科学每年1.5厘米,地球正在悄悄地离开太阳,未来会越来越冷吗?


著名作家斯宾塞.约翰逊(Spencer Johnson)曾经说过一句名言:“世界上唯一不变的 , 就是变化本身” , 这句话同样也适用于太阳和地球 , 虽然地球似乎一直在围绕着太阳稳定地运行 , 但太阳和地球之间的平均距离并不是一成不变的 , 事实上 , 地球正在悄悄地离开太阳 , 远离速度为每年1.5厘米 。
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最直接的证据来自于“信使”号探测器传回的数据 , 该探测器于2004年8月3日发射升空 , 其目的是为了探索距离太阳最近的行星——水星 , 2011年3月18日 , “信使”号探测器成功进入环绕水星的轨道 , 并在随后的4年多的时间里传回了大量的水星数据 。
数据分析表明 , 在这4年多的时间里 , 太阳的日心引力常数一直在减小 , 平均每年减小(6.13 ± 1.47) x 10^-14 , 从而造成了水星的运行轨道缓慢地向外移动 。 很显然 , 既然水星出现了这种现象 , 那么太阳系中其他的天体也会同样如此 , 并且距离太阳越远 , 远离太阳的速度就越快 。
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科学家根据上述数值计算出 , 天体与太阳的距离每增加一个天文单位 , 其每年远离太阳的速度就会增加约1.5厘米 , 由于地球与太阳的距离就是一个天文单位 , 因此可以得出 , 地球正在以每年1.5厘米的速度离开太阳 。 那么这是什么原因造成的呢?
所谓的日心引力常数 , 是指太阳的质量与引力常数(G)的乘积 , 我们都知道 , 引力常数是不会改变的 , 所以我们就可以肯定 , 造成这种现象的 , 只可能是太阳的质量正在不断地减少 。
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太阳自从诞生以来 , 就一直持续地对外发光发热 , 其能量来源就是太阳内部的核聚变反应 , 对此我们可以简单地理解为 , 在太阳核心高温高压的环境中 , 氢原子核不断地聚变成氦原子核 , 并在这个过程中释放出大量的能量 。
爱因斯坦告诉我们 , 能量和质量是物质的两种表现形式 , 它们之间是可以互相转化的 , 并且存在固定的当量关系 , 这可以用质能方程式 E=MC^2 来描述 , 据此我们可以得出 , 既然太阳释放了能量 , 那么它就一定损失了相应的质量 。
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平均每一秒 , 太阳就会释放出3.846 x 10^26焦耳的能量 , 利用上述的质能方程式 , 就可计算出太阳每秒钟会损失大约426万吨的质量 , 质量减小了 , 引力也就跟着减小了 , 地球当然就会离太阳越来越远了 , 这就是地球正在悄悄地离开太阳的原因 。
这似乎有点令人担心 , 太阳不断地损失质量 , 其引力也在不断减小 , 这会让地球离太阳越来越远 , 接收到的太阳能量也就会相应地越少 , 那么未来会越来越冷吗?
其实我们大可不必担心这个问题 。 每秒426万吨的质量损失速度看上去很离谱 , 但太阳的质量却高达2 x 10^27吨 , 也就是2千亿亿亿吨 , 对于太阳而言 , 这点质量损失根本就不算什么 , 事实上 , 在过去的46亿年时间里 , 太阳总共也只损失了0.03%的质量而已 。
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在大约50亿年之后 , 太阳将膨胀成一颗红巨星 , 届时太阳的表面将抵达地球轨道的附近 , 甚至直接将地球吞噬 , 因此我们似乎不必去考虑地球在此之后又会怎么样 。 再说了 , 以每年1.5厘米的速度 , 在50亿年后地球与太阳的距离只会增加7.5万公里 , 这与日地平均距离(约1.5亿公里)相比 , 也根本不值一提 。