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科技報導

如果地球有環,它將是什麼樣?



土星(Saturn)以古希臘神命名,其環結構使其非常稱王。 土星環幾乎完全由大大小小的冰塊組成,直徑數十萬公里。 這也是土星最迷人的特徵之一。 自從伽利略在1610年用望遠鏡發現它們以來,這些大小不一的土星環就引人入勝。如果地球也有環,它將是什麼樣?

為了回答這個問題,太空和科幻插畫家羅恩·米勒(Ron Miller)特別創作了一些驚人的圖畫,描繪瞭如果地球具有與土星相同比例的環形結構,天空的外觀。

如果地球也有像土星這樣的環,那麼這就是從危地馬拉看到的景象。

如果地球也有土星這樣的環,那麼這就是從危地馬拉看到的景象。

這些環的最穩定位置將位於赤道附近,因此環的外觀會隨緯度而變化。 例如,在赤道附近,您只能看到圓環的最內部,就像一條細線從地平線直立一樣。 當在北極圈附近觀看時,這些環就像一個從地平線上升起的山峰。 在溫帶地區,這些環的形狀像一個巨大的拱形,從天空的一端延伸到另一端。

這些閃亮的環不會像太陽一樣升起或落下,而是始終停留在天空中的同一位置。 無論白天還是黑夜,人們都可以看到這些巨大的“地標”。

明亮的岩石

圖為從厄瓜多爾赤道上看到的景象。

圖為從厄瓜多爾赤道上看到的景象。

如果地球有環,那將與土星環大不相同:地球的環中不會有冰。 因為地球和太陽之間的距離比土星近得多,所以即使環中有冰,它也會在太陽輻射的作用下融化。

但是,即使地球的環全部由岩石製成,也不會看起來是黑色的。 大多數月球岩石是灰色的,月球表面的光反射率僅為12%左右。 但是,哥倫比亞大學天體生物學系主任Kareb Schaff指出:“由於很多光落在月球表面上,離我們很近,所以滿月看上去也很明亮。”

地球的環會有多亮? 沙夫指出:“到達地球大氣層頂部的日光量約為每平方米1300瓦。” “即使地球環只能反射10%的光,每平方米反射的光量也相當於一個130瓦的燈泡。”

比月球更近

圖為從北極圈看到的景象。

圖為從北極圈看到的景象。

這些環離地球有多近? 它會干擾飛機的飛行嗎?

根據大學大氣科學聯盟(UCAR)的數據,如果地球上有一個環,那麼它最近只能接觸距地面約1000公里的大氣層中的“熱層”。 商用飛機通常只能飛行11公里,這不是什麼大問題。 (我們將在後面討論衛星和太空旅行。)此外,大氣的阻力將拉低太低的物體,以至於這些岩石在秋天時會燃燒掉。

這些環在哪裡延伸最遠? 一旦繞地球旋轉的任何物體接近一定程度(羅氏極限),它就會在地球引力的作用下分解並成為地球岩石環的一部分。 例如,一個月球大小的天體一旦進入地球11850公里以內,它將分解並在地球周圍形成一個環。

總而言之,從地球外圈到地球的距離甚至可能比月亮更近。

一環還是多環? 一個衛星還是多個衛星?

地球是只有一個環還是多個環,取決於地球是否具有所謂的“牧羊衛星”,即分佈在環之間的小型衛星。 他們可以“畫出環之間的邊界”並分離粒子。 像一隻牧羊犬注視著羊群並防止其散落一樣,被限制在特定的環上。 土星環上有許多牧羊衛星,例如普羅米修斯。 如果在地球的環中也有牧羊人的衛星,那看起來就像是環上點綴著閃亮的珍珠。

沙夫指出,如果地球保持現在的狀態,並擁有如此大小的衛星,則不可能擁有持久的環,因為月球重力對地球的潮汐作用可能會影響環並使它掉落分開。

暗影降臨

如果您在美國華盛頓,地球的環就像一條奇怪的彩虹。

如果您在美國華盛頓,那麼地球的環就像一條奇特的彩虹。

根據時間,季節和緯度的不同,地球的陰影可能會投射在看起來像橢圓的環上,“並且會隨著時間的推移而繼續移動”。 (就像您的陰影比實際高度高一樣長,地球的陰影看起來是橢圓形,而不是圓形。)

