Question

每年1.5厘米，地球正在悄悄地离开太阳，未来会越来越冷吗？

Answer 1

著名作家斯宾塞.约翰逊（Spencer Johnson）曾经说过一句名言：“世界上唯一不变的，就是变化本身”，这句话同样也适用于太阳和地球，虽然地球似乎一直在围绕着太阳稳定地运行，但太阳和地球之间的平均距离并不是一成不变的，事实上，地球正在悄悄地离开太阳，远离速度为每年1.5厘米。

最直接的证据来自于“信使”号探测器传回的数据，该探测器于2004年8月3日发射升空，其目的是为了 探索 距离太阳最近的行星——水星，2011年3月18日，“信使”号探测器成功进入环绕水星的轨道，并在随后的4年多的时间里传回了大量的水星数据。

数据分析表明，在这4年多的时间里，太阳的日心引力常数一直在减小，平均每年减小（6.13 ± 1.47） x 10^-14，从而造成了水星的运行轨道缓慢地向外移动。很显然，既然水星出现了这种现象，那么太阳系中其他的天体也会同样如此，并且距离太阳越远，远离太阳的速度就越快。

科学家根据上述数值计算出，天体与太阳的距离每增加一个天文单位，其每年远离太阳的速度就会增加约1.5厘米，由于地球与太阳的距离就是一个天文单位，因此可以得出，地球正在以每年1.5厘米的速度离开太阳。那么这是什么原因造成的呢？

所谓的日心引力常数，是指太阳的质量与引力常数(G)的乘积，我们都知道，引力常数是不会改变的，所以我们就可以肯定，造成这种现象的，只可能是太阳的质量正在不断地减少。

太阳自从诞生以来，就一直持续地对外发光发热，其能量来源就是太阳内部的核聚变反应，对此我们可以简单地理解为，在太阳核心高温高压的环境中，氢原子核不断地聚变成氦原子核，并在这个过程中释放出大量的能量。

爱因斯坦告诉我们，能量和质量是物质的两种表现形式，它们之间是可以互相转化的，并且存在固定的当量关系，这可以用质能方程式 E=MC^2 来描述，据此我们可以得出，既然太阳释放了能量，那么它就一定损失了相应的质量。

平均每一秒，太阳就会释放出3.846 x 10^26焦耳的能量，利用上述的质能方程式，就可计算出太阳每秒钟会损失大约426万吨的质量，质量减小了，引力也就跟着减小了，地球当然就会离太阳越来越远了，这就是地球正在悄悄地离开太阳的原因。

这似乎有点令人担心，太阳不断地损失质量，其引力也在不断减小，这会让地球离太阳越来越远，接收到的太阳能量也就会相应地越少，那么未来会越来越冷吗？

其实我们大可不必担心这个问题。每秒426万吨的质量损失速度看上去很离谱，但太阳的质量却高达2 x 10^27吨，也就是2千亿亿亿吨，对于太阳而言，这点质量损失根本就不算什么，事实上，在过去的46亿年时间里，太阳总共也只损失了0.03%的质量而已。

在大约50亿年之后，太阳将膨胀成一颗红巨星，届时太阳的表面将抵达地球轨道的附近，甚至直接将地球吞噬，因此我们似乎不必去考虑地球在此之后又会怎么样。再说了，以每年1.5厘米的速度，在50亿年后地球与太阳的距离只会增加7.5万公里，这与日地平均距离（约1.5亿公里）相比，也根本不值一提。

需要注意的是，由于太阳的核聚变会不断地生成氦，而太阳内部的温度和压强又不能点燃氦的核反应，因此它们就会堆积起来，这会造成太阳的核反应壳层不断扩大，从而导致太阳内部的核反应区域越来越大，释放的能量也就越来越多。

也就是说，地球在未来并不会越来越冷，而是会持续地变热，如果人类没有办法改变这种情况的话，那么在10亿年以后，太阳在单位时间里释放出的能量将在现有的基础上增加10%，地球表面的温度也会因为更多的能量升高到50摄氏度左右，在这种情况下，地球表面的液态水可能会被蒸发殆尽，而地球也将不再适合生命的生存。