Dünya, yılda 1,5 santimetre hızla güneşten uzaklaşıyor
Dünya, kapalı, değişmeyen bir eliptik yörünge oluşturuyor gibi görünen güneşin etrafında dönüyor. Bununla birlikte, yeterince yüksek doğrulukla gözlemlersek, gezegenimizin aslında güneşten uzaklaştığını göreceğiz.
3 Ocak 2019'da Dünya yörüngesindeki en yakın noktasına ulaştı: günberi. Tek bir kütlenin yörüngesinde dönen her nesne (güneşimiz gibi), belirli bir yörüngeye özgü en yakın yaklaşma noktasını içeren bir elips oluşturur. Son 4,5 milyar yıldır, dünya, Samanyolu'ndaki yıldızlarının etrafında dönen diğer tüm gezegenler ve evrendeki diğer tüm olgun yıldız sistemleri gibi, güneşi bir elips şeklinde yörüngede çevirdi.
Ancak, beklemeyeceğiniz veya fark etmeyeceğiniz bir şey var: Dünyanın yörünge yolu aynı kalmaz, ancak zamanla dışa doğru döner. Bu yıl, 2019, günberimiz geçen yıla göre 1,5 cm, bir önceki yıla göre vb. Daha uzundur. Sadece dünya değil, her gezegen ana yıldızından saptı.
Güneşin etrafında dönen gezegenlerin bir modeli ve ardından güneş galakside farklı yönlere doğru ilerler. Yörüngeleri elips şeklindedir ve zamanla sabit kalırlar, ancak onları yeterince doğru ölçebilirsek kapalı, sabit yörüngeden hafif bir sapma göreceğiz.
Evrendeki güneş sisteminin etrafında dönen her gezegenin gücü aynıdır: evrensel çekim yasası. Newton'un bakış açısından, her kütle evrendeki diğer tüm kütleleri çeker veya Einstein'ın bakış açısından, kütle ve enerji eğrileri diğer kütlelerin hareket ettiği zaman ve uzayın yapısıdır, en büyük kütle Etkilediği her şeyin yörüngesini kontrol edin.
Merkez kütle aynı kalırsa ve işyerindeki tek faktör ise, o zaman yerçekimi zamanla aynı kalacaktır. Her yörünge her zaman mükemmel, kapalı bir elips içinde kalacak ve asla değişmeyecek.
Tabii ki, durum bu değil. Her yıldız sisteminin başka kütleleri vardır: gezegenler, uydular, asteroitler vb. Bu kütlelerin işlevi yörüngeleri bozmak ve onları hareket ettirmektir. Bu, en yakın yaklaşma noktasının - genellikle günberi - zamanla döndüğü anlamına gelir.
Newton'un yerçekimi teorisine göre, yörünge tek bir büyük kütlenin etrafında döndüğünde, mükemmel bir elips oluşturur. Bununla birlikte, genel görelilikte, uzay-zamanın eğriliği nedeniyle, yörüngenin zaman içinde hareket etmesine neden olan ve bazen ölçülebilir olan ek bir devinim etkisi vardır. Merkür, yüzyıl başına 43 "(1" 1/3600 derece) hızla hareket eder; OJ 287 yörüngesindeki daha küçük kara delik her 12 yılda 39 "hızla hareket eder.
Yörünge mekaniği ekinoksun (ilkbahar veya sonbahar ekinoksu) presesyonunu çeşitli şekillerde etkiler. Örnek olarak dünyayı ele alalım, Dünya'nın günberi ile kış gündönümü 800 yıl önce aynıydı, ama yavaş yavaş ayrılıyorlar. Dünyanın yörüngesinin deviniminden dolayı, her 21.000 yılda bir tam bir döngüyü tamamlayarak yavaş yavaş ayrılırlar.
Aşağıdakiler dahil, yörüngemizi değiştiren başka faktörler de var:
· Genel görelilikten kaynaklanan ekstra uzay-zaman eğriliği nedeniyle, büyük kütlelere yakın gezegenlerin fazladan devinimine neden olur.
· Güneş sistemi düzleminde gezegenlerde direnç ve bütünleşme yaratan madde parçacıklarının varlığı.
Yerçekimi dalgalarının oluşumu, yani herhangi bir kütle (bir gezegen gibi) uzay-zaman eğriliğinin (bir yıldızın yanında olduğu gibi) değiştiği bir bölgeden geçtiğinde meydana gelen şey de etkiye sahip olacaktır.
