-
1 # 星辰大海路上的種花家
-
2 # 優美生態環境保衛者
如果能登陸冥王星,你會看到怎樣的世界?那裡的太陽有多大?
人類對太陽系範圍的認知,是一個循序漸進的過程,從18世紀末期天王星被發現之後,人們一度以為它就是太陽系的邊界。後來,隨著科學們們對天王星軌道監測的不斷深入,發現從理論上計算出的軌道與實際觀測的出入很大,因此科學家們認為在天王星的軌道外側仍然存在著一顆行星,後來在19世紀中葉海王星被發現了。不過,由於同樣監測到的實際軌道和理論計算仍有差異,天王星之外科學家們認為肯定還會有較大質量的天體存在,這就為冥王星的發現奠定了理論基礎。
在那個時期,應用專業或者自制的天文望遠鏡來搜尋太陽系第九大行星,成為了當時的熱點,很多科學人士和“發燒友”趨之若鶩。在20世紀30年代,美華人湯博透過持續觀測雙子座天體,在利用天文望遠鏡拍攝到的照片中,首次發現了海王星之外的一個質量較大的天體,後來被一個英國小女孩稱為“Pluto”,一直延用至今,當時被定義為太陽系第九大行星。
不過,冥王星坐上太陽系行星的“寶座”沒有持續很長時間,因為在冥王星發現後,在其軌道所在位置附近,一批與它質量、個頭差不多的星體相繼被發現,這些星體被科學家們稱為類冥星體,總不能將這些都一股腦都定義為太陽系的行星吧,這也太不嚴肅了,於是國際天文學會在2006年時,重新定義了太陽系的行星標準,提高了准入門檻,其中離主要的3條標準為,一是處於圍繞太陽公轉的軌道上,二是天體的質量要足夠大,形狀接近球體;三是要具備能夠清除自身公轉軌道上其它星體的能力。很顯然,對於第三條標準來說,冥王星是不合格的,慘遭降級,與其它類冥星體一起,被科學家們劃到矮行星的行列,這些矮行星和其它眾多小行星所處的區域,也因此被定義為柯伊伯帶。
2015年,美國發射了新視野號探測器,首次對冥王星進行了較近距離的觀測,其距離最近冥王星13700公里左右,這個距離要比地球和月球近得多,雖然由於燃料不足的原因,新視野號沒有實現入軌冥王星,但所拍攝到的照片和監測到的資料,為人們深入認知冥王星提供了不可多得的第一手資料。
如果要總結冥王星的特點,總體來看有四個詞可以概括它突出的特徵,那就是遠、小、冷、特。之所以說“遠”,那就是距離太陽很遠,它的軌道近日點距離太陽30個天文單位、遠日點達到50個天文單位,也就是它在近日點和遠日點,與太陽的距離分別是地日距離的30倍和50倍,在這麼遠的距離下,應用一般的天文望遠鏡是很難觀測到其表面的具體細節的。
之所以說“小”,它的半徑僅為1100多公里,還沒有月球大,是地球的五分之一。其質量大約為1.47*10^19噸,僅為地球質量的千分之二點五。正是因為它的體積和質量非常小,再加上與它相鄰的海王星軌道“異常”,才使得科學家們對它的身份地位產生了懷疑,推動更改了太陽系的行星“入門”準則。
之所以說“冷”,這是與它距離太陽非常遙遠有直接關係。雖然新視野號近距離觀測過冥王星,但是沒有實現入軌,更沒有降落到表面,所以對於它表面的具體溫度目前還未準確知曉。不過,科學家們結合新視野號的實際觀測資料、冥王星的軌道特徵、熱輻射衰減規律等,推測出其表面溫度大約在零下210攝氏度到零下240攝氏度之間。在這麼低的氣溫下,其表面絕大部分氣體都被“固化”形成了冰層,覆蓋到整個星體的外部,這也使得我們在看到它的照片時比較光亮的原因。
之所以說“特”,主要是形容它的執行規律很特別,一方面是它公轉的軌道偏心率非常高,接近0.25,是一個標準的橢圓形,造成了它的近日點和遠日點的距離差非常大,它的公轉軌道與海王星有明顯的交叉現象,說明在一段時間內它與太陽的距離甚至比海王星還要近。另一方面,它的自轉方向特殊,與金星一樣是順時針的(沿著太陽系平面的北極方向來看),再加上冥王星公轉軌道的黃赤交角很大(17度),科學家們推測在其形成的早期,極有可能受到了大質量天體的劇烈撞擊。
我們根據冥王星與太陽的距離、太陽直徑,按照三角函式可以比較容易計算出,在冥王星上觀看太陽的大小,那就是在近日點時其視直徑為0.018度,遠日點時為0.01度,從大小上來看,是地球上觀察太陽視直徑的1/30-1/50,雖然這麼小,但以人類眼鏡的視角解析度來看是可以看到“圓盤”形狀的。同時,我們根據恆星視星等和絕對星等的對應關係M=m+5*lg(d0/d),可以計算出在地球上觀看冥王星,其在近日點視星等為-19.4、遠日點為-18.3,作為對比,滿月時在地球上的視星等為-12.7,這也意味著在冥王星上看太陽,要比地球夜間看滿月時的亮度高百倍之多。
所以,如果我們有幸能夠到達冥王星表面,在充分做好保溫、防凍等必要措施的基礎上,可以看到比較明亮的太Sunny點、被冥王星潮汐鎖定的巨大衛星-卡戎,以及周圍由冰凍氣體覆蓋的星體表面,那種滿眼陌生而又震撼的感覺,會同時伴隨著孤獨和恐懼,共同交織在我們的心頭。
-
3 # 兔斯基聊科學
如果能夠登陸冥王星,我們會看到怎樣的世界呢?咱們可以根據目前對冥王星的瞭解來想象一下!
