地球繞著太陽運行，這似乎看起來形成了一個封閉的、不變的橢圓軌道。然而，如果我們觀察足夠高的精度，我們就會發現，我們的星球實際上是在盤旋著遠離太陽。

2019年1月3日，地球到達了它的軌道上它最接近太陽的點：近日點。每一個圍繞單個質量運行的物體(比如我們的太陽)都會形成一個橢圓，其中包含一個最接近的點，這個點是特定軌道所特有的。在過去的45億年裡，地球圍繞著太陽以一個橢圓運行，就像在銀河系和宇宙中所有其他成熟的恆星系中圍繞著它們的恆星運行的所有其他行星一樣。

但是，有一件事你可能不會預料到，也不會意識到：地球的軌道路徑並不是保持不變的，而是隨著時間的推移而向外旋轉的。今年，2019年，我們的近日點比去年遠1.5厘米，比前一年更遠，等等。它也不只是地球，每顆行星都偏離了它的母星。

行星圍繞太陽運行的模型，然後太陽以不同的運動方向穿過星系。它們的軌道是橢圓，隨著時間的推移，它們似乎保持不變，但如果我們能夠足夠精確地測量它們，我們將看到與封閉的、不變的軌道略有偏離。

宇宙中每顆行星圍繞太陽系運行的力是一樣的：萬有引力定律。無論是從牛頓的角度來看，每一個質量都吸引著宇宙中的其他所有質量，或者從愛因斯坦的角度來看，質量和能量曲線是時空的結構，其他質量在其中運動，最大的質量控制著它所影響的所有東西的軌道。

如果中心質量不變，並且是唯一起作用的因素，那麼隨著時間的推移，引力將保持不變。每一個軌道都將永遠保持在一個完美、封閉的橢圓中，而且永遠不會改變。

當然，事情不是這樣的。每個恆星系都有其他質量：行星、衛星、小行星等等。這些質量的作用是擾亂軌道，使它們進動。這意味著最近的接近點--一般來說是近日點--隨著時間而旋轉。

在牛頓的引力理論中，當軌道圍繞單個大質量出現時，就會形成完美的橢圓。然而，在廣義相對論中，由於時空的曲率，還有一個額外的進動效應，這導致軌道隨時間而移動，這種方式有時是可以測量的。水星以每世紀43"(1"為1/3600度)的速度運行；OJ 287中較小的黑洞以每12年軌道39"的速率運行。

軌道力學以各種方式影響晝夜平分點（春分或秋分）的進動。以地球為例，800年前地球的近日點和冬至是一致的，但它們正慢慢地分開。由於地球軌道的進動，它們慢慢地分開，每21000年完成一個完整的周期。

還有其他因素也改變了我們的軌道，包括：

·由於廣義相對論而產生的額外的時空曲率，它使接近大質量的行星發生額外的進動。

·太陽系平面上物質粒子的存在，它在行星上產生阻力並。

·引力波的產生，也就是當任何質量(如行星)經過時空曲率變化的區域(如恆星附近)時所發生的事情，也會產生影響。

然而，後兩種效應只有在極端條件下才是重要的，例如非常接近一個大的緻密質量，或者在太陽系形成的早期階段，當原行星盤存在並且仍然很大的時候。

原恆星IM Lup周圍有一個原行星圓盤，它不僅顯示了環，而且還顯示了一個朝向中心的螺旋特徵。可能有一個非常巨大的行星造成了這些螺旋形的特徵，但這一點還沒有得到確切的證實。在恆星系形成的早期階段，這些原行星盤引起動力摩擦，導致年輕的行星向內螺旋，而不是完全完美的閉合橢圓。

今天，地球(和所有的行星)離太陽如此之遠，被稀少的物質所包圍，自從原行星盤在大約45億年前完全蒸發之後，幾乎沒有什麼東西可以消散我們的角動量了。對我們最大的影響是太陽風的排放，也就是來自太陽的粒子，它撞擊到我們的星球並粘住，導致我們失去一點角動量。

總的來說，地球甚至沒有向太陽旋轉，而是向外旋轉，遠離它。太陽系的所有行星也是如此。隨著時間的推移，我們發現自己離太陽的距離比前一年略遠一點，即1.5厘米，或地球到太陽距離的0.00000000001%。

