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如果能登陆冥王星,你会看到怎样的世界?那里的太阳有多大?

2020-10-06 09:01阅读(63)

如果能登陆冥王星,你会看到怎样的世界?那里的太阳有多大?:如果能登陆冥王星,你会看到怎样的世界?那里的太阳有多大?冥王星可能是一颗最憋屈的“行星”,它

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如果能登陆冥王星,你会看到怎样的世界?那里的太阳有多大?

冥王星可能是一颗最憋屈的“行星”,它在美国最萧条的时候被发现,鼓舞了无数美国人艰苦奋斗走出低谷,却在美国最辉煌的时代中被开除出九大行星行列,而它也是唯一一颗被发现者亲历的天体!


提醒:本文稍长,想要了解结果的直接跳到最后小节

冥王星的和它的悲喜“人生”

冥王星的发现要从海王星开始说起,1781年3月13日赫歇尔发现天王星后,这颗当时太阳系最外围的天体就成了天文学家竞相追捧的目标,经过多年的观测,为它制作了详细的星表,但众目睽睽之下,天王星总是躲迷藏,因为它的计算位置和实际观测位置总是有一个比较大的差距!

天王星躺着转

因此天文学家一直怀疑它的外面还有一颗行星,1843年英国天文学家约翰·柯西·亚当斯根据这个扰动计算出会影响天王星运动的第八颗行星轨道,但在1846年法国工艺学院的奥本·勒维耶计算出这个天体的轨道后才被准确发现,因此海王星也被称为是笔尖上发现的行星。


冥王星的发现

冥王星的发现和海王星有些类似,但又不一样,因为海王星被发现后,天文学家在观测中也发现了天王星类似的情况,观测和计算轨道存在一定的差异,但相差又不大,因此天文学家怀疑海王星外围还存在一个天体!


但仅从扰动来计算这颗天体,误差又极大,即使辅助搜索方向,也困难重重!而太阳系已经发现了八大行星,外围的行星肯定越来越少,因此哪个天文台要是能发现这颗行星,那么很明显功成名就是必然的!

汤博发现冥王星的照相底板

因此各大天文台都展开了这个名为X行星的搜索计划,终于在1930年2月18被发现了,而发现这个天体的却是罗威尔天文台一个名不见经传的,叫做克莱德·威廉·汤博的毛头小子!这让当时全球各大天文台都大跌眼镜,因为罗威尔天文台并不出名,而汤博还是个业余爱好者,一年前才被招进天文台。

年轻的汤博

冥王星奠定了汤博在天文界的地位,但冥王星似乎和别的行星有些不一样,它的直径只有2370千米,这是所有行星中最小的,甚至比月球的直径3470千米要小得多,而且它还有一个和它个头差不了多少的卫星卡戎(1180千米),它们两个还是互为潮汐锁定,也就永远面对面的运行方式。


除了这些以外,冥王星还有一个极其异常的轨道,近日点在海王星(30天文单位)轨道内,远日点则在50天文单位外,并且有一个和黄道面很大的倾角!

冥王星被开除,汤博搭乘新视野号掠过冥王星

冥王星被开除其实早有伏笔,它实在太小了,而在二十世纪末期,以及2000年后,随着天文望远镜的发展,大量海王星外天体被发现,这些天体甚至都和它个头差不多,比如阋神星,甚至一度以为还比它大,那么编号第十大行星,十一大行星?显然不能,因为实在太多了,所以只能委屈下冥王星,将它降级,因此在2006年的IAU大会上,冥王星被开除出了九大行星行列,降级为矮行星!


冥王星激励了美国一代人,他们对冥王星的感情很深,被开除后多个州都爆发了抗议,当然民众也是来刷刷存在感,毕竟和他们切身利益无关,喊几声也就罢了!


新视野号是冥王星被开除以前的2006年1月19日出发的,当然是否开除都不会影响它的任务,因为它负担的是冥王星天体组成以及起源的问题,因为这和太阳系是怎么诞生的有着莫大的联系,而且比较庄严的是,冥王星发现人克莱德·汤博(Clyde William Tombaugh)的部分骨灰也搭载在新视野号上!

汤博的骨灰和新视野号

也许这是唯一一颗发现者亲历的天体,其他天文学家再无缘此殊荣!

2015年7月14日,新视野号探测器飞掠冥王星,最近距离13695公里,速度为每秒13.78公里,自发现85年后,终于在上帝角度观测到了冥王星,那个真实感让无数冥王星粉丝热泪盈眶!但由于新视野号携带燃料不足,无法减速泊入冥王星轨道,因此继续飞向茫茫的太空,追随旅行者的脚步!