冥王星是一個怎樣的星球呢?冥王星是曾經的太陽系第九大行星。不過後來科學家發現冥王星實在是太小了。它不符合一些大行星的特點。於是在2006年的時候,科學家聚到一起開會研究了一下,重新定義了行星,把冥王星給降級為矮行星了。這是冥王星永遠的痛!
圖示:,冥王星被降級為矮行星
冥王星有多小呢?我們來看一下冥王星的質量和體積資料,把它和地球以及月球比較一下。冥王星的質量是1.473×10^22千克,即1473億億噸。冥王星的直徑是2370公里。乍一看冥王星也是個大傢伙啊。不過有句話叫做“人比人得死”。冥王星要是和地球甚至和地球的小夥伴月球比起來都要小很多。
和地球比起來,冥王星的質量僅僅是地球的1/400,直徑差不多是地球的1/5,。從體積上看地球有大約156個冥王星那麼大。和月球比起來,冥王星的質量只有月球的1/5,直徑大約是月球的2/3。從體積上看,月球有3個冥王星大。我們把冥王星和地球、月球放在一起就像下面這樣。
圖示:地球月球和冥王星比較
我們在看當年登月宇航員在月球表面行走的影片時會發現,宇航員都有種身輕如燕的感覺。這是因為月球的表面重力只有地球的1/6。也就是說一個體重60公斤的宇航員來到月球就只有10公斤了。而冥王星表面的重力更小,只有月球的2/5 ,大約是地球的1/14 。這樣體重60公斤的宇航員來到了冥王星就只有4公斤多點了。
如果我們用身輕如燕來形容在月球上的感覺,那麼在冥王星上面就只好用“輕於鴻毛”來形容了。
圖示:在月球上的宇航員
這是冥王星的小給我們帶來的感覺。此外冥王星距離太陽還很遠。這又會帶給我們怎樣的感覺呢?冥王星在遠日點的時候距離太陽有73億公里,在近日點的時候距離太陽有44.3億公里。不管是在近日點還是在遠日點上,冥王星給我們的感覺就是寒冷。由於距離太陽遙遠的緣故,冥王星表面溫度可達零下223℃。在冥王星上,氮氣也甲烷都被凍成固體。這樣低的溫度一定要做好防寒保溫防護。不然後果可不是感冒這麼簡單。
在寒冷的冥王星上我們會看到由純水冰形成的冰山高達6000米,有4000多米高的低溫火山,有巨大的隕石坑還有由氮冰形成的一望無際的平原。總之一句話,在冥王星上面滿眼的冰天雪地。
圖示:冥王星表面的冰山和冰原
冥王星很冷,原因是它距離太陽太遠。那麼在冥王星上面看到的太陽有多大呢?又有多亮呢?我們可以透過計算太陽的視直徑來了解一下在冥王星上看到的太陽大小。透過視星等的計算來了解下在冥王星上看到的太陽有多亮。
視直徑就我們的眼睛和看到的天體最寬邊緣之間的夾角。視直徑的大小和天體直徑大小以及它到我們眼睛的距離有關係。冥王星到太陽的平均距離為58.65億公里。太陽的直徑為1392000公里。這樣我們就可以計算出在冥王星上看到的太陽的視直徑是0.0136°
圖示:視直徑
這是多大呢?我們在地球上看到的太陽視直徑0.53°。地球上看到的太陽要比在冥王星上看到的太陽大39倍。人眼最小能夠分辨大約0.007°的物體,因此我們在冥王星上看到的太陽還是一個小小的圓面。就像這篇文章中的句號一樣,是一個圓圈而不是原點。
圖示:在冥王星上看到的太陽和地球上的大小比例
