Почему Земля отдаляется от Солнца?
В третьем веке до нашей эры Аристарх из Самоса, известный тем, что впервые отстаивал гелиоцентрическую солнечную систему, определил, что Солнце должно быть в 20 раз дальше от Земли, чем Луна. Это не было его лучшей работой, т.к. в действительности этот показатель около 400.
В конце 20 века астрономы смогли намного лучше овладеть этим фундаментальным космическим показателем – который стал называться астрономической единицей. Фактически благодаря радиолокационным лучам, исходящим от различных тел солнечной системы, и отслеживанию космических летательных аппаратов, расстояние от Солнца до Земли удалось определить с удивительной точностью. Действующее значение 149,597,870.696 км.
Имея настолько точный показатель, русские специалисты по динамике атмосферы Григорий Красинский и Виктор Брумбург в 2004 смогли определить, что Солнце и Земля постепенно отдаляются. Не на много – всего на 15см в год – но, учитывая, что это в 100 раз больше, чем самая большая погрешность измерения, что-то должно быть действительно отталкивает Землю. Но что?
Одно из предположений заключается в том, что Солнце теряет достаточно массы через расплавление и солнечный ветер, чтобы постепенно терять свою гравитационную хватку. Другие предположения включают изменение гравитационной постоянной G, эффект космического расширения, и даже влияние тёмной материи. Ни одна из них не оказалась удовлетворительной.
Но Такахо Миура из Университета Хиросаки в Японии и трое его коллег полагают, что они нашли ответ. В своей работе, опубликованной в европейском журнале Astronomy & Astrophysics (Астрономия и Астрофизика), они утверждают, что Солнце и Земля буквально отталкивают друг друга за счёт своего приливно-отливного взаимодействия.
Это тот же процесс, который постепенно отводит лунную орбиту: приливы, которые вызываются Луной в наших океанах, постепенно преобразуют земную вращательную энергию в движение Луны. Вследствие этого, с каждым годом лунная орбита расширяется приблизительно на 4 см, а вращение Земли замедляется на 0.000017 секунды.
Кроме того, команда Миура предполагает, что масса нашей планеты вызывает ничтожную, но устойчивую приливную волну на Солнце. Они вычислили, что из-за Земли, скорость вращения Солнца уменьшается на 3 миллисекунды за столетие (0.00003 в год). Согласно их объяснению, расстояние между Землёй и Солнцем увеличивается, благодаря тому, что Солнце теряет свой угловой момент.
Источник
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
Меняется ли расстояние от Земли до Солнца за миллионы лет?
Солнце представляет собой звезду, огромный раскаленный шар, который находится на большом расстоянии от нашей планеты. В небе оно кажется совсем крошечным и нелегко вообразить, каким образом этот «шарик» обогревает всю Землю. Все дело в расстоянии, ведь в действительности Солнце в сотни раз больше.
Как измеряют расстояние от Земли до Солнца?
Узнать точное расстояние до Солнца попытались еще древние греки, что не возымело успеха, так как расчетные методы их были слишком примитивными. Первые цифры смогли представить Кассини и Рихер в 1672 году. Наблюдая за положением Марса и применяя геометрические вычисления, они установили приблизительное расстояние – 139 млн км.
Во второй половине XX века ученые использовали радиолокационный метод. Суть его заключается в передаче импульса объекту – отразившись от него, импульс возвращается обратно. Исходя из данных, за какой отрезок времени он проходит от Земли до Солнца и обратно, производятся более точные расчеты.
Наиболее удаленная и ближайшая к Солнцу точки земной орбиты
Для измерения космического пространства также используются такие величины, как парсек и световой год. Световой год – это расстояние, которое свет преодолевает за 1 «земной» год. Скорость света составляет примерно 300 млн м/с, а 1 световой год равен величине 9,46073047 × 10 12 км.
Точное расстояние от Солнца до Земли составляет 150 млн км. Что интересно, этот показатель колеблется в течение года, так как орбита нашей планеты имеет эллипсоидную форму. В июле он составляет 152 млн км, а в январе – 147 млн км.
Какие явления могут воздействовать на орбиту Земли?
Точно оценить изменение расстояния между Землей и Солнцем на протяжении длительных промежутков времени гораздо труднее. Поэтому ученые строят теории на основе наблюдений и моделируют различные варианты развития событий.
С каждым годом наша планета отдаляется от Солнца примерно на 1,5 см. На это оказывают влияние различные факторы. Главным образом ядерный синтез, который происходит на Солнце. Дело в том, что с каждой секундой в результате этого процесса оно теряет около 4 000 000 тонн массы. Для столь огромного небесного тела это незначительный показатель, но он постепенно увеличивает земную орбиту.
На начальных этапах существования Солнце было окружено протопланетным диском вещества (газообразным). Сейчас Земля сталкивается с этими частицами вещества, что также влияет на ее орбиту – она меняется примерно на размер протона (1 фемтометр или 10 -15 м).
Воздействуют на гравитацию Земли разные массивные объекты в Солнечной системе. Каждое из этих небесных тел имеет определенную силу притяжения. Существует шанс того, что гравитационные силы данных тел могут повлиять на изменение орбиты.
Солнце неминуемо ждет участь превращения в красный гигант. Когда это случится, ядро еще сильнее раскалится, внешняя оболочка значительно увеличится в размерах и начнется процесс гелиевого синтеза. То есть Солнце начнет выделять еще больше энергии.
Став огромной красной звездой, оно уничтожит некоторые планеты. К примеру, могут исчезнуть Венера и Меркурий. Наша планета тоже может оказаться в их числе, но есть вероятно и того, что она уцелеет. Для этого Земле следует немного отдалиться от Солнца – примерно на 15% и дальше нынешнего радиуса.
Прочие галактические тела также могут повлиять на орбиту Земли, сделать ее нестабильной. Иногда возле нашей Солнечной системы проходят эти объекты – это случается крайне редко. Нестабильность орбиты грозит перемещением планеты вплоть до выхода из галактики.
Если Земля все-таки переживет превращение Солнца в красный гигант, то останется «привязанной» к нему. Более того, наша планета начнет понемногу сокращать расстояние к Солнцу. На это повлияет гравитационное излучение. Теория тяготения Эйнштейна говорит, что две массы, по орбите вращающиеся друг вокруг друга, испускают гравитационные волны.
Ученые рассматривают несколько возможных явлений, которые влияют на земную орбиту и расстояние между Солнцем и нашей планетой. На сегодняшний день наиболее сильное влияние оказывает ядерный синтез, происходящий в Солнце. Также орбита Земли может измениться в результате гравитационной нестабильности, превращения Солнца в красный гигант. Наиболее вероятной считается гипотеза поглощения Земли Солнцем через несколько миллиардов лет.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник