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太陽的引力每年衰減40萬億分之一,愛因斯坦的預言又一次應驗

引力正在衰減的太陽

太陽為地球提供了數十億年的光,這種光讓地球上的生命得以進化和繁榮,但這是有代價的。

太陽發出的光是由太陽核心的核聚變產生,氫原子核之間結合產生氦原子核和光。由於一個氦原子核的質量略小於形成它的四個氫原子核的質量,所以產生了光。愛因斯坦曾首次指出,質量和能量可以相互轉化,因此太陽質量的損失意味著以光的形式獲得了能量。

太陽輻射出光,溫暖我們的地球。但這也意味著隨著時間推移,為了產生光,太陽不斷失去質量。但與此同時,太陽溫度逐漸升高,導致太陽體積逐漸膨脹。

太陽系

當太陽質量下降時,它對行星的引力也會稍微減弱了。太陽不能像過去那樣強有力地控制行星,所以行星離太陽將會變得更遠,至少理論上是這樣。

不過,由於行星的遠離幅度非常小,實際很難測量。有一些研究似乎發現了對地球的影響,但結果並不非常明顯。確定行星距離的常用方法是向它們表面發送無線電波,然後等待信號反射回來。不過,這也很難足夠精確計算出太陽的質量變化。

有一種更好的方法來測量行星的位置,只要發射一艘宇宙飛船繞著行星旋轉就行。當卡西尼號探測器在土星軌道上飛行時,天文學家使用卡西尼號的無線電信號來測量土星位置,這可以精確到2千米以內。之所以能夠這麼精確,是因為我們明確知道來自這艘宇宙飛船的信號類型,所以信號的任何變化都能告訴我們飛船是如何移動的。

水星軌道

當信使號探測器被送入水星軌道時,天文學家使用同樣的技術來測量水星的位置。利用七年來收集到得數據,天文學家還可以確定水星的軌道半徑隨著時間是如何變化的。基於這樣的方法,可以精確觀察到太陽引力牽引的減弱。

結果發現,太陽引力正在以每年40萬億分之一的速度減弱,這與對太陽因核聚變而造成的質量損失估計是一致的,符合質能方程的預言。長期以來,水星一直被用來檢驗愛因斯坦的理論,它的異常運動方式首次證實了愛因斯坦的廣義相對論。現在,水星又能證實愛因斯坦的質能方程。

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