Bununla birlikte, son iki etki yalnızca, büyük yoğun bir kütleye çok yakın olduğu gibi aşırı koşullar altında veya proto-gezegensel disk var olduğunda ve hala büyük olduğunda, güneş sisteminin oluşumunun erken aşamalarında önemlidir.
Protostar IM Lup'un etrafında, sadece halkayı göstermekle kalmayan, aynı zamanda merkeze doğru spiral bir özellik gösteren bir proto-gezegensel disk vardır. Bu sarmal özelliklere neden olan çok büyük bir gezegen olabilir, ancak bu doğrulanmadı. Yıldız sistemi oluşumunun ilk aşamalarında, bu ilk gezegensel diskler dinamik sürtünmeye neden olarak genç gezegenlerin tamamen kapalı bir elips yerine içe doğru dönmesine neden oldu.
Bugün, dünya (ve tüm gezegenler) güneşten çok uzak ve kıt maddelerle çevrilidir, çünkü ilk gezegensel disk yaklaşık 4,5 milyar yıl önce tamamen buharlaştığından, açısal momentumumuzu dağıtacak neredeyse hiçbir şey yoktur. Üzerimizdeki en büyük etki, güneş rüzgârının yani gezegenimize çarpıp ona yapışan güneşten gelen parçacıkların biraz açısal momentum kaybetmemize neden olmasıdır.
Genelde dünya güneşe doğru bile dönmez, ondan uzağa, dışa doğru döner. Aynısı güneş sistemindeki tüm gezegenler için de geçerlidir. Zamanla, bir önceki yıla göre güneşten biraz daha uzakta olduğumuzu, yani dünyadan güneşe olan mesafenin 1.5 cm veya% 0.00000000001 olduğunu görürüz.
Sebep güneşin kendisinde yatıyor.
Bu fotoğraf, nükleer füzyonun meydana geldiği çekirdek alan da dahil olmak üzere güneşin yüzeyindeki ve içindeki farklı alanları göstermektedir. Zamanla, çekirdekteki helyum alanı genişler ve maksimum sıcaklık yükselir, bu da güneşin enerji çıkışında bir artışa neden olur.
Güneşin derinliklerinde nükleer füzyon süreci gerçekleşir. Güneş saniyede yaklaşık 3.846 × 10 ^ 26 joule enerji yayar ve kütleyi çekirdek enerjiye dönüştürerek açığa çıkar. Einstein'ın E = mc ^ 2 temel nedenidir, nükleer füzyon bir süreçtir ve güneşten sürekli enerji yayılması sonucudur. Bu enerji, Dünya'da gerçekleşen hemen hemen her biyolojik olarak önemli sürece güç veren potansiyel bir süreçtir.
Ancak insanların tam olarak anlamadıkları şey, zamanla maddenin enerjiye dönüşmesinin güneşin önemli miktarda kütle kaybetmesine neden olacağıdır. Güneş sisteminin 4,5 milyar yıllık tarihinde, nükleer füzyon süreci nedeniyle güneşimiz orijinal kütlesinin yaklaşık% 0,03'ünü kaybetti: Satürn'ün kütlesine eşdeğer.
Güneş sisteminin gezegenleri fiziksel boyutlarına göre gösterilir ve tüm gezegenler belirli belirli kurallara göre yörüngede dönerler. Güneş nükleer yakıt yakarken kütle kaybettiğinde yasa aynı kalır, ancak yörüngenin kendisi değişir.
Yıllık bazda, güneş yaklaşık 4,7 milyon ton malzeme kaybeder ve bu da güneş sistemindeki her nesnenin çekim kuvvetini azaltır. Yörüngelerimizin onları bildiğimiz gibi davranmasını sağlayan bu çekim kuvvetidir.
Çekme kuvveti sabit kalırsa, sürtünme, çarpışma ve yerçekimi radyasyonu nedeniyle çok, çok yavaş bir içe doğru spiral olacaktır. Bununla birlikte, gerçekte yaşadığımız değişikliklerle, dünya, tüm gezegenler gibi, yavaşça dışa doğru sürüklenmeye ve güneşten dışarı doğru dönmeye zorlanır. Etki küçük olsa da, yılda 1,5 cm'lik değişimin hesaplanması ve anlaşılması kolaydır.
