Die Sonne bewegt sich auf so vorhersehbare Weise über den Himmel, dass Sie vielleicht nie vermuten würden, dass sich ihre Beziehung zur Erde ständig ändert. Tatsächlich ist der durchschnittliche Abstand zwischen Erde und Sonne Jahr für Jahr nicht statisch. Also wissen wir ob Erde kommt man der Sonne näher oder weiter weg? Und welche Kräfte wirken auf unseren Planeten und unseren Stern, um dies zu ermöglichen?
Kurz gesagt, die Sonne entfernt sich mit der Zeit immer weiter von der Erde. Im Durchschnitt ist die Erde etwa 93 Millionen Meilen (150 Millionen Kilometer) von der Sonne entfernt, laut NASA (öffnet in neuem Tab). Seine Umlaufbahn ist jedoch nicht perfekt kreisförmig; es ist leicht elliptisch oder oval geformt. Dies bedeutet, dass die Entfernung der Erde von der Sonne zwischen etwa 91,4 Millionen und 94,5 Millionen Meilen (147,1 Millionen bis 152,1 Millionen km) liegen kann. NASA (öffnet in neuem Tab) sagt.
Im Durchschnitt nimmt die Ausdehnung zwischen Erde und Sonne im Laufe der Zeit jedoch langsam zu. Diese wachsende Distanz hat zwei Hauptursachen. Einer davon ist, dass die Sonne an Masse verliert. Die andere beinhaltet die gleichen Kräfte, die Gezeiten verursachen auf der Erde.
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Die Sonne schrumpft
das Kernfusion Reaktionen, die die Sonne antreiben, wandeln nach Einsteins berühmter Gleichung Masse in Energie um E = mc^2. Da die Sonne ständig Energie produziert, verliert sie auch stetig an Masse. Im Laufe der verbleibenden Lebensdauer der Sonne – geschätzt auf weitere 5 Milliarden Jahre oder so – laut NASA (öffnet in neuem Tab) – Modelle, wie sich Sterne im Laufe der Zeit entwickeln, sagen voraus, dass die Sonne etwa 0,1% ihrer Gesamtmasse verlieren wird, bevor sie zu sterben beginnt, sagte Brian DiGiorgio, ein Astronom an der University of California, Santa Cruz, gegenüber Live Science in einer E-Mail.
Obwohl 0,1 % nicht nach viel klingen mögen, „ist das eine Menge Masse“, sagte DiGiorgio. „Es ist ungefähr die gleiche Menge an Masse wie Jupiter.“ Jupiter wiederum hat laut der etwa 318-fache Masse der Erde explorativ (öffnet in neuem Tab) in Kalifornien.
Die Stärke der Anziehungskraft eines Objekts ist proportional zu seiner Masse. Da die Sonne an Masse verliert, schwächt sich ihre Anziehungskraft auf die Erde ab, was dazu führt, dass unser Planet um etwa 6 Zentimeter pro Jahr von unserem Stern wegdriftet, sagte DiGiorgio. Aber wir sollten der Sonne noch keine Bon-Voyage-Party schmeißen.
„Das ist ziemlich vernachlässigbar, besonders im Vergleich zu der normalen Variation der Umlaufbahn der Erde, die aufgrund ihrer leicht elliptischen Umlaufbahn auftritt – etwa 3 %“, sagte DiGiorgio.
Die Auswirkungen der Gezeiten
Genauso wie die MondDie Anziehungskraft von führt zu Gezeiten auf der Erde, ebenso wie die der Erde Schwere an der Sonne ziehen. Dies dehnt die der Erde zugewandte Seite der Sonne aus, was zu einer „Gezeitenwölbung“ führt, schrieb Britt Scharringhausen, außerordentliche Professorin für Physik und Astronomie am Beloit College in Wisconsin, für die Cornell University Fragen Sie Astronomen (öffnet in neuem Tab) Seite.
Die Sonne dreht sich etwa alle 27 Tage einmal um ihre Achse, laut NASA (öffnet in neuem Tab). Da dies schneller ist als die etwa 365 Tage, die die Erde für eine Umlaufbahn um die Sonne benötigt, befindet sich die Gezeitenwölbung, die die Erde auf der Sonne erzeugt, vor der Erde. Die Masse der Ausbuchtung hat eine damit verbundene Gravitationskraft, die die Erde auf ihrer Umlaufbahn nach vorne zieht und sie weiter von der Sonne wegschleudert, bemerkte Scharringhausen. (Ein ähnlicher Effekt ist führend Der Erdmond driftet langsam von unserem Planeten weg (öffnet in neuem Tab).)
Diese Gezeitenkräfte wirken sich jedoch nur sehr schwach auf die Erdumlaufbahn aus: Sie bewirken, dass sich die Erde jedes Jahr etwa 0,0001 Zoll (0,0003 cm) von der Sonne entfernt, berechnete DiGiorgio.
Irgendwelche großen Klimaveränderungen?
Könnte die wachsende Entfernung der Erde von der Sonne das Erdklima beeinflussen?
