如果流浪地球到達比鄰星,能否看到三個「太陽」升起?

2020-12-04 火星科普

在《流浪地球》中,地球按計劃將會泊入比鄰星的宜居帶中,成為繞行比鄰星的行星。而比鄰星所在的南門二(半人馬座α星)恆星系統是一個三合星系統,比鄰星還有兩顆伴星,分別是南門二A和南門二B。那麼,在那時的地球上,人們每天能否看到三顆「太陽」升起來呢?

首先,比鄰星所在的三合星系統是一個穩定體系,每顆恆星都有各自明確的軌道,而非《三體》中描述的那種混沌沒有解析解的系統。在南門二中,南門二A和B近距離互相繞行共同質心旋轉,它們組成了一個雙星系統,兩者的距離大約為11至36天文單位。而比鄰星的質量遠小於南門二A和B,所以比鄰星會繞著南門二A和B雙星系統公轉。這樣的三合星系統相當穩定,不會出現混沌的情況。

因此,如果在地球上能看到南門二A和B,這兩顆恆星並不會與比鄰星一樣每天升起。而是隨著地球的公轉,當三顆恆星處在同一側時,它們會同時升起,或者同時出現在天空中。而當地球運行到比鄰星和南門二A和B雙星系統之間時,只能在夜晚看到南門二A和B,而在白天只會看到比鄰星一顆恆星升起。

那麼,在環繞比鄰星運動的地球上能看到南門二A和B嗎?如果能看到,會有多亮呢?

比鄰星與南門二A和B雙星系統的距離很遠,最近距離為4500天文單位,而最遠距離達到了1.3萬天文單位(約0.206光年),公轉周期長達54.7萬年。南門二A的質量是太陽的1.1倍,光度是太陽的1.52倍,絕對星等為4.38等。南門二B的質量為太陽的90.7%,光度為太陽的一半,絕對星等為5.71等。根據如下的公式可以計算視星等:

M=m+31.57-5lgA

上式中,m為視星等,M為絕對星等,A為距離(單位為天文單位)。

代入數據計算可得,南門二A最亮時的視星等為-8.92等,最暗時的視星等為-6.62等。南門二B最亮時的視星等為-7.59等,最暗時的視星等為-5.29等。

理論上,天體的視星等需要達到-7等才能在白天肉眼可見。因此,在距離較近的時候,南門二A和B在白天是肉眼可見的。當距離較遠時,這兩顆恆星將會被比鄰星的光芒所淹沒,地球上的人無法看到它們。但如果這兩顆恆星出現在晚上,它們將會成為夜空中最亮的恆星。

在環繞比鄰星運動的地球上所看到的南門二A和B有多大?能否看出是兩顆恆星呢?

根據如下的公式可以計算視直徑:

上式中,α為視直徑,R為天體的半徑,d為天體的距離。

南門二A的半徑為太陽的1.22倍,南門二B的半徑為太陽的86.3%。通過計算可知,南門二A和B的最大視直徑分別為0.52角秒、0.37角秒,最小視直徑分別為0.18角秒、0.13角秒。由於人眼的極限角分辨為60角秒,所以南門二A和B看起來都只是明亮的星點,而非圓盤形。

另外,南門二A和B分開的最大視直徑為0.45度,最小視直徑為2.9角分,所以在環繞比鄰星運動的地球上,人們可以分辨出南門二A和B,它們在天空中的最遠距離接近於太陽視直徑(太陽系中的地球上),最近的時候看起來幾乎要靠在一起。