1973'ten beri, Sovyetler Birliği tarafından başlatılan Lunokhod-2 ay gezgini, aya olan mesafeyi belirlemek için dünyadan gelen lazer ışığını aya yansıtmak için kullanılan bir köşe yansıtıcı (alet No. 6) içerir. Bu teknolojiyi kullanarak Dünya-Ay mesafesinin santimetre düzeyinde doğruluğu elde edilebilir, ancak güneşe olan mesafeyi bu doğrulukla ölçebilecek böyle bir teknoloji yoktur.
Ancak, uzaklıktaki değişimi doğrudan ölçemiyoruz. Bunun olması gerektiğini biliyoruz; güneşten uzaklaştığımızı biliyoruz; bunun tüm gezegenlerde olduğunu biliyoruz.
Ama yapmak istediğimiz şey, bildiğimiz fizik yasalarının başka bir testi olarak onu doğrudan ölçmektir. Bu, fiziğin ilerlemesidir: Bir deney / gözlem yaparak ve bu deneyin sonuçlarını gerekli doğrulukta ölçerek, biriktirdiğimiz tüm bilgilere ve en iyi teorilerimize dayanarak neyi gözlemlemeyi umduğumuzu tahmin edin. Ve gördüklerimizi beklediğimizle karşılaştırın.
İşler iyi gittiğinde teorilerimiz doğrulanır; doğrulanmadıkları zaman bilimsel bir devrimin eşiğinde olabileceğimizi gösterir.
Atacama Büyük Milimetre / Milimetre-altı Dizisi (ALMA) kullanılarak yapılan gözlemler, eski yıldız R Sculptoris'i çevreleyen malzemede beklenmedik bir spiral yapı olduğunu buldu. Bu özellik, büyük olasılıkla ALMA'nın birçok beklenmedik bilimsel sonucundan biri olan yıldızın etrafında dönen gizli bir yoldaş yıldız nedeniyle daha önce hiç görülmemişti. Genel olarak konuşursak, beklenmedik sonuçlar yeni fiziğin veya fiziksel sistemlerin habercisi olabilir ve genellikle doğanın sağladığı en ilginç sonuçlardır.
Bununla birlikte, güneş sistemi söz konusu olduğunda, dünya ve tüm gezegenlerin güneşten uzaklaşmaması bir şok olur. Güneşten neden uzaklaşmamız gerektiğinin hikayesi o kadar basit ve ikna edicidir ki, onu görmezden gelmemiz imkansızdır.
Güneş, gözlemlediğimiz enerjiyi üretir, bu da Einstein'ın E = mc ^ 2'sini kullanarak kütle kaybı oranını hesaplamamıza izin verir.
Güneşin kütlesi ve gezegenlerimizin yörünge parametreleri, güneş etrafındaki dönüşlerinin yolunu ve şeklini belirler.
Bu kütleyi değiştirirsek, yörünge basit Newton fiziği kullanılarak bile hesaplanması kolay bir değişikliğe uğrayacaktır.
Bu hesaplamaları yaptığımızda, dünyanın güneşten yılda 1,5 santimetre uzaklaştığını gördük.
Güneş sistemindeki bilinen nesneleri sıraya göre düzenlediğimizde, özellikle dört iç kayalık gezegen ve dört dış dev gezegen öne çıkıyor. Ancak, güneşin etrafında dönen her nesne, yakıt yaktığı ve kütle kaybettiği için güneş sisteminin kütle merkezinden uzaklaşıyor. Bu göçü doğrudan gözlemlememiş olsak da, fiziğin öngörüleri çok açık.
Nükleer yakıtı yakarak, güneşin kütlesi kaybolur ve zamanla güneş sistemimizin yörüngesindeki her kütle yavaşça dışarıya doğru spirallenir. Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, gezegenimiz güneşten bugün olduğundan yaklaşık 50.000 kilometre uzaktaydı ve güneş gelişmeye devam ettikçe daha da uzaklaşacak.
Güneşin yakıtını yakma hızı artıyor ve tüm gezegenlerin dışa doğru sarmalını hızlandırıyor. Bu, bugün sahip olduğumuz gezegenlerin bağını asla kaldırmayacak olsa da, her dünyanın yavaş, istikrarlı ve dışa doğru göç etmesi kaçınılmazdır.
