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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 。
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