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地球溫度的秘密被揭開

生活 更新时间:2024-07-17 05:55:10

地球溫度的秘密被揭開(地球溫度升高到100度)1

在遙遠的未來,太陽的溫度将升高至一定程度,導緻地球的海洋沸騰,摧毀地球上的一切生命,使地球淪為火海。那麼,有什麼辦法可以應對這樣的情況?例如,能否把地球的軌道往外挪一挪?

為此,首先要知道太陽會變得多熱以及多久之後會變得那麼熱。

恒星獲得能量的本質是把較輕的元素聚變成較重的元素,我們的太陽也不例外。在太陽内部溫度超過400萬開爾文的區域,氫可以聚變成氦并釋放出能量。溫度越高,核聚變的速度就越快。太陽中心的溫度最高,達到了1500萬開爾文。

太陽核聚變的整體速度接近常數,但并非一直如此。随着時間的推移,太陽内部的氫氦比随之變化,導緻内部溫度在數十億年的時間裡升高了一些。随着時間的推移,太陽将會出現三大變化:

太陽演化圖

1)太陽變得更加明亮,意味着它将産生更多的能量;

2)太陽的體積輕微膨脹,半徑大約每十億年增加百分之幾;

3)太陽的溫度幾乎保持不變,每十億年的變化不到1%。

因此,地球接收到的太陽能量随着時間的推移緩慢增加。每1.1億年,太陽光度增加約1%,這意味着到達地球的能量也會同時增加1%。在40億年前,年輕的地球接收到的太陽能量僅為現在的70%。

自現在起,再過一二十億年,如果地球還在原來的軌道上,太陽光度的增加将會給地球帶來嚴重的問題。到那時,地球表面的平均溫度将達到100攝氏度(373開爾文),海洋将會沸騰。

面對這樣的問題,一種選擇是把地球的軌道往外挪,讓地球遠離太陽,以保持正常的溫度。雖然,工程浩大,但是我們還有上億年的時間。

地球溫度的秘密被揭開(地球溫度升高到100度)2

為了抵消太陽光度提高1%的效果,我們需要把地球推離太陽0.5%;如果抵消20%(預計在20億年後),則要推離9.5%。目前,地球與太陽的平均距離為1.496億公裡,那麼,20億年後這個距離需要增加到1.638億公裡才行。

考慮20億年後,如果我們把地球軌道挪到距離太陽1.638億公裡的地方,這将會引發一些重大變化。為了維持穩定的軌道,地球的軌道速度必須從30公裡/秒降低至28.5公裡/秒。這樣,地球繞太陽公轉一周的時間将增加14.6%,即需要418天。到那時,出現在地球天空的太陽會顯得比現在小10%。此外,太陽對潮汐的影響還會減弱幾厘米。

但為了把6億億億千克的地球挪到如此遠的地方,将需要大量的能量,因為我們需要改變日地系的巨大引力勢能。通過計算可知,所需能量為4.7×10^35焦耳,相當于人類全年能量供應總量的1000萬億倍。即便有20億年的時間,也需要把每年的供能總量提高50萬倍。

地球溫度的秘密被揭開(地球溫度升高到100度)3

那麼,我們該如何獲得這麼多的能量?事實上,隻有一個地方能滿足這種需求,那就是太陽。目前,地球接收太陽能的功率為每平方米1500瓦。為了在20億年内收集到足夠的能量,我們将需要一個面積為5000萬億平方米的儲能陣列(前提是100%的效率),這相當于10個地球表面積。

因此,把地球遷移到更高、更安全的軌道在物理上是可行的,但以目前的技術肯定是天方夜譚的。無論怎樣,太陽将會升溫,但留給我們的時間還有很多,我們還能另尋出路。

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