原因在於太陽本身。

這張照片展示了太陽表面和內部的不同區域，包括發生核聚變的核心區域。隨著時間的推移，核心中的氦區域擴大，最高溫度升高，導致太陽的能量輸出增加。

在太陽的深處，核聚變的過程發生。太陽每秒發射大約3.846×10^26焦耳的能量，這些能量是通過將質量轉化為核心能量而釋放出來的。愛因斯坦的E=mc^2是根本原因，核聚變是一個過程，來自太陽的能量的持續發射是結果。這種能量是一種潛在的過程，它為地球上發生的幾乎每一個具有生物意義的過程提供動力。

但人們沒有充分認識到的是，隨著時間的推移，物質轉化為能量會導致太陽失去相當數量的質量。在太陽系45億年的歷史中，由於核聚變的過程，我們的太陽失去了約0.03%的原始質量：相當於土星的質量。

太陽系的行星，按其物理大小顯示，所有的行星都按照一定的特定規則繞軌道運行。當太陽在燃燒核燃料時失去質量時，規律保持不變，但軌道本身發生了變化。

在每年的基礎上，太陽損失了大約470萬噸的物質，這就減少了對太陽系中每一個物體的引力。正是這種引力使我們的軌道按我們所知的方式運行。

如果拉力保持不變，由於摩擦、碰撞和引力輻射的影響，將會有一個非常、非常緩慢的向內螺旋。但是，隨著我們實際經歷的變化，地球，像所有的行星一樣，被迫慢慢地向外漂移，並從太陽向外盤旋。雖然影響很小，但每年1.5厘米的變化是很容易計算的，而且是明確的。

從1973年起，由蘇聯發射的Lunokhod-2月球車包含一個角反射器(6號儀器)，用於將源自地球的雷射反射到月球上，從而確定到月球的距離。使用這種技術可以獲得厘米級的地球-月球距離的精度，但是沒有這樣的技術可以用這種精度測量到太陽的距離。

然而，我們還不能直接測量距離的變化。我們知道它必然發生；我們知道我們正在螺旋式地遠離太陽；我們知道這正在發生在所有的行星上。

但是我們想要做的是直接測量它，作為對我們所知的物理定律的又一次測試。這就是物理學的進步：根據我們積累的所有知識和我們最好的理論來預測我們期望觀察到的東西，通過進行一項試驗/進行一次觀察，將這種試驗的結果測量到所需的精度，並將我們所看到的與我們期望的進行比較。

當事情進展順利時，我們的理論就被證實了；當它們沒有得到證實的時候，這就表明我們可能正處於一場科學革命的尖端。

使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)進行的觀測發現，老恆星R Sculptoris周圍的物質中有一種意想不到的螺旋結構。這一特徵以前從未見過，很可能是由於一顆隱藏的伴星圍繞著這顆恆星運行，這是ALMA出現的許多意想不到的科學結果之一。一般來說，意想不到的結果可以是新物理或物理系統的先兆，而且往往是自然界提供的最有趣的結果。

然而，就太陽系而言，如果地球和所有行星都沒有螺旋式地遠離太陽，那將是一種震驚。為什麼我們必須螺旋遠離太陽的故事是如此簡單和令人信服，以至於我們不可能忽視它。

太陽輸出我們所觀察到的能量，這使我們可以通過愛因斯坦的E=mc^2來計算質量損失率。

太陽的質量，以及我們行星的軌道參數，決定了它們繞太陽旋轉的路徑和形狀。

如果我們改變這個質量，軌道就會發生很容易計算的變化，即使用簡單的牛頓物理學也是如此。

當我們進行這些計算時，我們發現地球以每年1.5厘米的速度遠離太陽。

當我們把太陽系中已知的物體按順序排列時，四個內部的岩石行星和四個外部的巨大行星顯得尤為突出。然而，每一個圍繞太陽運行的物體都在脫離太陽系的大質量中心，因為它燃燒著燃料並失去了質量。雖然我們還沒有直接觀察到這種遷移，但物理學的預測是非常清楚的。

通過燃燒核燃料，太陽的質量損失，隨著時間的推移，我們的太陽系軌道上的每一個質量是慢慢地螺旋向外。大約45億年前，我們的星球比今天離太陽近5萬公里，而且隨著太陽的繼續進化，它將變得更遠。

太陽燃燒其燃料的速度正在增加，加速了所有行星向外螺旋的速度。雖然這永遠不會解除我們今天擁有的任何行星的束縛，但每個世界的緩慢、穩定和向外遷移是不可避免的。

轉載請註明來源：今天頭條