Как скоро мы упадем на Солнце?

Это очень грубый расчет, который не принимает во внимание реальное направление удара носовой части или расчет силы сопротивления. Я просто беру чистый поток импульса солнечного ветра и направляю его так, чтобы вызвать максимальное замедление, и смотрю, что происходит.

Судя по всему, давление солнечного ветра порядка нанопаскаля. Когда я пишу это, речь идет о$0.5\ \mathrm{nPa}$. Вы можете получать данные в режиме реального времени со спутника НАСА ACE или сайта spaceweather.com (щелкните «Дополнительные данные» в разделе «Солнечный ветер»). В периоды интенсивной солнечной активности она может достигать порядка величины или около того. Давайте возьмем этот наихудший случай и предположим, нереалистично, что все давление направлено ретроградно вдоль орбиты Земли. Это даст максимальный замедляющий эффект. Я получаю чистую силу$\sim 10^6\ \mathrm{N}$. Деление на массу Земли дает чистое ускорение$2\times 10^{-19}\ \mathrm{m/s^2}$. Давайте снова выдумаем и назовем это$10^{-18}\ \mathrm{m/s^2}$. Время, необходимое для того, чтобы это существенно изменило орбитальную скорость Земли ($30\ \mathrm{km/s}$) имеет порядок$10^{15}\ \mathrm{yr}$. Я думаю, мы в безопасности.

Для других планет есть$1/r^2$масштабирование солнечного ветра по расстоянию от солнца (в предположении, что солнечный ветер распределен равномерно) и$R^2$масштабирование с размером планеты. Таким образом, для Меркурия первый эффект дает увеличение сопротивления на порядок, а второй эффект снова устраняет большую часть этого увеличения. есть дополнительный$R^{-3}$увеличение эффекта из-за уменьшения массы меньшего тела (при условии, что плотность аналогична Земле). Тогда есть$r^{-1/2}$увеличение орбитальной скорости из-за приближения к Солнцу. Таким образом, общий коэффициент масштабирования для времени равен$R r^{3/2}$, что для Меркурия составляет около 0,1. Так что конечный результат для Меркурия не сильно отличается.

Этот сайт всегда побуждает меня изучать новые функции Mathematica. Он сделал это очень быстро, поскольку в него встроены всевозможные астрономические данные:

Обратите внимание, что количество цифр, отображаемых в последнем столбце, смехотворно. :)

Этот вопрос отличается от другого вопроса, но связан с ним . Как получается, что атмосфера Земли не «сдувается»? .

Отвечая на этот вопрос относительно солнечного ветра, я заметил, что орбитальная скорость Земли составляет 30 км/с, тогда как скорость солнечного ветра колеблется от 300 км/с до 800 км/с в почти ортогональных направлениях (полностью ортогональных, если орбита считается круговой). Следовательно, вымпельный ветер в основном боковой ветер, немного впереди (слегка близкое расстояние с точки зрения парусного спорта). В первом малоугловом приближении эффект увлечения солнечным ветром на орбитальную скорость планеты исходит не от скорости солнечного ветра, а только от собственной скорости планеты, которая в лучшем случае составляет десятую часть скорости солнечного ветра.

Следовательно, фактическое влияние солнечного ветра на торможение орбитальной скорости Земли составляет в лучшем случае одну десятую от эффекта, вычисленного Майклом Брауном, что делает его еще менее значительным.

Другой момент заключается в том, что давление из-за скорости самого солнечного ветра толкает планету наружу, в сторону от Солнца. Я не уверен, как это следует анализировать, я имею в виду, чтобы дать лучшее понимание. Один из способов сделать это — считать, что это уменьшает центростремительную силу по отношению к Солнцу из-за гравитации. Кроме того, его влияние должно также уменьшаться, как плотность солнечного ветра, пропорционально квадрату расстояния от Солнца, как и гравитация. Однако эффект пропорционален поперечному сечению поверхности Земли, а не ее массе.

Считается, что выход энергии Солнца увеличился примерно на 30% с момента его образования (около 4,6 миллиарда лет назад). Таким образом, давление солнечного ветра должно было увеличиться пропорционально, что было бы эквивалентно незначительному уменьшению центростремительной силы, удерживающей Землю на орбите. Но это также увеличивает орбитальное сопротивление в той же пропорции. Эта выходная энергия должна продолжать медленно увеличиваться.

Обратите внимание, что в этих последних замечаниях я предположил, что повышенный выход происходит из-за большего количества частиц, выбрасываемых с той же скоростью. Некоторая часть энергии может быть связана с большей скоростью солнечного ветра, которая увеличит внешний толчок, но не орбитальное сопротивление. Я не знаю, что происходит на самом деле.

Более подробные расчеты, которые я не проводил, должны показать, какой из двух эффектов преобладает, хотя оба они, вероятно, очень незначительны.