太阳是地球上的万物之源,在过去的45亿年里,正是太阳不停地向外辐射出大量的光和热,我们的地球才可以像今天一样生机盎然。太阳不停地“燃烧”,必定会消耗掉自身的一些物质,关于这一点,科学家告诉了我们一个数据:平均每一秒,太阳就会损失其自身大约400万吨的质量。
但是等一等,既然人类并没有强大到可以亲自去称出太阳的质量变化,那么“400万吨”这个数据是怎么来的呢?
其实这是通过相关数据和公式计算出来的,具体过程是:首先通过精密仪器测量出太阳在地球轨道上单位面积的平均辐射功率,然后再通过球体表面积公式(S = 4πR^2),计算出以太阳为中心,日地距离为半径的球体表面积,并将其与地球轨道上单位面积的平均辐射功率相乘,就得到了太阳辐射的总功率,这样我们也就知道了太阳在每秒钟辐射出的总能量磁卡锁,最后再根据爱因斯坦的质能方程(E = MC^2)就可以计算出太阳在每秒钟消耗的质量了拉丝模。
现在问题就来了,太阳正以每秒400万吨的速度损失质量,地球会因此而远离太阳吗?
大家都知道,太阳是以其强大的引力束缚着地球绕其公转,而引力的大小又与质量成正比,因此可以推测出,由于太阳质量的持续损失,其引力也会随之减弱,地球肯定会因此而远离太阳。然而从理论上来讲这种推测是成立的,实际上的情况到底是不是这样呢?对此,喜欢较真的科学家将目光投向了离太阳最近的行星——水星。
2004年08月03日,“信使”号水星探测器发射升空,它于2008年1年14日抵达水星附近。在经过三次飞掠之后,2011年03月18日,“信使”号水星探测器正式进入水星轨道,并在随后的4年多的时间里一直围绕着水星运行,期间给我们带来了非常详细的有关水星的数据凯发手机app·(中国)官方网站。在对其发回的相关数据进行分析后,科学家得到了在这些年内水星轨道的细微变化量有效工作时间,并据此计算出了太阳的日心引力常数(引力常数与太阳质量的乘积)在以每年 (6.13 ± 1.47) x 10^-14 的速度减小,需要指出的是,这比理论计算值略小一些。
我们可以看到,太阳的引力确实在持续减弱,这就意味着太阳系内的所有天体都在以某个速度远离太阳,根据以上结果,科学家计算出了太阳系中所有天体远离太阳的速度,即:天体与太阳之间的距离每增加一个天文单位(地球到太阳的平均距离),其远离太阳的速度就会增加1.5厘米/年。由此我们可以得出,地球正以每年1.5厘米的速度远离太阳。
为什么这个数值这么小呢?答案很简单,400万吨的质量与太阳自身大约2000亿亿亿吨的质量相比,实在太渺小了。一般我们都会认为,虽然这个速度很低,但日积月累之下也是一个很可观的数字,于是我们又有了一个问题。
对于这个问题,其实我们大可不必担心,原因有二。第一,地球和太阳的距离约为1.5亿公里,而以每年1.5厘米的速度,即使到了50亿后太阳消亡的那一刻,地球与太阳的距离也仅仅增加了7.5万公里,如此小的距离差距几乎可以忽略不计。
第二个原因就厉害了,因为科学家发现,从太阳诞生的那一刻起,它就在不停地变亮拉孔,大约每过10亿年,太阳的亮度就会增加大约10%,也就是说,在过去的日子里,太阳在单位时间内向外辐射出的光和热一直在增加。
科学家推测,造成这个现象的原因是,由于太阳内部核聚变反应的生成物——氦不能参加进一步的核反应,因此这些氦就会在太阳的核心大量堆积,这个现象会导致太阳内部的反应壳层持续增厚,反应壳层增厚了啮合角,在单位时间内,就会有更多的氢参与到核聚变中,于是就会释放出更多的能量,太阳也就越来越亮了。
基于以上两个原因,我们可以看出,尽管地球正以每年1.5厘米的速度远离太阳,但未来的地球却不会越来越冷,与之相反,我们更应该担心未来的地球会越来越热的问题。
在10亿年以后,太阳的亮度又会增加10%,科学家推测,到那个时候,地球表面的平均温度将达到50摄氏度,届时的人类将无法继续在地球上生存下去。
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