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  • 1 # 科技領航人

    如果你能測量整個一年裡從地球到太陽的平均距離,你會發現一些令人不安的事情。對每一年獲得測量資料進行比較,你會發現地球在遠離太陽——比前一年遠約1.5釐米。數十億年來,地球一直在其軌道上向外遷移,這一趨勢還將持續數十億年。

    圖注:地球繞太陽公轉,繞軸自轉,似乎形成了一個封閉的,不變的橢圓形軌道。 但是,如果我們希望獲得足夠高的精度,就會發現我們的行星實際上正在遠離太陽旋轉。

    但這只是暫時的情況。最終,即使在太陽沒有以紅巨相吞沒地球的情況下,地球也會失去其軌道能量,並螺旋進入太陽。許多因素將在太陽系的遙遠未來中發揮作用,但最終,愛因斯坦本人將擁有最後發言權。以下是地球軌道將如何演變,直到痛苦結束。

    圖注:藝術家對HD 189733 b的印象,這顆行星被其母星吞噬。當太陽開始膨脹成一個紅巨星時,幾乎可以肯定會吞下水星,然後吞下金星,但是地球的命運還不確定。

    對於大多數人而言,地球會隨著時間改變其軌道的想法是一種奇怪而令人困惑的想法。畢竟,自四百多年前的開普勒時代起,人們就對行星運動有了很好的理解。他的第一個行星運動定律——行星以橢圓為中心在橢圓軌道上運動——在牛頓引力中是正確的。

    當您考慮到牛頓引力定律本身直到開普勒提出定律60多年後才得出,這一點就更加令人印象深刻。然而,開普勒定律和牛頓定律在現實中僅是近似真實的,有六個單獨的效應都可能起到“破壞器”的作用,否則將是精確、完全穩定的解決方案。這是每個專案的摘要,以及它們引起的影響。

    圖注:該剖面圖展示了太陽表面和內部的各個區域,包括髮生核聚變的核心。 隨著時間的流逝,核心中的含氦區域擴大,最高溫度升高,導致太陽的能量輸出增加。 當我們的太陽用盡核心中的氫燃料時,它將收縮並加熱到足以開始氦聚變的程度。

    1.)太陽中的核聚變每經過一秒鐘,太陽內部大量的輕原子核就會透過核聚變的過程轉化為更重的元素和同位素。當您將輕元素融合為較重的元素時,較重的原子核纏繞得更緊密,這個過程會釋放出能量。實際上,太陽聚變的終產物氦-4實際上比透過鏈反應產生的四個質子輕0.7%。

    總而言之,每過一秒鐘,愛因斯坦的E =mc²總共使太陽損失了400萬噸的質量。這種質量損失(無論多麼小)隨著時間的流逝而增加。隨著時間的流逝,由於核聚變而導致的質量損失使地球的軌道每年向外傾斜1.5釐米(0.6英寸)。迄今為止,由於核聚變,太陽已經失去了相當於土星的質量。

    圖注:原始恆星IM Lup有一個原行星圓盤,不僅顯示環,而且向中心顯示螺旋特徵。可能有一個非常巨大的行星導致這些螺旋特徵,但這一點尚未得到明確證實。在太陽系形成的早期階段,這些原行星盤產生動力摩擦,導致年輕的行星向內螺旋,而不是完全完美的閉合橢圓。

    2.)地球在繞太陽執行時,會撞擊成粒子。這在太陽系的早期產生了巨大的影響:回到我們太陽周圍還有一個原行星物質盤的時候。當太陽進入生命的紅巨星階段時,它將再次產生巨大的影響,因為大量的物質——約佔太陽總質量的33%——將在大約76億年後被噴出。

    在這兩種情況下,當這種物質與地球碰撞時,我們的軌道都會發生變化,確切的變化取決於與地球有關的物質的速度:當太陽系形成時向內遷移,而在太陽生命末期時向外遷移。但是現在,我們基本上只受到太陽風粒子的影響:每年大約失去微不足道的18,000噸質量。這一點現在完全可以忽略不計,每百萬年左右,地球的軌道就只改變大約一個質子的寬度。

    圖注:由於保持了角動量,所以行星穩定地在其執行的軌道上運動。 由於無法獲得或失去角動量,它們一直留在未來的橢圓軌道上。 但是,如果它們彼此施加互作用力,並且太陽佔據有限的體積,則所施加的引力和潮汐力可能會導致進化情況如此混亂,以至於這些行星中的一個或多個最終可能會被彈出。

