地球正在遠離太陽,而最後又會撞向太陽?這是為什麼?

2020-11-24 騰訊網

目前來說地球正在遠離太陽,但是並不會一直遠離,在未來又會慢慢的螺旋靠近太陽,最終和我們的母恆星融合。那麼為什麼會出現這種情況呢?今天遠離的原因是什麼?未來靠近的原因又是什麼?

我們知道地球無時無刻不再宇宙中繞太陽運行,而且我們還認為地球所形成的軌道是一個橢圓、封閉並且穩定的軌道,但是如果我們仔細測量地球軌道距離太陽的平均距離就會發現,每年地球平均遠離太陽1.5公分。這種遠離的現象會一直保持到未來大約50億年以後。

這個時間是不是讓你想到了太陽此時會變為紅巨星!是的,沒錯!太陽在變成紅巨星以後,肯定會吞沒水星和金星,這一點我們十分確定,但是目前關於會不會吞沒地球,一直沒有定論,有可能會也有可能不會,那麼如果沒有吞沒地球的話,在隨後的數萬億年間,地球又會以更加緩慢的速度螺旋靠近太陽。

1543年克卜勒《天體運行論》的出版推翻了地心說創立了日心說,為人們首次清楚的、準確的描述了太陽各大天體的運行規律,在1687年,牛頓引力定律的發表,也印證了克卜勒三大定律的正確性,並且解釋了天體運行的本質原因。但是克卜勒三大定律和牛頓引力的結合,對天體運行的描述只不過是真實情況的近似值,我們宇宙真正的運行規律受到了愛因斯斯坦廣義相對論的支配。愛因斯坦的理論是地球最後撞向太陽的真正原因。下面先說下為何地球目前正在遠離地球。

地球目前遠離太陽的原因

地球在太空運行受到的最大引力就是來自太陽的引力,如果太陽引力減小,地球軌道勢必會遠離太陽,太陽引力增加,軌道就會減小。所以我們就要看,太陽的引力是增加還是減小。太陽從誕生開始,點燃核心的核聚變到今天,一直在發光發熱,那麼能量的消散就會消耗質量,這一點我們可以從愛因斯坦的E=mc^2得知。

在太陽核心每時每刻都會在巨大的溫度和壓力下,將輕元素融合成重元素,簡單的過程就是:將四個氫元素融合成氦-4,這個過程中就會釋放大量的能量,因為氦-4的質量要比四個質子輕0.7%。

每一秒太陽會通過核聚變損失400萬噸的質量,而且損失質量的過程還會加劇,因為在不斷地核聚變中,太陽核心的氦會持續不斷地堆積,並且導致核心質量增大升溫,核聚變會愈發地劇烈,導致損失質量的速度會越來越快,從太陽誕生到今天已經損失了一個土星的質量。因此,地球的軌道一直在以很小的距離向外擴張。

除了太陽核聚變損失質量的因素以外,地球在軌道運行期間還會和太空中的塵埃碰撞,減小軌道速度,不過這個效應非常小,基本可以忽略不計,但在太陽系早期,行星盤的塵埃和碎片摩擦力會導致行星運行速度大幅降低,使得行星向內螺旋靠近太陽。

除了塵埃,還有太陽風粒子的存在,太陽由於噴射太陽風粒子,每年會損失大約18000噸的質量,不過這個質量對於太陽來說完全可以忽略不計。但是當太陽變為紅巨星的話,屆時太陽會將大量的質量噴射出去,並且損失太陽總質量的33%,因此在太陽紅巨星的末期,地球會快速遠離太陽。

總結起來就是:在太陽系早期行星會因為受到摩擦力靠近太陽,但是當一切穩定後,由於太陽質量的損失(核聚變和太陽風),行星又會遠離太陽,在太陽進入紅巨星以後,由於向宇宙空間拋灑大量的質量,導致嚴重的質量損失,行星會以更大的幅度和速度遠離太陽。不過到這裡並沒有完,接下來就是見證奇蹟的時刻,行星以更加緩慢的速度又開始靠近太陽,這時怎麼回事呢?

