Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Forbes (США): пока Земля удаляется от Солнца, но со временем она столкнется с ним
Будь у нас возможность измерять среднее расстояние от Земли до Солнца в течение целого года и на протяжении нескольких лет, мы бы обнаружили нечто весьма тревожное. С каждым годом наша планета понемногу удаляется от Солнца — примерно на полтора сантиметра в год. Миллиарды лет Земля медленно мигрирует по своей орбите вовне, и эта тенденция должна сохраниться на миллиарды лет.
И все равно это лишь временное явление. Со временем Земля утратит свою орбитальную энергию и полетит в сторону Солнца, даже если оно не поглотит нашу планету, когда станет красным гигантом. В далеком будущем в игру в Солнечной системе вступит множество факторов, но в итоге последнее слово будет за Эйнштейном. Как же будет меняться орбита Земли вплоть до ее печальной кончины?
Мысль о том, что земная орбита со временем меняется, многим кажется странной и обескураживающей. В конце концов, мы со времен Кеплера, то есть, более 400 лет очень хорошо понимаем, как движутся планеты. Его первый закон планетарного движения гласит: орбита каждой планеты — эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. И этот закон полностью соответствует ньютоновской теории тяготения.
Это производит еще большее впечатление, если задуматься о том, что закон всемирного тяготения Ньютона был сформулирован лишь спустя 60 лет после того, как Кеплер изложил свои законы. Тем не менее, законы Кеплера и Ньютона в действительности верны лишь приблизительно. Есть шесть отдельных явлений, которые играют роль «спойлера» в этом точном и совершенно стабильном решении. Перечислим каждое из них и расскажем о тех эффектах, которые эти явления производят.
1. Ядерный синтез в Солнце. Каждую секунду значительное количество легких атомных ядер внутри Солнца превращается в более тяжелые элементы и изотопы в ходе реакции ядерного синтеза. Когда легкие элементы объединяются в более тяжелые, тяжелые ядра становятся прочно связанными, но для этого требуется выделение энергии. Конечный продукт солнечного синтеза гелий-4 на 0,7% легче, чем четыре протона, которые образуют его в результате цепной реакции.
Таким образом, Солнце каждую секунду теряет в целом четыре миллиона тонн массы по формуле Эйнштейна E = mc². Такая потеря массы ничтожно мала, но со временем она накапливается. С каждым годом из-за такой потери массы в результате ядерного синтеза земная орбита увеличивается на полтора сантиметра. За все время своего существования Солнце из-за ядерного синтеза потеряло такое количество массы, которое соответствует массе Сатурна.
2. Обращаясь по орбите вокруг Солнца, Земля сталкивается с частицами. Это производило колоссальный эффект на раннем этапе существования Солнечной системы, когда Солнце окружал протопланетный диск вещества. Это снова будет производить колоссальный эффект, когда Солнце станет красным гигантом, потому что через 7,6 миллиарда лет оно выбросит огромное количество вещества, составляющее около 33% его общей массы.
В обоих случаях, когда это вещество сталкивается с Землей, наша орбита меняется. Точное количество этих изменений зависит от скорости вещества относительно Земли. При формировании Солнечной системы это движение вовнутрь, а в конце жизни Солнца это движение наружу. Но сейчас нас бомбардируют в основном только частицы солнечного ветра, масса которых ничтожна, составляя около 18 000 тонн в год. Это очень мало. Под воздействием этих частиц земная орбита каждый миллион лет меняется всего на ширину протона.
3. Гравитационное воздействие других массивных тел в нашей Солнечной системе. Это может играть существенную роль, а может и не играть. В нашей Солнечной системе есть много объектов, обращающихся по орбите вокруг Солнца и вокруг других тел. У каждого из них вполне определенный и немалый размер и масса, и они оказывают друг на друга взаимное гравитационное воздействие. Когда это происходит, появляется шанс на то, что эти орбиты со временем изменятся и станут хаотичными.