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    在《流浪地球》的故事情節當中,人類為了避免太陽將要發生的「氦閃」,於是決定利用行星推動器,驅動地球脫離太陽的引力束縛,前往半人馬座的一顆恆星比鄰星。從宇宙時空的距離來看,半人馬座距離太陽系的地球大概4.2光年左右,也是除了太陽之外距離地球最近的恆星。而人類大概要用2500年的時間,帶著地球「流浪」這4.2光年的距離,直到最終在比鄰星附近的宜居帶。
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    當然,冷不是問題,如果火爐溫度不夠,我們拉近點不就行了 ? 因此,比鄰星同樣存在自己的宜居帶。所謂宜居帶,就是恆星周圍的一定範圍,水可以以液態形式存在的距離。在太陽系,以地球為標準,這個宜居帶在距太陽 1.5 億公裡的位置,而在比鄰星,這個距離將大大縮短至 700 萬公裡。
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    比鄰星則不同,雖然離太陽最近,但它卻是三星中和太陽差別最大的一顆,它質量僅為太陽的0.12倍,直徑僅為太陽的0.14倍,表面溫度只有2670K-3100K,視星等只有11.05等,絕對星等只有15.49等。相比於太陽的溫暖,這顆恆星實在是有點冷。當然,冷不是問題,如果火爐溫度不夠,我們拉近點不就行了?因此,比鄰星同樣存在自己的宜居帶。
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    引言:說起《三體》,不少人想到了比鄰星,因為比鄰星周圍似乎隱藏著神秘的三體家園。談到《流浪地球》,許多人也會不由自主想到比鄰星,因為那是人類計劃前往的地方。但是,比鄰星真的適合人類嗎?《流浪地球》是今年熱映的科幻大片,大批觀眾被其新穎的情節以及華麗的製作深深吸引,其票房超過了46億。看過這一影片的朋友應有印象,該影片主要講述的是人類啟動地球以離開太陽系的故事,而人類之所以想帶地球逃離太陽系,主要是因為太陽的氦閃現象,此現象會危及地球生物的生存與發展。
  • 比鄰星是距地球最近的恆星,有行星位於它的宜居帶之上嗎?有
    三顆恆星並不是在相互的引力作用下呈現無規則的運行,實際上比鄰星位於南門二a和南門二b的外圍,並且圍繞這兩顆恆星運行。比鄰星以何種形式繞行兩顆恆星,目前還不能確定。有一種說法認為比鄰星是以近似於圓形的軌道來圍繞兩顆恆星公轉,如果是這樣,那麼公轉的周期將會非常長,大約為50萬年左右。
  • 到達距離我們最近的恆星—比鄰星需要多久
    雖然太陽的光和熱孕育了地球的生命,但它終有燃燒殆盡的一天,到了那一天,人類想要繼續繁衍和延續文明,就不得不離開太陽系,尋找另一顆恆星照耀的另一個家園。在其他恆星係為人類找到新的棲息地,首批移民將面臨無數困難,但是,這一切都取決於他們能否首先到達系外行星。
  • 《流浪地球》裡的比鄰星屬於哪一等級的天體系統,你知道嗎?
    今年年初火遍全中國的著名影片《流浪地球》已經播放近一年,成了婦孺皆知的作品。可是對於剛上高中一年級的學生來說,在必修一的第一節課《宇宙中的地球》中就涉及到這個知識。這是學天體系統時用到的知識。 天體系統當然這是作為高中地理教學要求的劃分方式,如果想拓展該知識
  • 如果把太陽換成比鄰星會怎樣?
    如果把太陽換成比鄰星,並且地球與之距離還是1天文單位,那麼,地球將會被冰凍,包括人類在內的絕大部分生命將無法在極度寒冷的地球上生存。對於處在主序階段進行氫核聚變的恆星,它們的輻射功率直接取決於質量,兩者呈正相關,即質量越大的恆星輻射功率越高。
  • 如果將盾牌座UY放到比鄰星的位置,人類在地球上能看見它嗎?
    如果大家看過流浪地球,那麼一定知道人類流浪的最終目的地——比鄰星,它位於半人馬座中,也是距離太陽系最近的一個恆星,和地球之間的距離只有4.22光年,早在1915年的時候,天文學家就發現了比鄰星的身影。而近年來,伴隨著比鄰星周圍行星被發現,天文學家認為比鄰星所在的星系中,很有可能是存在生命的。而盾牌座UY,如果大家平時對天文方面的信息比較感興趣,也一定對它有所了解,它是目前人類在宇宙中所發現的,最大的一顆恆星,可以裝下4.5 × 10^9個太陽, 2 × 10^16個地球。
  • 假設太陽真的發生氦閃,不適合生存了,比鄰星真的是好選擇嗎?
    相信大家都已經看過春節時期最火熱的電影《流浪地球》了,作為一部科幻電影,它很好的迎合了中國人的口味,而這部電影也給人們帶來了更多的思考,思考人類的生存問題,如果未來太陽發生氦閃,太陽系不適合人類生存了,比鄰星真的可以作為選擇嗎?
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