Слънцето се движи по толкова предвидим начин по небето, че може никога да не подозирате, че връзката му със Земята се променя през цялото време. Всъщност средното разстояние между Земята и Слънцето не е статично през годините. Знаем ли дали Земята се приближава или отдалечава от слънцето? И какви сили действат върху нашата планета и нашата звезда, за да се случи това?
Накратко, слънцето се отдалечава от Земята с времето. Средно Земята е на около150 милиона километра от Слънцето, според НАСА. Орбитата му обаче не е съвършено кръгла; има леко елипсовидна или овална форма. Това означава, че разстоянието от Земята до Слънцето може да варира от около 147,1 милиона до 152,1 милиона км), казват от НАСА.
Все пак, като цяло, разстоянието между Земята и Слънцето бавно се увеличава с течение на времето. Това нарастващо разстояние има две основни причини. Едната е, че Слънцето губи маса. Другата включва същите сили, които причиняват приливи и отливи на Земята.
Реакциите на ядрения синтез, които захранват слънцето, превръщат масата в енергия, следвайки известното уравнение на Айнщайн E = mc^2. Тъй като слънцето непрекъснато произвежда енергия, то също така постоянно губи маса. Оставащия живот на слънцето – оценен на още около 5 милиарда години, според НАСА, е определен от моделите за това как звездите се развиват с времето. Те прогнозират, че Слънцето ще загуби около 0,1% от общата си маса, преди да започне да умира, казва Браян Ди Джорджио, астроном от Калифорнийския университет в Санта Круз.
Въпреки че 0,1% може да не звучи много, „това е много маса“, според Ди Джорджио. „Това е приблизително същото количество маса като Юпитер.“ Юпитер от своя страна е около 318 пъти по-голям от масата на Земята, според Exploratorium.
Силата на гравитационното привличане на обекта е пропорционална на това колко маса има. Тъй като Слънцето губи маса, привличането му към Земята отслабва, карайки нашата планета да се отдалечава от нашата звезда с около 6 сантиметра на година, казва Ди Джорджо. Но все още не бива да организираме изпращане на Слънцето.
„Това е доста незначително, особено в сравнение с нормалната промяна в орбиталното разстояние на Земята, което се случва поради нейната леко елиптична орбита – около 3%“, казва Ди Джорджо.
Точно както гравитационното привличане на Луната води до приливи и отливи на Земята, така и земната гравитация привлича Слънцето. Това разтяга страната на слънцето, която е обърната към Земята, което води до „приливна издутина“, пише Брит Шарингхаузен, доцент по физика и астрономия в колежа Белойт в Уисконсин, за страницата Ask an Astronomer на университета Корнел.
Слънцето се върти около оста си около веднъж на всеки 27 дни, според НАСА. Тъй като това е по-бързо от около 365-те дни, необходими на Земята да завърши една орбита около Слънцето, приливната издутина, която Земята генерира върху слънцето, се намира пред Земята. Масата на издутината има гравитационно привличане, свързано с нея, дърпайки Земята напред по нейната орбита, отбелязва Шарингхаузен. (Подобен ефект кара луната на Земята бавно да се отдалечава от нашата планета.)
Тези приливни сили обаче имат много слаб ефект върху орбитата на Земята: те карат Земята да се отдалечава на около 0,0003 см от Слънцето всяка година, изчисли Ди Джорджио.
Може ли нарастващото разстояние на Земята до Слънцето да повлияе на климата на Земята?
