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著名作家斯宾塞.约翰逊(SpencerJohnson)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。
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,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)x10^-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。
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。那么原因是什么呢?
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。
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。
平均每一秒,太阳就会释放出3.x10^26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。每秒万吨的质量损失速度看上去很离谱,但太阳的质量却高达2x10^27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。
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。
需要注意的是,由于太阳的核聚变会不断地生成氦,而太阳内部的温度和压强又不能点燃氦的核反应,因此它们就会堆积起来,这会造成太阳的核反应壳层不断扩大,从而导致太阳内部的核反应区域越来越大,释放的能量也就越来越多。
也就是说,地球在未来并不会越来越冷,而是会持续地变热,如果人类没有办法改变这种情况的话,那么在10亿年以后,太阳在单位时间里释放出的能量将在现有的基础上增加10%,地球表面的温度也会因为更多的能量升高到50摄氏度左右,在这种情况下,地球表面的液态水可能会被蒸发殆尽,而地球也将不再适合生命的生存。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家
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