从冥王星上看太阳,太阳光还刺眼吗?亮度和从地球上看有何差别?

冥王星自从被发现以后,在一定时间以内,作为太阳系第九大行星、也是距离太阳最远的行星逐渐被人们所了解(www.hapai.com.cn)。由于距离太阳过于遥远、表面完全封冻、运动特征十分奇特等特点,使其与其它行星相比具有更多的神秘性,因此科学家们使用古罗马神话传说中,掌管生杀大权的Pluto对其进行命名,以突显其威严和神秘的面貌。

人类对冥王星的探测

由于冥王星距离地球非常遥远,用肉眼观测不到,而且在天文望远镜技术不甚成熟时,也很难发现并锁定冥王星的位置,因此直到1930年,美国科学家汤博才在观测双子座天体时,取得了意想不到的收获,那就是发现了冥王星的存在,此后科学界才把冥王星视为太阳系第九大行星。

不过,在冥王星发现后的很长时间,人们都没有能力发射探测器,对其进行近距离的探测,所以人们对冥王星的了解一直非常少。

2006年,美国发射了新视野号深空探测器(也叫新地平线号),经过10年的飞行,才到达冥王星的轨道,与冥王星最近的距离仅为1.3万公里,成为第一颗近距离观测冥王星的探测器。该探测器在飞掠冥王星的过程中,对冥王星以及冥王星的卫星(重点是冥卫一)进行了比较全面的探测,拍摄了大量的照片并传回地球,为人们更加直观、深入地了解这颗星体提供了宝贵的第一手资料。

新视野号在对冥王星探测时,近距离地对冥王星的大小进行了测量,结果显示其直径为2380公里左右,这比之前科学界估测的数值明显小了不少(当时通过汤博观测的结果,人们认为冥王星的直径要比地球还大一些)。而在近距离观测冥王星之前,科学家们在柯伊伯带还发现了其它一些质量比较大的天体,比如2003年发现的阋神星、2004年发现的亡神星和妊神星,2005年发现的鸟神星等,这些天体的质量都要比冥王星大。

基于此,国际天文联合会提高了太阳系行星的“准入标准”,除了围绕太阳公转、质量要够大外,还明确了天体必须能够清除自身公转轨道上的其它天体这个约束条件,包括冥王星在内的其它柯伊伯带天体,显然都不符合最后这个条件(冥王星与海王星轨道有交叉),于是在2006年冥王星被开除出了太阳系行星行列,降格为太阳系矮行星。

冥王星的主要特点

通过科学家们长期的观测,特别是新视野号的近距离探测,人们对冥王星的特点有了更加深入和详细地掌握,其主要特点主要表现为:

一是遥远。冥王星的公转轨道是一个椭圆形,近日点距离太阳约30个天文单位(45亿公里),远日点达到50个天文单位(75亿公里),分别是地球与太阳距离的30倍和50倍,正因为如此遥远,在地球上只有即使用一般的天文望远镜也很难观测清楚。

二是寒冷。虽然新视野号没有直接登陆或者释放着陆器登陆冥王星的表面,但是科学家们通过新视野号近距离监测到的数据、冥王星的轨道、热辐射传递和衰减规律,推测出冥王星的表面温度大致在-210到-240摄氏度之间。在这么低的温度下,不但其表面基本全被冰冻,而且大气层中的稀薄气体也被冻结,形成固化的“冰层”也覆盖在星体的表面,这就使得冥王星从外部来看,表面显得比较光亮。

三是复杂。冥王星上面的山脉数量非常多,部分山脉的高度达到了3000多公里,有的甚至突破4000公里,这与其“娇小的体型”显得格格不入,即使像地球这么大的行星,最高的山峰高度还不到10公里。同时,新视野号在冥王星的表面,也发现了类似沙丘的地貌,科学家们推测,或许在很久以前,冥王星上存在过比较浓密的大气层,才使得地表岩石发生明显的风化,形成细小的沙粒并堆积成沙丘。另外,还发现了一处宽度达1000公里的冰雪平原,然后在这个平原内部并没有发现陨石撞击的环形山,从一定程度上说明这个冰雪平原的年纪还非常年轻,冥王星的内部可能还处于活跃状态。

四是奇特。冥王星公转轨道的偏心率非常大,达到了0.25,在某些时间段,其距离太阳甚至要比海王星还要近。另外,冥王星的自转方向与金星一样,是顺时针的(从太阳系平面的北极方向来观察),这与太阳系其它行星的自转方向正好相反,科学家判断在很久以前冥王星可能遭遇了一次猛烈的撞击,无论是公转轨道还是自转方向,都发生了显著的变化。

从冥王星上看太阳

由于至今人类的足迹,仅仅到达了月球,也没有向冥王星上投放登陆器,因此,我们还无法直接得到从冥王星上观看太阳的情况,网络上的照片,都是根据太阳的直径和亮度、太阳与冥王星的距离推算之后,所假想描绘出来的情景。

我们可以通过一些公式,来计算出从冥王星的角度观察太阳的大小和亮度。通过勾股定理和三角函数,我们代入太阳直径、太阳与冥王星的距离,可以计算出在近日点上,冥王星上看太阳的视直径为0.018度,而远日点为0.01度,这个太阳大小,相当于在地球上观察太阳大小的1/50-1/30。由于人眼能够观察到的物体,其视角最低约在1分左右,所以当冥王星处在近日点及其附近时,我们还是隐约可以看到太阳的“圆盘”的。

下面看一下亮度如何。根据恒星绝对星等和视星等的对应关系式m=M-5*lg(d0/d),其中m为视星等,M为绝对星等(太阳4.83),d0为10秒差距(32.616光年),d为太阳与冥王星的距离,我们可以计算出在近日点时,冥王星上观察太阳的星等为-19.4;近日点时为-18.3,这两个数值都要比地球上观察满月时的视星等(-12.7)要大。

因此,从冥王星上看太阳,无论是远日点还是近日点,都要比地球夜晚最亮时的月球还要亮,只不过尺寸很小而已,更像是一个几乎没有大小的光点。

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