天文太空

當太陽張大嘴巴

是的,地球最後會被太陽一口吞下。

撰文/艾培爾(David Appell)

天文太空

當太陽張大嘴巴

是的,地球最後會被太陽一口吞下。

撰文/艾培爾(David Appell)

我們的未來一片光明,而且或許「太光明」了。太陽正緩緩變大、變亮,而且在數十億年之後,會把地球烤乾,讓地球成為炙熱、焦黃的不毛之地。從現在開始76億年之後,太陽的體積會達到最大而成為紅巨星,其表面會擴張,超過地球目前軌道半徑的20%,亮度達目前的3000倍。最後,太陽會塌縮成為白矮星。

即使科學家對太陽的結局達成共識,但是對於地球的下場卻還沒有定論。1924年,英國數學家金斯(James Jeans)首度思考在太陽變成紅巨星時,地球將遭遇的命運,當時一群科學家為此爭論不休但仍舊未能得出定論。在某些理論中,地球得以逃脫蒸發殆盡的命運。不過在最新的分析中,地球仍舊難逃一死。

答案並非顯而易見,因為即使太陽的擴張程度超過地球軌道半徑(亦即一個天文單位),它在過程中也會喪失一些質量。結果是重力隨著時間遞減,地球也會向外飄移。(在太陽半徑擴張到最大,也就是1.2個天文單位時,它會流失目前質量的1/3。)在這種情況下,地球便有機會不被太陽吞噬。

但是還有其他因素會使得情況更為複雜。由於太陽最外側施加在行星上的拉力,會使地球向內飄移,再加上來自其他行星的較小拉力,也會反過來對這個體積逐漸擴大、質量逐漸縮小的太陽產生影響,而讓整體情況更難評估。

今年稍早,有兩個團隊發表了不同類型的計算,結果指出地球將會被太陽吞噬。其中一份是由義大利國家原子物理研究所的埃歐里歐(Lorenzo Iorio)以微擾理論來計算,其結果會令所有研究古典力學的大學生大吃一驚。它略過相對較小的因子,簡化描述太陽和地球之間的複雜運動方程式,所以數學上比較好處理。假設太陽在發展成紅巨星這段期間,每年流失的質量都很少(目前每年流失約100兆分之一),埃歐里歐計算出,那麼地球每年將會向外飄移三毫米,而當太陽處於紅巨星期間,地球會向外飄移0.0002天文單位。但在這個時候,太陽會整個脹起來,只要100萬年,半徑就會長達1.2天文單位,把地球給蒸發掉。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第80期10月號】