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在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

“今年的我们和去年的我们不一样,甚至我们爱的人也会发生变化。”—— 萨默塞特•毛姆

世间万物没有一成不变的东西,任何事物都在无时无刻的发生着变化,即使我们整天待在家里,看似静止不动,但其实我们正在宇宙中飞驰,因为我们身处的地球每天不仅会自转一圈,而且每一年还会完成一次绕中心恒星的公转运行。

不仅如此,我们还会注意到每一年在宇宙中都会发生一些重大的事件,例如:

  • 一颗彗星出现在太阳系,
  • 地球在其公转轨道上运行到彗星尾留下的尘埃带,发生壮观的流星雨现象,
  • 天空中突然出现了一颗新星,
  • 甚至是灾难性的超新星爆发,

以上的这些都是宇宙中发生的一些比较明显的变化。但是在一年中我们的宇宙还会发生一些我们有时根本注意不到的变化。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

在我们人类看来,一年是相当长的一段时间,在365天的时间里,会遇见和发生很多有趣的人和事。但是一年与宇宙138亿年的历史相比,就是一眨眼的功夫。更准确的说,如果我们把宇宙的年龄压缩到一年的时间里,那就好比把一个人的一生比作0.02秒。

然而,在这短短一年的时间里,我们的太阳系、银河系和宇宙会发生一些更加微妙的变化,这些微小的变化构成了宇宙在宏大时间尺度上缓慢变化的基础。也就是量变到质变的过程。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

地球自转速度减慢

在很短的时间尺度上,我们根本注意不到这样的变化,也就是以人类的生命周期来说,这种变化我们根本就感觉不到。但地球自转减慢确实在发生,与一年前地球自转一周的时间相比,今年地球自转一周的时间(一天)要长14纳秒,这听起来不多,但如果地球经过足够长的时间,这一数字就相当可观了。例如再过400万年,一天的时间就会显著的变长,这样我们就不需要闰年了:一年正好是365天。

这也意味着在太阳系的早期,地球上的一天要短得多,地球完成一次自转只需要6到8个小时,一年有1000多天!

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今年的月亮比去年离地球更远。

这个现象我们还是注意不到,也是发生在特别微小的尺度上,由于地球自转的速度比月球公转的速度要快的多,再加上地球对月球的潮汐作用,就会把一部分自转的角动量甩给月球,月球公转速度的增加就导致月球缓慢的远离地球。而地球和月球这个系统的角动量总是守恒的。

在一年的时间尺度上,月球会以3.8里面的速度远离地球,我们能知道这么精确的原因是,在阿波罗任务期间我们在月球上放置了激光测距仪。随着时间的推移,月球的远离会对日全食的影响越来越大,在6亿5千万年后,我们将再也看不到日全食,因为到时候月球距离地球足够远,所有日全食充其量也只是日环食而已。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

太阳比前一年略热一些

太阳比前一年更热,这当然不是导致地球正在经历的整体变暖的原因,因为太阳在任何一年增加的光度大约是0.000000005%。影响十分小,在一年内我们根本感觉不到任何差异。

但是在十分长的时间尺度内,太阳的变化也会产生很重要的影响。你看,太阳通过爱因斯坦的E=mc^2把物质转化成能量,每年会失去大约10^17千克的质量。核心消耗的燃料越多,就会发生收缩,收缩就会升温加剧核反应,当太阳燃烧更多的燃料的时候,核心会变得更热,更快地燃烧燃料,并导致其总能量输出的增加。在大约10 – 20亿年后,太阳的温度将足以煮沸地球上的海洋,结束地球上的所有生命。最终,由太阳引起的全球变暖将是我们人类的末日。

以上就是在我们太阳系之内一年的变化,而银河系和其他地方也会发生变化。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

在我们的星系中,每年会诞生一颗质量略小于太阳质量的新恒星。

在银河系的星云中,会不断地形成新的恒星,从而形成年轻的星团。据我们所知,目前银河系的恒星形成率,是每年诞生一颗0.68倍太阳质量的新恒星。这只是一个平均值,银河系可以在一个多世纪内形成一个100倍太阳质量的恒星,或者在一年之内形成5个非常低质量的恒星。事实上,恒星的形成是一个渐进的过程,需要数百万年的时间。但平均而言,我们每年都会有一颗质量略小于太阳的新恒星形成。

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在我们的星系中,超新星爆炸的几率还是比较高的,任何一年都有可能发生

过去我们认为超新星爆发是非常罕见的现象,1572年的第谷超新星和1604年的开普勒超新星是地球上肉眼看到的最后两颗超新星爆发事件。但后来我们又发现了在银河系中爆炸的其他恒星,包括17世纪末的仙后座和19世纪末的射手座。通过观察,我们现在知道,银河系包含的II型超新星大约是I型超新星的四倍,我们预计每世纪会有两到七颗超新星爆发。

这个数字比我们过去认为的要大得多!也就是说,在我们每个人的一生中,有很大的可能会经历一次超新星爆发事件,很可能在过去的一年里就发生过一次,几率比我们之前想象的要高的多!但能不能看到就另说,因为银河系十分庞大,而且其平面的尘埃带经常会阻挡一些高超新星爆发的光芒。

以上是银河系的变化,在宇宙尺度上也会发生重要的变化。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

今年的宇宙比去年更冷

大爆炸留下来的余晖非常冷,只比绝对零度高了2.725 K。然而,这是宇宙经历了138亿年的冷却之后才达到的温度,在此之前,辐射高温足以使原子电离,使原子核炸开,甚至阻止夸克和胶子形成单个的质子和中子!在更长的时间尺度上,宇宙的膨胀和冷却将继续使这种辐射更接近绝对零度。

一年的时间可能不会有太大的不同,但又离绝对零度更近了一步。今年的宇宙微波背景辐射比去年冷200皮开尔文(2 x 10^- 10k)。未来随着微波辐射的持续冷却,我们就无法再测量它了。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

最后,每年都有2万颗恒星逃离我们的视野

暗能量已经主宰宇宙,导致遥远星系的膨胀速度加快。在某个临界距离,即目前的150亿光年左右,这些星系远离我们的速度比光传播的速度还要快。可怕的是,在我们可观测宇宙中的所有星系中,已经有97%的星系已经永远消失了。但剩下3%的星系并不只是停留在原地,它们也在加速逃跑!

每过一年,大约有20000颗恒星发出的光永远不会再达到地球,这意味着我们每推迟一年探索恒星,就会有成千上万的恒星系统永远地脱离我们的掌控。

在一年的时间内,宇宙会发生哪些重大的变化?

宇宙的生命周期很长,而在宇宙面前,一年可能很短,但无论如何,万物都在变化。如果我们仔细和精确地观察,我们也能发现一年中宇宙发生的变化。不仅在我们的地球,而且在太阳系、银河系和整个宇宙无时无刻不在发生着变化。

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