Quanto è vicina la terra al sole

Il sole si muove in modo così prevedibile nel cielo che potresti non sospettare mai che il suo rapporto con la Terra stia cambiando continuamente. Infatti, la distanza media tra la Terra e il Sole non è statica anno dopo anno. Quindi sappiamo se la Terra si sta avvicinando o allontanando dal Sole? E quali forze stanno agendo sul nostro pianeta e sulla nostra stella per far sì che ciò accada?

In breve, il sole si sta allontanando dalla Terra nel tempo. In media, la Terra si trova a circa 93 milioni di miglia (150 milioni di chilometri) dal Sole, secondo la NASA . Tuttavia, la sua orbita non è perfettamente circolare; È leggermente ellittico o di forma ovale. Ciò significa che la distanza della Terra dal Sole può variare da circa 91,4 milioni a 94,5 milioni di miglia (da 147,1 milioni a 152,1 milioni di km), afferma la NASA.

Tuttavia, in media, la distesa tra La Terra e il sole stanno lentamente aumentando nel tempo. Questa distanza crescente ha due cause principali. Uno è che il sole sta perdendo massa. L'altro coinvolge le stesse forze che causano le maree sulla Terra.

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Il sole si sta restringendo

Le reazioni di fusione nucleare che alimentano il sole convertono la massa in energia, seguendo la famosa equazione di Einstein E = mc^2 . Poiché il sole produce costantemente energia, perde anche costantemente massa. Nel corso della vita residua del Sole – stimata in altri 5 miliardi di anni circa, secondo la NASA – i modelli di come le stelle si evolvono nel tempo prevedono che il Sole perderà circa lo 0,1% della sua massa totale prima di iniziare a morire, ha detto Brian DiGiorgio, astronomo dell'Università della California, Santa Cruz, a Live Science in una e-mail.

Anche se lo 0,1% potrebbe non sembrare "Questo è un sacco di massa", ha detto DiGiorgio. "È circa la stessa quantità di massa di Giove ". Giove, a sua volta, è circa 318 volte la massa della Terra, secondo l'Exploratorium in California.

La forza dell'attrazione gravitazionale di un oggetto è proporzionale alla massa che ha. Poiché il sole sta perdendo massa, la sua attrazione sulla Terra si sta indebolendo, portando il nostro pianeta ad allontanarsi dalla nostra stella di circa 6 centimetri all'anno, ha detto DiGiorgio. Ma non dovremmo ancora organizzare una festa di buon viaggio.

"Questo è piuttosto trascurabile, soprattutto rispetto alla normale variazione della distanza orbitale della Terra che si verifica a causa della sua orbita leggermente ellittica – circa il 3%", ha detto DiGiorgio.

Gli effetti delle maree

Proprio come i risultati dell'attrazione gravitazionale della luna nelle maree sulla Terra, anche la gravità terrestre tira il sole. Questo allunga il lato del sole che si affaccia sulla Terra, provocando un "rigonfiamento di marea", ha scritto Britt Scharringhausen, professore associato di fisica e astronomia al Beloit College nel Wisconsin, per la pagina Ask an Astronomer della Cornell University.

Il sole ruota sul suo asse circa una volta ogni 27 giorni, secondo la NASA . Poiché questo è più veloce dei circa 365 giorni necessari alla Terra per completare un'orbita attorno al sole, il rigonfiamento mareale che la Terra genera sul sole si trova davanti alla Terra. La massa del rigonfiamento ha un'attrazione gravitazionale ad essa associata, trascinando la Terra in avanti sulla sua orbita e spingendola più lontano dal Sole, ha osservato Scharringhausen. (Un effetto simile sta portando la luna terrestre ad allontanarsi lentamente dal nostro pianeta .)

Tuttavia, queste forze di marea hanno un effetto molto debole sull'orbita terrestre: fanno muovere la Terra di circa 0,0001 pollici (0,0003 cm) di distanza dal sole ogni anno, ha calcolato DiGiorgio.

La crescente distanza della Terra dal sole potrebbe influenzare il clima terrestre?

"Man mano che la Terra si allontana dal sole, la luce del sole diventerà più debole", ha detto DiGiorgio. Dato che la distanza della Terra dal Sole potrebbe crescere dello 0,2% nei prossimi 5 miliardi di anni, "questo oscuramento corrisponde a una riduzione dello 0,4% dell'energia solare che colpisce la superficie terrestre", ha detto. "Questo è relativamente piccolo rispetto alle normali variazioni di luminosità del sole che si verificano a causa dell'orbita ellittica della Terra, quindi non c'è molto di cui preoccuparsi".

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La cosa più grande di cui preoccuparsi è che mentre il sole si evolve nei prossimi 5 miliardi di anni, i modelli di evoluzione stellare prevedono che aumenterà di luminosità di circa il 6% ogni miliardo di anni, aumentando lentamente le temperature della Terra e facendo bollire gli oceani", ha detto DiGiorgio. "Questo renderà la Terra inabitabile per gli esseri umani molto prima che il sole la inghiottisca".

