Wie wirken weit entfernte Sterne auf die Erde?

Viele Elemente (um es milde auszudrücken) werden in Sternen und Supernovae erzeugt. Diese Elemente reisen dann durch den Weltraum, bis sie auf die Erde fallen (oder, um genau zu sein, ein mikroskopisch kleiner Teil von ihnen uns erreicht). Die Erde selbst würde nicht existieren, wenn Sterne keine Elemente erzeugt hätten, die dann zu Staub, zu Mineralien usw. zusammengeballt wären, bis ein großer Materieball begann, die Sonne zu umkreisen.

Hier ist ein kurzes Zitat aus dem Wikipedia-Artikel über kosmische Strahlung :

Daten des Fermi-Weltraumteleskops (2013) wurden als Beweis dafür interpretiert, dass ein erheblicher Teil der primären kosmischen Strahlung von Supernovae massereicher Sterne stammt. Es wird jedoch nicht angenommen, dass dies ihre einzige Quelle ist. Aktive galaktische Kerne produzieren wahrscheinlich auch kosmische Strahlung.

Also bleibe ich bei meiner Behauptung, dass Sterne uns sowohl Masse (dh Nicht-Photonen) als auch Photonen in Echtzeit liefern, nicht nur 5 Milliarden Jahre alter Weltraumstaub.

Die Sterne in unserer galaktischen Nachbarschaft haben eine dynamische Gravitationswirkung auf das Innenleben des Sonnensystems:

Sie bauten die Oortsche Wolke

Die Oortsche Wolke ist eine ungefähr kugelförmige Wolke aus Eiskörpern, von der angenommen wird, dass sie als Reservoir für langperiodische Kometen fungiert (und von der wir spekulieren , dass sie existiert, um die Existenz dieser Kometen zu erklären). Diese Eiskörper bildeten sich ähnlich wie Kuipergürtel- Objekte, indem sie sich in kreisförmigen Umlaufbahnen an den äußeren Rändern des Sonnensystems ansammelten, aber dann hatten sie Gravitationswechselwirkungen mit den Planeten, die sie in höhere Umlaufbahnen zerstreuten.

Was als nächstes geschah, wird wahrscheinlich am besten von Hal Levison in diesem interessanten Interview mit Emily Lakdawalla erklärt :

Sie beginnen mit einem Haufen eisiger Typen zwischen den Planeten. Und sie fangen an, sich nach außen zu zerstreuen. Wenn Sie darüber nachdenken, machen Sie Planetenvorbeiflüge, um einen Geschwindigkeitsschub zu bekommen. Raumschiffe tun es die ganze Zeit. Der Planet kann Sie nicht auf eine Umlaufbahn bringen, die seine Umlaufbahn nicht mehr kreuzt, weil es nur ein Geschwindigkeits-Kick ist, es ist kein Positions-Kick. In den frühen Stadien, wenn sich die Planeten bilden, streuen sie diese Kometenobjekte so herum, dass das Perihel noch zwischen den Planeten verbleibt, aber die große Halbachse macht einen zufälligen Spaziergang, wenn Sie zerstreut werden. Die große Halbachse hüpft also herum und wächst langsam, weil sie nach außen diffundiert, bis zu dem Punkt, an dem die Galaxie gravitativ wichtig werden kann. Und das wirkt als Drehmoment. Was die Galaxie tut, ist, dass sie die große Halbachse nicht ändert, aber es ändert den Perihelabstand. Sie kommen also auf ein paar tausend AE hinaus und die Galaxie kann das Perihel vom Planetensystem wegheben, und dann sind Sie in der Oortschen Wolke eingefroren.

Die Umlaufbahnen der Oortschen Wolkenobjekte sind riesig, weil sie dort durch die Gravitationsunterstützung der Planeten verstärkt wurden, aber wie Levison feststellt, kann dieser Prozess nur sehr hohe Ellipsen erzeugen, die immer noch die Umlaufbahn des Planeten schneiden - am Ort der ursprünglichen Unterstützung, weil alle Ellipsenbahnen sind geschlossen.