假如我们在冥王星上,将会看到一个如何的太阳?

在地球上看太阳,大约是个视角0.5度的光斑,当然这个光斑可刺眼得很,因为它的视星等达到了-26.7等左右,这个级别在地球上就是至高无上的太阳,它的光芒普照大地,滋养了地球万物!那么跑到冥王星上,还能滋养万物吗?它看起来有多大?又有多亮?

  • 太阳在冥王星上看起来有多大?

太阳的直径:1392000KM

冥王星的近日点:30天文单位(44亿公里)

冥王星的远日点:49天文单位(74亿公里)

那么根据三角函数简单算下,冥王星分别处在这两个位置时,两者的视直径分别为:

近日点:0.018126度

远日点:0.010778度

实在是有点小啊,当然按肉眼最小分辨大约23角秒算,远日点时也有38.8角秒,因此分别出圆面还是绰绰有余的,只是看起来特别刺眼,肉眼很难区分圆面,必须带上墨墨黑的墨镜才可以!

  • 太阳在冥王星上看起来有多亮?

太阳的绝对星等为4.83,那么根据下图计算公式计算后得到冥王星看太阳的视星等为:


近日点:-19.4等

远日点:-18.3等

这大概是多亮呢?估计没多少人有概念,按满月-12.7等计算,近日点时大约是478倍,远日点也有173倍,所以在冥王星看个报纸应该是没啥大问题,但晒太阳还是不必了,因为冥王星表面温度大约是-223℃,它能将氧气冻成雪花,所有太阳还真不是那么好晒的!

大概就这个感觉

假如登陆冥王星的话,我们会看到山脉和氮气结成的冰,因为在-223℃的低温下,氧气也变成了雪花,但冥王星大气不含氧气,只有氮气和甲烷,而且大气压只有0.1kPa,这是个什么概念呢?地球上一个标准大气压是103kPa,也就是地球大气压的千分之一左右,按地球标准来看的话,也就算是真空了!


大气稀薄,太阳只是一个光点,天空都是黑暗的,只要不朝着太阳看就能看到满天繁星!还有,能看到一个硕大的卡戎卫星,因为卡戎直径1200千米,距离才19570千米,因此在冥王星上看起来,它的视角大约有3.5度,吓人不?大约是月亮视面积的49倍,这看起来是不是够大?


另外由于卡戎和冥王星已经互相潮汐锁定,因此无论在冥王星哪个位置看,要么看到卡戎一动不动,要么看不到卡戎!


冥王星还有可能有热泉,这也是导致它表面某些物体移动的原因,但冥王星还是太冷了,即使身着宇航服,也坚持不了多久,还是赶紧想办法开溜吧,要是冻成冰棍,实在不太划算!逃离冥王星比较容易,它的重力加速度只有0.655m/s2,只有地球的1/15,逃逸速度只有1.229千米/秒,所以在冥王星上行走,一不小心就蹦很远,想要起飞,“油门轻轻一点”就飞了!

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如果能登陆冥王星,你会看到怎样的世界?那里的太阳有多大?

人类对太阳系范围的认知,是一个循序渐进的过程,从18世纪末期天王星被发现之后,人们一度以为它就是太阳系的边界。后来,随着科学们们对天王星轨道监测的不断深入,发现从理论上计算出的轨道与实际观测的出入很大,因此科学家们认为在天王星的轨道外侧仍然存在着一颗行星,后来在19世纪中叶海王星被发现了。不过,由于同样监测到的实际轨道和理论计算仍有差异,天王星之外科学家们认为肯定还会有较大质量的天体存在,这就为冥王星的发现奠定了理论基础。


在那个时期,应用专业或者自制的天文望远镜来搜索太阳系第九大行星,成为了当时的热点,很多科学人士和“发烧友”趋之若鹜。在20世纪30年代,美国人汤博通过持续观测双子座天体,在利用天文望远镜拍摄到的照片中,首次发现了海王星之外的一个质量较大的天体,后来被一个英国小女孩称为“Pluto”,一直延用至今,当时被定义为太阳系第九大行星。


