恒星的质量越来越小?还真是这样,比如在太阳内核,每秒有超过6.5亿吨的氢元素聚变成氦元素,产生了超过450万吨的质量亏损,而我们地球赖以生存的光和热,就来自于这些亏损的质量!那么太阳质量变小,它和行星的轨道会发生变化吗?

恒星的质量与行星周期(恒星质量越来越小)(1)

一、恒星质量变化的时间段

上图是恒星的一生,它质量变化最大的阶段并不是主序星阶段,因为此时只是核聚变产生的质量亏损,是非常温和的!

1、主序星阶段 例如太阳的质量亏损达到了每秒450万吨,看上去非常庞大,但事实上整个主序星阶段也仅仅会减少0.7%的质量而已,这当然会对行星的轨道产生影响,但事实上非常小!

2、红巨星阶段,因为恒星膨胀,密度减小,此时质量变化幅度是非常大的,但整体而言这些已经膨胀的气体仍然会和内核的质量叠加,成为束缚行星的部分引力!

3、白矮星阶段 、中子星或者黑洞阶段,三者都会大量丢失质量,其中白矮星质量留存的比例是比较高的,中子星和黑洞则相对较低,尽管中子星和黑洞听上去很可怕,但如果之前的超大恒星有行星的话,则并不会吞噬了行星!因为中子星和黑洞质量远小于恒星,因此行星会在迁移到更高的轨道,假如在超新星爆发阶段没有摧毁行星的话!

二、行星会迁徙到什么轨道?

首先我们来确定下地球轨道距离上的平衡公转速度,根据环绕速度公式(第一宇宙速度)可以计算出:

恒星的质量与行星周期(恒星质量越来越小)(2)

太阳的质量为:1.9891*10^30千克

万有引力常数为:G=6.67×10^-11N·m?/kg?

日地距离平均为:1.5亿千米

环绕速度为:29.7403千米/秒,这个速度与地球当前的公转速度基本一致,因为地球是一个椭圆轨道,远日点和近日点速度不一,因此略有差异,但平均速度基本如此!

那么太阳减小0.7%的质量后是速度是多少呢?

环绕速度为:29.636千米/秒

根据角动量守恒,新的轨道将会在距离太阳150527905250.371M的位置

两者轨道差距约为:527905250M

即当前的日地距离远了:52.8万千米!

日地平均轨道距离达到了1.5亿千米,甚至都不如远日点与近日点之间距离的1/8,因此这对于地球来说几乎是一个可以忽略的距离!

恒星的质量与行星周期(恒星质量越来越小)(3)

当然如果到了白矮星或中子星甚至黑洞时代,质量大幅变化的话,轨道距离变化也将十分明显,有兴趣的朋友可以根据环绕速度和角动量守恒计算新的轨道位置!

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