【深度分析】太陽1秒損失426萬噸質量,地球會離太陽越來越遠嗎?答案是肯定的

网瘾少女 2022/10/28 檢舉 我要評論

宇宙中的恒星,其實就是一個個天然的「核聚變反應堆」,在其核心高溫高壓的環境中,較輕的元素會不停地聚合成較重的元素,并因為出現質量損失而釋放出大量的能量。

作為宇宙眾多恒星中的一員,太陽釋放出的光和熱當然也是來自核聚變反應,所以問題就來了,太陽因為核聚變反應而不停地損失質量,其引力就會相應地減小,這無疑會造成太陽對地球的約束程度降低,在這種情況下,地球會離太陽越來越遠嗎?

答案是肯定的,科學家告訴我們,其實地球一直在遠離太陽,只不過地球遠離太陽的平均速度極為緩慢,大概只有每年1.5厘米,以至于我們根本察覺不到。

看到這里肯定有人會提出質疑:地球和太陽的平均距離大約是1.5億公里,與之相比,1.5厘米可以說是微乎其微了,如此細微的差距怎麼可能測量得出來呢?

其實這個速度并不是直接測量得到的,而是計算出來的,一個簡單的思路就是:只要知道了太陽損失質量的平均速度,就可以據此計算出太陽引力減小的平均速率,進而計算出地球遠離太陽的平均速度。

怎麼樣才能知道太陽損失質量的平均速度呢?有辦法。從整體上來講,太陽向宇宙空間各個方向釋放出的能量可以看成是非常均勻的,在這個前提下,我們只需要測量出太陽在地球軌道上單位面積的功率,再將其與以日地平均距離為半徑、以太陽為中心的球體空間的表面積相乘,就可以計算出太陽的功率。

以人類目前的實力,測量太陽在地球軌道上單位面積的功率是很容易做到的,畢竟在地球上空運行著那麼多的人造衛星,實際上,科學家正是利用這種方法計算出太陽的功率約為3.846 x 10^26瓦特,而這也就意味著,太陽1秒釋放出的能量約為3.846 x 10^26焦耳。

得到這個數據之后,接下來的事情就很簡單了,只需要根據愛因斯坦給出的質能公式「E=mc^2」,我們就可以輕易地計算出,太陽1秒損失426萬噸質量。

這個數量看上去相當大,但與太陽本身的質量相比,卻又顯得非常微小了,要知道太陽的質量大約有2000億億億噸(1.989 x 10^30千克),也就是說,從46億年前太陽誕生時開始一直到現在,太陽損失的質量全部加起來,也只占得到其總質量的大約0.03%而已。

正是因為如此,太陽引力減小的平均速率也相當低,據此計算出的結果就是,地球遠離太陽的平均速度大概就是每年1.5厘米。

當然了,盡管這個速度極為緩慢,但畢竟地球確實是在離太陽越來越遠,那在遙遠的未來,地球會不會越來越冷呢?其實我們完全不必擔心這個問題。

需要知道的是,地球的公轉軌道并不是一個標準的圓形,其近日點與遠日點與太陽的距離分別為1.471億公里和1.521億公里,雖然兩者相差500萬公里,但這并不會明顯地影響地球的溫度。

為什麼這麼說呢?其實一個常見的自然現象就可以當作證據:當地球位于近日點附近的時候,我們北半球其實是在過炎熱的夏季,而當地球位于遠日點附近的時候,我們北半球卻在過寒冷的冬季。

(注:影響地球溫度的主要是太陽光在地球表面的入射角度,我們之前的文章《為什麼地球離太陽遠的時候,我們卻在過夏天?不是該越遠越冷嗎?》曾經詳細講過,這里就不展開了)

根據科學家的估算,太陽的主序星階段大約還有50億年,簡單計算一下可知,按照每年1.5厘米的速度,即使再過50億年,地球與太陽的平均距離也只會增加7.5萬公里,顯而易見的是,既然500萬公里的距離都不能明顯影響地球的溫度,那7.5萬公里就更不用提了。

另一方面來講,太陽在離開主序星階段之后,會演化成一顆體積龐大的紅巨星,根據已知的恒星演化模型可以估算出,這顆由太陽演化而成的紅巨星,其半徑可以高達1.2個天文單位,這就意味著,屆時的地球很可能會被吞噬掉,地球都沒了,當然也就不存在「地球未來會不會越來越冷」這個問題了。

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