Die Galaxie hingegen ist zu weit entfernt, um die Umlaufbahn von irgendjemandem anzuheben - sie kann keine Umlaufbahnenergie liefern -, aber was sie tut, ist , diese langen, dünnen elliptischen Umlaufbahnen kreisförmig zu machen. Levison bezeichnet dies als Drehmoment: den Austausch von radialer kinetischer Energie in Winkelgeschwindigkeit. Dies macht die Umlaufbahn weniger elliptisch, während die große Halbachse konstant bleibt (weil dies die Energie konstant hält), und es drückt daher das Perihel vom „inneren“ Sonnensystem weg (dh von Neptun nach innen), bis das Objekt nicht mehr sinnvoll interagieren kann mit alle Planeten, an diesem Punkt ist die Größe seiner Umlaufbahn versiegelt, und die einzig mögliche Änderung, die passieren kann, ist eine weitere Drift seiner Elliptizität, die durch Sterne außerhalb der Sonne verursacht wird.

Das fühlt sich für mich nach genug an, um weiterzukommen.

Die anderen Antworten sprechen über einige der Effekte. Dies ist eine ergänzende Antwort, die versucht, der Kraft hinter einem der Effekte eine Zahl zu geben - der Gravitationsanziehung.

Proxima Centuri ist der nächste Stern zu unserem Sonnensystem. Er ist etwa 4 × 10 ¹⁶ m entfernt und hat eine Masse von 2,45 × 10 ²⁹ kg. Die Masse der Erde beträgt etwa 5,97 × 10 ²⁴ kg. Setzen wir diese Werte in die Standard- Gravitationsformel ein, finden wir die Anziehungskraft der Schwerkraft zwischen der Erde und Proxima Centuri:

$F = \frac{G m_1 m_2}{r^2}$

$= \frac{6.67408 × 10^{-11} × 2.45 × 10^{29} × 5.97 × 10^{24}}{ (4 × 10^{16})^2 }$

$= 6.1 × 10^{10} N$

Das ist größer ¹ , als ich erwartet hatte, als ich mit dieser Berechnung begann.

Offensichtlich wirkt diese Kraft nicht isoliert auf die Erde. So ziemlich alle Objekte von irgendeiner Bedeutung in unserem eigenen Sonnensystem üben weitaus größere Gravitationskräfte als diese auf der Erde aus, deren Auswirkungen vor möglichen Auswirkungen von Proxima Centuri berücksichtigt werden sollten.

Außerdem wird auf alle Objekte des Sonnensystems ungefähr die gleiche Kraft (proportional zu ihrer Masse) ausgeübt, die von Proxima Centuri ausgeübt wird, und daher wird das Sonnensystem in dieser Hinsicht mehr oder weniger als ein Objekt in Bezug auf Proxima Centuri agieren. Es besteht sicherlich keine Erwartung, dass die Erde (oder irgendein anderes Objekt des Sonnensystems) plötzlich aus ihrer normalen Bewegung herausspringen und in Richtung Proxima Centuri davonsausen wird.

In den Kommentaren sind einige interessante Vergleiche aufgetaucht; Ich tabelliere sie hier für das Protokoll (die Zahlen sind alle sehr ungefähr):

$6.6 × 10^{9} N$- Gewicht (auf Meereshöhe) des größten Schiffs aller Zeiten ( Seawise Giant ), vollständig verdrängt.

$6.1 × 10^{10} N$- Anziehungskraft der Schwerkraft zwischen Erde und Proxima Centuri

$6 × 10^{11} N$- Gravitationskraft der Anziehungskraft zwischen Erde und Pluto

$2 × 10^{20} N$- Anziehungskraft zwischen Erde und Mond

Beachten Sie auch, dass die kombinierte Masse des Binärsystems Alpha Centuri etwas mehr als das 16-fache der Masse von Proxima Centuri beträgt und (in astronomischer Hinsicht) kaum weiter entfernt ist . Seine Anziehungskraft auf Objekte des Sonnensystems wird also 16-mal größer sein.

