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假如土星从地球旁边掠过

土星飞过地球会怎么样? 世界末日的又一种降临方式 土星会把地球撕碎吗?

艾麦乐 发表于  2014-06-01 16:40

如果土星靠近地球,我们会看到这样的场景吗?图片来源:yeti dynamics

(文/Phil Plait)刚刚过去的5月中旬,发生了土星冲日。这意味着它刚好位于太阳的对面——换句话说,就是地球处在土星和太阳的中间。因此,太阳落下的时候土星刚刚升起,太阳升起的时候土星才会落下。也就是说,你整个晚上都能很容易地看到它。而且,由于我们离土星与往常相比更近了一点,所以它看上去也会更大更明亮。

不过,需要指出的是,土星离我们其实挺远的:就算是在最靠近地球的位置上,它距离我们也仍有13亿千米。土星是一颗巨大的行星,直径相当于9个地球,但由于距离遥远,我们肉眼看去,土星不过是一个光点。

如果它靠近一点,靠近得再多一点,又会如何?比方说,如果它像火星一样靠近地球,看起来会是什么样子?或者让它从地球和月球之间飞掠过去,又是怎样一个场景?

需要提醒你的是,土星不可能如此靠近地球。它环绕太阳的轨道又大又(非常接近于)圆,所以无论如何它也不会靠近我们到10亿千米以内。这可是很远很远的距离。不过,假设土星不知何故来了一个左转弯,朝地球飞了过来,想象一下我们会看到什么样的奇景,倒也是乐事一桩。

电脑动画师yeti dynamics决定要模拟一番。利用卡西尼探测器和旅行者号探测器发回的土星影像,他制作了一段足以乱真的视频,展示了这颗带着光环的巨大行星从极近极近的距离上飞掠地球的场面。视频很棒,你绝对应该放大到全屏,选择高清画质,细细观赏一遍。

上去很酷有没有!我做了一些数学计算,发现他是对的。就像他在视频里展示的那样,在火星的距离上,土星看上去会像满月一样明亮,尽管在距离上它还要远出150多倍!这一点相当令人震惊。你可以在土星的光照下读书,真是个浪漫的想法。土星的圆面看上去大概会是满月大小的1/4,光环的宽度则会达到满月的大约2/3。看起来应该会相当壮观!

不过,如果它继续逼近地球,事情就会变得有趣起来。需要提醒你的是,上面这段视频在物理过程上并不准确,只是在视觉效果上还算准确。换句话说,如果让一切都保持原状,只是让土星靠近我们,那么这段视频描述的场景就非常棒。

问题在于,这段视频忽略了引力。为什么?因为土星的质量差不多是地球的100倍,所以它会带来强大的引力。随着土星飞近地球,它会给地球带来严重的影响,反之亦然。这段视频没有真正描述引力影响,不过我们可以在这里讨论一翻。对于我们来说,结局可能不会太好。

引力影响

举例来说,在土星抵达地球附近之前很久,它就会把月球掷出环绕地球的轨道。它的引力对月球的影响会比地球更大,在任何类似的三体相遇问题中,质量最小的物体会被抛弃。月球会被抛掷出去,可能进入一条环绕太阳的长椭圆轨道。这条新的轨道还会与地球轨道相交,未来有可能会给地球带来灾难性的碰撞事件。不过,真到那个时候,这可能已经不重要了。

在考虑地球上会发生什么之前,我们先花点时间来看看,土星在靠近地球的过程中会发生什么变化。如果视频里的场景在现实中出现,土星光环会发生什么变化?它们应该会消失不见才对。土星光环由无数细小的冰颗粒构成,地球的引力会拉扯它们,距离越近拉扯得越厉害。在这段视频里,我们看见地球在穿过光环时在上面留下了一个圆洞,但实际上这是不可能发生的(视频作者告诉我,他用的模拟程序没有达到如此精确的地步)。

