[讲解]地球温度变化取决于太阳系的运动速度

[讲解]地球温度变化取决于太阳系的运动速度 太阳辐射变化主要因素的探究 邹吉武 (鞍钢集团公司 鞍钢教育培训中心 辽宁鞍山114032) 摘要:根据银河系以及太阳系运动速度的变化，探究太阳辐射强度与太阳系运动速度变化间的关系。根据相对论质量关系并结合变光双星和现有地球气象记录，论证太阳系运动速度改变是太阳辐射强度变化的主要因素。 关键词:太阳辐射变化 太阳系运动速度 银河系 变光双星 地球温度变化 中图分类号:P135 文献标识码:A 1 引言 太阳辐射强度的变化，必然导致地球总辐照的改变，使地球的平均温度发生波动。根据考古研究，地球温度的变化周期与太阳随银河系的旋转周期相吻合。据此，有关于太阳系距 [1]离银河中心距离变化，在周围天体挤压下引起太阳收缩和膨胀之说。既然太阳辐射是影响地球平均温度的主要因素，究竟是什么原因导致太阳辐射的变化,在太阳系周围天体密度变化和来自银河系中心的辐射等假说还没有找到有力的证据之前，如果从太阳系自身的运动探究原因可能会找到满意的答案。 第2章将探讨物体运动和引力变化关系;第3章讨论太阳系的运动规律和运动速度;第4章讨论现有天体现象与恒星运动引起辐射变化的佐证。第5章探讨地球温度随太阳辐射变化的规律。 2 运动速度变化和引力的关系 根据相对论质量关系，即 2um,m/1, (1)02c 表达式(1)中，物体质量m随其运动速度u的增加而增大，由于天体的运动速度较大，因运动引起的质量变化会改变恒星的引力，从而改变恒星内部热核反应速度，影响其对外辐射的强度。另外，引力常数G是由引力场强度决定的，当物体高速运动时，物体周围的引力场将发生变化，必然导致引力常数的改变。这样，恒星内部热核反应速度与恒星运动速度变化的关联性也会增加。引力常数变化的证据来自地球考古研究:在地球的冰河后期，太阳系在宇宙中运动速度的绝对值较低，引力常数G值变小，地球上衍生了象恐龙这样的大型动物种群。但随着太阳系运动速度的增加，引力常数G值增大，地球环境就不再适合大型动物的生存。如果仅仅是灾难说才导致恐龙的灭绝，那么灾难过后再生的动物也应该是恐龙或其它种类的大型动物。 3 太阳系的运动规律和运动速度 太阳系的运动主要是以下几种运动的合成;(1)本星系群和星系团的运动，方向和速度[2]未知。(2)银河系整体朝向麒麟座方向以220Km/s速度运动。(3)太阳系绕银河中心以 [3]250Km/s朝武仙座方向运动。(4)太阳系在人马臂和猎户臂之间做园周运动，运动方向与 绕银河中心的方向成右旋，综合运动为等园的螺旋线，运行一周的时间为25800年，切向运 动速度为20km/s。其中本星系群和星系团的运动可作为太阳系运动的基数，这样银河系整 体运动和太阳绕银河中心的圆周运动成为太阳系运动速度波动的主要因素。 图1所示，银道平面与天赤道的夹角为63.5度，天赤道平面与银道平面在赤经6h处交 会。麒麟座星云MGC2247的赤经为 北天极06h34m，赤纬为1020′。这样，银 河系的运动方向与银道平面的夹角 较小，近似为平行关系。银道?63.5 北银极 图2(a)中，银河系整体朝向 麒麟座方向以220Km/s速度运动，运QO动速度为V。太阳系靠近银河中天赤道G 麒麟座 心，以250Km/s速度绕银河中心旋 转运动，运动速度为V，沿顺时针S 南银极银心方向旋转。图2(b)中，银河平面 与银河运动方向的夹角为α。 南天极图3中，忽略银河平面与其朝麒 麟座方向的夹角α，银河系运动方向图1 银河系在宇宙中的位置 不变，太阳系绕银河系旋转速度为一 旋转矢量，太阳系运动的和速度是银 河系运动与太阳系绕银河运动的矢量和V ,即 S1 (2)V,V，VS1GS麒麟座麒麟座 VGVG对于表达式(2)，太阳系的和速度V，S1 只考虑其运动的速度值，而不计其运 动的方向。在图4中，将太阳系运动 α的和速度V展开在平面坐标系中，以S1o和速度为最小值的位置为起始点-0，270? 银心银心 VGVS 0?180? 太阳系VS1 90?φ VS(a)(b) 图2 太阳系的运动图3 太阳系运动的合成 按顺时针方向求出太阳系处于银河系各个位置的 速度值曲线。可见每个银河系旋转周期有一个速度最大值和速度最小值，时间跨度是2.5-3亿年。如果考虑到本星系群和星系团运动的方向，则太阳系运动速度的变化还要复杂些。 4 现有天体现象与恒星运动引起辐射变化的佐证 如果有一个作圆周运动的双星恒星，其圆周运动的平面与其双星整体运动的方向接近平行，并且其整体运动速度与圆周运动速度的值相匹配，则会出现恒星亮度周期变化的现象。因为恒星速度的剧烈变化带来的等效质量增加和引力常数的变化导致其内部热核反应速度的变化，向外辐射的能量也随之改变。 太阳系速度VS1 本 VG星 系 速 度 90?270?0180?360? 