距离越来越远地球最终会和太阳“分手”吗

  不管是太阳自身质量减小导致的引力降低,还是地球对太阳的潮汐作用所引起的公转轨道变化,由此而产生的日地距离增加,都不会对地球本身造成显著影响。事实上,影响地球公转轨道的也远不止太阳这一个因素。地球绕太阳公转轨道的具体大小和形状不仅与太阳有关,也与太阳系内其他行星对地球的引力有关。

  太阳作为驱动地球万物生长的能量之源,其与地球之间恰到好处的距离,使得地球相比太阳系内的其他天体充满了生机。但事实上,太阳与地球之间的平均距离并非是一成不变的。

  近日,据国外媒体报道,根据天文学家测算,太阳与地球之间的平均距离正随着时间的推移而缓慢增加,也就是说地球正在逐渐“逃离”太阳。

  不断“减肥”的太阳吸引力逐渐减弱

  要弄清楚太阳与地球之间距离的变化,首先要明确一个事实,即地球绕太阳运行的公转轨道并非是完美的圆形,而是一个椭圆形,太阳位于这个椭圆形轨道的一个焦点之上。也正因为轨道是椭圆,所以太阳与地球之间的距离并非恒定,而是“忽远忽近”。在近日点时,两者之间的距离约为1.471亿公里,而到远日点时,这个距离则会拉长到约1.521亿公里。虽然近日点与远日点间相差了约500万公里,但这也仅相当于太阳与地球之间平均距离的3%左右,几乎不会对地球气候等造成显著影响。

  除了因公转轨道原因而产生的正常距离变化外,太阳与地球之间的平均距离事实上一直在不断增加,这还要从太阳持续不断地“减肥”开始说起。南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇表示,太阳内部每时每刻都在发生着核聚变反应,氢元素转化为氦元素,这一过程会释放大量能量,并通过太阳辐射散发出去。根据著名的爱因斯坦质能方程,只要测得一定时间内太阳辐射出的能量数值,便可很简单地计算出太阳因此而损失掉的质量。“这个数值大概是每秒钟损失400万吨质量。”周礼勇表示,这虽然听起来是一个庞大的数字,但相对于太阳2.0×1030千克的总质量来说,只能算是秋毫之末。但他同时也提醒,除了能量辐射会导致太阳质量散失外,太阳风、日冕物质抛射等太阳活动也会带走太阳的一部分质量。因此可以说在太阳诞生后的几十亿年间,其质量一直处于不断减少的过程中。

  根据牛顿的万有引力定律,两物体间引力的大小与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。因此,太阳持续不断地“减肥”所带来的后果,便是其对于包括地球在内的行星的引力越来越小,进而导致它们与太阳的距离越来越远。但就像太阳散失的质量相对于其总质量来说小到可以忽略不计一样,由其引力减小所导致的距离增加同样微不足道。天文学家布赖恩·迪乔治测算,太阳每年因散失质量所导致的引力减小仅会让太阳与地球之间的距离每年增加约6厘米。这在宇宙单位尺度上来说,其产生的实际影响是微乎其微的。

  地球引起太阳潮汐的“副作用”

  除了太阳质量损失使得其引力减小,从而导致地球逐渐远离太阳外,还有一种力量也会使得地球与太阳之间的距离不断增加,这就是地球对于太阳的潮汐作用。要了解地球对太阳所造成的引力影响,其实可以通过月球与地球之间的引力关系来理解,因为月球对地球的引力所导致的潮汐作用也正在使月球一步步远离地球,这与太阳和地球之间的情况几乎相同。

  月球对于地球上的每一个点都有引力,但由于地球是一个近乎球体的形状,这种引力作用在地球上的不同点时,其大小并不相同,距离月球更近的点所受到的引力也更大;同时,地球还受到其绕地月公共质心(地月系统的质量中心)旋转时所产生的离心力的作用,而这种离心力在地球上是平均分布的,地球上每一个点所受到的离心力大小均相同。

  因此,月球对地球的引力以及地球自身的离心力之间便会产生差值,这一差值形成的力量便是起潮力,顾名思义这也就是引起地球表面潮汐变化的主要力量。

  潮汐会产生一个“副作用”,“潮汐运动起来以后,会在地球内部造成摩擦。有摩擦就会有能量的耗散,而被耗散掉的正是地球自转的能

  量。”周礼勇表示,形象地讲,便是潮汐的出现会“拖拽”地球的自转运动,使得地球自转速度减慢。根据角动量守恒原则,如果不考虑其他天体的影响,只将地月系统看作一个孤立系统,那么该系统中地球自转的角动量、月球自转的角动量以及两个天体相互绕转的轨道的角动量,其三者总和是守恒的。

