每年1.5釐米,地球正在悄悄地離開太陽,未來會越來越冷嗎?

天空之城 2020/09/22 檢舉 我要評論

著名作家斯賓塞.詹森(Spencer Johnson)曾經說過一句名言:「世界上唯一不變的,就是變化本身」,這句話同樣也適用於太陽和地球,雖然地球似乎一直在圍繞著太陽穩定地運行,但太陽和地球之間的平均距離並不是一成不變的,事實上,地球正在悄悄地離開太陽,遠離速度為每年1.5釐米。

最直接的證據來自于「信使」號探測器傳回的資料,該探測器於2004年8月3日發射升空,其目的是為了探索距離太陽最近的行星——水星,2011年3月18日,「信使」號探測器成功進入環繞水星的軌道,並在隨後的4年多的時間裡傳回了大量的水星資料。

資料分析表明,在這4年多的時間裡,太陽的日心引力常數一直在減小,平均每年減小(6.13 ± 1.47) x 10^-14,從而造成了水星的運行軌道緩慢地向外移動。很顯然,既然水星出現了這種現象,那麼太陽系中其他的天體也會同樣如此,並且距離太陽越遠,遠離太陽的速度就越快。

科學家根據上述數值計算出,天體與太陽的距離每增加一個天文單位,其每年遠離太陽的速度就會增加約1.5釐米,由於地球與太陽的距離就是一個天文單位,因此可以得出,地球正在以每年1.5釐米的速度離開太陽。那麼這是什麼原因造成的呢?

所謂的日心引力常數,是指太陽的品質與引力常數(G)的乘積,我們都知道,引力常數是不會改變的,所以我們就可以肯定,造成這種現象的,只可能是太陽的質量正在不斷地減少。

太陽自從誕生以來,就一直持續地對外發光發熱,其能量來源就是太陽內部的核聚變反應,對此我們可以簡單地理解為,在太陽核心高溫高壓的環境中,氫原子核不斷地聚變成氦原子核,並在這個過程中釋放出大量的能量。

愛因斯坦告訴我們,能量和質量是物質的兩種表現形式,它們之間是可以互相轉化的,並且存在固定的當量關係,這可以用質能方程式 E=MC^2 來描述,據此我們可以得出,既然太陽釋放了能量,那麼它就一定損失了相應的質量。

平均每一秒,太陽就會釋放出3.846 x 10^26焦耳的能量,利用上述的質能方程式,就可計算出太陽每秒鐘會損失大約426萬噸的質量,質量減小了,引力也就跟著減小了,地球當然就會離太陽越來越遠了,這就是地球正在悄悄地離開太陽的原因。

這似乎有點令人擔心,太陽不斷地損失質量,其引力也在不斷減小,這會讓地球離太陽越來越遠,接收到的太陽能量也就會相應地越少,那麼未來會越來越冷嗎?

其實我們大可不必擔心這個問題。每秒426萬噸的質量損失速度看上去很離譜,但太陽的質量卻高達2 x 10^27噸,也就是2千億億億噸,對於太陽而言,這點質量損失根本就不算什麼,事實上,在過去的46億年時間裡,太陽總共也只損失了0.03%的質量而已。

在大約50億年之後,太陽將膨脹成一顆紅巨星,屆時太陽的表面將抵達地球軌道的附近,甚至直接將地球吞噬,因此我們似乎不必去考慮地球在此之後又會怎麼樣。再說了,以每年1.5釐米的速度,在50億年後地球與太陽的距離只會增加7.5萬公里,這與日地平均距離(約1.5億公里)相比,也根本不值一提。

需要注意的是,由於太陽的核聚變會不斷地生成氦,而太陽內部的溫度和壓強又不能點燃氦的核反應,因此它們就會堆積起來,這會造成太陽的核反應殼層不斷擴大,從而導致太陽內部的核反應區域越來越大,釋放的能量也就越來越多。

也就是說,地球在未來並不會越來越冷,而是會持續地變熱,如果人類沒有辦法改變這種情況的話,那麼在10億年以後,太陽在單位時間裡釋放出的能量將在現有的基礎上增加10%,地球表面的溫度也會因為更多的能量升高到50攝氏度左右,在這種情況下,地球表面的液態水可能會被蒸發殆盡,而地球也將不再適合生命的生存。

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