當前位置: 華文世界 > 科學

關於太陽系的 7 個令任何科學家都感到困惑的奇怪事實

2024-06-28科學

大家好,我是超自然現象探索官,感謝您的觀看,希望能得到您的一個"關註"

你能回答全部七個嗎?

1977年,美國太空總署的航海者一號和航海者二號航天器開始了穿越太陽系存取巨型外行星的開創性旅程。航海者現在正在穿越太陽系之外的未知領域。一路上,他們測量了星際介質——恒星之間的神秘介質,裏面充滿了早已死亡的恒星的碎片。1998年,旅行者一號成為距地球最遠的航天器,如今沒有其他運載火箭有機會趕上它。

1.) 有多少航天器離開了太陽系?

這幅 1997 年的畫作展示了太陽系的行星以及前四艘離開太陽系的航天器的相對軌跡。1998年,航行者1號超越先鋒10號,2012年跨越日球層頂進入星際空間。航海者 2 號於 2018 年進入星際空間,最近於 2023 年超越了先鋒 10 號;因此,我們可以假設先鋒 10 號也在星際空間中,但它不再執行,我們無法進行必要的測量來證實這一點。只有三艘穿越日球層頂:航海家一號、航海家二號和先鋒十號。

目前,有五艘航天器正在飛向太陽系之外或已經離開太陽系。從 1973 年到 1998 年,先鋒 10 號是距離太陽最遠的航天器,但航行者 1 號在 1998 年超越了它。它也在 2023 年被航海者 2 號超越,未來新視野號將首先超越先鋒 11 號,然後超越先鋒 10 號。到 2098 年,重力相互作用將為現已退役的尤利西斯號提供重力助推,這意味著目前新視野號上有 6 艘航天器通往太陽系出口的道路。先鋒 11 號、新視野號以及最終的尤利西斯號也將加入其中。

金星(上)和水星(下)越過太陽邊緣。請註意金星的大氣層如何折射周圍的陽光,而水星缺乏大氣層則沒有顯示出這種影響。像水星這樣沒有大氣層的行星將具有完全平坦的傳輸光譜,而像金星這樣的行星將表現出吸收和/或發射特征。

2.) 誰的白天溫度更高:金星還是水星?

蘇聯的金星著陸器系列是唯一在金星表面著陸並傳輸數據的航天器。所有器材中持續時間最長的器材在儀器過熱和通訊中斷之前超過了兩小時。迄今為止,沒有任何航天器能夠在金星表面存活更長時間,金星表面的溫度高達 482°C。(金星的溫度為 464 °C,超過了水星的最高溫度。

盡管我們對天王星和海王星這兩個行星的最佳視角仍然來自航海家二號在 20 世紀 80 年代末與這些行星的相遇,但實際上這兩顆行星在顏色和成分上非常相似,而著名的「蔚藍」海王星影像也並非如此。代表其真實顏色。相反,天王星和海王星的顏色非常相似,如下所示。

3.) 太陽系中哪顆行星最冷?

這張 2018 年哈伯拍攝的天王星影像顯示了這顆行星從春分到夏至時的變化。明亮的北極形成了雲冠,而地球其他地區的雲層和條紋結構則逐漸減少。天王星將於 2028 年迎來下一個夏至。天王星的溫度為-224°C,是有記錄以來最冷的溫度。

1986年,航海者二號飛越天王星時,天王星正接近夏至,南半球面向太陽,北半球背向太陽。天王星在 2007 年到達了春分點,現在正走向 2028 年的下一個夏至。直到 2049 年才會再次到達春分點,屆時 JWST 可能會耗盡燃料並停止執行。它的多雲兩極經歷了數十年的黑暗,變得比海王星還要冷。

這四顆類地行星(加上地球的衛星)的橫截面顯示了這五個世界的核心、地幔和地殼的相對大小。地球和火星之間有令人信服的相似之處,因為它們都有地殼、地幔和富含金屬的核心。然而,火星的尺寸要小得多,這意味著它最初含有的熱量較少,並且比地球失去熱量的速度更快(按百分比計算)。

4.) 有多少非行星比水星大?

