地球围绕太阳的轨道总是在变化。它每年都不会发生显着变化,但随着时间的推移,月球和其他行星的引力会导致地球轨道发生变化。这种迁移影响地球的气候。例如,地球轨道的逐渐移动和地轴倾斜的变化导致了米兰科维奇气候周期。因此,如果你想了解古气候或地球气候在地质时期的变化,了解遥远过去的地球轨道是有帮助的。
幸运的是,牛顿力学和万有引力定律在时间上既可以向后也可以向前。我们可以利用牛顿动力学来预测日食和航天器到外太阳系的轨迹,但我们也可以用它来倒转时钟并将地球轨道绘制到遥远的过去。在限制之内。
由于两个以上物体的轨道运动没有精确的解,我们必须通过计算来进行计算。工作中会出现一些混乱,因此,我们对大型太阳系天体当前位置和运动的任何不确定性都会降低我们回溯到更远的时间的准确性。幸运的是,通过雷达测距和其他测量,我们的计算非常准确,我们可以有信心地追溯到一亿年前的地球轨道。或者说我们是这么认为的,因为一篇新论文表明我们一直忽视了经过恒星的引力效应。
大多数恒星距离太远,无法对地球轨道产生任何可测量的影响。它们对我们世界的牵引力就像奥尔特云中遥远的岩石一样。但时不时会有明星近距离靠近。虽然距离还不够近,不足以让我们的太阳系陷入混乱,但足够近,足以给太阳行星带来引力推动。最近一次近距离接近的是 HD 7977。目前这颗恒星距离太阳约 250 光年,但在 280 万年前,它经过距太阳 30,000 个天文单位或半光年的范围。它可能已经距离太阳近 4,000 个天文单位。在较远的距离处,HD 7977 的重力效应可以忽略不计,但在距离较近的一端,它会很显着。当你将其添加到计算组合中时,地球过去轨道的不确定性使得人们很难对超过 5000 万年有信心。这对古气候研究产生了重大影响。
例如,大约 5600 万年前,地球进入了古新世-始新世最热时期,全球气温上升了 5 – 8 °C。轨道模型指出,当时地球的轨道特别偏心,这可能是根本原因。但这项新研究提出了这一结论的不确定性,这意味着地质活动等其他因素可能发挥了重要作用。
据估计,每 2000 万年左右就有一颗恒星经过太阳 10,000 个天文单位范围内。这意味着,当我们将地球的轨道运动绘制得更深入到过去时,我们还必须寻找可能写在恒星中的影响。