    3.)太陽系中其他巨大天體的引力效應。這可能很重要,也可能無關緊要。在太陽系中,我們有許多繞太陽或其他天體旋轉的物體。它們都有有限、不可忽視的大小和質量,它們相互施加引力。每當這種情況發生時,這些軌道就有可能變得混亂,並隨著時間的推移而演化。

    根據最新的研究,今天太陽系四個內部行星中的一顆或多顆——水星、金星、地球和火星——在未來幾十億年內,其軌道不穩定的可能性約為1%。如果發生這種情況,地球的軌道可能會發生顯著變化,甚至可能將我們的行星拋向太陽,或將其完全從太陽系中彈出。這是我們行星軌道中最不可預測的組成部分。

    圖注:隨著太陽成為真正的紅巨星,地球本身可能會被吞噬,但肯定會被前所未有地烘烤。 太陽的外層膨脹到現在直徑的100倍以上,但是其演化的確切細節以及這些變化將如何影響行星的軌道,仍然具有很大的不確定性。

    4.)太陽膨脹成一顆紅巨星。我們知道這即將到來,而且我們也大致知道它的樣子。太陽核心會收縮並加熱;外層將向外膨出並大量增長;氦聚變將點燃恆星的核心;整體質量的很大一部分將被彈出。但最重要的是,特別是出於我們的目的,內行星將被我們的太陽演化為現已膨脹的紅巨星所消滅。

    水星將消失,金星也會被吞下。 而且,除非地球能夠向外螺旋上升到當前半徑的15%以上,否則地球也會消失,除非發生這種情況,這只是可疑的事情,可能需要時不時發生軌道不穩定性。但是,假設地球倖存下來,並且有可能倖存下來,紅巨星階段就意味著外旋階段現在將結束。

    圖注:銀河系中恆星在距離太陽一定距離內透過的頻率的情節。這是一個日誌圖,y 軸上的距離以及通常需要等待此類事件在 x 軸上發生的時間。

    5.)星系中的其他物體。每隔一段時間,大質量的恆星,例如恆星,褐矮星或流氓行星將靠近我們的太陽系。儘管在太陽成為紅巨星之前,其接近擾動地球軌道的可能性極小,但一旦這個階段過去,我們還有很長的路要走。當宇宙是目前年齡的10萬倍時,很可能發生近距離的引力相遇。

    隨著水星和金星的消失,地球將成為太陽的最內層行星,當不可避免的遭遇發生時,很可能會發生以下兩種情況之一。互穿質量會嚴重擾動地球,使其軌道變得不穩定,或者太陽地球系統(可能還有火星,木星以及可能還剩下的其他行星)將從我們的宿主星系中完全彈出。 這是一個混亂且不可預測的過程,並且如果我們等待足夠長的時間,實際上任何事情都可能發生。

    圖注:觀察動畫,時空在質量移動時的反應,有助於準確展示它如何,從質量上,它不只是一張織物。相反,所有3D空間本身都會被宇宙中物質和能量的存在和特性所彎曲。圍繞彼此軌道的多個質量將導致引力波的發射。

    6.)引力輻射。但是,如果地球仍然與太陽結合(如果太陽系的殘留物從星系中噴出,則很有可能會發生這種情況),引力輻射將使地球緩慢地向太陽旋轉,愛因斯坦的引力理論"廣義相對論"中,每當兩個質量相互圍繞時,就會發出引力波。

    鑑於太陽和地球目前的質量及位置,這僅相當於每年1.5度的軌道變化,這意味著地球需要大約一千年向太陽旋入的距離為單個質子的寬度。但是,如果沒有其他影響在起作用,那麼它將成為唯一對宇宙時間尺度至關重要的影響。 如果沒有其他干擾,地球將在長達10^26年的時間裡才旋進入太陽:這是宇宙現今壽命的10千萬倍。

    圖注:當兩個繞軌道執行的引力源(即質量)時,每個質量在另一個由另一個引起的彎曲時空中的運動都會導致引力波的發射。 因為這些波攜帶能量,所以所有軌道最終都會衰減。

    所有這六個效應都是非常真實的,它們都對地球不斷變化的軌道做出了貢獻。它們都有機會在不同時期成為最重要地球旋入太陽的重要因素。

    在太陽系的最早階段,當行星和月球仍在形成時,早期行星和小行星的碰撞主導著地球/原地球軌道的變化。如今,由於核聚變而造成的質量損失主導了地球目前的發展。如果發生因力不穩定性,在我們母星成為紅巨星之前,其他行星的影響可能會改變甚至破壞地球的軌道。在太陽變成紅色巨星的過程中,一切都取決於地球是否被吞噬。如果是這樣,那就是我們星球的終點。太陽變成白矮星後,就會發生宇宙引力彈球遊戲。地球將不受太陽束縛,或者將完整保留地球從整個剩餘太陽系中彈射出。