  在这一定律下,当地球自转速度减慢时,地球自转所失去的角动量便会被重新分配至月球绕地球运转的公转轨道上,从而导致轨道变长,月球与地球之间的距离便会相应地增加。

  同样的理论也适用于地球与太阳。地球对太阳产生引力,引起太阳上的潮汐,潮汐带来摩擦,降低太阳自转速度,从而导致地球绕太阳运转的公转轨道变长,地球与太阳之间的距离增加。

  但理论归理论,周礼勇表示,这种作用具体能够引起日地公转轨道多大的变化,要取决于地球究竟能够在太阳上引起多大的潮汐,以及潮汐能够耗散掉太阳多少能量。“实际上这个作用是非常微弱的,产生的影响也很有限。”根据布赖恩·迪乔治估算,在这一作用下,地球和太阳之间的距离每年仅增加大约0.0003厘米。

  最终结局不是“分手”而是被吞噬

  毫无疑问,不管是太阳自身质量减小导致的引力降低,还是地球对太阳的潮汐作用所引起的公转轨道变化,由此而产生的日地距离增加,都不会对地球本身造成显著影响。事实上,影响地球公转轨道的也远不止太阳这一个因素。

  周礼勇表示,地球绕太阳公转轨道的具体大小和形状不仅与太阳有关,也与太阳系内其他行星对地球的引力有关,天文学上称其为摄动。可以简单理解为当一个天体绕另一个天体运动时,因受到其他天体吸引或其他因素影响而导致运行轨道产生偏差。周礼勇认为,地球绕太阳公转轨道或多或少都会受到太阳系内其他行星的影响,其中影响较为显著的是距离地球较近的金星,以及虽然距离地球较远但质量是地球300多倍的木星。

  天文学家普遍认为,在多种因素的共同作用下,地球公转轨道会以40.5万年为周期,在近乎完美的正圆形到偏心率大约0.05的椭圆形间循环往复。而在2018年,美国的研究人员通过对古老岩石进行分析,找到了地球公转轨道以40.5万年周期循环的首个物理证据,验证了这一假设。

  虽然地球绕太阳的公转轨道总是在不停变化,也确实在逐渐远离太阳,但却不会变成“流浪地球”,因为地球很有可能最终逃脱不了被太阳吞噬的宿命。

  根据当前的恒星演化理论,太阳作为一颗黄矮星,其大致寿命约为100亿年。而目前太阳大约45.7亿岁,已经是“星到中年”。再过大约50亿至60亿年后,太阳内部的氢元素几乎会全部燃烧殆尽变为氦元素,太阳的核心将发生坍缩,温度不断上升。随后,氦元素会进一步聚变为碳元素。虽然在这一过程中,氦聚变所产生的能量要小于氢聚变,但其温度却更高。

  因此,太阳外层大气将会不断膨胀,并释放到更远的地方。而以目前人类已知的地球公转轨道变化来看,即使未来地球能够稍稍远离太阳,也终究难逃被太阳膨胀的大气所吞噬的命运。不过别担心,这至少是50亿年以后的事情了。

  来源:科技日报

【新发现的酶DOT1L决定了男性在整个成年阶段会持续产生精子】
根据宾夕法尼亚大学的研究,干细胞自我更新因子DOT1L酶是小鼠在整个成年期继续产生精子的必要条件。男性可以在整个成年后继续产生精子,要做到这一点,他们必须不断地更新生出精子的精原干细胞。根据宾夕法尼亚大学兽医学院的Jeremy Wang及其同事的研究,这种干细胞的更新取决于最近发现的一种干细胞自我更新因子,即DOT1L。

科学家们证明,缺乏DOT1L的动物无法保留精原细胞干细胞,这影响了它们不断制造精子的能力。《基因与发育》杂志报道了这一发现,为科学家已经确定的少数干细胞更新因子增加了另一个实体。

宾夕法尼亚州立大学Ralph L. Brinster校长特聘教授、该论文的通讯作者Wang说:"这个新的因子是通过发现这种不寻常的表型才得以确定的:缺乏DOT1L的小鼠无法继续制造精子的事实。识别这一重要因素不仅有助于我们了解成人生殖系干细胞的生物学特性,而且还能让我们有朝一日将体细胞(如一种称为成纤维细胞的皮肤细胞)重新编程为生殖系干细胞,实现在培养皿中创造配子。这是生育治疗的下一个前沿领域"。