太陽的紅巨星階段

上文說了,在核聚變持續進行的同時,大量的氦就被堆積在了核心,並且逐漸的升溫和升壓,當核心溫度壓力足夠大時,就會點燃核心氦聚變,由於氦聚變釋放的能量更加猛烈就會造成太陽引力和輻射壓力失去平衡,輻射壓力佔據上風的話,就會使得核心外層的大量物質被吹散膨脹。

到這時,水星和金星肯定會被太陽吞沒,但是地球說不準,如果地球的軌道能夠遠離目前軌道的15%以上,那麼地球就有可能存活,如果沒有那麼地球就危在旦夕。不過,不管怎麼樣,地球都會被烤成一個火球,生物根本沒法生存。

假如地球建在,它會在未來靠近太陽

如果地球在太陽紅巨星階段有倖存活了下來,那麼接下來愛因斯坦的引力輻射就會主導地球的軌道。因為在宇宙中,當兩個質量源互相圍繞運行時,就會發出引力輻射,而引力輻射就會帶走軌道能量,兩個天體就會螺旋靠近對方。

在太陽變成白矮星之前,由於質量損失造成的軌道外移效應更大,所以一直不去考慮引力輻射的作用,但是當太陽變為白矮星以後,質量損失就會停止,所以唯一起作用的就是引力輻射了。

由於白矮星和地球的質量都非常小,並且距離也非常的大,地球將在長達10^26年的時間尺度上,才能撞向太陽的殘骸。這個時間相當於宇宙現今年齡的10萬億倍。屆時太陽的殘留核心白矮星也會冷卻成不發出任何光線的黑矮星。

