地球正以每年大约1.5厘米的速度远离地球，未来会彻底离开吗？|地球|太阳系|引力|恒星|耀斑为太阳|行星

地球绕日一圈，看似画出一个封闭的椭圆轨迹，稳定不变。然而，一旦我们细微观察，会发现真实的情况并非如此——地球的轨迹实际上正缓缓远离太阳。

2019年1月3日，地球抵达了其围绕太阳旋转的最接近点——近日点。任何围绕单一大质量天体（例如我们的太阳）运动的物体，都会形成一个椭圆轨迹，并且都有其最接近和最远离天体的点，这是由特定的轨道所决定的。在过去的漫长45亿年里，地球在太阳系中以一个椭圆形的轨道运行，就像其他所有行星围绕各自恒星旋转那样。

然而，有一件事情或许出乎你的意料——地球的运行轨迹并不是一成不变的，而是随着时间的流逝，逐渐向外旋转。今年的近日点比去年要远1.5厘米，而明年又会比今年更远，以此类推。这并不是地球独有的现象，所有的行星都正在逐渐远离它们的主星。

设想行星们围绕太阳运行，而太阳则带着行星们在银河系中移动。这些行星的轨迹是椭圆形的，似乎固定不变。但若以足够精确的手段进行测量，会发现它们的轨迹与封闭的、不变的椭圆轨道略有偏差。

每个行星绕太阳运行所遵循的力是同样的——万有引力。无论是根据牛顿的观点——每一份质量都会吸引宇宙中的其他所有质量，还是爱因斯坦的理论——质量和能量弯曲了时空，其他质量在弯曲的时空中运动，大质量决定了小质量的轨迹。

若中心质量保持不变，且是唯一的影响因素，那么从理论上讲，引力将保持恒定，每个行星的轨迹将永远保持在封闭的椭圆中，永远不会改变。

但实际情况并非如此。每个恒星系中都包含其他质量，例如行星、卫星、小行星等。这些质量的存在，使得行星的轨迹不再是完美的椭圆，而是随着时间的推移，进动。这导致近日点，通常也是最接近太阳的点，随着时间旋转。

在牛顿的引力理论中，行星围绕单一大质量运行时，形成完美的椭圆轨迹。而在广义相对论中，由于时空曲率的影响，还有一个额外的进动效应，使得行星的轨迹随时间而移动。例如，水星的移动速度为每世纪43角秒，而OJ 287中的小黑洞则以每12年39角秒的速度移动。

此外，还存在其他改变昼夜平分点（春分或秋分）进动的因素。以地球为例，800年前，地球的近日点和冬至点是一致的，但它们正在缓慢分离。由于地球轨道的进动，它们每21000年完成一个完整的周期。

还包括其他因素影响着我们的轨道，比如：

·由于广义相对论，大质量行星周围额外的时空曲率导致它们额外的进动。

·太阳系中物质粒子的存在，它们在行星上产生阻力。

·引力波的产生，即任何质量（如行星）经过时空曲率变化区域（如恒星附近）时发生的事件，也会影响行星的轨迹。

然而，后两种效应只有在极端条件下才是重要的，例如非常接近一个大质量天体，或者在太阳系形成的早期阶段，原行星盘仍然存在且质量巨大的时候。

原恒星IM Lup周围的原行星盘不仅显示了环，还展示了一个朝向中心的螺旋特征。很可能是一颗巨大的行星造成了这些螺旋形的特征，但这一推测尚未得到证实。在恒星系形成初期，这些原行星盘引发了动力摩擦，使得年轻的行星向内螺旋移动，并非完全完美的闭合椭圆。

如今，地球（及所有行星）距离太阳遥远，围绕着稀少的物质，自从原行星盘在约45亿年前消失后，几乎没有什么能够消散我们的角动量。对我们影响最大的是太阳风——来自太阳的粒子，它们撞击地球并附着其上，导致我们失去部分角动量。

总而言之，地球并未围绕太阳旋转，而是在远离它。太阳系的所有行星也是如此。随着时间的流逝，我们发现距离太阳的距离比上一年稍远，大约1.5厘米，即地球到太阳距离的0.00000000001%。

太阳本身是导致这一切的原因。

这幅图展示了太阳的表面和内部结构，包括发生核聚变的核心区域。随着时间的推移，核心中的氦区域扩大，最高温度上升，导致太阳的能量输出增强。

在太阳深处，核聚变正在发生。太阳每秒钟发射约3.846×10的26次方焦耳的能量，这些能量是通过将质量转化为能量释放出来的。爱因斯坦的质能方程E=mc平方是这一过程的根本原因，核聚变是过程，而太阳持续发射的能量为地球上几乎所有生物过程提供动力。

但常人很少意识到的是，随着时间的推移，物质转化为能量导致太阳损失了相当数量的质量。在太阳系45亿年的历史中，由于核聚变，太阳失去了大约0.03%的原始质量，相当于土星的质量。

太阳系中的行星，按照其物理大小排列，它们遵循着特定的规则绕太阳旋转。当太阳燃烧核燃料并失去质量时，这些规则保持不变，但行星的轨道本身发生了变化。

太阳每年损失大约470万吨的物质，这减少了对太阳系中每一个物体的引力。正是这种引力维持了我们所知的轨道运动。

如果引力保持恒定，由于摩擦、碰撞和引力辐射的影响，行星会有一个非常缓慢的向内螺旋运动。但实际发生的变化是，地球和其他行星被迫缓慢地向外漂移，远离太阳。尽管影响微小，但每年1.5厘米的变化是可计算的，也是明确的。

自1973年以来，由苏联发射的Lunokhod-2月球车携带了一个角反射器（6号仪器），用于将源自地球的激光反射回月球，以确定地球到月球的距离。尽管这种技术能够达到厘米级的精度，但没有类似的技术能够测量到太阳的距离。

然而，我们尚不能直接测量距离的变化。我们知道这种变化必然发生；我们知道我们正在螺旋式远离太阳；我们知道这正在发生在所有的行星上。

但我们所希望做的是直接测量这一变化，以此检验我们已知的物理定律。这正是物理学的进步：根据我们积累的所有知识和最佳理论预测我们期望观察到的现象，进行一项实验，并将测量结果达到所需的精确度，将我们所见与我们所期望的进行对比。

当一切进展顺利时，我们的理论得到了验证；当它们未能得到证实时，这可能意味着我们正处于科学革命的前沿。

使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）进行的观察，在老恒星R Sculptoris周围的物质中发现了一种意想不到的螺旋结构。这种结构此前从未被观察到，很可能是由于一颗隐藏的伴星围绕这颗恒星运行所致，这是ALMA带来的众多出乎意料的科学发现之一。通常，出乎意料的结果可能是新物理或物理系统征兆，而且往往是自然界提供的最引人注目的发现。

对于太阳系而言，如果地球和其他行星没有螺旋式远离太阳，那将是一件令人震惊的事情。我们必须远离太阳的理由是如此简单且令人信服，以至于我们无法忽视它。

太阳发出我们观察到的能量，我们可以通过爱因斯坦的E=mc平方来计算质量的损失。

太阳的质量，以及我们行星的轨道参数，决定了它们绕太阳旋转的路径和形状。

如果我们改变这个质量，轨道就会发生易于计算的变化，即使是用简单的牛顿物理学也是如此。