DOT1L在干细胞自我更新中的功能是由研究人员意外发现的。该基因广泛表达;每个细胞中都有突变形式的DOT1L的小鼠,在胚胎阶段后无法生存。然而,Wang及其同事根据DOT1L的基因表达模式推测,DOT1L可能参与了减数分裂,即导致精子和卵子的细胞分裂过程。因此他们决定研究如果他们只在这些生殖细胞中突变该基因会发生什么。

Wang说:"当我们这样做时,这些动物活了下来,看起来很健康。然而,当我们仔细观察时,我们发现生殖细胞中存在突变的DOT1L的小鼠可以完成最初一轮的精子生产,但随后干细胞变得枯竭,小鼠失去了所有的生殖细胞。"

这种精子生产的下降可能是由于其他问题引起的。但各种证据都支持DOT1L与干细胞自我更新失败之间的联系。特别是,研究人员发现,小鼠经历了精子发育的各个阶段的连续损失,首先不能制造精原细胞,然后是精母细胞,接着失去的是圆形精子,然后是拉长的精子。

在进一步的实验中,研究人员观察了当DOT1L在生殖细胞中失活时发生的情况,而不是从出生开始,而是在成年期。只要Wang及其同事触发了DOT1L的丧失,他们就观察到了他们在生殖细胞中没有DOT1L的小鼠身上看到的同样的精子发育顺序的丧失。

此前,其他科学小组已经在白血病的背景下研究了DOT1L。该基因在血细胞祖细胞中的过度表达会导致恶性肿瘤。从这一调查思路中得知,DOT1L作为一种组蛋白甲基转移酶,一种将甲基添加到组蛋白上以影响基因表达的酶。

为了了解Wang和他的团队在精子发育过程中观察到的结果是否由相同的机制负责,研究人员用一种阻断DOT1L甲基转移酶活性的化学物质处理精原干细胞。当他们这样做时,干细胞产生精原细胞的能力明显降低。该处理也削弱了干细胞用甲基标记组蛋白的能力。当这些经过处理的干细胞被移植到其他健康小鼠体内时,动物的精原细胞干细胞活动被削减一半。

研究小组发现,DOT1L似乎正在调控一个被称为Hoxc的基因家族,这些转录因子在调控其他一系列基因的表达方面发挥着重要作用。

日前,在媒体一档直播连线节目中,北师大房地产研究中心主任董藩认为,在生产经营不受影响情况下,建议农民到县城里去住,“如果一些农民仍然需要在农村种地,需要的时候可以开着车回去种地。”

此言一出,遭到网络批评,甚至谩骂,批评可以,但真的不要谩骂,一方面,网络不是法外之地;另一方面,这位专家只是太理想化了,甚至你可以说书呆子气,但初心是好的。对于此,我有以下几个观点。

其一,这位教授不是坏心眼。农村出来的孩子,父母在村子里,医疗等方面诸多不便,会幻想自己的父母住到城里,有好的社会公共服务,想种地,要种地,不得不种地,就坐车到村里去。所以,我们应该善意理解这位农村出来教授的建议,尽管不切合实际,甚至让根本没有这个条件的人反感,包括愤怒,但初心应该是美好的。

其二,这位教授说出来一个事实。县城里和山村里,也就几十公里的距离,但这几年农村教育资源几乎都向现场集中,这就出现了儿子媳妇带着孩子到县城上学,老人家待在村里干农活的客观现实。这位教授应该很清楚这个事实,或者自己的家乡人甚至亲人就面临这个情况,因此想象把老人接到县城,要去地里,开车送去这样理想化的建议。

其三,这位教授脱离辛苦农村劳作的实际。教授这种想法不切合实际的重要原因之一,是村里种地根本支撑不了家庭生活,所以年轻人都去城里打工了。所以即便有了开车回地里的条件,那也是一件得不偿失、难以为继的事情,不符合经济学原理和生存法则的。我们必须认识到,村里人还处于为了生存而找工作的状态,根本不可能为了种地而种地,还要搭上一辆车,包括城里的一套房。

但无论如何,建议不要谩骂,这位教授应该是一个善良之人,也有老家老人生活的实际困难。我们把愤怒,对准贪得无厌的霸权国家以及国内与其内外勾连配合的人,包括污浊的屎尿体,才是有利于我们形成风清气正的网络文明生态。当然,最终要不断缩小城乡差距,让我们的父老乡亲过上好日子。

目前,第二届网络文明大会正在天津举行,谩骂竟然堂而皇之上了热榜,实在和成绩总结不匹配。因此,我们每个人,各个层面,其实都需要脚踏实际,做一些符合客观事实,有利于老百姓过上好日子的事情。


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