以上就是地球外來的可能命運。

相關焦點

  • 地球為什麼會以螺旋狀遠離太陽?
    以地球為例,它的近日點和冬至在800年前才對齊,但它們正在慢慢分開。在21000年的時間裡,近日點以這樣一種方式旋進,這不僅改變了地球的運轉軌跡,也改變了北極星的位置。就在800年前,近日點和冬至是連成一線的。由於地球軌道的進動,它們正在緩慢地遷移,每21000年完成一個完整的周期。
  • 什麼原因導致的地球正在遠離太陽?
    在轉圈的過程中,據科學家核算,地球大約以每年15釐米的速度遠離太陽。 那麼到那個時候,或許我們人類就無法在地球上生活了,也許最終會走向滅絕吧。這就相當於地球和太陽吵架,背叛期的地球想要離家出走,作為地球身上低微的蟲子,人類徹底沒有勸架的資歷。這對於我們人類來說,無疑是一場巨大的災難,當地球的生態環境降到不可逆轉的程度時候,地球上就會出現大滅絕的情況,不光是人類或許地球上所有的生物註定了都會絕跡。可能很多人都會感覺,地球跟太陽之間,每年只是遠離15釐米是一個非常小的數值好像並不足以引起我們的重視。
  • 如果地球公轉速度不斷變慢,最終會不會撞向太陽?答案不可思議
    地球運動不是漫無目的的,它饒著地球公轉,我們知道,一個物體進行圓周運動,就必須要有一個向心力,而地球的向心力是由地球和太陽的萬有引力提供的。一般情況下,太陽的引力剛好可以維持地球的公轉,所以人類和太陽的相對位置基本保持不變,為什麼要帶上基本呢?因為還有宇宙膨脹。
  • 擁有橢圓形公轉軌道的地球,為什麼沒有飛離或撞向太陽?
    比如,在地球的公轉軌道上,明明有近日點和遠日點這樣的特殊位置,那地球為什麼依然存在於我們的太陽系中,而沒有飛離或撞上太陽?地球公轉需要遵循的規律不止一個正如地球的自轉具有特殊的規律一樣,我們生活的這個星球在圍繞太陽進行公轉的時候,同樣也是在一個非實體的軌道上規律性的運行。
  • 太陽燃燒會損耗質量,所以地球會遠離太陽,那地球會越來越冷嗎?
    太陽作為一個球體,向外輻射能量也是呈現球型狀態的,那麼我們就可以以地球和太陽之間的距離作為半徑畫出一個能量輻射球,利用球體表面積公式,很容易就能夠計算出這個球體的表面積。雖說地球正在逐步遠離太陽,但是速度並不快,所以我們無需擔憂。太陽每秒鐘損耗400萬噸的質量,聽起來很多,可實際上只是太陽質量的九牛一毛,因為太陽的質量達到了1.9891*10∧30千克。所以太陽的引力雖然引力質量耗損而降低,但幅度很小。
  • 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。
  • 太陽每秒損失400萬噸質量,根據萬有引力,地球會遠離太陽嗎?
    太陽每秒損失400萬噸質量,根據萬有引力,地球會遠離太陽嗎?大家都知道,地球能夠處於宜居帶上面,並且誕生出大量的生物,主要原因之一就是因為太陽的存在,太陽每時每秒都在不斷的向太空當中輻射出大量的光和熱,而地球就是接收這些光和熱的一個重要的行星,而除了光和熱之外,地球能夠基本穩定在宜居帶當中,和太陽的引力也有著很大的關係,而我們也知道,引力的大小,是和質量成正比的。
  • 隕石撞地球下場慘重,那麼木星撞上太陽會怎麼樣?這威力有點大!
    科幻電影非常受大家的喜歡,並且在這些科幻電影當中經常會看到隕石撞擊地球的畫面,這種場景只能夠在電影當中一飽眼福了,因為對我們來說並不希望親眼目睹這樣的場景。在科幻片當中,我們可以看到當隕石撞擊地球的時候,場面十分的壯觀,當然給地球帶來的下場也是十分慘重的。
  • 地球以每年1.5釐米,正悄悄遠離太陽,地球環境會發生巨變嗎?
    地球以每年1.5釐米,正悄悄遠離太陽,地球環境會發生巨變嗎?業界流傳著一句名言,世界上唯一不變的就是變化本身。當時很多人並不理解它的深層含義,始終摸不著頭緒,直到後來對太陽、地球有了一定了解後,才發覺這句話完全適用於它們。
  • 同樣是衛星,為什麼火衛一未來會撞向火星,而月球卻在遠離地球?
    月球遠離地球這件事大家相比十分清楚,而且也知道了其中的原因。可問題是你有沒有想過,同樣為衛星在圍繞自己的行星公轉,為什麼有些衛星未來會被自己母行星的引力捕獲,或者撕碎呢? 離我們最近的鄰居火星,它有兩顆衛星,其中火衛一根據估計,在未來5000萬年以後就會進入火星大氣層,與火星發生碰撞。
  • 同樣是衛星,為什麼火衛一未來會撞向火星,而月球卻在遠離地球?