_{1 Bitte kommentieren/bearbeiten Sie, wenn Sie einen Fehler in der Berechnung sehen.}

Ich glaube nicht, dass das Licht von anderen Sternen als der Sonne heutzutage von großem praktischem Nutzen ist, außer für die klassische Navigation, wo es natürlich unerlässlich ist.

Ich denke, jeder Effekt kommt von der grenzenlosen Reichweite der Gravitationskraft, die mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, aber linear mit der Masse wächst, die die Kraft ausübt. Am offensichtlichsten beeinflusst ein Stern Planeten in seinem System. Ein Haufen Sterne beeinflusst ihren Sternhaufen und so weiter.

Überprüfen Sie dieses Unterkapitel in den Vorlesungen von Feynman.

Gravitationsbedingt gibt es täglich kaum unmittelbare Auswirkungen auf die Erde, obwohl über sehr lange Zeiträume Sterne, die nahe genug an der Sonne vorbeiziehen, die Umlaufbahnen von Oortschen Wolkenobjekten stören und sie zur Sonne (und zur Erde oder zu anderen Planeten) schicken könnten in unserem Sonnensystem).

Kulturell haben Sterne einen sehr großen Einfluss auf unsere Spezies. Religion, Kunst, Wissenschaft und andere Bereiche unserer Kultur schöpfen Inspiration und Wissen aus der Beobachtung der Sterne. Je mehr wir die Sterne und ihre Planeten studieren und verstehen, desto mehr verstehen wir uns selbst und unseren Platz im Universum. Wir hätten wohl nicht die gleiche Kultur, wenn wir die Sterne nicht über die Jahrhunderte hinweg bei uns gehabt hätten, und wir hätten einen anderen Einfluss auf die Erde gehabt, als wir es hatten. Da die Sterne uns beeinflussen und wir die Erde beeinflussen, beeinflussen die Sterne indirekt die Erde durch ihre Auswirkungen auf uns.

• Die Gravitation der Sterne in unserer Galaxie hält das Sonnensystem darin. Ich bin mir nicht sicher, ob das für die Erde oder für das Leben auf der Erde wichtig ist, aber es sorgt für schönere Nachthimmel.

• Gammastrahlenausbrüche wirken sich, wenn sie nah genug und (un)richtig ausgerichtet sind, auf die Erde aus. Es ist bekannt, dass ein Gammastrahlenereignis von einem "weichen Gamma-Repeater" , SGR 1900+14, die Erdatmosphäre beeinflusst hat, obwohl es 20.000 Lichtjahre entfernt war. Die stärkeren Ereignisse sind so mächtig, dass ein nahes Ereignis verheerend wäre. Glücklicherweise sind sie selten (ein paar pro Million Jahre pro Galaxie).

Machs Prinzip, dass Trägheit durch die Verteilung entfernter Sterne verursacht wird, war ein Prinzip, das Einstein versuchte, in GR zu integrieren, aber scheiterte.

Allerdings hat Barbour vor kurzem einen Aspekt des Machschen Prinzips in seine Zeittheorie aufgenommen: die Ephemeridenzeit

Eine Ephemeride gibt die Position von Himmelskörpern an, und die Dauer wird in Bezug auf solche Positionen abgeleitet.

Und

Eine künstliche Uhr, ein Chronometer, ist "ein Mechanismus zur Zeitmessung, der so gut wie möglich mit der Ephemeridenzeit synchronisiert ist ".

Insgesamt besteht die Stoßrichtung von Barbours Papier darin, zu zeigen, dass Zeit ein Aspekt eines zeitlosen Gesetzes ist, das den Wandel regelt.

Die fernen Sterne sind auch für kosmische Strahlung verantwortlich, die wiederum das Wetter der Erde beeinflussen kann