冥王星的公转轨道位于海王星之外,它曾经被认为是太阳系中距离太阳最远的行星,但随着天文学的发展,人们逐渐意识到这颗星球不太符合行星的标准,因此在2006年8月24日,天文学家通过投票的方式,将其“降级”为矮行星(编号为134340),从此之后,太阳系的九大行星,就变成了八大行星。
虽然冥王星不再被视为行星,但它在我们人类的心目中仍然占据着重要的地位,并将其视为太阳系中的主要星球之一,所以在提到太阳系中那些遥远的星球的时候,我们通常都会想到冥王星。
我们知道,对于同一个物体来讲,它距离我们越远,在我们眼中就显得越小,反之亦然。所以我们不难想象出,在遥远的冥王星上看到的太阳,当然会比在地球上看到的太阳更小,具体有多小呢?实际上,尽管我们目前暂时还不能亲自到冥王星上去,但通过理论上的计算,我们也可以知道这个问题的答案。
一个物体在我们眼中的大小,可以通过“视直径”来进行定量描述,所谓的“视直径”,就是指我们肉眼看见的物体的视角(单位为度、分、秒)。我们先来看一张简单的示意图(如下图所示):
图中的α、R和d,分别代表物体的“视直径”、物体的半径以及物体与我们之间的距离,根据三角函数关系,我们可以简单地推导出这样一个公式:“tan(α/2) = R/d”,所以“视直径”就可以通过公式“α = 2arctan(R/d)”来进行计算(注:“tan”和“arctan”分别代表正切函数和反正切函数)。
已知太阳的半径约为69.6万公里,冥王星与太阳的平均距离约为59亿公里,将这些数据代入上述公式可知,冥王星上看到的太阳,其“视直径”约为0.0135度。
这是什么概念呢?这样说吧,地球上的我们在夜空中所能看到的星星,有几颗其实是太阳系中的行星,木星就是其中之一,而我们肉眼所见的木星,其“视直径”大约为0.011度,也就是说,冥王星上看到的太阳,只比地球上看到的木星稍微大了一点点。
(↑图中最亮的那一颗星星,就是木星)
在59亿公里外的冥王星上,太阳已经变成了星星,这样的情况不禁令人好奇,那里还有白天吗?实际上,这其实取决于冥王星上看到的太阳有多亮,而通过理论上的计算,我们同样也可以知道这个问题的答案。
一个天体在我们眼中的亮度,可以通过“视星等”来进行定量描述,简单来讲,“视星等”的概念最初由古希腊天文学家喜帕恰斯提出,他将自己编制的星表中的1022颗恒星按照亮度划分成了6个等级(即1等星至6等星,如下图所示)。
这个概念后来被天文学家广泛采纳,为了更好地描述宇宙中的众多天体,天文学家对其进行了改进和量化。
根据现代天文学的定义,“视星等”的每个等级之间的亮度差为2.512倍,数字越小,表示天体的亮度越高,数字可以为负数,而1勒克司(注:这是一个亮度单位)的“视星等”就为-13.98。
与“视星等”相对应的,还有一个概念被称为“绝对星等”,它反映的是天体真实的发光本领,我们可以将其简单地理解为,在距离10秒差距的位置上看到的天体亮度,就是这个天体的“绝对星等”。
“视星等”和“绝对星等”可以通过一个简单的公式“m = M - 5lg(d0/d)”来进行换算,其中的m和M分别代表“视星等”和“绝对星等”,“lg”是以10为底的对数函数,d0代表10秒差距,d则代表观察者与目标天体的距离。
根据科学家的测算,太阳的“绝对星等”约为4.83,而10秒差距的距离大约为32.6光年,前面有提到,冥王星与太阳的平均距离约为59亿公里,换算下来大约是0.0006236光年,将这些数据代入公式可得,冥王星上看到的太阳,其“视星等”约为-18.76。
作为对比,我们在地球上看到的太阳,其“视星等”约为-26.71,满月的“视星等”约为-13,正如前文所言,“视星等”的每个等级之间的亮度差为2.512倍,据此我们就可以计算出,冥王星上看到的太阳,其亮度大概只有我们在地球上看到的太阳亮度的1500分之1,但却是我们在地球上看到的满月亮度的大约200倍。
显而易见的是,这样的亮度当然是可以把冥王星照亮的,因此可以说,在59亿公里外的冥王星上,其实还是有白天的,只不过与地球相比,那里的白天要昏暗很多。
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