„Когато Земята се отдалечава от слънцето, слънчевата светлина ще става по-слаба“, каза Ди Джорджо. Като се има предвид, че разстоянието на Земята до Слънцето може да нарасне с 0,2% през следващите 5 милиарда години, „това затъмняване съответства на 0,4% намаление на слънчевата енергия, която удря земната повърхност“, казва той. „Това е сравнително малко в сравнение с нормалните вариации в яркостта на слънцето, които се случват поради елиптичната орбита на Земята, така че не е много за безпокойство.“
По-голямото нещо, за което трябва да се тревожим е, „че докато Слънцето се развива през следващите 5 милиарда години, моделите на еволюцията на звездите прогнозират, че яркостта му ще се увеличава с около 6% на всеки 1 милиард години, бавно повишавайки температурите на Земята и кипенето от океаните,“ според Ди Джорджо „Това ще направи Земята необитаема за хората много преди слънцето евентуално да я погълне.“
Скорошна работа предполага, че орбитите на Юпитер и други планети в Слънчевата система са се променили с времето. Може ли орбитите им да станат достатъчно нестабилни, за да повлияят един ден на орбитата на Земята, като я хвърлят по-близо или по-далеч от Слънцето? Или може някое друго измамно тяло да премине достатъчно близо до слънчевата система, за да има подобен ефект?
„Проблемът с опитите да се предскажат гравитационните взаимодействия на системи от много тела като Слънчевата система или близките звезди е, че те са хаотични, което означава, че е невъзможно да се предвидят с някаква сигурност“, казва Ди Джорджо. „Нямаме представа къде точно ще бъдат планетите във времеви мащаби, по-дълги от около 100 милиона години, защото малките грешки в измерването и смущенията от немоделирани взаимодействия стават твърде големи с течение на времето.“
И все пак, „можем да използваме този хаос в наша полза, като стартираме много симулации на една и съща хаотична система, за да видим каква е вероятността да се случи дадено събитие“, каза Ди Джорджо. Това е подобно на начина, по който работят прогнозните метеорологични модели, отбеляза той.
Проучване от 2009 г. в списание Nature, което извършва около 2500 симулации на Слънчевата система, установи, че в около 1% от тях орбитата на Меркурий е станала нестабилна, което го е накарало да се сблъска или със Слънцето, или с Венера. „Така че теоретично е възможно Меркурий да се движи покрай Земята и да промени значително орбитата си, както направи с Марс в една симулация“, каза Ди Джорджо. „Това обаче е много малко вероятно, както се вижда от рядкостта му в техните симулации.“
Също така е много малко вероятно преминаваща звезда, планета или друго тяло да наруши орбитата на Земята, казва Ди Джорджио. „Моите изчисления на гърба на плика казват, че трябва да очакваме звезда да се приближи по-близо от орбитата на Плутон веднъж на трилион години“, казва Ди Джорджо. „Всички комети, които вече са в нашата слънчева система, също няма да имат достатъчно маса или енергия, за да повлияят значително на нашата орбита.“
След около 5 милиарда години, след като Слънцето изчерпи своето водородно гориво, то ще започне да се раздува, превръщайки се в червена гигантска звезда. Ако приемем, че Земята продължава непрекъснато по своя курс, дали ще се е отдалечила достатъчно далеч от умиращото Слънце, за да оцелее в смъртната мъка на нашата звезда?
В момента има известни разногласия относно това колко ще се издуе слънцето по време на фазата си на червен гигант, казва Ди Джорджо. Има шанс да не се издуе достатъчно, за да достигне Земята, което означава, че нашата планета може да оцелее и да продължи по орбитата си.
Въпреки това, дори ако Земята оцелее, няма шанс хората да могат да оцелеят с нея, казва Ди Джорджо. „Топлината и радиацията от нахлуващото слънце не само ще сварят океаните и атмосферата, но вероятно ще сварят самата Земя. Хората ще трябва да напуснат горящата топка от лава много преди дори да бъде погълната.“
Ако хората са все още тук след около 5 милиарда години и искат Земята да остане обитаема по време на разширяването на Слънцето, ще трябва бавно да преместим планетата навън около орбитата на Сатурн, поддържайки я достатъчно умерена за живот, такъв какъвто го познаваме.
„Това обаче е доста непрактично“, казва Ди Джорджо. „По-лесното решение би било просто да изоставим Земята и да намерим друга планета или слънчева система, в която да живеем.“
