量子科学论■宇宙会发生哪些重大的变化?,在一年的时间内

“今年的我们和去年的我们不一样 , 甚至我们爱的人也会发生变化 。 ”——萨默塞特?毛姆
世间万物没有一成不变的东西 , 任何事物都在无时无刻的发生着变化 , 即使我们整天待在家里 , 看似静止不动 , 但其实我们正在宇宙中飞驰 , 因为我们身处的地球每天不仅会自转一圈 , 而且每一年还会完成一次绕中心恒星的公转运行 。
不仅如此 , 我们还会注意到每一年在宇宙中都会发生一些重大的事件 , 例如:
一颗彗星出现在太阳系 , 地球在其公转轨道上运行到彗星尾留下的尘埃带 , 发生壮观的流星雨现象 , 天空中突然出现了一颗新星 , 甚至是灾难性的超新星爆发 ,以上的这些都是宇宙中发生的一些比较明显的变化 。 但是在一年中我们的宇宙还会发生一些我们有时根本注意不到的变化 。
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在我们人类看来 , 一年是相当长的一段时间 , 在365天的时间里 , 会遇见和发生很多有趣的人和事 。 但是一年与宇宙138亿年的历史相比 , 就是一眨眼的功夫 。 更准确的说 , 如果我们把宇宙的年龄压缩到一年的时间里 , 那就好比把一个人的一生比作0.02秒 。
然而 , 在这短短一年的时间里 , 我们的太阳系、银河系和宇宙会发生一些更加微妙的变化 , 这些微小的变化构成了宇宙在宏大时间尺度上缓慢变化的基础 。 也就是量变到质变的过程 。
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地球自转速度减慢在很短的时间尺度上 , 我们根本注意不到这样的变化 , 也就是以人类的生命周期来说 , 这种变化我们根本就感觉不到 。 但地球自转减慢确实在发生 , 与一年前地球自转一周的时间相比 , 今年地球自转一周的时间(一天)要长14纳秒 , 这听起来不多 , 但如果地球经过足够长的时间 , 这一数字就相当可观了 。 例如再过400万年 , 一天的时间就会显著的变长 , 这样我们就不需要闰年了:一年正好是365天 。
【量子科学论■宇宙会发生哪些重大的变化?,在一年的时间内】这也意味着在太阳系的早期 , 地球上的一天要短得多 , 地球完成一次自转只需要6到8个小时 , 一年有1000多天!
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今年的月亮比去年离地球更远 。这个现象我们还是注意不到 , 也是发生在特别微小的尺度上 , 由于地球自转的速度比月球公转的速度要快的多 , 再加上地球对月球的潮汐作用 , 就会把一部分自转的角动量甩给月球 , 月球公转速度的增加就导致月球缓慢的远离地球 。 而地球和月球这个系统的角动量总是守恒的 。
在一年的时间尺度上 , 月球会以3.8里面的速度远离地球 , 我们能知道这么精确的原因是 , 在阿波罗任务期间我们在月球上放置了激光测距仪 。 随着时间的推移 , 月球的远离会对日全食的影响越来越大 , 在6亿5千万年后 , 我们将再也看不到日全食 , 因为到时候月球距离地球足够远 , 所有日全食充其量也只是日环食而已 。
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太阳比前一年略热一些太阳比前一年更热 , 这当然不是导致地球正在经历的整体变暖的原因 , 因为太阳在任何一年增加的光度大约是0.000000005% 。 影响十分小 , 在一年内我们根本感觉不到任何差异 。
但是在十分长的时间尺度内 , 太阳的变化也会产生很重要的影响 。 你看 , 太阳通过爱因斯坦的E=mc^2把物质转化成能量 , 每年会失去大约10^17千克的质量 。 核心消耗的燃料越多 , 就会发生收缩 , 收缩就会升温加剧核反应 , 当太阳燃烧更多的燃料的时候 , 核心会变得更热 , 更快地燃烧燃料 , 并导致其总能量输出的增加 。 在大约10-20亿年后 , 太阳的温度将足以煮沸地球上的海洋 , 结束地球上的所有生命 。 最终 , 由太阳引起的全球变暖将是我们人类的末日 。