在春分和秋分時,太陽和環在同一平面上。 這時,從地球中緯度開始,地球的陰影佔據了環上最大的區域,在黑暗中覆蓋了大部分環。 看著赤道,環似乎將太陽一分為二,整個世界將出現一半亮半暗的現象。

反過來,環會在地球上投下陰影。 在北半球的夏季和南半球的冬季,環的陰影將落在南半球,反之亦然,它將落在北半球。 這意味著兩個半球的冬天會比現在更冷和更難。 但是同時,環反射的光可能會增加地球接收的光總量,“使氣候變化更加難以捉摸”。

相關神話

在春分和秋分的天空的景色。

春分秋分時的天空。

由於這個巨大的“宇宙地標”永遠不會改變其在天空中的位置,因此這些戒指必將在神話中扮演重要角色。 在中緯度地區,由於環的形狀像弓形,因此可以想像成是天地之間的橋樑。

由於圓環的外觀隨緯度變化,因此人們可能對它們的解釋有所不同。 由於地球上的戰爭通常源於宗教教義的差異,因此當古人開始環遊世界並發現環的外觀會繼續變化時,他們將如何反應?

這些戒指還可能吸引人們到處漫遊。 由於圓環的形狀像一個拱形,因此有人可能想看看“拱形”的下落位置,就像有人想看到彩虹的盡頭在哪裡。

沙夫還指出,在落在環上的大地陰影的邊緣,可能會出現特殊的顏色,例如血紅色。 “人們肯定會為此編造各種神話。”

另外,在某些緯度和季節,太陽的軌跡可能會在環後經過。 組成環的顆粒可能會散射陽光,使太陽看起來霧濛濛的。 “通過某種文明,太陽從圓環後面通過的現象可能具有某種宗教意義。僅僅想像一下,這是非常有趣的。” 沙夫說。

導航器的航點

如果地球有環,它將是什麼樣? 1

這些戒指還可以為航行和支持活動(例如旅行,勘探,貿易,移民和入侵)提供巨大幫助。

例如,數千年來,一旦水手開始在海上航行並且看不到陸地,就很難準確確定其所在位置的經度和緯度。 他們將嘗試利用天文學確定緯度,例如白天觀察太陽的高度,晚上觀察北極星或南十字星​​的高度等等。 但是準確計算經度要困難得多。

如果地球有環,它可能能夠以多種方式幫助航海者估算經度。 例如,牧羊人衛星將按照規則的軌道繞地球軌道旋轉,就像時鐘上的指針一樣。 土星環上分佈著許多神秘的“輻條”,這可能與土星的磁場有關。 如果接地環上有這樣的輻條,它們可以用作錶盤上的時間標記。 環上地球陰影的運動也可以起到計時作用。 “有了這些戒指,您便擁有了一套完善的計時系統。” 沙夫指出。

環與空間

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從理論上講,衛星和航天器可能會在環下方運行,具體取決於環所在的位置。 例如,國際空間站位於地面以上400公里,並且可能位於環下方。 對地靜止衛星的高度在地面以上35786公里,可能遠遠超出了環的高度。 但是,這些環可能會將來自衛星和航天器的無線電信號分散到赤道上方,從而限制了它們的作用。

此外,這些環還可能干擾天文學,從而阻礙觀察地面夜空的人們的視線。 這可能會限制科學家對宇宙關鍵細節的理解,例如其他星系的存在和宇宙的擴張。

火星環和地球環

岩石行星成環的可能性有多大? 先前的研究發現火衛一可能以火星環的形式存在。 而且隨著火衛一越來越靠近火星,在數百萬年中,它可能被撕裂並再次成為火星環。

地球也可能有環。 我們的地球誕生於大約45億年前,以前的研究表明,月亮是在不久之後形成的。 關於月球的起源,最流行的解釋之一是月球是兩個原行星碰撞的產物。 其中一個是新生的地球,另一個是大小如火星的岩石,名為“ Theia”(Theia,古希臘神話中的月亮之母)。 來自這種撞擊的碎片可能在地球周圍形成了一個環,但最終融合到了月球的一部分中。

換句話說,儘管“地球有一圈”聽起來像是一個奇妙的幻想,但在遙遠的過去,至少在一段時間內,這種幻想可能已經短暫實現。