太陽正以每秒400萬噸的速度損失質量,地球會因此而遠離太陽嗎

太陽是地球上的萬物之源,在過去的45億年裡,正是太陽不停地向外輻射出大量的光和熱,我們的地球才可以像今天一樣生機盎然。太陽不停地“燃燒”,必定會消耗掉自身的一些物質,關於這一點,科學家告訴了我們一個數據:平均每一秒,太陽就會損失其自身大約400萬噸的質量。

但是等一等,既然人類並沒有強大到可以親自去稱出太陽的質量變化,那麼“400萬噸”這個數據是怎麼來的呢?


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在太空中燃燒的太陽

其實這是通過相關數據和公式計算出來的,具體過程是:首先通過精密儀器測量出太陽在地球軌道上單位面積的平均輻射功率,然後再通過球體表面積公式(S = 4πR^2),計算出以太陽為中心,日地距離為半徑的球體表面積,並將其與地球軌道上單位面積的平均輻射功率相乘,就得到了太陽輻射的總功率,這樣我們也就知道了太陽在每秒鐘輻射出的總能量,最後再根據愛因斯坦的質能方程(E = MC^2)就可以計算出太陽在每秒鐘消耗的質量了。

現在問題就來了,太陽正以每秒400萬噸的速度損失質量,地球會因此而遠離太陽嗎?

大家都知道,太陽是以其強大的引力束縛著地球繞其公轉,而引力的大小又與質量成正比,因此可以推測出,由於太陽質量的持續損失,其引力也會隨之減弱,地球肯定會因此而遠離太陽。然而從理論上來講這種推測是成立的,實際上的情況到底是不是這樣呢?對此,喜歡較真的科學家將目光投向了離太陽最近的行星——水星。


太陽正以每秒400萬噸的速度損失質量,地球會因此而遠離太陽嗎

2004年08月03日,“信使”號水星探測器發射升空,它於2008年1年14日抵達水星附近。在經過三次飛掠之後,2011年03月18日,“信使”號水星探測器正式進入水星軌道,並在隨後的4年多的時間裡一直圍繞著水星運行,期間給我們帶來了非常詳細的有關水星的數據。在對其發回的相關數據進行分析後,科學家得到了在這些年內水星軌道的細微變化量,並據此計算出了太陽的日心引力常數(引力常數與太陽質量的乘積)在以每年 (6.13 ± 1.47) x 10^-14 的速度減小,需要指出的是,這比理論計算值略小一些。


太陽正以每秒400萬噸的速度損失質量,地球會因此而遠離太陽嗎

我們可以看到,太陽的引力確實在持續減弱,這就意味著太陽系內的所有天體都在以某個速度遠離太陽,根據以上結果,科學家計算出了太陽系中所有天體遠離太陽的速度,即:天體與太陽之間的距離每增加一個天文單位(地球到太陽的平均距離),其遠離太陽的速度就會增加1.5釐米/年。由此我們可以得出,地球正以每年1.5釐米的速度遠離太陽。


太陽正以每秒400萬噸的速度損失質量,地球會因此而遠離太陽嗎

為什麼這個數值這麼小呢?答案很簡單,400萬噸的質量與太陽自身大約2000億億億噸的質量相比,實在太渺小了。一般我們都會認為,雖然這個速度很低,但日積月累之下也是一個很可觀的數字,於是我們又有了一個問題。

未來的地球會越來越冷嗎?

對於這個問題,其實我們大可不必擔心,原因有二。第一,地球和太陽的距離約為1.5億公里,而以每年1.5釐米的速度,即使到了50億後太陽消亡的那一刻,地球與太陽的距離也僅僅增加了7.5萬公里,如此小的距離差距幾乎可以忽略不計。


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恆星和行星在銀河系中的形象

第二個原因就厲害了,因為科學家發現,從太陽誕生的那一刻起,它就在不停地變亮,大約每過10億年,太陽的亮度就會增加大約10%,也就是說,在過去的日子裡,太陽在單位時間內向外輻射出的光和熱一直在增加。

科學家推測,造成這個現象的原因是,由於太陽內部核聚變反應的生成物——氦不能參加進一步的核反應,因此這些氦就會在太陽的核心大量堆積,這個現象會導致太陽內部的反應殼層持續增厚,反應殼層增厚了,在單位時間內,就會有更多的氫參與到核聚變中,於是就會釋放出更多的能量,太陽也就越來越亮了。

基於以上兩個原因,我們可以看出,儘管地球正以每年1.5釐米的速度遠離太陽,但未來的地球卻不會越來越冷,與之相反,我們更應該擔心未來的地球會越來越熱的問題。


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在10億年以後,太陽的亮度又會增加10%,科學家推測,到那個時候,地球表面的平均溫度將達到50攝氏度,屆時的人類將無法繼續在地球上生存下去。


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