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科学家: 太阳在不断升温 未来地球温度将达到100度

2017-07-04 11:41 浏览 评论

在遥远的未来,太阳的温度将升高至一定程度,导致地球的海洋沸腾,摧毁地球上的一切生命,使地球沦为火海。那么,有什么办法可以应对这样的情况?例如,能否把地球的轨道往外挪一挪?

为此,首先要知道太阳会变得多热以及多久之后会变得那么热。

恒星获得能量的本质是把较轻的元素聚变成较重的元素,我们的太阳也不例外。在太阳内部温度超过400万开尔文的区域,氢可以聚变成氦并释放出能量。温度越高,核聚变的速度就越快。太阳中心的温度最高,达到了1500万开尔文。

太阳核聚变的整体速度接近常数,但并非一直如此。随着时间的推移,太阳内部的氢氦比随之变化,导致内部温度在数十亿年的时间里升高了一些。随着时间的推移,太阳将会出现三大变化:

1)太阳变得更加明亮,意味着它将产生更多的能量;

2)太阳的体积轻微膨胀,半径大约每十亿年增加百分之几;

3)太阳的温度几乎保持不变,每十亿年的变化不到1%。

因此,地球接收到的太阳能量随着时间的推移缓慢增加。每1.1亿年,太阳光度增加约1%,这意味着到达地球的能量也会同时增加1%。在40亿年前,年轻的地球接收到的太阳能量仅为现在的70%。

自现在起,再过一二十亿年,如果地球还在原来的轨道上,太阳光度的增加将会给地球带来严重的问题。到那时,地球表面的平均温度将达到100摄氏度(373开尔文),海洋将会沸腾。

面对这样的问题,一种选择是把地球的轨道往外挪,让地球远离太阳,以保持正常的温度。虽然,工程浩大,但是我们还有上亿年的时间。

为了抵消太阳光度提高1%的效果,我们需要把地球推离太阳0.5%;如果抵消20%(预计在20亿年后),则要推离9.5%。目前,地球与太阳的平均距离为1.496亿公里,那么,20亿年后这个距离需要增加到1.638亿公里才行。

考虑20亿年后,如果我们把地球轨道挪到距离太阳1.638亿公里的地方,这将会引发一些重大变化。为了维持稳定的轨道,地球的轨道速度必须从30公里/秒降低至28.5公里/秒。这样,地球绕太阳公转一周的时间将增加14.6%,即需要418天。到那时,出现在地球天空的太阳会显得比现在小10%。此外,太阳对潮汐的影响还会减弱几厘米。

但为了把6亿亿亿千克的地球挪到如此远的地方,将需要大量的能量,因为我们需要改变日地系的巨大引力势能。通过计算可知,所需能量为4.7×10^35焦耳,相当于人类全年能量供应总量的1000万亿倍。即便有20亿年的时间,也需要把每年的供能总量提高50万倍。

那么,我们该如何获得这么多的能量?事实上,只有一个地方能满足这种需求,那就是太阳。目前,地球接收太阳能的功率为每平方米1500瓦。为了在20亿年内收集到足够的能量,我们将需要一个面积为5000万亿平方米的储能阵列(前提是100%的效率),这相当于10个地球表面积。

因此,把地球迁移到更高、更安全的轨道在物理上是可行的,但以目前的技术肯定是天方夜谭的。无论怎样,太阳将会升温,但留给我们的时间还有很多,我们还能另寻出路。

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