„Wenn sich die Erde von der Sonne entfernt, wird das Licht der Sonne schwächer“, sagte DiGiorgio. Angesichts der Tatsache, dass die Entfernung der Erde von der Sonne in den nächsten 5 Milliarden Jahren um 0,2 % zunehmen könnte, „entspricht diese Verdunkelung einer Verringerung der Sonnenenergie um 0,4 %, die auf die Erdoberfläche trifft“, sagte er. „Das ist relativ gering im Vergleich zu den normalen Schwankungen der Sonnenhelligkeit, die aufgrund der elliptischen Umlaufbahn der Erde auftreten, also ist es kein Grund zur Sorge.“
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Die größere Sache, über die man sich Sorgen machen muss, „ist, dass die Entwicklung der Sonne in den nächsten 5 Milliarden Jahren von Sternenentwicklungsmodellen vorausgesagt wird, dass sie alle 1 Milliarde Jahre an Helligkeit um etwa 6 % zunehmen wird, wodurch die der Erde langsam zunimmt Temperaturen und das Abkochen der Ozeane“, sagte DiGiorgio. „Dies wird die Erde für Menschen unbewohnbar machen, lange bevor die Sonne sie möglicherweise verschluckt.“
Schurkeneinfluss
Jüngste Arbeiten deuten auf die Umlaufbahnen von Jupiter und anderen Planeten in der Sonnensystem haben sich im Laufe der Zeit verändert. Könnten ihre Umlaufbahnen also instabil genug werden, um eines Tages die Umlaufbahn der Erde zu beeinflussen und sie näher oder weiter von der Sonne zu schleudern? Oder könnte ein anderer abtrünniger Körper nahe genug am Sonnensystem vorbeiziehen, um einen ähnlichen Effekt zu erzielen?
„Das Problem beim Versuch, die Gravitationswechselwirkungen von Vielkörpersystemen wie dem Sonnensystem oder nahen Sternen vorherzusagen, ist, dass sie chaotisch sind, was bedeutet, dass sie unmöglich mit Sicherheit vorhergesagt werden können“, sagte DiGiorgio. „Wir haben keine Ahnung, wo sich die Planeten auf Zeitskalen von mehr als etwa 100 Millionen Jahren befinden werden, weil die winzigen Messfehler und Störungen durch nicht modellierte Wechselwirkungen mit der Zeit zu groß werden.“
Dennoch „können wir dieses Chaos zu unserem Vorteil nutzen, indem wir viele Simulationen desselben chaotischen Systems durchführen, um zu sehen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Ereignis eintritt“, sagte DiGiorgio. Dies ähnelt der Funktionsweise von Vorhersagewettermodellen, bemerkte er.
Eine Studie aus dem Jahr 2009 in der Zeitschrift Natur (öffnet in neuem Tab) die etwa 2.500 Simulationen des Sonnensystems durchgeführt haben, fanden heraus, dass in etwa 1% von ihnen QuecksilberDie Umlaufbahn von wurde instabil, was dazu führte, dass sie entweder in die Sonne oder in die Sonne stürzte Venus. „So ist es theoretisch möglich, dass Merkur sich an der Erde vorbeibewegt und seine Umlaufbahn erheblich ändert, wie es in einer Simulation beim Mars der Fall war“, sagte DiGiorgio. „Dies ist jedoch sehr unwahrscheinlich, wie aus der Seltenheit in ihren Simulationen hervorgeht.“
Es ist auch sehr unwahrscheinlich, dass ein vorbeiziehender Stern, Planet oder ein anderer Körper die Erdumlaufbahn stören könnte, sagte DiGiorgio. „Meine Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags besagen, dass wir nur etwa alle Billionen Jahre erwarten sollten, dass ein Stern näher als die Umlaufbahn von Pluto kommt“, sagte DiGiorgio. „Irgendein Kometen bereits in unserem Sonnensystem wird auch nicht genug Masse oder Energie haben, um unsere Umlaufbahn wesentlich zu beeinflussen.“
Der Tod der Sonne
In etwa 5 Milliarden Jahren, nachdem die Sonne ihren Wasserstoffbrennstoff aufgebraucht hat, wird sie sich aufblähen und zu einem roten Riesenstern werden. Angenommen, die Erde setzt ihren Kurs ununterbrochen fort, wird sie sich dann weit genug von der sterbenden Sonne entfernt haben, um den Todeskampf unseres Sterns zu überleben?
Es gibt derzeit einige Meinungsverschiedenheiten darüber, wie stark die Sonne während ihrer Roten-Riesen-Phase anschwellen wird, sagte DiGiorgio. Es besteht die Möglichkeit, dass es nicht genug ausbläst, um die Erde zu erreichen, was bedeutet, dass unser Planet überleben und weiter umkreisen kann. Die meisten Schätzungen deuten jedoch darauf hin, dass die Sonne genug wachsen wird, um die Erde zu verschlucken, was dazu führt, dass sich der Planet „nach innen in Richtung Vergessenheit“ windet, sagte DiGiorgio.
„Aber selbst wenn die Erde überlebt, besteht keine Chance, dass Menschen damit überleben können“, sagte DiGiorgio. „Die Hitze und Strahlung durch die eindringende Sonne würde nicht nur die Ozeane und die Atmosphäre zum Kochen bringen, sondern wahrscheinlich auch die Erde selbst. Menschen müssten die flammende Lavakugel schon lange verlassen, bevor sie überhaupt verschluckt wird.“
Wenn die Menschen in etwa 5 Milliarden Jahren noch leben und wollten, dass die Erde während der Expansion der Sonne bewohnbar bleibt, müssten wir den Planeten langsam nach außen auf etwa die Umlaufbahn von bewegen Saturnes für das Leben, wie wir es kennen, temperiert zu halten, während die Sonne immer mehr Energie abgab.
„Das ist allerdings ziemlich unpraktisch“, sagte DiGiorgio. „Die einfachere Lösung wäre, die Erde einfach zu verlassen und einen anderen Planeten oder ein anderes Sonnensystem zum Leben zu finden.“
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.