比較我們太陽系中的世界時的 5 個大驚喜

2024-08-13科學

我們的太陽系中，很難欣賞我們的行星、衛星、小行星等有多大、有多大和分隔多遠。

距離對數圖，顯示旅行者號、我們的太陽系、奧爾特雲和我們最近的恒星：比鄰星。在10倍的跳躍中，我們從地球的軌域到土星的軌域，再到旅行者1號到奧爾特雲內部的距離，再到奧爾特雲的中間，再到一光年之外。隨著時間的流逝，恒星和其他質素在銀河系中移動，並經常在奧爾特雲內經過。與它們的物理尺寸相比，這些物體之間的距離是巨大的。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech

這 5 個違反直覺的事實可以幫助正確看待事情。

這張比較影像顯示了我們太陽系的四顆內行星，它們按其實際大小進行縮放，這些行星由MESSENGER（用於水星和金星）、阿波羅17號（用於地球）和Rosetta上的OSIRIS儀器（用於火星）獲得。

來源：NASA/JHUAPL;阿波羅17號;ESA/MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA

1.）地球的質素比所有其他巖石行星的總和還要大。

這張四顆類地行星（加上地球的月球）的剖面圖顯示了這五個世界的核心、地幔和地殼的相對大小。盡管地球的直徑只比金星大5%，但它的質素比水星、金星、火星和月球的總和還要大。

圖片來源：NASA/JPL

加在一起：

汞

金星

火星

月亮，

加上小行星和凱伯帶，

大約等於地球的質素。

在比較天王星（左）和海王星（右）的JWST影像時，行星上的環、衛星和多雲的「亮點」等特征清晰可見。雖然海王星看起來比天王星小得多，但那是因為它比天王星離JWST多~50%;實際上，它們的物理大小幾乎相同。

圖片來源：NASA、ESA、CSA 和 STScI

2.）海王星是最小的氣態巨行星，但天王星的質素要小得多。

盡管我們對天王星和海王星行星的最佳看法仍然來自1980年代後期旅行者2號與這些行星的相遇，但現實情況是，這兩顆行星在顏色、成分和大小上都非常相似，著名的海王星「蔚藍」影像並不能代表其真實顏色。天王星只比海王星大3%，但質素要小得多。

圖片來源：P.G.J. Irwin 等人，MNRAS，2024 年

天王星的直徑比海王星高出3%。

雖然它們的物理大小大致相同，但海王星的密度比天王星大約30%。盡管事實上天王星似乎比海王星更集中。對天王星和海王星的軌域飛行器任務將是確定它們為什麽具有這些物理特性的理想方法。

圖片來源：R. Helled、N. Nettelmann 和 T. Guillot，空間科學評論，2020 年

海王星的內部含有更豐富的重元素;總的來說，它的質素比天王星大17%。

該動畫顯示了行星繞軸旋轉時的相對自旋率和傾斜度。雖然水星和金星是最慢的旋轉體，但水星的旋轉方向與它繞太陽執行的方向相同，而金星則逆向旋轉。

圖片來源：James O'Donoghue/NASA

3.）金星是旋轉最慢的行星，但在水星上的一天持續時間更長。

雖然太陽系中的所有行星都以相同的方向繞太陽執行，但金星的獨特之處在於，金星以相反的方向旋轉。對於金星完成的每個軌域，盡管它是旋轉最慢的行星，但它會經歷大約兩天的日出和日落。

圖片來源：NASA/JPL

金星旋轉360°的時間是水星的四倍。

由於金星的旋轉方向與它圍繞太陽旋轉的方向相反，因此它是唯一一個太陽似乎在西方升起而在東方落下的行星。金星從日出到日出的時間大約是 117 個地球日，比墨丘裏日短 59 個地球日。

圖片來源：NASA/戈達德太空飛行中心概念影像實驗室/禾特·費默（HTSI）

但從日出到日出，水星的持續時間超過了金星的持續時間：176到117個地球日。

這張土星的照片是從卡西尼號宇宙飛船的極點上方拍攝的，太陽位於遙遠的右邊，從一個不尋常的角度展示了土星：從地球的角度來看，這是一個從未達到的角度。土星雖然只比木星小~16%，但質素只有木星的30%。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. Ugarkovic

4.）土星是迄今為止密度最低的行星。

從大小上看，很明顯，氣態巨行星的世界遠遠超過了任何類地行星，質素也是如此。盡管土星的物理大小與木星幾乎相同，但它僅占太陽系中行星質素的21%，而木星的質素高達71%。

圖片來源：CactiStaccingCrane/Wikimedia Commons

土星的質素是海王星的五倍，但體積卻是海王星的十四倍。

這張土星的剖面圖展示了它的巖石和冰核有多小，以及它的體積中有多少是由氫主導的。只有最內層的冰層和巖石層不是由氫主導的元素，這有助於土星達到迄今為止所有行星中密度最低的。

圖片來源：Kelvinsong/Wikimedia Commons

按體積計算，其膨脹的大氣中含有 96% 的氫氣。

該動畫描繪了過去 20 年中已知近地天體（NEO）在某個時間點的位置圖，並以截至 2018 年 1 月的所有已知小行星的地圖結束。盡管像這樣的圖表看起來很擁擠，但與它們的實際大小相比，平均而言，小行星之間的空間是巨大的。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech

5.）小行星帶比地月系統更空。

雖然近地小行星已經對地球構成潛在危害，但那裏的大多數小行星都受到木星的嚴重影響。隨著時間的流逝，錯誤的重力相互作用總是會發生，這可能會將這些小行星中的任何一個變成潛在的地球軌域穿越危險。盡管這張地圖看起來很密集，但小行星帶本身卻非常稀疏。

圖片來源：巴勃羅·卡洛斯·布達西/Wikimedia.org

據估計，超過2000萬顆寬超過100米的小行星。

盡管我們已經對太陽系中大多數大型（大於1公裏）小行星進行了編目，但大小大於0.1公裏的內近地小行星的數量還沒有得到很好的確定。此圖上較小物體的數量密度僅被估計過;一個專門的任務，如近地天體測量者，對於了解真正對地球構成可預測危害的原因至關重要。

圖片來源：Marco Colombo，密度設計研究實驗室

它們之間的平均距離接近100萬公裏：是地月距離的兩倍多。

該圖顯示了地球和月球，以及它們之間的距離。小行星之間的平均距離是這個距離的兩倍多，而小行星的平均直徑明顯小於地球直徑的0.001%。