在现实世界里,地球的引力会将冰颗粒扯出光环,产生长长的一条带状物(很像两个星系碰撞时拽出的长尾)。我推测,大部分冰颗粒仍会继续环绕土星旋转,因为地球没有足够的引力把它们从土星那里抢夺过来,不过它们绕土星旋转的轨道不会像现在这么圆了。现在我们在土星光环里看到的这么多精细结构,到时候就会全部被破坏掉。不过,假以时日,这些颗粒会跟光环里的其他颗粒碰撞,最终再次稳定下来。

如果土星靠近地球,那么土星光环里如此精细的细节,就都会因为地球的引力干扰而被破坏殆尽。图片来源:NASA/JPL/Space Science Institute

可惜,我觉得它们没有这样的机会了。就算光环在土星飞掠地球之后还能幸存,它也活不了太久了。按照视频里设定的土星轨道,它会运行到太阳附近。当土星逼近太阳时,它当然会越来越热。光环中的冰颗粒会升温,最终直接从固态升华成气态。所以,我们不会再看到壮观的光环,而是会看到土星被一团巨大的水蒸气云块包裹,并且在阳光的光压和太阳风的吹袭下拖在土星的后面。它会变成一颗无与伦比的超级彗星。

事实上,土星的许多卫星也富含水冰,同样的过程也会在它们身上发生。土星会成为一颗彗星帝王,被周围几十个彗星随从簇拥着。

这样的场景一定会非常壮观。可惜,不会有人存活下来看到这一幕了。

世界末日

就像视频的作者所说,地球不可能从这样的近距离遭遇中幸存下来。像地球那么大的天体,如果近距离遇到土星这样更大的天体,那就只有死路一条。原因还是因为引力,或者更确切地说,是引力会随着距离的增加而减弱这样一个事实。

以地球和月球为例,地球上朝向月球的一侧受到的月球引力,就要比背向月球的一侧所受的月球引力稍大一点。这个差异不算太大,但足以让地球发生一点点变形。这种力,我们称之为潮汐力。正是这个力,使地球上的海洋随着月球位置的变化而出现潮涨潮落,落差可达1米。

潮汐力的大小,取决于施力天体的质量,第二个天体到它的距离,以及第二个天体的大小。当一个质量很大的天体,将一个更小但也足够大的天体,拉到离自己太近的地方时,潮汐力就会变得非常非常巨大。

或许你已经看到这里会有什么问题了。

设想地球就像视频里所示的那样靠近土星。地球的一侧比另一侧要更靠近土星,两者相差12740千米——这是地球的直径。土星质量巨大,因此引力也很强,随着地球越来越靠近土星,它所受到起拉伸作用的潮汐力也会越来越强。

当土星还远在月球距离的20倍以外,离地球还远远超过700万千米的时候,它施加在地球上的潮汐力就已经跟月球相等了。距离100万千米以外时,土星的潮汐力已经增加到了月球的400倍!这会导致全球规模的大灾难,主要是巨大的海潮会在地球上横扫,带来滔天的洪水,并冲毁所经之处的所有一切。

等土星来到与月球相同的距离上,它的潮汐力将是月球潮汐力的好几千倍。地球上的断层线会破裂,火山会大规模喷发,地球表面所剩的任何东西都将被破坏殆尽。

接下来,还有最后一击。按照视频中地球从光环中穿过的位置来判断,土星飞掠地球时最近距离约为13万千米。在这个最近点上,土星施加在地球上的潮汐力会达到月球的20万倍!这个距离已经深入到了土星的洛希极限以内——也就是说,在这个距离上,土星的潮汐力已经非常强大,足以将地球扯碎。

在1857年出版的一本小册子里,描述了一颗彗星将地球撕碎的场景。但是让人百思不得其解的是,为什么月亮看上去会这么开心…… 图片来源:A. Lund

地球算是走到头了。这颗曾经的蓝绿色星球,如今已经碎裂成上万亿亿吨渣渣,被扯成了长长的一条。这些碎片会被土星的引力抛向四面八方,分散在太阳系内侧。太阳会得到一条新的小行星带,而土星则会继续奔向太阳,只留下一大片碎屑。