不过,冥王星坐上太阳系行星的“宝座”没有持续很长时间,因为在冥王星发现后,在其轨道所在位置附近,一批与它质量、个头差不多的星体相继被发现,这些星体被科学家们称为类冥星体,总不能将这些都一股脑都定义为太阳系的行星吧,这也太不严肃了,于是国际天文学会在2006年时,重新定义了太阳系的行星标准,提高了准入门槛,其中离主要的3条标准为,一是处于围绕太阳公转的轨道上,二是天体的质量要足够大,形状接近球体;三是要具备能够清除自身公转轨道上其它星体的能力。很显然,对于第三条标准来说,冥王星是不合格的,惨遭降级,与其它类冥星体一起,被科学家们划到矮行星的行列,这些矮行星和其它众多小行星所处的区域,也因此被定义为柯伊伯带。


2015年,美国发射了新视野号探测器,首次对冥王星进行了较近距离的观测,其距离最近冥王星13700公里左右,这个距离要比地球和月球近得多,虽然由于燃料不足的原因,新视野号没有实现入轨冥王星,但所拍摄到的照片和监测到的数据,为人们深入认知冥王星提供了不可多得的第一手资料。


如果要总结冥王星的特点,总体来看有四个词可以概括它突出的特征,那就是远、小、冷、特。之所以说“远”,那就是距离太阳很远,它的轨道近日点距离太阳30个天文单位、远日点达到50个天文单位,也就是它在近日点和远日点,与太阳的距离分别是地日距离的30倍和50倍,在这么远的距离下,应用一般的天文望远镜是很难观测到其表面的具体细节的。


之所以说“小”,它的半径仅为1100多公里,还没有月球大,是地球的五分之一。其质量大约为1.47*10^19吨,仅为地球质量的千分之二点五。正是因为它的体积和质量非常小,再加上与它相邻的海王星轨道“异常”,才使得科学家们对它的身份地位产生了怀疑,推动更改了太阳系的行星“入门”准则。


之所以说“冷”,这是与它距离太阳非常遥远有直接关系。虽然新视野号近距离观测过冥王星,但是没有实现入轨,更没有降落到表面,所以对于它表面的具体温度目前还未准确知晓。不过,科学家们结合新视野号的实际观测数据、冥王星的轨道特征、热辐射衰减规律等,推测出其表面温度大约在零下210摄氏度到零下240摄氏度之间。在这么低的气温下,其表面绝大部分气体都被“固化”形成了冰层,覆盖到整个星体的外部,这也使得我们在看到它的照片时比较光亮的原因。


之所以说“特”,主要是形容它的运行规律很特别,一方面是它公转的轨道偏心率非常高,接近0.25,是一个标准的椭圆形,造成了它的近日点和远日点的距离差非常大,它的公转轨道与海王星有明显的交叉现象,说明在一段时间内它与太阳的距离甚至比海王星还要近。另一方面,它的自转方向特殊,与金星一样是顺时针的(沿着太阳系平面的北极方向来看),再加上冥王星公转轨道的黄赤交角很大(17度),科学家们推测在其形成的早期,极有可能受到了大质量天体的剧烈撞击。


我们根据冥王星与太阳的距离、太阳直径,按照三角函数可以比较容易计算出,在冥王星上观看太阳的大小,那就是在近日点时其视直径为0.018度,远日点时为0.01度,从大小上来看,是地球上观察太阳视直径的1/30-1/50,虽然这么小,但以人类眼镜的视角分辨率来看是可以看到“圆盘”形状的。同时,我们根据恒星视星等和绝对星等的对应关系M=m+5*lg(d0/d),可以计算出在地球上观看冥王星,其在近日点视星等为-19.4、远日点为-18.3,作为对比,满月时在地球上的视星等为-12.7,这也意味着在冥王星上看太阳,要比地球夜间看满月时的亮度高百倍之多。


所以,如果我们有幸能够到达冥王星表面,在充分做好保温、防冻等必要措施的基础上,可以看到比较明亮的太阳光点、被冥王星潮汐锁定的巨大卫星-卡戎,以及周围由冰冻气体覆盖的星体表面,那种满眼陌生而又震撼的感觉,会同时伴随着孤独和恐惧,共同交织在我们的心头。

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如果能够登陆冥王星,我们会看到怎样的世界呢?咱们可以根据目前对冥王星的了解来想象一下!

冥王星是一个怎样的星球呢?冥王星是曾经的太阳系第九大行星。不过后来科学家发现冥王星实在是太小了。它不符合一些大行星的特点。于是在2006年的时候,科学家聚到一起开会研究了一下,重新定义了行星,把冥王星给降级为矮行星了。这是冥王星永远的痛!

