打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
如果太阳系存在第九大行星,我想问......

最近,你肯定已经在各大新闻里看到了太阳系存在第九大行星的消息。如果你还不知道,下面是几个要点。(由于还不能完全确定它是否存在,下面我称该行星为行星X,代表未知。)


  • 在太阳系的柯伊伯带(比冥王星还远),天文学家发现其中6颗天体的运行轨道异常。

  • 如果我们假设有一颗行星存在,对这些天体产生了引力影响,就可以解释这些运行轨道的异常。因此天文学家相信太阳系或许存在行星X。

  • 根据柯伊伯带的天体运行轨迹可以推算出行星X环绕太阳一周需时1至2万年,半长轴为700 AU(1 AU是地球到太阳的距离)。

  • 行星X的质量远大于地球,大约为地球的十倍。半径为13,000到26,000公里之间(地球的半径为6,371公里)



紫色的轨迹代表柯伊伯带的六颗天体,称为“矮行星”。如果存在第九大行星(橙色轨迹)就可以解释六颗矮行星的运行轨迹异常。(图片来源:Caltech/R.Hurt)


现在我们已经大概了解了行星X的一些信息,我们就考虑一些实际的问题。


“新视野号”需要耗时多久才能到达行星X?


这个问题我们需要进一步的澄清,并把它划分为两个问题。第一,“新视野号”(前不久才抵达冥王星)在它现在的位置需要多久才能抵达新行星?答案或许是无限久。因为新视野无法获得足够的燃料继续供他航行那么远的距离。


那么我们再换个问法,一个像“新视野号”的飞船需要多久才能到达行星X。虽然“新视野号”并不是以恒速在空间中飞行的,但是为了简化计算下面我就取飞船的平均速度为每秒16,000米。假定飞船要飞行到行星X离太阳最近的距离(近日点),也就是200AU。现在我们就可以用平均速度(一维的情况)的标准定义来计算。把这两个数字代入下面的公式:

我们就得到187后面再跟7个零秒的时间,如果把秒转换为年,那么得到的结果就是59.3年。作为比较,“新视野号”飞到冥王星耗时了9年。那么,如果飞船要飞到行星X离太阳最远的距离(远日点),那得到的结果将是355.7年。啊哦!这么久远的时间,如果想看看行星X的真面目(如果它真的存在),看来唯一的办法就是要制造更快的宇宙飞船!


在行星X上散步是何等感受?


我们需要首先假设行星X拥有固态表面。那么我们走在行星X上是什么感受?这其实跟行星表面引力场有关。在地球的表面,我们感受到的引力场强度是9.8N/kg。我们切身体会在到在地球表面的情况,所以这个数字可以帮助我们来做比较。


一个行星的表面引力场强度(g)取决于行星的质量(M)和半径(R)。质量越大行星,引力场越强。相反,半径越大则引力场越弱。在行星表面的引力场大小可以通过如下公式简单计算:

利用行星X的最大和最小半径取值,我们通过上面的公式很快就可以得到引力场强度为5.9和23.7N/kg。所以,行星X上的引力场强度跟地球比较接近(但是更加寒冷)。当然,如果行星X拥有上限半径,那我们感受到的引力强度是23.7N/kg,这将使我们寸步难行。


在行星X的表面有多冷?


这里,我们假设行星X上并没有大气层,这很重要,因为行星上的大气层会对行星表面的温度有很大的影响(如火星、地球和金星)。这里我们也假设太阳是完美的黑体辐射,这样我们就可以估算从太阳辐射出的能量。如果能量向各个方向都均匀辐射,那么光的强度会反比与距离的平方。


当一颗行星吸收了太阳的辐射,行星表面就会被加热。如果这样的情形发生,行星也会成为黑体辐射体。当行星辐射和吸收的能量相等,我么就说行星达到了平衡温度。这是一个大体的概念,这边我就不打算再列出公式了。


根据上述的温度模型,当恒星X距离为200AU时,它的表面温度为20.5K。这比行星霍斯(星战里的场景)都要冷!!!当然真实情况是行星X并不能完全的吸收来自太阳的辐射,所以实际温度还要更低一点。


如果我们用同样的模型来计算地球上的情况,我们将得到地球的表面温度为288K,由于地球并不是完美吸收体,所以实际问题也要低一点。如果地球没有大气层,那么表面温度将降为255K。



关于行星X我们就说到这里,它的存在还是个未知数,如果存在,那么未来天文学家还需要探索它的诸多性质,比如是否拥有生命?当然要向它发射探测器,我们还需努力。不管如何,我们都希望未来它能够成为太阳系的新成员。

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
九大行星
八大行星的问题与答案
土星家族
宇宙地理知识“太阳系”
太阳系八大行星简介
太阳系中不可思议的10大真相,你都知道吗?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服