太阳系在银河位置 VS 图4 太阳系运动速度曲线 “Mira” (英仙星座中亮度排在第二的β星)就是这样的双星，有时它变得很暗，暗得只有用望远镜才能看到它。这样的变化在一年中会发生多次，但极不规律，引起变化的原因不能用遮挡现象解释。其亮度变化的原因应该是由于其运动速度变化引起的，亮度变化不规律的原因可能源于其运动速度是由几个不同方向的速度合成后决定的。1784年，古德瑞克又发现了另一类变光星“仙王星座”，它属于“造父变光星类”。这类星的亮度变化是 规律性的，但是它也不能归在遮挡的变光星体中。因为，它的亮度增加得非常快，而减弱得非常慢(如果是属于遮挡性的变光星体，则亮度的增加和减弱将是时间相等的，就像Algol 星体那样)。这颗恒星的表象与速度变化引起的内部热核反应速度变化相吻合，因为热核反应速度增加后向外辐射能量增加，恒星亮度增加;当恒星运动速度降低后，被加热的恒星需要有一个热量释放的过程。以上假设是否成立，还有待更多天文观测数据的支持。 5 地球温度随太阳辐射变化的规律 太阳辐射影响是地球温度变化的主要因素。根据太阳辐射随其运动速度变化的关系，可o将地球温度变化的规律用图5表示，太阳运动的最大速度发生在图中180的位置，受太阳 热惯性和地球热容量等因素影响，地球温度改变会有一个滞后时间，这样太阳系绕银河运, 动一周的2.5-3亿年则会出现类似春、夏、秋、冬四个季节的温度变化。冰河期发生在和速 ooo度最小的0后期一段时间，太阳系运行在90区间则对应温暖期。在太阳系运行于180区o间及以后一段时间则为暖期。另一个温暖期则出现在270的区间。 o 根据现有资料，地球目前处于第四纪冰河期，太阳系运行所处的位置大概在90前后的位置，之后太阳系运动的和速度会持续增加，逐渐进入暖期。由于温暖期内太阳系在银河旋臂上25800年的周期运动的圆平面与银河系朝向麒麟座运动方向接近平行，则会对太阳系运 oo 动速度产生小周期的调制作用，形成间冰期。而在接近0和180的位置，由于太阳系绕银 河旋臂的运动圆平面与银河系 朝麒麟座运动方向相垂直，太270? 阳系的这个运动分量对其速度 温暖期的影响较小，发生间冰期的效 应也随之降低。 实际上太阳系运动的速度 会有多个分量，本星系群和星暖银期系团的运动分量加入后，太阳180?0?心τ冰系运动速度的变化会更复杂 河些，这样，太阳辐射强度的变 期太阳系化会受到更多因素的调制作 用，地球温度变化的规律就会 温暖期偏离上述的估计，这些有待近 一步的观测和研究。 90? 图5 地球温度变化周期 参考文献 [1] 徐 明( 简明天文学教程(北京:科学出版社，2002，316 [2] 郭瑞涛(地球概论( 北京:北京师范大学出版社，1988，49 [3] 郭瑞涛(地球概论( 北京:北京师范大学出版社，1988，49 The Study of the Main Factor Causing the Sun Radiation Change Zou Ji-wu (Education and Training Center, Anshan Iron and Steel Group Corporation, Anshan, Liaoning, 114032) Abstract: Based on the orbit velocity change of the Milky Way galaxy and the Solar System, this paper has studied the relationship between radiant intensity of the Sun and orbit velocity change of the Solar System. According to the mass relation of the theory of relativity combined with light change of the eclipsing binary together with the available meteorology records of the Earth, the analytic demonstration is given that the main factor causing the Sun radiation intensity change is the orbit velocity change of the Solar System Key words: Radiation change of the Sun, orbit velocity of the Solar System, the Milky Way galaxy, the eclipsing binary, the temperature change of the Earth.