衆所周知,在萬有引力的驅動下,包括地球在内的八大行星及其衛星,都以不同的周期圍繞着太陽進行公轉。而太陽系也帶領着這幫“小兄弟”們圍繞着銀河系公轉,所以如果跳出太陽來看,那麼太陽系的衆多天體,都是以“螺旋”的形式在宇宙空間中行進。
太陽以及太陽系内的行星,就是以這種可以預測的方式在移動,以至于我們基本上不會懷疑太陽與地球之間距離的相對靜止性。在我們的認知中,地球圍繞太陽公轉的軌道,并不是一個純粹的圓形,而是一個橢圓形,即地球與太陽的距離在大約 1.47 億到 1.52億公之間“擺動”,這是地球與太陽之間距離并非永遠靜止不變的最關鍵之所在。
那麼,如果不考慮這種橢圓形軌道所帶來的周期性變化,太陽和地球的距離,是越來越大還是越來越小,抑或是永遠處在上面所提到的範圍之内而不發生變化呢?
經過科學家們的長期觀測以及通過理論模型的研究,最終發現太陽和地球的距離是持續不斷地增加的,也就是說太陽越來越遠離地球。那麼,在這樣的結論之下,為什麼我們還會感覺到地球上似乎一年比一年熱呢?
太陽遠離地球的第一個重要原因:太陽的質量在不斷減小。太陽自從誕生以後,其内部無時無刻不在發生着核聚變,由于發生核聚變前後所生成的物質,與原來物質相比總質量在減少,因此按照愛因斯坦著名的質能方程式E = mc^2,減少的那部分質量以能量的方式向宇宙空間中釋放。
經過科學家們的測算,太陽每秒鐘損失的質量高達400萬噸,這個數值在我們看來是相當大的。而且太陽在剩餘的50億年壽命裡,将會失去現有質量的0.1%。雖然0.1%的占比不高,但是總量卻很大,相當于一個木星的質量。
按照萬有引力定律,引力源質量越大,其提供的萬有引力值就會越高。那麼,随着太陽内部核聚變的持續進行,那麼太陽的質量會不斷地減少,而對地球的引力也會越來越小。當引力源的引力發生衰減時,按照相關天體物理公式,我們可以得出地球要想維持公轉軌道的穩定性,其軌道的半徑也會慢慢變大,這就意味着地球與太陽的距離,會持續地拉大。
通過科學們的計算,如果單純考慮太陽質量持續減少的因素,可以得出太陽與地球之間的距離,每年會加大6厘米左右。
太陽遠離地球的第二個重要原因:地球對太陽的潮汐力作用。正如月球的引力導緻地球上的潮汐一樣,地球的引力也會拉動太陽(兩者是相互的)。太陽大約每 27 天繞其軸旋轉一次,這比地球繞太陽運行一周所需的 365 天要快,因此地球在太陽上産生的潮汐隆起,将位于地球的前方。凸起的質量具有與之相關的引力,将地球拉到其軌道上,并将其抛離太陽更遠。
這種效應所産生的效果,與月球不斷遠離地球一樣。隻不過由于地球與太陽的距離太過于遙遠,再加上地球相對于太陽的質量實在是太小了,因此這種潮汐力的影響在太陽上表現得太過于微弱,太陽每年通過地球潮汐力影響而遠離的距離,隻有0.0003厘米左右。
太陽持續遠離地球,對地球會有哪些影響呢?
按照正常的邏輯,太陽與地球的距離逐漸增大,那麼到達地球的太陽輻射強度也會相應減少,地球的溫度應該每年都會降低,隻是這種變化太微弱甚至可以忽略的地步。根據科學家的測算,地球與太陽的距離,在未來 50 億年内可能會增加 0.2%,由此引發了從地球觀察太陽,會有不斷“變暗”的趨勢,從而到達地球表面的太陽輻射能量會減少 0.4%左右。
而實際上,随着太陽逐漸遠離地球,另外兩個方面的因素,則正好相反地造成地球升溫的效果,而且升溫效果要比遠離地球還要明顯得多。
第一個因素是太陽内部核聚變的強度正在增加。科學家們通過恒星演化模型,預測在未來50億年間,太陽每10億年其亮度會增加6%左右,從而會使地球表面的溫度緩慢升高,并最終使海洋沸騰。這種情況,将使地球在太陽還沒有進入紅巨星階段時,就已經不再适合人類居住。
第二個因素是太陽演化後期成為紅巨星。大約 50 億年後,太陽内部的氫會被耗盡,它将開始膨脹,成為一顆紅巨星。其外界邊緣能抵達地球軌道附近,甚至能到達火星。目前對于太陽在紅巨星階段,會膨脹到什麼程度仍存在一些分歧。有的研究表明它有可能不會膨脹到地球的程度,這意味着我們的星球,可能會幸存下來并繼續在軌道上運行。然而,大多數的研究表明,太陽将會膨脹到足以吞噬地球的地步。
然而,即使地球幸存下來,人類也沒有機會與它一起生存。來自太陽巨大的熱量和輻射,不僅會使海洋和大氣沸騰,而且可能會使地球本身沸騰,人類必須在被太陽吞噬之前的很長一段時間離開它。在太陽膨脹成為紅巨星階段,在太陽系内的宜居帶,将會向外推進到土星的軌道周圍。那個時候,土星的某些衛星将是人類最适宜的栖息地,說不定到那個時候,人類早已經在太陽系外找到了更加宜居的家園了。
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