Согласно выводам одного недавнего исследования, существует примерно однопроцентный шанс на то, что одна или более из четырех внутренних планет Солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) в предстоящие несколько миллиардов лет утратят свою орбитальную устойчивость. Если такое случится, орбита Земли может существенно измениться. Не исключено, что под воздействием этих сил наша планета врежется в Солнце или покинет пределы Солнечной системы. Это самая непредсказуемая составляющая земной орбиты.
4. Солнце превратится в гигантскую красную звезду. Мы знаем, что это случится, и нам также примерно известно, как это произойдет. Внутреннее ядро сократится и раскалится; внешние слои вспучатся и чудовищно увеличатся в размерах; в ядре звезды начнется гелиевый синтез; Солнце выбросит значительную часть своей массы. Но для нас важнее всего другое. Превратившись в красный гигант и увеличившись, Солнце поглотит внутренние планеты.
Исчезнет Меркурий. Венеру Солнце тоже проглотит. Земле также наступит конец, если только она не сумеет отдалиться от Солнца более чем на 15% от своего нынешнего радиуса, что весьма сомнительно и потребует от нее усиления орбитальной нестабильности в период от настоящего времени до превращения Солнца в красный гигант. Но чтобы Земля выжила при красном гиганте (а она может), ее отдаление от Солнца должно закончиться уже сейчас.
5. Другие тела в галактике. Время от времени вблизи нашей Солнечной системы будет проходить крупная масса, скажем, звезда, коричневый карлик или блуждающая планета. Очень маловероятно, что такой объект пролетит достаточно близко и выведет земную орбиту из стабильного состояния до того, как Солнце превратится в красный гигант. Но после этой фазы времени будет очень много. К тому моменту, когда возраст Вселенной в 100 тысяч раз превысит ее нынешний возраст, близкое гравитационное схождение будет намного вероятнее.
Когда исчезнет Меркурий и Венера, Земля станет самой близкой к Солнцу планетой. Когда случится неизбежное, может произойти одно из двух. Либо вторгшаяся масса выведет Землю из состояния покоя, сделав ее орбиту нестабильной, либо система Солнце-Земля (возможно, вместе с Марсом, Юпитером и другими оставшимися планетами) будет выброшена из нашей Галактики. Это хаотичный и непредсказуемый процесс, и может случиться что угодно. Надо только дождаться.
6. Гравитационное излучение. Но если Земля останется привязанной к Солнцу — а такое вполне вероятно, если остатки Солнечной системы будут выброшены за пределы Галактики, то гравитационное излучение заставит Землю медленно приближаться к Солнцу. Согласно эйнштейновской теории тяготения, когда две массы обращаются по орбите друг вокруг друга, излучаются гравитационные волны.
Контекст
Forbes: Солнце — виновник скачка содержания углерода на Земле
Коронавирус: причем здесь Солнце? (Печат)
Оптимальное топливо — на Луне
Все шесть перечисленных явлений вполне реальны, и все они способствуют изменению орбиты Земли. Каждое из них в отдельности в свое время может стать самым важным.
1. На ранних этапах существования Солнечной системы, когда планеты и их спутники еще формировались, столкновения между планетами и планетозималями очень сильно влияли на изменения в орбите Земли (прото-Земли).
2. Сегодня потеря массы из-за ядерного синтеза сильнее всего влияет на удаление Земли от Солнца.
3. При возникновении гравитационной нестабильности влияние других планет может изменить и даже разрушить орбиту Земли до того, как Солнце станет красным гигантом.
4. Когда Солнце станет превращаться в красный гигант, все будет зависеть от того, поглотит оно Землю или нет. Если поглотит, нашей планете придет конец.
5. После того как Солнце станет белым карликом, начнется космический гравитационный бильярд. Либо Земля оторвется от Солнца, либо вся оставшаяся Солнечная система вместе с Землей полетит прочь.
6. Но если Земля к тому времени еще сохранится, она будет продолжать гравитационное движение вовнутрь, пока ее не поглотит черный карлик, в которого к тому времени превратится Солнце.
Сейчас Земля медленно отдаляется от Солнца под воздействием неумолимого ядерного синтеза внутри нашей звезды. Со временем Солнце будет постепенно сжигать свое топливо, теряя при этом массу и ослабляя свою гравитационную хватку. Если это будет продолжаться до его превращения в красный гигант, к тому времени либо Солнце поглотит Землю, либо она выживет и станет свидетельницей его превращения в белый карлик.
