地球每年遠離太陽15毫米,為何10億年後會因為太熱而不適合生存?

2023-12-05     魅力科學君

原標題:地球每年遠離太陽15毫米,為何10億年後會因為太熱而不適合生存?

太陽就像一個大火球一樣,一直在源源不斷地向外釋放出光和熱,而太陽釋放的能量,其實是來自於它核心的核聚變反應過程中所損失的質量,除此之外,太陽還有一種損失質量的途徑,那就是「太陽風」,簡單來講,「太陽風」就是太陽釋放出的高能帶電粒子流。

也就是說,太陽的質量其實一直在降低,根據萬有引力定律,引力的大小與質量成正比,既然太陽的質量一直在降低,那它產生的引力也會相應地減弱,在這種情況下,地球就會離太陽越來越遠。

從整體上來講,太陽釋放的能量以及「太陽風」都可以認為是均勻的,所以我們只需要在地球附近測出它們的平均值,就可以計算出太陽每秒會損失多少質量,然後就可以結合相關的理論估算出,地球因為這個原因遠離太陽的具體情況,

已知的觀測數據表明,近些年來,太陽每秒損失的質量在427萬到470萬噸之間,科學家根據其平均值估算出,地球公轉軌道的平均半徑每年會增加大約15毫米,也就是說,地球每年會遠離太陽15毫米左右。

可以看到,這個速度是非常緩慢的,之所以會這樣,其實是因為太陽的質量大約有2000億億億噸,與之相比,每秒400多萬噸的質量損失可以說是微乎其微,即使太陽一直在以這樣的速度損失質量,那在過去的46億年時間裡,太陽也只是損失了其初始質量的大約0.03%。

不過地球畢竟是在遠離太陽,可以預見的是,在未來的日子裡,這樣的情況還會持續下去,所以一個合理的推測就是,隨著地球與太陽的距離不斷變遠,未來的地球應該是會降溫的。

然而科學家卻告訴我們,這樣的情況不會發生,與之相反的是,地球會在未來越來越熱,以至於地球在10億年後會因為太熱而不適合生存。這是為什麼呢?答案就是:因為太陽自從誕生以來就一直在變亮。

為什麼太陽會持續變亮呢?簡單來講就是,太陽的核聚變只會在其核心反應區發生,反應類型主要是氫的核聚變,也就是氫聚變成氦,但由於太陽核心的溫度無法「點燃」氦的核聚變,因此反應產生的氦就會在太陽核心堆積,進而導致太陽核心反應區的能量密度降低。

太陽需要核聚變反應產生的「輻射壓力」來平衡自身的引力,能量密度降低了,太陽就會在自身引力的作用下收縮,這會導致太陽核心的溫度升高,而溫度升高了,那些原本位於核心反應區外側邊緣的一些氫就會開始發生核聚變,如此一來,就相當於太陽核心反應區擴大了一點點,釋放的能量也就高了一點點,隨著上述過程的反覆上演,太陽就會越來越亮。

要知道在宇宙中像太陽這種中等質量恆星其實是很常見的,可以說這類恆星在其「生命周期」的不同階段的樣本,我們都可以找到,所以只要我們觀測的樣本足夠多,就可以建立起這類恆星的演化模型,進而據此推測出太陽在過去以及未來的具體情況。

在過去的日子裡,這樣的演化模型早已被建立和完善,科學家據此推測出,對於太陽這種質量的恆星來講,平均每10億年,其亮度就會增加大約10%,而近些年來太陽的輻射強度以及光譜的細微變化,也與這種推測結果基本相符,這就意味著,地球從太陽那裡獲得的熱量其實在逐年增加,這會給地球造成持續的升溫效果。

不可否認的是,地球距離太陽越遠,從它那裡得到的熱量就越少,地球也會因此降溫,但地球與太陽的平均距離高達1.5億公里,而以每年15毫米的速度,就算是10億年,也只不過遠離了太陽1.5萬公里,所以其產生的降溫效果是非常微弱的,根本就不足以抵消太陽持續變亮對地球造成的升溫效果。

根據科學家的估算,在10億年後,地球表面的溫度將會上升到47至70℃,而屆時的地球也會因為太熱而不適合生存,甚至連海洋都會被蒸發殆盡。

當然了,這只是根據自然演化的進程給出的推測,並沒有考慮人類科技的干預,或許我們可以樂觀的認為,在10億年後,人類的科技水平應該非常強大,足以解決太陽持續變亮給地球帶來的影響。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/462cc952d06a5d9519b42fe33bba58a1.html