那麼冥王星上的太陽有多亮呢?我們可以透過一個計算視星等的公式來了解一下。這裡的M是太陽的絕對星等4.83,m就是我們計算的冥王星那裡的太陽視星等。我們以冥王星在遠日點的時候74億公里為例計算,結果為-18.3等。
圖示:視星等的計算
這意味著冥王星的天空中的太陽有多亮呢?和滿月來比較一下。中秋佳節的圓月視星等為-12.7等。這樣一比較,冥王星天空中的太陽要比滿月亮173倍。想象一下還是很亮的啊。如果對亮度的倍數沒有感覺的話,我們這樣理解就可以了。冥王星的正午時分的亮度就像是地球上太陽落山半小時後的黃昏時分那樣。
在冥王星上面什麼感覺?我們現在利用我們所瞭解的知識基本上勾勒出來了。在冥王星上面我們會感覺走起路來輕飄飄的,周圍是一片冰天雪地十分的寒冷,太陽小的快變成圓點了,但是依然十分明亮。即使在中午,冥王星上面也很昏暗的。這裡真有點像是神話故事中的冥界。冥王星的名字真的是有些實至名歸啊。
圖示:冥王星的表面
回覆列表
如果能登陸冥王星,你會看到怎樣的世界?那裡的太陽有多大?
冥王星可能是一顆最憋屈的“行星”,它在美國最蕭條的時候被發現,鼓舞了無數美華人艱苦奮鬥走出低谷,卻在美國最輝煌的時代中被開除出九大行星行列,而它也是唯一一顆被發現者親歷的天體!
提醒:本文稍長,想要了解結果的直接跳到最後小節
冥王星的和它的悲喜“人生”冥王星的發現要從海王星開始說起,1781年3月13日赫歇爾發現天王星後,這顆當時太陽系最外圍的天體就成了天文學家競相追捧的目標,經過多年的觀測,為它製作了詳細的星表,但眾目睽睽之下,天王星總是躲迷藏,因為它的計算位置和實際觀測位置總是有一個比較大的差距!
天王星躺著轉
因此天文學家一直懷疑它的外面還有一顆行星,1843年英國天文學家約翰·柯西·亞當斯根據這個擾動計算出會影響天王星運動的第八顆行星軌道,但在1846年法國工藝學院的奧本·勒維耶計算出這個天體的軌道後才被準確發現,因此海王星也被稱為是筆尖上發現的行星。
冥王星的發現
冥王星的發現和海王星有些類似,但又不一樣,因為海王星被發現後,天文學家在觀測中也發現了天王星類似的情況,觀測和計算軌道存在一定的差異,但相差又不大,因此天文學家懷疑海王星外圍還存在一個天體!
但僅從擾動來計算這顆天體,誤差又極大,即使輔助搜尋方向,也困難重重!而太陽系已經發現了八大行星,外圍的行星肯定越來越少,因此哪個天文臺要是能發現這顆行星,那麼很明顯功成名就是必然的!
湯博發現冥王星的照相底板
因此各大天文臺都展開了這個名為X行星的搜尋計劃,終於在1930年2月18被發現了,而發現這個天體的卻是羅威爾天文臺一個名不見經傳的,叫做克萊德·威廉·湯博的毛頭小子!這讓當時全球各大天文臺都大跌眼鏡,因為羅威爾天文臺並不出名,而湯博還是個業餘愛好者,一年前才被招進天文臺。
年輕的湯博
冥王星奠定了湯博在天文界的地位,但冥王星似乎和別的行星有些不一樣,它的直徑只有2370千米,這是所有行星中最小的,甚至比月球的直徑3470千米要小得多,而且它還有一個和它個頭差不了多少的衛星卡戎(1180千米),它們兩個還是互為潮汐鎖定,也就永遠面對面的執行方式。
除了這些以外,冥王星還有一個極其異常的軌道,近日點在海王星(30天文單位)軌道內,遠日點則在50天文單位外,並且有一個和黃道面很大的傾角!