唉,这还真是一个悲惨的故事。好在,它完全是虚构的!在现实世界,土星好好地呆在它自己的公转轨道上,而我们则乖乖地呆在地球轨道上。

虽然这段视频演示忽略了引力,但它仍然很赞。就像我说的,想象一下这样的场景真的发生是什么样子,还是挺有趣的。不过最重要的是,我很高兴视频里的事件不会真的发生。(编辑:Steed

 

编译自:BadAstronomy.com,What If Saturn Paid Us a Very Close Visit?

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热门评论

  • 2014-06-01 17:59 巨神泰坦搜寻者
    引用文章内容:距离100万千米以外时,土星的潮汐力已经增加到了月球的400倍!这会导致全球规模的大灾难,主要是巨大的海潮会在地球上横扫,带来滔天的洪水,并冲毁所经之处的所有一切。

    圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    [31] 评论
  • 2014-06-02 09:32 余业
    引用@巨神泰坦搜寻者 的话:圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    原来诺亚方舟是一艘太空移民船,发生大洪水的那个可怜的星球被扯成小行星带了。

    于是说........伟大的 神就是某个观察太阳系培养皿的先进文明,在原先的培养皿毁坏后把我们挪到了这里,末日审判时就来挑选合适的细胞。

    貌似可以编个科幻小说

    [28] 评论
  • 2014-06-02 09:55 GraveDiggaz

    “在1857年出版的一本小册子里,描述了一颗彗星将地球撕碎的场景。但是让人百思不得其解的是,为什么月亮看上去会这么开心”。。。

    [16] 评论

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全部评论(55)
  • 1楼
    2014-06-01 17:59 巨神泰坦搜寻者
    引用文章内容:距离100万千米以外时,土星的潮汐力已经增加到了月球的400倍!这会导致全球规模的大灾难,主要是巨大的海潮会在地球上横扫,带来滔天的洪水,并冲毁所经之处的所有一切。

    圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    [31] 评论
  • 2楼
    2014-06-01 19:54 Tyrael 软件工程专业,软件工程师

    喵星人赞!

    [2] 评论
  • 3楼
    2014-06-01 23:28 夜长雪
    引用@巨神泰坦搜寻者 的话:圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    ………………曾经,有个旅客路过了我们?

    [3] 评论
  • 4楼
    2014-06-02 08:57 Elistar
    引用@巨神泰坦搜寻者 的话:圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    某一颗彗星?

    [1] 评论
  • 5楼
    2014-06-02 09:32 余业
    引用@巨神泰坦搜寻者 的话:圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    原来诺亚方舟是一艘太空移民船,发生大洪水的那个可怜的星球被扯成小行星带了。

    于是说........伟大的 神就是某个观察太阳系培养皿的先进文明,在原先的培养皿毁坏后把我们挪到了这里,末日审判时就来挑选合适的细胞。

    貌似可以编个科幻小说

    [28] 评论
  • 6楼
    2014-06-02 09:52 Match-stick

    月球:"你也有今天,呵呵"