    月球遠離地球這件事大家相比十分清楚,而且也知道了其中的原因。可問題是你有沒有想過,同樣為衛星在圍繞自己的行星公轉,為什麼有些衛星未來會被自己母行星的引力捕獲,或者撕碎呢?你看,發生日食的時候,我們能夠看到月球在太陽的前面經過,有時會遮住全部的太陽盤面,有時會遮住一半,有時會留下一個金色的圓環。根據日食古人就做出了這樣一個正確的假定,太陽與地球的距離要比月球與地球的距離要大得多,而且我們可以遙遠的太陽光看作是一組平行線。
  • 如果木星撞上太陽,會發生什麼呢?
    難以置信,它竟然會對太陽產生顯著的冷卻作用,為什麼會這樣呢?這其實就像落到大象身上的蒼蠅一樣。那麼木星的組成是什麼呢?木星的90%是氫,那不就是太陽燃燒的燃料嗎?但事實是,如果木星撞向太陽,它會從太陽那裡吸收大量的熱量。
  • 地球正一步步遠離太陽,最終會脫離太陽系,成為流浪行星嗎?
    不僅地球每年都在遠離太陽,太陽系的其他行星也一步步地遠離太陽,這是怎麼回事呢?其實這裡面包含著兩個重要的物理學知識:核聚變,質能方程。我們來分析一下!太陽燃燒的秘密宇宙中的生存法則是:質量為王,質量不僅決定著一個恆星的壽命,還決定著它的命運。而這一切,又和它們的引力息息相關。
  • 太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?
    太陽的引力為什麼不能把行星拉走?我們知道,太陽佔據著太陽系質量的99%,是太陽系的核心,既然太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?因此,它們的前進動力與它們向太陽的下落正好是平衡的,它們以一個圈的形式朝著太陽墜落。如果你扔一個與地球表面平行的球,它有向前的動力,但是由於地球的重力,所以它的軌跡形成了一個弧線,而地球上的空氣阻力使它更快地失去前進動力。如果你把同一個球扔得很快,而且沒有空氣阻力來減緩它的速度,球最終還是會落到地球上,但是如果速度足夠快,向下的曲線會與地球的曲線相匹配,這是一個球體。
  • 太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?
    太陽的引力為什麼不能把行星拉走? 我們知道,太陽佔據著太陽系質量的99%,是太陽系的核心,既然太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?
  • 地球正在遠離太陽,每年1.5釐米,從地球誕生已經5萬公裡
    距今45億年前,地球誕生。從那個時候開始,地球就圍繞著太陽以一個橢圓形的軌道運行,似乎亙古不變。然而NASA的研究人員已經發現,現在的地球相比46億年前,已經和太陽拉開了5萬公裡的距離。這又是為什麼呢?
  • 宇宙在擴張,為什麼地球還沒有遠離太陽?
    ​首先,了解一下宇宙膨脹意味著什麼,簡單的來說,這意味著事情正在分崩離析。你,我,地球,我們的太陽系,我們的銀河系,我們的星系群都是由這些物質組成的沒錯,我們仍然在遠離遙遠的星系,或者可以說它們在遠離我們。所以我們並沒有被拋得離太陽更遠,是因為我們受到太陽的引力束縛而不是飛離太陽。
  • 一顆彗星加速衝向太陽,迅速瓦解,沒撞上就被毀滅,剛好被拍到
    在我們太陽系有一個巨大的恆星「太陽」,還有一些環繞太陽運行的行星、矮行星、小行星、彗星等天體。和大型的天體相比,彗星、小行星等小天體的數量非常多,在飛行過程中很容易受到大型天體的引力而靠近某些大型天體,甚至可能會衝向大型天體的情況。在我們地球歷史上,就出現了一些小行星碰撞地球的情況,如我們普遍認為,6500萬年前恐龍的消失,可能就是小行星撞向地球造成的。
  • 為什麼「地球繞著太陽轉,月球繞著地球轉」?——多虧了希爾球!
    在這個區域內,中心天體對區域內天體的引比其他天體的引力更強,而且希爾球比一級天體(例如地球的太陽)更大以太陽-地球-月亮系統為例,太陽的衛星是地球,地球在太陽的希爾球內,因此地球圍繞太陽運行。 這就意味著,地球僅僅受到太陽的引力而不是其他遙遠恆星的引力。
  • 為什麼地球沒有墜落到太陽上去?
    地球在墜落。事實上,地球一直在不斷墜落中。這也是個好事情,因為這正是使得地球沒有因為自身動量而脫離太陽系的原因。重力是中心引力,意味著在重力場內的物體一直朝著引力源墜落。重力是由質量產生的,所以質量更大的物體,如行星和恆星,會產生巨大引力。地球及上面所有物體因為太陽巨大的引力而不斷地朝它墜落。這句話不是隱喻,也不是文字遊戲。