冥王星被開除,湯博搭乘新視野號掠過冥王星冥王星被開除其實早有伏筆,它實在太小了,而在二十世紀末期,以及2000年後,隨著天文望遠鏡的發展,大量海王星外天體被發現,這些天體甚至都和它個頭差不多,比如鬩神星,甚至一度以為還比它大,那麼編號第十大行星,十一大行星?顯然不能,因為實在太多了,所以只能委屈下冥王星,將它降級,因此在2006年的IAU大會上,冥王星被開除出了九大行星行列,降級為矮行星!
冥王星激勵了美國一代人,他們對冥王星的感情很深,被開除後多個州都爆發了抗議,當然民眾也是來刷刷存在感,畢竟和他們切身利益無關,喊幾聲也就罷了!
新視野號是冥王星被開除以前的2006年1月19日出發的,當然是否開除都不會影響它的任務,因為它負擔的是冥王星天體組成以及起源的問題,因為這和太陽系是怎麼誕生的有著莫大的聯絡,而且比較莊嚴的是,冥王星發現人克萊德·湯博(Clyde William Tombaugh)的部分骨灰也搭載在新視野號上!
湯博的骨灰和新視野號
也許這是唯一一顆發現者親歷的天體,其他天文學家再無緣此殊榮!
2015年7月14日,新視野號探測器飛掠冥王星,最近距離13695公里,速度為每秒13.78公里,自發現85年後,終於在上帝角度觀測到了冥王星,那個真實感讓無數冥王星粉絲熱淚盈眶!但由於新視野號攜帶燃料不足,無法減速泊入冥王星軌道,因此繼續飛向茫茫的太空,追隨旅行者的腳步!
假如我們在冥王星上,將會看到一個如何的太陽?在地球上看太陽,大約是個視角0.5度的光斑,當然這個光斑可刺眼得很,因為它的視星等達到了-26.7等左右,這個級別在地球上就是至高無上的太陽,它的光芒普照大地,滋養了地球萬物!那麼跑到冥王星上,還能滋養萬物嗎?它看起來有多大?又有多亮?
太陽在冥王星上看起來有多大?太陽的直徑:1392000KM
冥王星的近日點:30天文單位(44億公里)
冥王星的遠日點:49天文單位(74億公里)
那麼根據三角函式簡單算下,冥王星分別處在這兩個位置時,兩者的視直徑分別為:
近日點:0.018126度
遠日點:0.010778度
實在是有點小啊,當然按肉眼最小分辨大約23角秒算,遠日點時也有38.8角秒,因此分別出圓面還是綽綽有餘的,只是看起來特別刺眼,肉眼很難區分圓面,必須帶上墨墨黑的墨鏡才可以!
太陽在冥王星上看起來有多亮?太陽的絕對星等為4.83,那麼根據下圖計算公式計算後得到冥王星看太陽的視星等為:
近日點:-19.4等
遠日點:-18.3等
這大概是多亮呢?估計沒多少人有概念,按滿月-12.7等計算,近日點時大約是478倍,遠日點也有173倍,所以在冥王星看個報紙應該是沒啥大問題,但曬太陽還是不必了,因為冥王星表面溫度大約是-223℃,它能將氧氣凍成雪花,所有太陽還真不是那麼好曬的!
大概就這個感覺
假如登陸冥王星的話,我們會看到山脈和氮氣結成的冰,因為在-223℃的低溫下,氧氣也變成了雪花,但冥王星大氣不含氧氣,只有氮氣和甲烷,而且大氣壓只有0.1kPa,這是個什麼概念呢?地球上一個標準大氣壓是103kPa,也就是地球大氣壓的千分之一左右,按地球標準來看的話,也就算是真空了!
大氣稀薄,太陽只是一個光點,天空都是黑暗的,只要不朝著太陽看就能看到滿天繁星!還有,能看到一個碩大的卡戎衛星,因為卡戎直徑1200千米,距離才19570千米,因此在冥王星上看起來,它的視角大約有3.5度,嚇人不?大約是月亮視面積的49倍,這看起來是不是夠大?
另外由於卡戎和冥王星已經互相潮汐鎖定,因此無論在冥王星哪個位置看,要麼看到卡戎一動不動,要麼看不到卡戎!
冥王星還有可能有熱泉,這也是導致它表面某些物體移動的原因,但冥王星還是太冷了,即使身著宇航服,也堅持不了多久,還是趕緊想辦法開溜吧,要是凍成冰棒,實在不太划算!逃離冥王星比較容易,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,一不小心就蹦很遠,想要起飛,“油門輕輕一點”就飛了!