宇宙中的恒星,其实就是一个个天然的“核聚变反应堆”,在其核心高温高压的环境中,较轻的元素会不停地聚合成较重的元素,并因为出现质量损失而释放出大量的能量。
作为宇宙众多恒星中的一员,太阳释放出的光和热当然也是来自核聚变反应,所以问题就来了,太阳因为核聚变反应而不停地损失质量,其引力就会相应地减小,这无疑会造成太阳对地球的约束程度降低,在这种情况下,地球会离太阳越来越远吗?
答案是肯定的,科学家告诉我们,其实地球一直在远离太阳,只不过地球远离太阳的平均速度极为缓慢,大概只有每年1.5厘米,以至于我们根本察觉不到。
看到这里肯定有人会提出质疑:地球和太阳的平均距离大约是1.5亿公里,与之相比,1.5厘米可以说是微乎其微了,如此细微的差距怎么可能测量得出来呢?
其实这个速度并不是直接测量得到的,而是计算出来的,一个简单的思路就是:只要知道了太阳损失质量的平均速度,就可以据此计算出太阳引力减小的平均速率,进而计算出地球远离太阳的平均速度。
怎么样才能知道太阳损失质量的平均速度呢?有办法。从整体上来讲,太阳向宇宙空间各个方向释放出的能量可以看成是非常均匀的,在这个前提下,我们只需要测量出太阳在地球轨道上单位面积的功率,再将其与以日地平均距离为半径、以太阳为中心的球体空间的表面积相乘,就可以计算出太阳的功率。
以人类目前的实力,测量太阳在地球轨道上单位面积的功率是很容易做到的,毕竟在地球上空运行着那么多的人造卫星,实际上,科学家正是利用这种方法计算出太阳的功率约为3.846 x 10^26瓦特,而这也就意味着,太阳1秒释放出的能量约为3.846 x 10^26焦耳。
得到这个数据之后,接下来的事情就很简单了,只需要根据爱因斯坦给出的质能公式“E=mc^2”,我们就可以轻易地计算出,太阳1秒损失426万吨质量。
这个数量看上去相当大,但与太阳本身的质量相比,却又显得非常微小了,要知道太阳的质量大约有2000亿亿亿吨(1.989 x 10^30千克),也就是说,从46亿年前太阳诞生时开始一直到现在,太阳损失的质量全部加起来,也只占得到其总质量的大约0.03%而已。
正是因为如此,太阳引力减小的平均速率也相当低,据此计算出的结果就是,地球远离太阳的平均速度大概就是每年1.5厘米。
当然了,尽管这个速度极为缓慢,但毕竟地球确实是在离太阳越来越远,那在遥远的未来,地球会不会越来越冷呢?其实我们完全不必担心这个问题。
需要知道的是,地球的公转轨道并不是一个标准的圆形,其近日点与远日点与太阳的距离分别为1.471亿公里和1.521亿公里,虽然两者相差500万公里,但这并不会明显地影响地球的温度。
为什么这么说呢?其实一个常见的自然现象就可以当作证据:当地球位于近日点附近的时候,我们北半球其实是在过炎热的夏季,而当地球位于远日点附近的时候,我们北半球却在过寒冷的冬季。
(注:影响地球温度的主要是太阳光在地球表面的入射角度,我们之前的文章《为什么地球离太阳远的时候,我们却在过夏天?不是该越远越冷吗?》曾经详细讲过,这里就不展开了)
根据科学家的估算,太阳的主序星阶段大约还有50亿年,简单计算一下可知,按照每年1.5厘米的速度,即使再过50亿年,地球与太阳的平均距离也只会增加7.5万公里,显而易见的是,既然500万公里的距离都不能明显影响地球的温度,那7.5万公里就更不用提了。
另一方面来讲,太阳在离开主序星阶段之后,会演化成一颗体积庞大的红巨星,根据已知的恒星演化模型可以估算出,这颗由太阳演化而成的红巨星,其半径可以高达1.2个天文单位,这就意味着,届时的地球很可能会被吞噬掉,地球都没了,当然也就不存在“地球未来会不会越来越冷”这个问题了。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。
(本文部分图片来自网络,如有侵权请与作者联系删除)