地球每年遠離太陽1.5釐米,地球明明應該變冷,為什麼卻是在變熱

對我個人而言,科技探索不僅僅是一個重大的事件,還可能會改變我的人生。

太陽輻射

我們都知道,太陽燃燒的原理是核聚變反應,核聚變反應前後會損失一部分的靜止質量m,這些質量會等價mc^2的能量,並以光和熱的形式釋放出來。我們地球其實只接收到很少的一部分太陽的能量。如果我們把太陽釋放出來的能量總量比喻成錢,那麼,太陽每秒鐘大概向太空撒了70萬億人民幣,地球接到的大概3萬人民幣左右,能被人類所使用也就3塊人民幣。

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地球在遠離太陽

所以,太陽時時刻刻都在消耗大量的質量,這些質量會以能量的形式釋放到太空當中,據科學家估算,太陽每秒鐘大概損失420萬噸的質量。根據牛頓的萬有引力定律,太陽質量減少。引力就會減少,所以地球的軌道應該是向外擴大,也就是説,地球應該是在遠離太陽的,而且隨着時間的流逝,這程度還會越來越劇烈。據科學家估算,地球每秒會遠離太陽的平均距離大概是1.5釐米。 那這是不是就意味着隨着時間的流逝,地球的温度會越來越低了?

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事實上,情況是恰恰相反的,地球的温度非但不會降低,同時,還可能會升高,而且大概在10億年以後,地球可能會因為實在太熱,而不適宜生物生存了。那為什麼會和我們上面分析的結果正好相反呢?

這其實和太陽自身的燃燒機制有關,太陽的燃燒機制和普通的氫彈爆炸其實區別很大。我們接下來就詳細講講太陽是如何燃燒的。

太陽的核聚變反應

我們都知道,氫彈爆炸的利用到的原理是核聚變反應。

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但事實上,氫彈並不容易引爆,它需要非常高的反應條件,這個條件是1億度以上的高温環境。在一般的情況下,人類很難製造出如此高的温度環境,這也是為什麼可控核聚變很難實現的技術難點之一。要引爆氫彈其實需要先點着一顆原子彈,這顆原子彈可以提供這樣的環境温度。

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而我們要知道的是,太陽內核温度僅僅只有1500萬度,這就意味着太陽內核的核聚變反應並不是那麼容易點着的。那它到底是如何被點着的呢?

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這其實和太陽自身的質量有關。太陽佔據了太陽系幾乎全部的質量,這個比例高達99.86%。所以,在太陽系,太陽是絕對的霸主。

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質量大,就意味着太陽的引力特別大。在引力的作用下,太陽內核的温度急劇飆升,達到了1500萬度,200多萬個大氣壓。但我們上文也説到了,這個温度根本不足以點燃太陽的核聚變反應。

不過,此時太陽不再是我們常見的三態(氣態、固態、固態),而是處於一種叫做等離子態的狀態。因為原子中的電子獲得了足夠的能量,因此,電子就會脱離原子核的束縛。所以,太陽內部是各種粒子(原子核、電子、光子等)到處亂串的狀態。

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在這樣的情況下,原子核和原子核要結合其實是有困難的,這是因為原子核是由質子和中子構成的。而質子是帶正電,因此,原子核是帶正電的。根據同種電荷相排斥,原子核要結合其實就得克服靜電斥力。

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這就意味着需要輸入能量才可以實現兩個原子核的融合。但是並沒有憑空給太陽輸入這些能量,照理説,太陽是不太可能引發核聚變反應的。不過,在微觀世界中,存在着一種量子隧穿效應,意思就是説,即使需要能量才能促發的反應,在微觀世界中也有一定的概率會發生,只不過概率極其低,比如一對氫原子核要核聚變反應,大概需要10億年左右的時間。這個是極其低的概率,但是太陽足夠大,粒子數足夠多,以至於可以引發這個反應,只不過這個過程會很慢,這也是為什麼太陽沒有像氫彈那樣一下子全炸,而是慢慢燃燒着的原因。

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可我們要知道的是,實際上太陽的核聚變和自身質量是息息相關的。核聚變會產生對外的壓力,這個壓力會和引力形成動態平衡。

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我們甚至可以把引力理解成太陽的穩定器,穩住太陽核聚變的強度,如果沒有引力,太陽可能就炸開了。因此,當質量逐漸減少時,引力也在減少,這時候核聚變反應的穩定器的效用就降低了,核聚變就會變得劇烈,這也就意味着太陽向外輻射的強度會上升,周圍天體接收到的熱量也就上升。

雖然地球在遠離太陽,但是每年1.5釐米相對於日地距離1.5億公里來説簡直微乎其微。因此,在這件事情上,太陽的發光強度才是關鍵要素,才是影響地球温度的主要原因。

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它使得地球的温度會以每十億為單位的大幅度攀升,在10億~20億年後,地球温度將會極其高,以至於不再宜居。

人類現在在生物、化學等自然學科技術發展的突飛猛進,給原本好奇心強烈的人們帶去了豐富多彩的精神食糧。人類在探索與發明的同時給自我價值以肯定,人們在享受科技帶來的福祉的同時也收穫了快樂。以上就是本期關於科學探索的事情了,大家有什麼想法呢,歡迎在評論區告訴小編一起討論哦!

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