تغییر در فاصله بین زمین تا خورشید

به گزارش سیناپرس، در واقع، میانگین فاصله زمین و خورشید سال به سال ثابت نیست. بنابراین آیا ما متوجه این می شویم که زمین به خورشید نزدیک یا از آن دور می شود؟ و چه نیروهایی روی سیاره ما و ستاره خورشید تاثیر می گزارد تا این اتفاق بیفتد؟

به طور خلاصه، خورشید به مرور زمان از زمین دورتر می شود. به گفته ناسا، زمین به طور متوسط حدود 93 میلیون مایل (150 میلیون کیلومتر) از خورشید فاصله دارد. با این حال، مدار آن کاملاً دایره ای نیست. کمی بیضی یا بیضی شکل است. ناسا می گوید، این بدان معناست که فاصله زمین از خورشید می تواند از حدود 91.4 میلیون تا 94.5 میلیون مایل (147.1 میلیون تا 152.1 میلیون کیلومتر) متغیر باشد.

با این حال، به طور متوسط، گستره بین زمین و خورشید در طول زمان به آرامی در حال افزایش است. این فاصله رو به افزایش دو دلیل عمده دارد. یکی اینکه خورشید در حال از دست دادن جرم است. دیگری شامل همان نیروهایی است که باعث جزر و مد در زمین می شوند.

خورشید در حال کوچک شدن است

واکنش‌های همجوشی هسته‌ای که خورشید را نیروهای عظیمی به خورشید می‌دهند، طبق معادله معروف E = mc² انیشتین، جرم را به انرژی تبدیل می‌کنند. از آنجایی که خورشید دائما در حال تولید انرژی است، به طور پیوسته جرم خود را از دست می دهد. برایان دی جورجیو، یک ستاره شناس در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، می گوید، در طول عمر باقیمانده خورشید، که طبق گفته ناسا حدود 5 میلیارد سال دیگر تخمین زده می شود، مدل های چگونگی تکامل ستارگان در طول زمان پیش بینی می کنند که خورشید حدود 0.1٪ از جرم کل خود را قبل از شروع مرگ از دست خواهد داد.

اگرچه 0.1٪ ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما این مقدار، زیادی جرم است. این مقدار تقریباً برابر با جرم مشتری است. بر اساس گزارش Exploratorium در کالیفرنیا، مشتری نیز به نوبه خود حدود 318 برابر جرم زمین است.

قدرت کشش گرانشی یک جسم متناسب با جرم آن است. دی جورجیو گفت، از آنجایی که خورشید در حال از دست دادن جرم است، کشش و نیروی جاذبه آن بر روی زمین ضعیف می شود و سیاره ما را به دور شدن از خورشید در حدود 2.36 اینچ (6 سانتی متر) در سال سوق پیدا می کند. اما ما نباید هنوز یک مهمانی خداحافظی برای خورشید برگزار کنیم.

دی جورجیو گفت: این افزایش فاصله بسیار ناچیز است، به خصوص در مقایسه با تغییر طبیعی فاصله مداری زمین که به دلیل مدار کمی بیضی شکل آن رخ می دهد که آن حدود 3٪ است.

اثرات جزر و مد

همانطور که کشش گرانشی ماه منجر به جزر و مد در زمین می شود، گرانش زمین نیز خورشید را می کشد. بریت شارینگهاوزن، دانشیار فیزیک و نجوم در کالج بلویت در ویسکانسین، برای صفحه Ask a Astronomer دانشگاه کرنل نوشت: این امر آن سمتی از خورشید را که رو به زمین است می کشده و در نتیجه یک برآمدگی جزر و مدی ایجاد می شود.

به گفته ناسا، خورشید هر 27 روز یک بار به دور محور خود می چرخد. از آنجایی که این سرعت بیشتر از حدود 365 روزی است که زمین طول می کشد تا به دور خورشید بچرخد، برآمدگی جزر و مدی که زمین روی خورشید ایجاد می کند جلوتر از زمین حرکت می کند. شارینگهاوزن خاطرنشان کرد که جرم این برجستگی دارای کشش گرانشی است که زمین را در مدارش به جلو می برد و آن را از خورشید دورتر می کند. (اثر مشابهی باعث می شود که ماه به آرامی از سیاره ما دور شود.)

با این حال، این نیروهای جزر و مدی تأثیر بسیار ضعیفی بر مدار زمین دارند. دی جورجیو محاسبه کرد که این نیرو ها باعث می شوند زمین هر سال حدود 0.0001 اینچ (0.0003 سانتی متر) از خورشید دور شود.

آیا تغییر عمده ای در آب و هوا وجود دارد؟

آیا فاصله رو به رشد زمین از خورشید ممکن است بر آب و هوای زمین تأثیر بگذارد؟

دی جورجیو گفت: با دور شدن زمین از خورشید، نور خورشید کم‌تر می‌شود. او گفت: با توجه به اینکه فاصله زمین از خورشید ممکن است در طول 5 میلیارد سال آینده 0.2 درصد افزایش یابد، این کاهش نور بیشتر بخاطر کاهش 0.4٪ انرژی خورشیدی است که به سطح زمین برخورد می کند تا این که بخاطر افزایش فاصله باشد. این نسبت در مقایسه با تغییرات معمولی در روشنایی خورشید که به دلیل مدار بیضی شکل زمین اتفاق می‌افتد، بسیار کوچک است، بنابراین جای نگرانی نیست.