Recenti

lavori suggeriscono che le orbite di Giove e di altri pianeti del sistema solare sono cambiate nel tempo. Quindi le loro orbite potrebbero diventare abbastanza instabili da influenzare un giorno l'orbita terrestre, scagliandola più vicino o più lontano dal sole? O qualche altro corpo canaglia potrebbe passare abbastanza vicino al sistema solare da avere un effetto simile?

"Il problema con il tentativo di prevedere le interazioni gravitazionali di sistemi a molti corpi come il sistema solare o le stelle vicine è che sono caotiche, il che significa che sono impossibili da prevedere con certezza", ha detto DiGiorgio. "Non abbiamo idea di dove, in particolare, saranno i pianeti su scale temporali più lunghe di circa 100 milioni di anni perché il minuscolo Gli errori di misurazione e le perturbazioni dovute a interazioni non modellate diventano troppo grandi nel tempo".

Tuttavia, "possiamo usare questo caos a nostro vantaggio eseguendo molte simulazioni dello stesso sistema caotico per vedere qual è la probabilità che un evento si verifichi", ha detto DiGiorgio. Questo è simile a come funzionano i modelli meteorologici predittivi, ha osservato.

Uno studio del 2009 pubblicato sulla rivista Nature che ha eseguito circa 2.500 simulazioni del sistema solare ha rilevato che in circa l'1% di essi, l'orbita di Mercurio è diventata instabile, causandone lo schianto contro il sole o Venere . "Quindi è teoricamente possibile che Mercurio si muova vicino alla Terra e cambi la sua orbita in modo sostanziale, come ha fatto su Marte in una simulazione", ha detto DiGiorgio. "Questo è molto improbabile, però, come si vede dalla sua rarità nelle loro simulazioni".

È anche molto improbabile che una stella, un pianeta o un altro corpo di passaggio possa perturbare l'orbita terrestre, Ha detto DiGiorgio. "I miei calcoli dicono che dovremmo aspettarci che una stella si avvicini all'orbita di Plutone solo una volta ogni trilione di anni", ha detto DiGiorgio. "Tutte le comete già presenti nel nostro sistema solare non avranno abbastanza massa o energia per influenzare sostanzialmente la nostra orbita".

La morte del sole

Tra circa 5 miliardi di anni, dopo che il sole avrà esaurito il suo combustibile a idrogeno, inizierà a gonfiarsi, diventando una stella gigante rossa. Supponendo che la Terra continui ininterrottamente il suo corso, si sarà allontanata abbastanza dal sole morente da sopravvivere all'agonia della nostra stella?

Al momento c'è un certo disaccordo su quanto il sole si gonfierà durante la sua fase di gigante rossa, ha detto DiGiorgio. C'è la possibilità che non si gonfi abbastanza da raggiungere la Terra, il che significa che il nostro pianeta potrebbe sopravvivere e continuare a orbitare. Tuttavia, la maggior parte delle stime suggerisce che il sole crescerà abbastanza da inghiottire la Terra, portando il pianeta a spirale "Verso l'interno verso l'oblio", ha detto DiGiorgio.

"Tuttavia, anche se la Terra sopravvive, non c'è alcuna possibilità che gli esseri umani siano in grado di sopravvivere con essa", ha detto DiGiorgio. "Il calore e le radiazioni del sole non solo farebbero bollire gli oceani e l'atmosfera, ma probabilmente farebbero bollire la Terra stessa. Gli esseri umani dovrebbero lasciare la palla di lava infuocata molto prima che venga inghiottita".

Se gli esseri umani sono ancora tra circa 5 miliardi di anni e volessero che la Terra rimanesse abitabile durante l'espansione del Sole, dovremmo spostare lentamente il pianeta verso l'esterno intorno all'orbita di Saturno , mantenendolo abbastanza temperato per la vita come la conosciamo, mentre il Sole continua a produrre sempre più energia. 

"Questo è piuttosto impraticabile, però", ha detto DiGiorgio. "La soluzione più semplice sarebbe quella di abbandonare la Terra e trovare un altro pianeta o sistema solare in cui vivere".

Originariamente pubblicato su Live Scienza.

Charles Q. Choi è uno scrittore che collabora con Live Science and Space.com. Si occupa di tutto ciò che riguarda le origini umane e l'astronomia, nonché di fisica, animali e argomenti scientifici in generale. Charles ha conseguito un Master of Arts presso la School of Journalism dell'Università del Missouri-Columbia e un Bachelor of Arts presso la University of South Florida. Charles ha visitato tutti i continenti della Terra, bevendo un tè al burro di yak rancido a Lhasa, facendo snorkeling con i leoni marini alle Galapagos e persino scalando un iceberg in Antartide.