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지구가 태양으로부터 멀어지고 결국 충돌하게 될까요? 왜 그래?
현재 지구는 태양으로부터 멀어지고 있지만 앞으로는 멀리 머물지 않고 천천히 태양에 가까워지며 결국 우리의 부모 별과 합쳐질 것입니다. 그렇다면 왜 이런 일이 발생합니까? 오늘 자리를 비운 이유는 무엇입니까? 앞으로도 가까워지는 이유는 무엇일까?
우리는 지구가 우주에서 항상 태양 주위를 공전하고 있다는 것을 알고 있으며 지구가 형성하는 궤도는 타원형이고 닫혀 있으며 안정적인 궤도라고 생각합니다. 그러나 평균을 신중하게 측정하면. 태양과 지구의 궤도 사이의 거리 지구가 매년 평균 1.5cm씩 태양으로부터 멀어지는 것을 알 수 있습니다. 이러한 거리 현상은 앞으로 약 50억년까지 계속될 것이다.
이때 태양이 적색거성이 될 것 같은 생각이 드시나요! 네, 맞습니다! 태양이 적색거성으로 변한 후에는 확실히 수성과 금성을 삼킬 것이라고 확신합니다. 그러나 그것이 지구를 삼킬 것인지 아닌지에 대해서는 아직 결론이 나지 않습니다. 앞으로 수조 년에 걸쳐 지구는 훨씬 더 느린 속도로 태양에 가까워질 것입니다.
1543년 케플러의 『천체의 운동에 대하여』가 출간되면서 지구 중심 이론을 뒤집고 태양 중심 이론이 정립됐다. 1687년 뉴턴의 중력법칙이 발표되면서 케플러의 세 가지 법칙이 정확하다는 사실도 확인되었고 천체 운동의 본질적인 이유도 설명되었습니다. 그러나 케플러의 세 가지 법칙과 뉴턴의 중력이 결합되어 천체의 움직임에 대한 설명은 실제 상황의 근사치에 불과합니다. 우리 우주의 실제 운동 법칙은 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 지배를 받습니다. 아인슈타인의 이론은 지구가 태양과 충돌한 진짜 이유입니다. 먼저 지구가 현재 지구로부터 멀어지고 있는 이유에 대해 이야기해 봅시다. 현재 지구가 태양에서 멀리 떨어져 있는 이유
지구가 우주 여행을 할 때 겪는 가장 큰 중력은 태양의 중력 때문이다. 태양의 중력이 감소하면 지구의 궤도는 필연적으로 움직인다. 태양으로부터 멀어지면 태양의 중력이 증가하므로 궤도는 감소합니다. 그래서 우리는 태양의 중력이 증가하는지, 감소하는지를 살펴봐야 합니다. 태양은 탄생 이후 중심부에서 핵융합을 점화시켜 오늘날까지 빛을 발하며 열을 발생시키고 있으며, 에너지 소산으로 인해 질량이 소모된다는 사실을 아인슈타인의 E=mc^2로부터 알 수 있습니다.
태양의 핵심에서는 항상 엄청난 온도와 압력을 받으며 가벼운 원소가 무거운 원소로 융합됩니다. 간단한 과정은 4개의 수소 원소를 헬륨-4로 융합시키는 것입니다. 헬륨-4의 질량은 양성자 4개보다 0.7만큼 가볍기 때문에 에너지가 방출됩니다.
태양은 핵융합을 통해 1초마다 400만톤의 질량을 잃고, 질량감소 과정은 더욱 심화될 것이다. 지속적인 핵융합 과정에서 태양 중심부에 헬륨이 계속 축적되고, 핵의 질량이 증가하고 가열됨에 따라 핵융합이 더욱 강해지며 질량 손실이 점점 더 빨라지게 됩니다. 태양 탄생부터 오늘날까지 이미 토성의 질량을 잃었습니다. 따라서 지구의 궤도는 작은 거리만큼 바깥쪽으로 확장되어 왔습니다.
