宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)

1929年,天文学家哈勃发现宇宙中大量的星系处于互相退离状态,而且星系间的距离越大,互相退离的速度也就越快,由此哈勃认为我们的宇宙是处于膨胀状态的。随着天文学的不断发展,以及人类深空探测技术的进步,越来越多的观测结果支持这一观点,并且科学家还精确测量出了宇宙膨胀的速度,其值为67.8±0.77(㎞/s)/Mpc,它表示天体的距离与地球每增加三百万光年,其远离地球的速度就会增加约67千米每秒,该数值也被称为哈勃常数。对于宇宙膨胀的原因科学家认为可能和暗能量有关。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(1)

现代科学认为,宇宙的膨胀是发生在整个宇宙中的事件,宇宙中的任何一个空间都处于膨胀之中,因此我们的太阳系也不例外,但是为什么我们的太阳系不会因为宇宙膨胀而被“拆散”呢?首先来说,太阳和地球的距离约为1.5亿公里,这个长度放到宇宙空间之中是非常渺小的,这么长的空间其膨胀速度仅有约1.5*10^-29m/s,而且这也仅是空间的相互退离,并不代表地球会以这个速度远离太阳,那么是什么原因造成这个现象呢? 当然是因为万有引力的作用,引力就像一根绳子将太阳和地球联系在一起,虽然二者之间的空间在逐渐膨胀,但是太阳和地球并不会因此而“漂走”。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(2)

由于引力的存在,天体结构能够在空间逐渐膨胀的情况下稳定存在。除此之外,当天体之间互相接近的速度大于空间的膨胀速度时,天体直接依然会表现为互相接近状态,这很好理解,就像仙女座与银河系的运动,我们知道仙女座和银河系的距离高达两百五十万光年左右,在这个尺度上天体的退离速度已经达到五十多千米每秒,但是天文学家发现二者依然处于互相接近状态,并将在37亿年之后发生碰撞。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(3)

虽然太阳和地球之间的引力可以有效的抵抗空间膨胀作用,但正是因为引力变化的原因,我们的地球其实正在缓慢的远离太阳。科学观测发现,我们的太阳主要由氢与氦构成,在太阳的核心区每秒约有四百万吨的物质通过核融合反应转化为能量,整个核融合反应可简化质子-质子链反应,科学家估计太阳诞生至今的四十多亿年中,通过这种核融合反应,太阳已经消耗了大约0.03%的质量,由此导致太阳和它的行星之间的引力降低,我们的地球正以每年约1.5cm的速度远离太阳,当太阳度过主序星阶段后,其质量消耗大约会增加到0.1%,而地球的公转轨道也将外移约75000千米。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(4)

虽然地球在不断地漂远,但是对于现在的我们并不需要对此忧心忡忡,因为太阳的主序星大约要持续一百亿年,而现在才只进行了一半而已。而且75000千米的轨道外移,也完全不用担心地球漂出了宜居带而变成冰冻星球,因为科学家预计太阳系持续宜居带的宽度在0.95到1.15个天文单位,这几乎抵达了火星轨道。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(5)

恰恰相反,我们或许应该担心地球越来越热,这其实还是和太阳有关。首先来说,当太阳结束主序星阶段后,将会迈入红巨星阶段,体积膨胀甚至会将地球吞入太阳的内部,这种情况大约会发生在五十亿年之后,但科学家估计由于太阳的影响十亿年内我们的地球可能就不在适合生命生存。我们知道太阳主要由氢与氦构成,是一个巨大的等离子球,在太阳的核心区发生着复杂的核融合反应,较轻的氢粒子互相融合转变为较重的氦粒子,这个过程不仅会释放出大量的能量,还会造成核心区体积的变化,除此之外,随着氦粒子数量的增加,核聚变原料氢粒子的浓度会逐渐降低,由此导致核心区核反应速度和规模的减小,由核心区产生的辐射压不足以抵抗太阳自身物质产生的重力,伴随着收缩效应,太阳也会释放出更多的热量来使自身重新达到平衡状态。科学家估计太阳的光度大约每十亿年便会增加百分之十,按此推算十亿年后地球上的液态水便会被蒸发殆尽。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(6)

回到正题,由于引力的作用,太阳和地球抵消空间膨胀的影响,但科学家也预测了另一种可能的结果,那就是假如推动宇宙膨胀的暗能量不断增加,空间膨胀将会转变成加速度不断增加的加速膨胀变化,一旦这种膨胀效果超过天体之间的引力作用,那么天体之间也将分崩离析,甚至在最为极端的情况下,这种斥力将超过电磁力、弱力、强力,那么组成物质的基本粒子也将分崩离析,这也就是宇宙未来的结局之一——大撕裂。

宇宙在膨胀那么往哪里膨胀的呢(宇宙在不断膨胀)(7)

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