恒星的質量越來越???還真是這樣,比如在太陽內核,每秒有超過6.5億噸的氫元素聚變成氦元素,產生了超過450萬噸的質量虧損,而我們地球賴以生存的光和熱,就來自于這些虧損的質量!那么太陽質量變小,它和行星的軌道會發(fā)生變化嗎?
一、恒星質量變化的時間段
上圖是恒星的一生,它質量變化最大的階段并不是主序星階段,因為此時只是核聚變產生的質量虧損,是非常溫和的!
1、主序星階段 例如太陽的質量虧損達到了每秒450萬噸,看上去非常龐大,但事實上整個主序星階段也僅僅會減少0.7%的質量而已,這當然會對行星的軌道產生影響,但事實上非常小!
2、紅巨星階段,因為恒星膨脹,密度減小,此時質量變化幅度是非常大的,但整體而言這些已經膨脹的氣體仍然會和內核的質量疊加,成為束縛行星的部分引力!
3、白矮星階段 、中子星或者黑洞階段,三者都會大量丟失質量,其中白矮星質量留存的比例是比較高的,中子星和黑洞則相對較低,盡管中子星和黑洞聽上去很可怕,但如果之前的超大恒星有行星的話,則并不會吞噬了行星!因為中子星和黑洞質量遠小于恒星,因此行星會在遷移到更高的軌道,假如在超新星爆發(fā)階段沒有摧毀行星的話!
二、行星會遷徙到什么軌道?
首先我們來確定下地球軌道距離上的平衡公轉速度,根據環(huán)繞速度公式(第一宇宙速度)可以計算出:
太陽的質量為:1.9891*10^30千克
萬有引力常數為:G=6.67×10^-11N·m?/kg?
日地距離平均為:1.5億千米
環(huán)繞速度為:29.7403千米/秒,這個速度與地球當前的公轉速度基本一致,因為地球是一個橢圓軌道,遠日點和近日點速度不一,因此略有差異,但平均速度基本如此!
那么太陽減小0.7%的質量后是速度是多少呢?
環(huán)繞速度為:29.636千米/秒
根據角動量守恒,新的軌道將會在距離太陽150527905250.371M的位置
兩者軌道差距約為:527905250M
即當前的日地距離遠了:52.8萬千米!
日地平均軌道距離達到了1.5億千米,甚至都不如遠日點與近日點之間距離的1/8,因此這對于地球來說幾乎是一個可以忽略的距離!
當然如果到了白矮星或中子星甚至黑洞時代,質量大幅變化的話,軌道距離變化也將十分明顯,有興趣的朋友可以根據環(huán)繞速度和角動量守恒計算新的軌道位置!