지구는 태양핵융합으로 인한 질량 손실 외에도 궤도를 돌 때 우주의 먼지와 충돌해 궤도 속도가 감소하지만 이 효과는 매우 작아 기본적으로 무시할 수 있다. 그러나 태양계에서는 초기에 행성 원반의 먼지와 파편으로 인한 마찰로 인해 행성의 속도가 크게 느려지고 행성이 태양을 향해 안쪽으로 나선형으로 회전하게 되었을 것입니다.
먼지 외에도 태양풍 입자도 있는데, 태양풍 입자의 방출로 인해 태양은 매년 약 18,000톤의 질량을 잃게 되지만, 이 질량은 태양에 비해 전혀 무시할 수 있는 수준입니다. 그러나 태양이 적색거성이 되면 엄청난 양의 질량이 방출되어 태양 전체 질량의 33%가 줄어들게 된다. 따라서 태양의 적색거성 단계가 끝나면 지구는 빠르게 태양으로부터 멀어지게 된다.
요약하자면, 태양계 초기에는 마찰로 인해 행성들이 태양에 가까워지지만, 모든 것이 안정되면 태양의 질량 감소(핵융합과 태양력)로 인해 바람), 행성은 적색 거성 이후에 많은 양의 질량이 우주로 던져져 심각한 질량 손실이 발생하고 행성은 더 큰 진폭과 속도로 태양으로부터 멀어지게 됩니다.
하지만 여기서 끝이 아닙니다. 다음은 기적을 목격하는 순간입니다. 이때 행성은 다시 느린 속도로 태양에 접근하기 시작합니다. 태양의 적색거성단계
위에서 언급한 바와 같이 핵융합이 계속되는 동안 핵에는 다량의 헬륨이 축적되어 점차 가열되어 핵의 온도와 압력이 높아지게 된다. 헬륨 핵융합에 의해 방출되는 에너지가 더욱 강해지면 태양의 중력과 복사압의 균형이 무너지게 됩니다. 날아가서 확장하세요.
이쯤 되면 수성과 금성은 확실히 태양에 삼켜지겠지만 지구는 확신할 수 없다. 만약 지구의 궤도가 현재 궤도에서 15% 이상 벗어날 수 있다면 지구는 그럴 수도 있다. 그렇지 않으면 지구가 위태로워질 것입니다. 그러나 어쨌든 지구는 불덩어리로 변할 것이고, 생명체는 전혀 살아남을 수 없게 될 것입니다. 만약 지구가 만들어졌다면 미래에는 태양에 가까워질 것이다
지구가 태양적색거성 단계에서 살아남는다면 아인슈타인의 중력 복사가 지구 궤도를 지배하게 될 것이다. 왜냐하면 우주에서는 두 개의 질량원이 서로 공전할 때 중력 복사를 방출하고 중력 복사는 궤도 에너지를 빼앗아 두 천체가 서로 더 가까워지도록 나선을 그리게 되기 때문입니다.
태양이 백색 왜성이 되기 전에는 질량 손실로 인한 궤도 변위 효과가 더 크기 때문에 중력 복사의 역할은 고려되지 않았습니다. 그러나 태양이 백색 왜성이 되면 질량 손실이 발생합니다. 그러면 작동하는 유일한 것은 중력 복사뿐입니다.
백색 왜성과 지구의 질량은 모두 매우 작고 거리도 매우 크기 때문에 지구가 태양 잔해와 충돌하는 데는 10^26년의 시간이 걸립니다. 이 시간은 현재 우주 나이의 10조 배에 해당한다. 그때 태양의 나머지 핵 백색왜성 역시 냉각되어 빛을 전혀 방출하지 않는 흑색왜성으로 변하게 됩니다.
위는 지구에서 외계인이 겪을 수 있는 운명이다.
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