地球正一步步远离太阳,最终会脱离太阳系,成为流浪行星吗?

你知道吗?不仅地球每年都在远离太阳,太阳系的其他行星也一步步地远离太阳,这是怎么回事呢?其实这里面包含着两个重要的物理学知识:核聚变,质能方程。我们来分析一下!

太阳燃烧的秘密

宇宙中的生存法则是:质量为王,质量不仅决定着一个恒星的寿命,还决定着它的命运。而这一切,又和它们的引力息息相关。

我们知道,质量越大的天体,引力也越大。在太阳系,太阳的质量占据整个星系质量的99.86%以上,因此太阳内核的压力特别高,温度也急剧升高,达到了1500万度和200多个大气压。

我们知道,想要使氢原子核发生核聚变,温度要达到1亿度左右,但是太阳内核温度远远没有达到如此高的温度,又是怎么引发的核聚变呢?

其实答案很简单,在这么高的温度以及大气压下,构成物质的粒子以等离子态分布在太阳内核(区别于常见的:固态、液态、气态)。

在等离子态下,物质很难保持原子状态,而是原子核以及电子到处乱窜。原子核带有正电,根据异性相吸、同性相斥的原则,两个原子核很难相互,因此非常难发生核聚变反应。

但在微观世界里,有一种现象叫做量子隧穿效应,意思是说,在宏观世界中需要消耗非常多能量才能做成的事情,在微观世界里有一定的概率可以发生。

因此,太阳内部每时每刻都在缓慢着发生核聚变反应。这也是为什么,太阳没有像原子弹一样一下子全炸了的原因。

地球为什么会远离太阳?

通过上文你一定了解了太阳每时每刻都在发生着核聚变反应,核聚变释放出了大量的能量跑向太空中,其中我们能接收到的太阳能量,其实非常少。

我们以金钱为例,假如太阳每秒钟向宇宙撒钱,被人类每秒接收并利用的能量算是1元钱的话,这意味着太阳每秒要向宇宙撒23万亿元钱。

而太阳每秒散发的这些能量,最终都是以质量损失为代价。

根据爱因斯坦质能方程我们知道,能量和质量其实是一回事,只是汇率不同,这个汇率就是质能方程式:E=mc^2。

其中E是能量,而质量是m,汇率是c^2,其中c指的是光速,光速是常数:299792458m/s;那么这个等式可以写成:能量=质量*(299792458m/s)^2。

由此我们可以知道,能量和质量是一回事,损失能量也等于损失一定的质量,通过计算可以得知,太阳每秒钟损失420吨的静止质量。

虽然这个质量对于人类来说非常恐怖,但相比于太阳1.9891*10^30千克的质量,每秒钟损失的质量占比非常小,几乎可以忽略不计。

但随着时间的增加,太阳累积消耗的质量越来越多。

我们知道,在宇宙中质量越大的天体,引力也越大。由于太阳每天都在减少质量,因此它的引力也在逐渐减少,而地球之所以围绕着太阳转动,是因为太阳引力的作用,当引力减小时,地球也会逐渐远离太阳。

不过,地球大概每年远离太阳1.5cm左右,这个距离对于日地距离的1.5亿公里而言小到几乎可以忽略不计,因此不会对人类造成什么影响。

地球远离太阳,对地球是好事吗?

其实,地球远离太阳,无论经过多少年,对地球环境都没有较大的影响。这是由太阳的寿命以及日地距离决定的。

我们知道,太阳将会在50亿年后迎来生命的终点,但它质量的减少,导致引力越来越无法控制核聚变,于是辐射能量增加,地球的温度也会增加,大概20亿年后,地球将不再适宜生物生存。

尽管地球每年远离太阳1.5cm,但20亿年后也只会远离太阳300km,而目前日地距离为149,597,870,700米,所以,地球远离太阳并不会对人类产生较大的影响。

总结:

通过核聚变反应我们知道,太阳每秒钟都在发生着核聚变,核聚变产生的能量以电磁波和中微子的方式散发到宇宙中。

通过爱因斯坦质能方程我们知道,质量和能量其实存在着等价关系,这意味着太阳损失的能量,其实对应着是一部分质量。

宇宙中天体的质量和引力大小有关,太阳不断损失质量时,引力也会相应减少,因此地球会一步步远离太阳,但由于每年远离的距离非常微弱,因此不会对人类产生影响。

地球将会在20亿年后不适宜人类居住,而地球20亿年远离太阳的距离,并不会引起地球环境发生较大的改变,因此也不会对人类产生较大的影响。