В этот момент гравитационное излучение приведет к медленному ослаблению орбитального движения Земли, в результате чего она начнет приближаться к Солнцу. Если через Солнечную систему не пролетит блуждающий объект и не вытолкнет из нее Землю, ее сближение с Солнцем будет продолжаться, и со временем она упадет на солнечный труп. Произойдет это, когда Вселенная станет в 10 квадриллионов раз старше. Пока Земля дрейфует в сторону от Солнца, но если мы не оторвемся от нашей звезды, нашей неизбежной судьбой на отдаленную перспективу станет медленное падение на нее.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Источник
Что будет с нами, если остановится Земля?
Когда-то давным-давно, когда Солнечная система только формировалась, по Земле не бегали динозавры, да и вообще наша планета представляла из себя нечто, на чем жизнь была совершенно невозможна, в нашу планету врезалась еще одна небольшая и слегка свихнувшаяся планета — Тейя.
Случилось это примерно вот так:
Выдрав из Земли значительный кусок и своим пинком придав Земле хорошего ускорения вокруг своей оси, сама Тейя развалилась на мелки куски и весь этот мусор долго время кружился вокруг нашей планеты. Постепенно осколки, под действием гравитации собрались в одну кучку и сформировалась Луна. Именно благодаря Тейе наша планета раскрутилась вокруг своей оси, а Луна стабилизировала это самое вращение.
Но что будет, если Земля остановится?
Сценарий, конечно, гипотетический, но вполне интересный. И возникает вопрос? А планета как остановится? Внезапно и резко, или постепенно и плавно? А что, если остановится не только вращение вокруг своей оси, но и вокруг Солнышка перестанет вращаться?
Давайте рассмотрим все варианты.
1. Земля резко перестанет вращаться вокруг своей оси.
Для нас это будет самый печальный варинат. Ведь скорость вращения Земли с Запада на Восток превышает 1600 км/ч.
В случае резкой остановки Земли, все объекты на ней продолжат свое движение по инерции. Это как в резко остановившемся автомобиле в случае ДТП. Автомобиль встал, а все, что находится в нем, продолжает свое движение с той же скоростью, какая была в момент столкновения.
А теперь представьте себе, Земля остановилась и все начало резко двигаться в одну сторону со скоростью 1600 км/ч.
В том числе и люди. Большинство погибнет сразу же. Кого-то поломает о деревья, о стены домов, о камни. Кого-то унесет далеко в океаны. Сценарий, что предметы и людей выбросит в космос не произойдет. При этом будет некоторое кол-во счастливчиков, которые выживут.
Но можно ли сказать, что им повезло?
Ведь на планете начнутся страшные цунами. Океаны так же продолжат свое движение, вся толща воды выплеснется на берега. А как вам сильнейший ветер, скорость которого составит примерно 500 м/c? Это произойдет из-за того, что наша атмосфера, грубо говоря и воздух, так же продолжат свое движение.
Да и все то, что находится под земной корой ведь тоже продолжит свое движение. Так же самая магма провернется по инерции вокруг ядра несколько раз, при этом ломая земную кору как тонкую яичную скорлупу. На Земле пройдут землетрясения невиданной силы.
Ну и те, кто выжил, полгода будут жить при жаре и засухе, все шесть месяцев наслаждаясь ярким солнечным светом. А следующие полгода выжившие будут проводить в полнейшей темноте и мерзлоте.
Но возможен и другой вариант. При резкой остановке планеты кинетические силы просто разорвут ее изнутри. Почти мгновенно. Бам! И человечества больше нет. Нет планеты Земля, нет Луны. Остальные планеты в Солнечной системе могут незначительно изменить свои орбиты.
2. Вращение Земли будет останавливаться постепенно.
Такой вариант для человечества наиболее благоприятный. Не будет страшных землетрясений, цунами и жутких ветров.
