利用的水、养分和能量。地球仍有这样的生命，与人能够在地表呼吸、种植粮食和正常生活，相差很远。海洋可以还在，而今天熟悉的树林、草地和动物，已经难以在同样的地球上生存。
海水怎样慢慢流失到太空
海洋还在时，海水仍会蒸发，水汽仍会随空气上升。今天，绝大部分水会通过降水回到地面。这些水只是换了地方、变了样子，仍然留在地球上。
水汽上升后，往往会遇到较冷的空气。空气冷下来，原先留在其中的一部分水汽便会凝结成小水滴，或结成细小的冰晶。水汽本身看不见，我们看见的白云，是许许多多的小水滴或冰晶聚在一起的样子。云里的水滴和冰晶长大后，可以落成雨或雪。空气继续上升时，里面已经少了不少水。
今天，水汽主要在靠近地面的这层大气里循环。空气通往更高处时，要经过一片很冷的区域，许多水汽在这里凝结，高层大气便比较干燥。即使海面蒸发旺盛，也只有一小部分水能一路到达很高的地方。
随着未来的太阳慢慢变亮，海洋和近地面的空气会变暖。温暖的海面更容易蒸发，暖空气里也能留住更多水汽。水汽本身又是一种温室气体，会吸收地表向外发出的部分热辐射，再向各个方向发出，其中一部分回到下方。地表向外散热因此变得困难，温度进一步升高，蒸发也会随之增加。太阳最初带来的升温，就这样被水汽放大了。
不过，海面附近水汽变多以后，水汽上升途中仍会凝结。高处会不会跟着变湿，还要看空气经过的寒冷区域有多冷，以及上升的空气怎样把水往上带。在一些未来气候计算中，地球足够温暖后，冷凝挡下的水减少，进入更高处的水汽明显增多。此时，海洋里的水才有更多机会沿着另一条路离开地球。
在高层大气中，水分子会受到太阳紫外线的照射。有些紫外线携带的能量足以把水分子拆开。一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，分解后的氢可以继续参与反应，也可以到达更加稀薄的高处。水分子被拆开，只是水发生了化学变化；真正失去水，还要等其中的氢逃出去。
大气里的粒子一直在运动。温度相同时，轻的粒子通常比重的粒子跑得快，氢又特别轻。在低处，粒子经常碰来碰去，向上运动的氢很难就此一路飞走。到了十分稀薄的高处，碰撞少了，一些速度足够快的氢可以克服地球的引力，飞向太空。
氢一旦逃走，就少了重新组成水的原料。这样的流失如果持续很长时间，地球上水的总量便会减少。剩下的氧可能与岩石等物质发生反应，也可能有一部分逃向太空；水被拆开后的氧，并不全都作为氧气留在空气里。
研究人员把高层大气足够潮湿、能够在漫长岁月里显著失水的气候状态，称为“湿温室”。在这种状态下，地表仍然可以有海洋，也仍然可以下雨。海水继续蒸发，雨水继续落下，同时又有一些水到达高处，被分解后逐渐失去氢。水循环还在进行，水的总量却可能一点点减少。
另一种变化叫“失控温室”。水汽越来越多时，地表发出的热更难穿过大气到达太空。在很湿热的一段气候范围内，即使地表继续升温，地球向太空排出的热也很难再增加。如果此时吸收的阳光已经超过能够排出的热，地球就会继续变热，海洋可能大规模变成水汽。
即使海洋已经大量汽化，水也可能还留在地球的大气里；它向太空流失，仍然要经过分解和逃逸。
计算未来的研究也没有得到完全相同的路线。有的模型中，高层大气会先明显变湿，地球能在仍有海洋的情况下维持一段时间；另一些模型中，高处一直较冷、较干，早期的水流失便受到抑制。云能把一部分阳光反射回去，也能阻碍地球散热；云出现在哪里、有多厚，会改变地表和高处的温度。空气上升的强弱和位置，又会改变水汽被带到哪里。模型对这些过程的处理不同，算出的高层湿度和海洋变化也会不同。
这些差别会使模型算出的失水起点和速度发生变化。因此，未来海洋何时开始大量流失，还没有一个确定的日期。
太阳变成红巨星以后，地球会怎样
再过数十亿年，太阳会发生更大的变化。它的外层气体向外膨胀，表面离中心越来越远，成为一颗红巨星。那时，太阳表面的温度比今天低，整个太阳发出的光和热却多得多，因为发光的表面已经大了许多。地球面对的，将是一个巨大而明亮的太阳。
太阳向外膨胀时，也会失去一部分气体。这些气体离开太阳，向周围太空散去，太阳剩下的质量便减少了。太阳可以一边变大，一边变轻。
质量减少，会改变地球绕太阳运行的轨道。在相同距离上，质量减少后的太阳对地球的引力比原来弱。地球原有的运动使它移向更远的地方，轨道也随之扩大。如果太阳缓慢地、向各个方向大致均匀地失去气体，又暂时不考虑其他作用，地球就会沿着逐渐扩大的轨道运行，离太阳中心更远一些。
这样看来，太阳的外层在向外伸展，地球也在向外移动。两者到底会不会碰到一起，得把它们随时间的变化一起算出来。
地球受到太阳引力的吸引，也用自己的引力拉着太阳。太阳朝向地球的一侧和背向地球的一侧，受到的拉力不完全一样，气体因此会稍稍变形，形成隆起。这种由引力差别引起的形变，就是潮汐，海水涨落也与这样的引力差别有关。太阳由气体组成，同样会发生潮汐形变。
地球不停地绕行，太阳气体中的隆起也得随之改变位置。气体的流动和摩擦使这种调整跟不上地球的移动。到了红巨星晚期，太阳本身转得很慢，隆起会落后于绕行的地球，隆起的气体便会向后拖住地球。地球又会拉着这些气体向前，促使太阳转得快一些。
在这种持续的作用下，地球仍在绕着太阳运行，轨道却会一圈圈缩小，地球也逐渐靠近太阳。晚期太阳自转缓慢，潮汐在这种情况下会拖着地球向内移动；自转很快的恒星则可能通过潮汐推动行星向外移。
2008年的一项研究把太阳的膨胀、质量流失和潮汐作用一起计算，还计入地球靠近太阳表面时，太阳大气中的稀薄气体对它的阻力。计算得到的结果是：地球轨道向外扩大的幅度不足以避开太阳，最终仍会被膨胀的外层吞没。
太阳会流失多少质量，影响地球能向外移多远；潮汐拖拽有多强，影响轨道缩小得多快；太阳最后膨胀到多大，决定它的外层会伸到哪里。对太阳质量流失和潮汐强弱的估计不同，算出的地球与太阳外层相遇的时间和位置也会不同。
地表的生命条件会比太阳膨胀到地球附近更早改变：即使地球那时仍在绕着太阳运行，它也可能早已失去今天的海洋和富氧空气。太阳还没有吞没地球，适合今天这些动植物生活的岁月，就可能已经结束了。