上圖顯示了水星在這幅全球鑲嵌圖中的正投影,中心位置為北緯 0°,東經 0°。德布西的輻射狀火山口在球的底部可見,拉赫瑪尼諾夫的環形盆地在東邊可見。水星是太陽系中最內層和最小的行星,美國太空總署的信使任務詳細繪制了地圖。只有兩個:木星的衛星木衛三和土星的衛星泰坦。

盡管地球和金星是太陽系中最大的兩個巖石天體,但火星、水星以及 100 多個最大的衛星、小行星和凱伯帶天體都已達到流體靜力平衡。木衛三和土衛六比水星大,但木衛四的大小是水星的 99%,質素只有水星的三分之一。木衛四是第三大非行星,比水星小 1.2%(58.7 公裏)。

在太陽系的八顆行星中,四顆氣態巨行星的密度是最小的,其密度還不到密度最小的巖石行星(火星)的一半,而土星的密度則低於水。

5.) 哪顆行星的密度最高?

當談到太陽系中大型的非氣體世界時,水星擁有相對其大小而言最大的金屬核心。然而,地球是所有這些世界中密度最大的,由於重力壓縮的額外因素,沒有其他大型物體的密度可以與它相比。與金星、地球和火星不同,水星沒有單獨的地殼層。密度最大的是地球,密度為5.51克/立方厘米。

地球在其稀薄的大氣層和海洋之下,一旦超過地表約 45%,就會從以巖石為主的物質轉變為金屬核心。由於核心壓力超過 360 萬個大氣壓,核心中的原子被壓縮到其原始大小的一小部份,這解釋了地球異常高的密度。最近的證據表明,內核中存在最內層的核心,其中包含與內核其余部份不同的金屬固相。所有大質素物體,包括中子星,都表現出這種類別的壓力梯度。盡管水星的 75% 至 85% 是金屬,但重力壓縮使地球獲勝 0.08 g/cm3。

太陽系中六個不同世界的表面,從小行星到月球,再到金星、火星、泰坦和地球,顯示出各種各樣的特性和歷史。盡管已知只有地球存在降雨形式的液態水,並且地表存在大量液態水,但其他世界無論是在當前還是在遙遠的過去,都存在其他形式的降雨和地表液體。地球可能曾經被其他世界甚至其他行星(例如火星和金星)包圍,這些行星的表面有液態水,也可能有生命。

6.) 哪個巖石世界的水最豐富?

盡管地球表面的液態水含量是所有 8 顆行星中最多的,但木星的衛星木衛三的液態水含量卻是最多的。接下來依次是土星的泰坦、木星的木衛四和木星的木衛二。地球的水含量僅排名第五,領先於冥王星、土衛一、海衛一和土衛二,它們分別在太陽系中排名第六至第九。木星的衛星木衛三的體積為 35.4 Zeta升(3.54 × 10²² L),由 46% 的液態水組成。

在主要由六角形冰晶組成的表面下方,厚厚的鹹海洋向下延伸至木衛三表面以下約 160 公裏(約 100 英裏),使其成為整個太陽系中水最豐富的世界。它所含的水量比所有其他已知巖石世界的總和還多。地球僅排名第五,土衛六、木衛四和木衛二都優於我們。

在牛頓的重力理論中,當軌域圍繞單個大質素時,它們會形成完美的橢圓形。其他質素(例如其他行星)的存在會導致這些橢圓軌域進動。然而,在廣義相對論中,由於時空曲率和行星相對於太陽運動的事實,進動會產生額外的影響,這會導致軌域隨著時間的推移而變化,有時是可測量的。水星在我們的太陽系中表現出最大的此類效應,由於這種附加效應,水星每世紀以額外 43 英寸(其中 1 英寸為 1/3600 度)的速度進動。

7.) 哪顆行星對水星進動貢獻最大?

該圖顯示了行星繞太陽軌域的進動。太陽系中存在極少量的進動是由於廣義相對論造成的。水星以每世紀 43 角秒的速度進動,是所有行星中最快的。盡管進動的總速率為每世紀 5,600 角秒,但其中 5,025 角秒是由於分點進動造成的,532 角秒是由於太陽系中其他行星的影響造成的。如果沒有廣義相對論,一個世紀的最後 43 角秒就無法解釋。金星(277角秒/世紀)領先,其次是木星(150角秒)和地球(90角秒)。

就尺寸而言,很明顯氣態巨行星比任何類地行星都要大得多,質素也是如此。然而,就鄰近性而言,巖石世界彼此之間的距離比氣態巨行星之間或彼此之間的距離要近得多。質素和接近度在確定行星軌域進動程度方面都起著重要作用。另外一個無法解釋的每世紀 43 角秒有助於證明廣義相對論的正確性。

火神星的假設位置,被認為是造成 1800 年代觀測到的水星進動的原因。人們已經對一顆可以在牛頓重力的背景下解釋水星異常運動的行星進行了詳盡的搜尋,但這樣的行星並不存在,這反駁了太陽系內行星的預測。相反,廣義相對論解釋了這種反常的進動。