مهم‌ترین چیزی که باید در مورد آن نگران بود این است که با تکامل خورشید طی 5 میلیارد سال آینده، مدل‌های تکامل ستاره‌ای پیش‌بینی می‌کنند که درخشندگی آن حدوداً 6 درصد در هر 1 میلیارد سال افزایش می‌یابد و به آرامی دمای زمین را افزایش می‌دهد و اقیانوس‌ها به ‌جوشش می افتند. دی جورجیو گفت، این امر زمین را مدت ها قبل از اینکه خورشید به طور بالقوه آن را ببلعد، برای انسان غیرقابل سکونت می کند.

جسم سرگردان

تحقیقات اخیر نشان می دهد که مدار مشتری و سایر سیارات منظومه شمسی در طول زمان تغییر کرده است. بنابراین آیا مدار آنها به اندازه کافی ناپایدارمی شود که روزی بر مدار زمین تأثیر بگذارد و آن را به خورشید نزدیک یا  به دورتر از آن پرتاب کند؟ یا ممکن است جسم سرکش دیگری به اندازه کافی از فاصله ای نزدیک به منظومه شمسی عبور کند تا اثری مشابه داشته باشد؟

دی جورجیو می‌گوید: مشکل تلاش برای پیش‌بینی فعل و انفعالات گرانشی منظومه‌های چند عضوی مانند منظومه شمسی یا ستارگان نزدیک این است که بسیار پرهرج و مرج هستند، به این معنی که نمی‌توان با قطعیت اتفاقات را پیش‌بینی کرد. ما نمی‌دانیم که سیارات در مقیاس‌های زمانی بیش از 100 میلیون سال کجا خواهند بود، زیرا خطاهای کوچک در اندازه‌گیری و آشفتگی‌های ناشی از فعل و انفعالات بدون مدل در طول زمان بسیار بزرگ می‌شوند.

با این حال، دی جورجیو گفت: ما می‌توانیم با اجرای بسیاری از شبیه‌سازی‌های یک سیستم آشفته، از این آشوب به نفع خود استفاده کنیم تا ببینیم احتمال وقوع یک رویداد چقدر است. او خاطرنشان کرد که این شبیه به نحوه عملکرد مدل های پیش بینی آب و هوا است.

مطالعه‌ای در سال 2009 در مجله نیچر که حدود 2500 شبیه‌سازی از منظومه شمسی را انجام داده بودند، نشان داد که در حدود 1 درصد از آنها، مدار عطارد ناپایدار شده و باعث برخورد آن با خورشید یا زهره می‌شود. دی جورجیو گفت: بنابراین از نظر تئوری ممکن است که عطارد در کنار زمین حرکت کند و مدار خود را به طور اساسی تغییر دهد، همانطور که در یک شبیه‌سازی برای مریخ انجام شد. اگرچه این بسیار بعید است، همانطور که در شبیه سازی های آنها این رخداد نادر است.

دی جورجیو گفت، همچنین بسیار بعید است که یک ستاره، سیاره یا جسم دیگری که در حال عبور است، مدار زمین را مختل کند. دی جورجیو گفت: محاسبات روی کاغذ من می گوید که ما فقط باید انتظار داشته باشیم که ستاره ای تقریباً هر تریلیون سال یک بار به مدار پلوتو نزدیک می شود.هیچ دنباله‌داری که قبلاً در منظومه شمسی ما وجود دارد، جرم یا انرژی کافی برای تأثیرگذاری اساسی بر مدار ما نخواهد داشت.

مرگ خورشید

در حدود 5 میلیارد سال، پس از اینکه خورشید سوخت هیدروژن خود را تمام کرد، شروع به تورم می کند و تبدیل به یک ستاره غول سرخ می شود. با فرض اینکه زمین مسیر خود را بدون وقفه ادامه دهد، آیا به اندازه کافی از خورشید در حال مرگ فاصله گرفته است تا از هجوم مرگ ستاره ما جان سالم به در ببرد؟

دی جورجیو گفت: در حال حاضر در مورد میزان تورم خورشید در مرحله غول سرخ خود اختلاف نظر وجود دارد. این احتمال وجود دارد که به اندازه کافی متورم  نشود تا به زمین برسد، به این معنی که سیاره ما ممکن است زنده بماند و به گردش خود ادامه دهد. با این حال، بیشتر تخمین‌ها نشان می‌دهند که خورشید به اندازه‌ای رشد می‌کند که زمین را ببلعد و این سیاره را به شکل مارپیچی  به سمت درون خود ببلعد.

دی جورجیو گفت: با این حال، حتی اگر زمین زنده بماند، هیچ شانسی وجود ندارد که انسان بتواند با آن زنده بماند." گرما و تشعشعات خورشید سوزان نه تنها اقیانوس ها و جو را می جوشاند، بلکه احتمالاً خود زمین را نیز می جوشاند.

اگر انسان‌ها هنوز حدود 5 میلیارد سال دیگر روی زمین ساکن هستند و می‌خواستند زمین در طول انبساط خورشید قابل سکونت باقی بماند، باید به آرامی سیاره را به سمت خارج به اطراف مدار زحل حرکت دهیم و آن را به اندازه کافی معتدل نگه داریم تا زندگی همانطور که ما آن را به عنوان خورشید می‌شناسیم. به تولید انرژی بیشتر و بیشتر ادامه داد.

دی جورجیو گفت: هر چند این بسیار غیر عملی است. راه حل ساده تر این است که زمین را رها کنیم و سیاره یا منظومه شمسی دیگری برای زندگی پیدا کنیم.

منبع: livescience.com

مترجم: کیانوش کرمی