    [3] 评论
  • 7楼
    2014-06-02 09:55 GraveDiggaz

    “在1857年出版的一本小册子里,描述了一颗彗星将地球撕碎的场景。但是让人百思不得其解的是,为什么月亮看上去会这么开心”。。。

    [16] 评论
  • 8楼
    2014-06-02 10:03 月光无色

    视频怎么看不到,捉及啊

    [1] 评论
  • 9楼
    2014-06-02 10:40 秋本致野

    看到这个月亮就想到猫里奥里的那片云彩233……

    [0] 评论
  • 10楼
    2014-06-02 10:51 一张SHOUJI

    最后喵星人说了:愚蠢的人类,就算真的发生,伟大的喵星球也会派出喵星舰队,来拯救蓝星球。。。

    [3] 评论
  • 11楼
    2014-06-02 10:54 发条澄

    杀你妹啊、一楼的这种、无聊回复、为什么不打击一下。

    [2] 评论
  • 12楼
    2014-06-02 11:23 rrrrr5r

    老是喜欢拿土星做例子,其实木星海王星天王星都很有看头啊

    [0] 评论
  • 13楼
    2014-06-02 12:01 yolomojs
    引用@巨神泰坦搜寻者 的话:圣经 洪水 诺亚方舟 我好想知道了什么。

    有一种理论就是月球飞船从地球升起,产生的巨大潮汐力引发了史前洪水,并推测出月球就停在亚洲上方,也解释了为什么只有北半球发生了洪水。

    [1] 评论
  • 14楼
    2014-06-02 12:59 雾隐

    错字,讨论一番,不是一翻。

    [1] 评论
  • 15楼
    2014-06-02 13:09 EdwardXn

    月球好邪恶

    [0] 评论
  • 16楼
    2014-06-02 13:30 fakecosmos
    引用文章内容:……但是让人百思不得其解的是,为什么月亮看上去会这么开心……

    这句直接笑尿


    [0] 评论
  • 17楼
    2014-06-02 13:52 LePtC 物理学博士生

    浓郁的翻译腔 ...

    [0] 评论
  • 18楼
    2014-06-02 14:10 SPZn

    http://www.inewthings.com/archives/986153.html 他们这里怎么也有……

    [0] 评论
  • 19楼
    2014-06-02 14:18 伽利略ing

    地球毁了,月球的日子也不好过吧

    [0] 评论
  • 20楼
    2014-06-02 14:35 小船at中京

    土豆的视频看不到,youtube的链接在这里

    https://www.youtube.com/watch?v=nY2jv4GWUhQ

    [0] 评论
  • 21楼
    2014-06-02 15:32 lh4122

    大洪水最简单的解释就是农业起源于大河附近的坡地。哪个文明开荒期只被山洪删过几轮号都不好意思出来说的



    [1] 评论
  • 22楼
    2014-06-02 15:35 任星

    我以为是秀恩爱贴,后来发现不是,看到最后还是秀恩爱啊哈哈。

    [0] 评论
  • 23楼
    2014-06-02 16:06 皇家拖拉机专卖店

    那个视频里面土星的感觉跟stellarium的好像啊……

    [0] 评论
  • 24楼
    2014-06-02 16:23 €ZHX

    第一句土星在太阳对面,作者是指以地球为中心吧,我看了好半天

    这么说很违和阿,一般讨论太阳系,不都以太阳为中心么,地球跟土星在同一侧,或者太阳土星地球三星连珠啥的?

    [0] 评论
  • 25楼
    2014-06-02 16:57 xazhj741

    没有人觉得月球的表情很像唐马儒先森吗?

    [0] 评论
  • 26楼
    2014-06-02 20:24 147手术

    月球太。。。。。。 月球是地球的卫星啊!幸灾乐祸的话, 月球的日子也不好过吧。

    [0] 评论
  • 27楼
    2014-06-02 20:42 咀抱诳膜砼头七
    引用文章内容:视频很棒,你绝对应该放大到全屏,选择高清画质,细细观赏一遍。

    [6] 评论
  • 28楼
    2014-06-02 23:13 已注销用户

    为什么月亮看上去会这么开心……

    [0] 评论
  • 29楼
    2014-06-03 02:01 XerCis

    好多类似的想法都没有讨论引力,一般有引力的结论都是地球变成渣~还有如果地球如果停下来不转了会怎么样,很简单,由于惯性,人类变成渣

    [0] 评论
  • 30楼
    2014-06-03 02:37 圈尾思奇

    做梦梦到过

    来自HTC 8S
    [0] 评论

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