    但是,如果地球能存活這麼久,它將繼續在引力上螺旋旋進太陽,直到最後,它最終在我們的恆星變成的黑矮星後被消滅。

    圖注:在太陽變成黑矮星之後,如果沒有任何東西噴射或碰撞到地球,那麼引力輻射最終將使我們地球旋入進太陽殘餘物中,完完全全地被吞沒。

    目前,由於核聚變對太陽的無情作用,地球正在緩慢地遠離太陽漂移,隨著時間的流逝,太陽燃燒了越來越多的燃料,在此過程中失去了質量並損失了對地球的束縛引力。假設這種情況一直持續到紅巨星階段到來,要麼我們的星球此時被太陽吞噬,要麼它生存下來,直到太陽變成白矮星後被吞噬。

    到那時,引力輻射將使我們的行星軌道緩慢衰減,從而開始旋入太陽,除非流氓物天體過我們的太陽系並噴射地球,否則這種旋入將持續下去,當宇宙是當前年齡的十萬億倍時,地球就會旋入我們太陽的恆星屍體中。目前,地球可能正在遠離太陽漂移,但是如果我們仍然束縛於我們的母星,那麼引力的下降仍然是我們不可避免的長期命運。

  • 2 # 科學重口味

    是醬紫的,地球和其它幾個太陽系行星一樣,都在逐年遠離太陽。但是這一過程非常非常的緩慢。

    地球一年只能飛遠1.5釐米,按照這個魔鬼一般的小步伐,一億年之後,地球與太陽之間的距離,也不過遠了1500公里而已。

    所以根本沒必要擔心地球會被太陽甩飛,在地球被紅巨星太陽吞噬之前,地球也不會逃到哪兒去。

    為什麼地球會離太陽越來越遠呢?

    答案就在於太陽本身在做減肥運動!

    太陽每時每刻都在發生核聚變反應,氫元素再聚變成氦元素時,都會損失質量,而這些質量以能量的形式照亮了整個太陽系。

    為了給太陽系“取暖”,每一秒鐘,太陽就要就燒掉630000000噸的氫,天文數字!但太陽體重目前約含有1160億億億噸氫,所以再燒個幾十億年不是問題。

    太陽質量的虧減減少了自身的萬有引力,在離心力的作用下,地球自然會慢慢遠離太陽。

    實際上,這樣兩口子鬧“分手”的戲也在地球和月球之間上演著。

    月球飛離地球的原因不是地球質量的減少,而是因為在地月系統中,因為地球上的潮汐水體對地球的自轉產生了阻滯作用,每隔62500 年慢1 秒鐘。而因為角動量守恆,這部分角動量就轉移給了月球,讓它慢慢遠離地球了。

    別擔心,我們的月亮跑不了,一年它才飛3.8釐米。

    嗯,這就是大塊頭之間的分手速度,個頭越大,想說分手越不容易。

  • 3 # 地外天使講科學

    對於地球正在逐年遠離大陽嗎?有何科學依據呢之話題,我個人觀點認為,地球不但不會逐年遠離太陽,相反,會逐漸向太陽靠近。為什麼會這樣說呢?因為,科學依據在於:地球的執行軌道是由太陽磁場之磁力線圈所提供的,太陽磁場涉足的範圍,就是太陽系的空間範圍,

    在目前太陽的磁場間區之中,擁有八條較為穩定性的磁力線圈現象存在,鑑於太陽的自轉運動,會連帶性地牽引著磁場和磁場之中的磁力線圈進行圓周迴圈運動,能為目前的太陽系提供了八條大行星執行軌道,八條軌道與太陽之間的距離是由太陽磁場之磁力圈所處不距離的位置所決定的,隨著太陽持續核聚變燃燒過程,大量地釋放出塵粒流物質之自然現象,因而,太陽目前的質量將會越來越小,體積隨之也會越來越小,

    從而,導致太陽磁場所擁有的磁力會越來越弱,引發太陽磁場逐漸向內收縮,即太陽系的空間會變得越來越窄的必然情況。這個漸變過程,會促使地球的執行軌道逐漸向太陽方向靠近之必然現象。

    由此可見,所以說,我們的地球不但不會逐年遠離太陽,相反,會逐漸向太陽方向靠近將成為必然。不知這樣的回答是否準確?!如讀者閱後覺得我說的有道理,希給個點贊並關注我,歡迎大家加入相關討論或發表己見。宇明於東莞市。(注:原創作品,版權所有,抄襲必究。)

  • 4 # 鍾銘聊科學

    你知道嗎?不僅地球每年都在遠離太陽,太陽系的其他行星也一步步地遠離太陽,這是怎麼回事呢?其實這裡麵包含著兩個重要的物理學知識:核聚變,質能方程。我們來分析一下!