图示:,冥王星被降级为矮行星

冥王星有多小呢?我们来看一下冥王星的质量和体积数据,把它和地球以及月球比较一下。冥王星的质量是1.473×10^22千克,即1473亿亿吨。冥王星的直径是2370公里。乍一看冥王星也是个大家伙啊。不过有句话叫做“人比人得死”。冥王星要是和地球甚至和地球的小伙伴月球比起来都要小很多。

和地球比起来,冥王星的质量仅仅是地球的1/400,直径差不多是地球的1/5,。从体积上看地球有大约156个冥王星那么大。和月球比起来,冥王星的质量只有月球的1/5,直径大约是月球的2/3。从体积上看,月球有3个冥王星大。我们把冥王星和地球、月球放在一起就像下面这样。

图示:地球月球和冥王星比较

我们在看当年登月宇航员在月球表面行走的视频时会发现,宇航员都有种身轻如燕的感觉。这是因为月球的表面重力只有地球的1/6。也就是说一个体重60公斤的宇航员来到月球就只有10公斤了。而冥王星表面的重力更小,只有月球的2/5 ,大约是地球的1/14 。这样体重60公斤的宇航员来到了冥王星就只有4公斤多点了。

如果我们用身轻如燕来形容在月球上的感觉,那么在冥王星上面就只好用“轻于鸿毛”来形容了。

图示:在月球上的宇航员

这是冥王星的小给我们带来的感觉。此外冥王星距离太阳还很远。这又会带给我们怎样的感觉呢?冥王星在远日点的时候距离太阳有73亿公里,在近日点的时候距离太阳有44.3亿公里。不管是在近日点还是在远日点上,冥王星给我们的感觉就是寒冷。由于距离太阳遥远的缘故,冥王星表面温度可达零下223℃。在冥王星上,氮气也甲烷都被冻成固体。这样低的温度一定要做好防寒保温防护。不然后果可不是感冒这么简单。

在寒冷的冥王星上我们会看到由纯水冰形成的冰山高达6000米,有4000多米高的低温火山,有巨大的陨石坑还有由氮冰形成的一望无际的平原。总之一句话,在冥王星上面满眼的冰天雪地。

图示:冥王星表面的冰山和冰原

冥王星很冷,原因是它距离太阳太远。那么在冥王星上面看到的太阳有多大呢?又有多亮呢?我们可以通过计算太阳的视直径来了解一下在冥王星上看到的太阳大小。通过视星等的计算来了解下在冥王星上看到的太阳有多亮。

视直径就我们的眼睛和看到的天体最宽边缘之间的夹角。视直径的大小和天体直径大小以及它到我们眼睛的距离有关系。冥王星到太阳的平均距离为58.65亿公里。太阳的直径为1392000公里。这样我们就可以计算出在冥王星上看到的太阳的视直径是0.0136°

图示:视直径

这是多大呢?我们在地球上看到的太阳视直径0.53°。地球上看到的太阳要比在冥王星上看到的太阳大39倍。人眼最小能够分辨大约0.007°的物体,因此我们在冥王星上看到的太阳还是一个小小的圆面。就像这篇文章中的句号一样,是一个圆圈而不是原点。

图示:在冥王星上看到的太阳和地球上的大小比例

那么冥王星上的太阳有多亮呢?我们可以通过一个计算视星等的公式来了解一下。这里的M是太阳的绝对星等4.83,m就是我们计算的冥王星那里的太阳视星等。我们以冥王星在远日点的时候74亿公里为例计算,结果为-18.3等。

图示:视星等的计算

这意味着冥王星的天空中的太阳有多亮呢?和满月来比较一下。中秋佳节的圆月视星等为-12.7等。这样一比较,冥王星天空中的太阳要比满月亮173倍。想象一下还是很亮的啊。如果对亮度的倍数没有感觉的话,我们这样理解就可以了。冥王星的正午时分的亮度就像是地球上太阳落山半小时后的黄昏时分那样。

在冥王星上面什么感觉?我们现在利用我们所了解的知识基本上勾勒出来了。在冥王星上面我们会感觉走起路来轻飘飘的,周围是一片冰天雪地十分的寒冷,太阳小的快变成圆点了,但是依然十分明亮。即使在中午,冥王星上面也很昏暗的。这里真有点像是神话故事中的冥界。冥王星的名字真的是有些实至名归啊。

图示:冥王星的表面

这就是我想象的在冥王星上所看到的世界。当然了天空中还有几颗冥王星的卫星,这里不多聊了。朋友们觉得在冥王星上面还又怎么样的体验呢?一块讨论下吧!

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冥王星太小了,比月球还小,谈不上行星。在冥王星看太阳就好像在地球上看星星差不多