Постепенно произойдет перемещение суши и океанов. Ведь центробежная сила исчезнет, и вода не будет стремиться к экватору. Южные и Северные области планеты окажутся затопленными, возникнет два новых океана (так же Южный и Северный)
Исчезнут зима, весна, лето и осень, вместо них будут годовые сутки. Три месяца будет вечер, три месяца ночь, три месяца утро и три месяца день. Климат тоже изменится, днем будет жарко, ночью очень холодно.
Но жить человек в таких условиях вполне сможет, как и другие организмы на нашей планете.
3. Земля перестанет вращаться вокруг Солнца.
Такой сценарий представить еще сложнее, чем два предыдущих. Но все же попробуем. Серьезные проблемы у человечества начнутся сразу же.
Ведь по сути, вращаясь вокруг Солнца Земля стремится «улететь» от него. Но гравитационные силы нашего светила притягивают планету к себе и именно по этому образуется замкнутая круговая орбита.
Если Земля перестала перемещаться в пространстве, значит, исчезла одна из сил, не дающая нашей планете упасть на Солнце. И Солнце начнет притягивать Землю к себе.
Сперва нам станет очень и очень жарко, наступит настоящий апокалипсис. Солнечный ветер «сдерет» всю атмосферу, все моря и океаны быстро испарятся. Вскоре к Солнцу приблизится просто обугленный шар, который когда-то был нашим домом. Не факт, что Солнце поглотит Землю, возможно, планет пролетит совсем рядом и просто получит новую орбиту.
Но жизни здесь уже не будет никогда.
Впрочем, пугаться не стоит. Сама по себе планета никогда не остановится, а все это теоретические рассуждения. И не факт, что верные 🙂
Источник
Отдаляется ли Земля от Солнца?
Учёные выяснили, Луна постоянно отдаляется от Земли со скоростью 3.8 см в год. Точность определена благодаря лазерным отражателям, оставленным на Луне советскими аппаратами и американскими астронавтами.
Изменение вращения Земли
В связи с гравитационно-приливным взаимодействием (связка естественный спутник — центральное тело или Луна — Земля), вращение Земли вокруг своей оси непрерывно замедляется. Сутки становятся длиннее. Правда процесс настолько медленный, что через каждые 500 000 лет день на Земле становится дольше на 1 секунду .
Процесс отдаления Луны и замедления вращения Земли остановится, когда орбитальный период Луны будет совпадать с периодом вращения Земли вокруг своей оси. Другими словами, когда день на Земле будет длиться целый месяц.
Земля также будет обращена к Луне только одной стороной, как сейчас Луна к Земле. Хорошим примером служит система Плутон — Харон. Они давно уже прошли стадии эволюции. Оба небесных объектов всегда обращены друг к другу одной стороной и расстояние между ними остаётся неизменным.
Отдаление Земли от Солнца
Но как быть со связкой Солнце — Земля? Солнце тоже вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот за 25,4 земных дней. В отличие от Луны, звезда находится в 400 раз дальше.
Гравитационно-приливное взаимодействие всё же есть, так как Солнце очень массивный объект. Приливной эффект выражен гораздо слабее. Тем не менее эффект отдаляет нас от Солнца со скоростью 1 миллиметр в 1000 лет .
Второй фактор, каждую секунду Солнце теряет 4 миллиона тонн вещества. Значит гравитация звезды ослабевает. Кажется очень много, только за всю свою 10-миллиардную жизнь Солнце потеряет не более 0,1% своей массы.
Даже эта небольшая потеря позволяет Земле и другим космическим объектам отдаляться от звезды. Каждый год Земля становится дальше на 1,5 см . Эффект усиливается с более дальними объектами. Например, Сатурн отдаляется от Солнца со скоростью 14 см в год.
В итоге, из-за гравитационно-приливного взаимодействия и потери солнечной массы, Земля отдаляется от Солнца со скоростью (0,001 мм + 1,5 см)
1,5 см в год. Но Земля так и не убежит от Солнца. Через 5 миллиардов лет Солнце, превратившись в красного гиганта, поглотит её.
Понравилась статья, подписывайтесь на канал, ставьте лайк, делитесь информацией в социальных сетях. Дальше будет интереснее!
Источник