    太陽燃燒的秘密

    宇宙中的生存法則是:質量為王,質量不僅決定著一個恆星的壽命,還決定著它的命運。而這一切,又和它們的引力息息相關。

    我們知道,質量越大的天體,引力也越大。在太陽系,太陽的質量佔據整個星系質量的99.86%以上,因此太陽核心的壓力特別高,溫度也急劇升高,達到了1500萬度和200多個大氣壓。

    我們知道,想要使氫原子核發生核聚變,溫度要達到1億度左右,但是太陽核心溫度遠遠沒有達到如此高的溫度,又是怎麼引發的核聚變呢?

    其實答案很簡單,在這麼高的溫度以及大氣壓下,構成物質的粒子以等離子態分佈在太陽核心(區別於常見的:固態、液態、氣態)。

    在等離子態下,物質很難保持原子狀態,而是原子核以及電子到處亂竄。原子核帶有正電,根據異性相吸、同性相斥的原則,兩個原子核很難相互,因此非常難發生核聚變反應。

    但在微觀世界裡,有一種現象叫做量子隧穿效應,意思是說,在宏觀世界中需要消耗非常多能量才能做成的事情,在微觀世界裡有一定的機率可以發生。

    因此,太陽內部每時每刻都在緩慢著發生核聚變反應。這也是為什麼,太陽沒有像原子彈一樣一下子全炸了的原因。

    地球為什麼會遠離太陽?

    透過上文你一定了解了太陽每時每刻都在發生著核聚變反應,核聚變釋放出了大量的能量跑向太空中,其中我們能接收到的太陽能量,其實非常少。

    我們以金錢為例,假如太陽每秒鐘向宇宙撒錢,被人類每秒接收並利用的能量算是1元錢的話,這意味著太陽每秒要向宇宙撒23萬億元錢。

    而太陽每秒散發的這些能量,最終都是以質量損失為代價。

    根據愛因斯坦質能方程我們知道,能量和質量其實是一回事,只是匯率不同,這個匯率就是質能方程式:E=mc^2。

    其中E是能量,而質量是m,匯率是c^2,其中c指的是光速,光速是常數:299792458m/s;那麼這個等式可以寫成:能量=質量*(299792458m/s)^2

    由此我們可以知道,能量和質量是一回事,損失能量也等於損失一定的質量,透過計算可以得知,太陽每秒鐘損失420噸的靜止質量。

    雖然這個質量對於人類來說非常恐怖,但相比於太陽1.9891*10^30千克的質量,每秒鐘損失的質量佔比非常小,幾乎可以忽略不計。

    但隨著時間的增加,太陽累積消耗的質量越來越多。

    我們知道,在宇宙中質量越大的天體,引力也越大。由於太陽每天都在減少質量,因此它的引力也在逐漸減少,而地球之所以圍繞著太陽轉動,是因為太陽引力的作用,當引力減小時,地球也會逐漸遠離太陽。

    不過,地球大概每年遠離太陽1.5cm左右,這個距離對於日地距離的1.5億公里而言小到幾乎可以忽略不計,因此不會對人類造成什麼影響。

    地球遠離太陽,對地球是好事嗎?

    其實,地球遠離太陽,無論經過多少年,對地球環境都沒有較大的影響。這是由太陽的壽命以及日地距離決定的。

    我們知道,太陽將會在50億年後迎來生命的終點,但它質量的減少,導致引力越來越無法控制核聚變,於是輻射能量增加,地球的溫度也會增加,大概20億年後,地球將不再適宜生物生存。

    儘管地球每年遠離太陽1.5cm,但20億年後也只會遠離太陽300km,而目前日地距離為149,597,870,700米,所以,地球遠離太陽並不會對人類產生較大的影響。

    總結

    透過核聚變反應我們知道,太陽每秒鐘都在發生著核聚變,核聚變產生的能量以電磁波和中微子的方式散發到宇宙中。

    透過愛因斯坦質能方程我們知道,質量和能量其實存在著等價關係,這意味著太陽損失的能量,其實對應著是一部分質量。

    宇宙中天體的質量和引力大小有關,太陽不斷損失質量時,引力也會相應減少,因此地球會一步步遠離太陽,但由於每年遠離的距離非常微弱,因此不會對人類產生影響。

    地球將會在20億年後不適宜人類居住,而地球20億年遠離太陽的距離,並不會引起地球環境發生較大的改變,因此也不會對人類產生較大的影響。

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