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在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,那裡還有白天嗎?

作者:魅力科學君

冥王星的公轉軌道位于海王星之外,它曾經被認為是太陽系中距離太陽最遠的行星,但随着天文學的發展,人們逐漸意識到這顆星球不太符合行星的标準,是以在2006年8月24日,天文學家通過投票的方式,将其“降級”為矮行星(編号為134340),從此之後,太陽系的九大行星,就變成了八大行星。

在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,那裡還有白天嗎?

雖然冥王星不再被視為行星,但它在我們人類的心目中仍然占據着重要的地位,并将其視為太陽系中的主要星球之一,是以在提到太陽系中那些遙遠的星球的時候,我們通常都會想到冥王星。

我們知道,對于同一個物體來講,它距離我們越遠,在我們眼中就顯得越小,反之亦然。是以我們不難想象出,在遙遠的冥王星上看到的太陽,當然會比在地球上看到的太陽更小,具體有多小呢?實際上,盡管我們目前暫時還不能親自到冥王星上去,但通過理論上的計算,我們也可以知道這個問題的答案。

一個物體在我們眼中的大小,可以通過“視直徑”來進行定量描述,所謂的“視直徑”,就是指我們肉眼看見的物體的視角(機關為度、分、秒)。我們先來看一張簡單的示意圖(如下圖所示):

在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,那裡還有白天嗎?

圖中的α、R和d,分别代表物體的“視直徑”、物體的半徑以及物體與我們之間的距離,根據三角函數關系,我們可以簡單地推導出這樣一個公式:“tan(α/2) = R/d”,是以“視直徑”就可以通過公式“α = 2arctan(R/d)”來進行計算(注:“tan”和“arctan”分别代表正切函數和反正切函數)。

已知太陽的半徑約為69.6萬公裡,冥王星與太陽的平均距離約為59億公裡,将這些資料代入上述公式可知,冥王星上看到的太陽,其“視直徑”約為0.0135度。

這是什麼概念呢?這樣說吧,地球上的我們在夜空中所能看到的星星,有幾顆其實是太陽系中的行星,木星就是其中之一,而我們肉眼所見的木星,其“視直徑”大約為0.011度,也就是說,冥王星上看到的太陽,隻比地球上看到的木星稍微大了一點點。

在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,那裡還有白天嗎?

(↑圖中最亮的那一顆星星,就是木星)

在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,這樣的情況不禁令人好奇,那裡還有白天嗎?實際上,這其實取決于冥王星上看到的太陽有多亮,而通過理論上的計算,我們同樣也可以知道這個問題的答案。

一個天體在我們眼中的亮度,可以通過“視星等”來進行定量描述,簡單來講,“視星等”的概念最初由古希臘天文學家喜帕恰斯提出,他将自己編制的星表中的1022顆恒星按照亮度劃分成了6個等級(即1等星至6等星,如下圖所示)。

在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,那裡還有白天嗎?

這個概念後來被天文學家廣泛采納,為了更好地描述宇宙中的衆多天體,天文學家對其進行了改進和量化。

根據現代天文學的定義,“視星等”的每個等級之間的亮度差為2.512倍,數字越小,表示天體的亮度越高,數字可以為負數,而1勒克司(注:這是一個亮度機關)的“視星等”就為-13.98。

與“視星等”相對應的,還有一個概念被稱為“絕對星等”,它反映的是天體真實的發光本領,我們可以将其簡單地了解為,在距離10秒差距的位置上看到的天體亮度,就是這個天體的“絕對星等”。

“視星等”和“絕對星等”可以通過一個簡單的公式“m = M - 5lg(d0/d)”來進行換算,其中的m和M分别代表“視星等”和“絕對星等”,“lg”是以10為底的對數函數,d0代表10秒差距,d則代表觀察者與目标天體的距離。

根據科學家的測算,太陽的“絕對星等”約為4.83,而10秒差距的距離大約為32.6光年,前面有提到,冥王星與太陽的平均距離約為59億公裡,換算下來大約是0.0006236光年,将這些資料代入公式可得,冥王星上看到的太陽,其“視星等”約為-18.76。

作為對比,我們在地球上看到的太陽,其“視星等”約為-26.71,滿月的“視星等”約為-13,正如前文所言,“視星等”的每個等級之間的亮度差為2.512倍,據此我們就可以計算出,冥王星上看到的太陽,其亮度大概隻有我們在地球上看到的太陽亮度的1500分之1,但卻是我們在地球上看到的滿月亮度的大約200倍。

在59億公裡外的冥王星上,太陽已經變成了星星,那裡還有白天嗎?

顯而易見的是,這樣的亮度當然是可以把冥王星照亮的,是以可以說,在59億公裡外的冥王星上,其實還是有白天的,隻不過與地球相比,那裡的白天要昏暗很多。