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回顾:离开太阳有多远就看不见它了?答案令人很意外,这才多远啊

2024-06-28科学

在地球上,我们能够用肉眼看到的最大的星体就是太阳,并且它还是最亮的存在。

地球围绕太阳而转动

但是我们只能在白天看见太阳,到夜晚,我们仰望星空的时候,映入眼帘的还有那些遥远的恒星,和几颗耀眼的太阳系行星。

你们知道这些恒星距离我们有多远吗?据观测,它们距离地球的距离一般为5000-8000光年。

恒星的亮度是由什么决定的?作为太阳系最亮的恒星,太阳到底有多亮呢?

如果我们从地球出发进入宇宙,太阳光能够跟随多远呢?太阳还能继续发光发热多久呢?

太阳系

接下来我们就来了解一下,离开太阳有多远,就看不见了?或许看到答案之后你会感到十分意外,如果和地球上看到的星星相比,这才多远啊。

恒星的亮度

在距离一定的情况下,恒星的大小和表面温度决定了恒星的亮度。

这里谈到的亮度应该是恒星的绝对星等,因为人肉眼看到的星星亮度受到距离的影响。

所以我们将从观测点看到的不同恒星亮度,称为视星等,一共分为6个等级,其中6等星最暗。

恒星的亮度取决于大小和温度

而当把所有恒星放在同等位置(距离地球10秒,32.6光年)时,观测到的恒星亮度就被称为绝对星等。

显然我们在讨论恒星亮度的时候,应该用绝对星等。

各大恒星的亮度

我们在地球上看到的星星基本上都是来自银河系的恒星,我们知道在偌大的银河系,太阳系只是其中微不足道的一部分。

在银河系中,包括太阳在内,大约有10万颗恒星,但即便在没有光污染的原始夜空下,我们也只能看到大约7000颗。

银河系

在Hertzsprung-Russell 图中,它显示了恒星的绝对星等或光度与其主要基于表面温度的分类之间的关系。

在上面一共记录了23000颗恒星,其中有1000颗是低光度的恒星(红矮星和白矮星)。

在这种图中,科学家根据恒星的类型和演化阶段将不同的恒星进行分类,我们可以清晰地看到不同区域恒星的亮度。

其中蓝白色恒星的亮度最高,温度也最高,而红色恒星的亮度最低,温度最低。

Hertzsprung-Russel

太阳的亮度

那么太阳作为一颗黄矮星,它的亮度到底是多少呢?

如果是在地球上,那么太阳的视星等值就越低,达到-26.7。

而它的绝对星等,可能就要另很多人失望了,只有4.83倍。

大家可能对此没有什么概念,我们看到夜空中最亮的那颗恒星——天狼星。

天狼星

从地球上看它,虽然很明亮,但视星等也比不上月亮,只有-1.47。

因为它距离地球有8.6光年,是月亮距离地球的几千万倍。

而它的绝对星等却为1.4,其亮度足足是太阳亮度的23倍。

将太阳和天狼星放在一块的话,太阳绝对就是弟弟啊,天狼星不仅质量是太阳的2.3倍,而且半径还比太阳大了1.8倍。

地球在天狼星面前如此微小

那么我们既然能够在距离天狼星8.3光年的地方看到它,那如果把太阳也放那么远,咱们还能看到吗?

当太阳逐渐远离地球

事实上,这点距离,要看到太阳还是绰绰有余。

我们可以根据视星等和绝对星等的换算公式「M=m+5㏒10 d0/d」,来看看太阳到哪里会消失。

其中M是绝对星等,m是视星等,d0是32.6光年,d是恒星到地球的距离。

地球所吸收的能量大多来自于太阳

从海王星看太阳

在太阳系八大行星中,海王星是距离太阳最远的行星,那么在海王星上看太阳它还有多亮呢?

海王星距离太阳的距离有45亿公里,根据视角的公式,我们可以得出从海王星上看太阳的视角大约为1.06角分。

而从地区上看太阳的视角大约为0.53度,也就是说,如果我们站在海王星,看到的太阳体积直接缩小到了1/30。

此时根据亮度转化公式,我们可以计算出,太阳在海王星的视星等约为-19.4。

海王星与太阳的距离

视星等的数值每相差1,亮度就会差2.512倍,所以此时在海王星还能够看到的太阳亮度就只有地球上的大约1/840了。

实际上这个亮度仍旧很大,在地球上,满月的视星等接近-13,由此可知太阳在海王星上的亮度是满月的363倍左右。

从太阳系边缘看太阳

由于宇宙一直处于膨胀状态,所以我们现在并没有计算出太阳系的确定大小。

但是我们一般将奥尔特星云视为太阳系的边缘,它距离太阳大约有50000-10000个天文单位,也就是接近1光年的距离。

奥尔特星云

根据计算,此时太阳的视星等只有-2.47,在这里看到的太阳,就像从地球看木星差不多。

从地球上看木星的最大视星等可以达到-2.63左右,此时即便还是在空气质量受到严重污染的环境,也可轻易地找到木星。

所以即便太阳已经无法照亮奥尔特星云,但是在那里我们仍然能找到太阳的存在。

从比邻星看太阳

当我们飞出太阳系,来到离太阳最近的一颗恒星,比邻星。

比邻星

此时距离太阳大约有4.24光年,此时太阳的视星等为0.4。

这样的视星等,我们在比邻星上仍旧可以用肉眼观测到太阳。

比邻星是一颗典型的红矮星,它的视星等大约为10.43–11.13,所以我们在地球上用肉眼观测时,它已经十分暗淡,几乎要看不见。

但是比邻星的亮度是由太阳的千分之一,所以在比邻星上看到的太阳,大约和我们在地球上看织女星或南门二接近。

比邻星与太阳的距离

从距地32.6光年的地方看太阳

科学家将恒星的绝对星等距离,设定为距离地球32.6光年的地方。

在这里太阳的视星等为4.83,和它的绝对星等一致,在这里看太阳,就像从地球上看M41星团。

这个星团的在地球上的视星等为4.6,如果不仔细看可能很难发现它的存在,但是有这个星团大概位于天狼星的正南方,所以还能够被发现。

但是此时在这里看太阳可就没有什么参照物了,即便我们能够看到它,也未必知道它是太阳。

M41星团

太阳消失的地方

人的肉眼只能看到视星等为6的恒星,当太阳达到大约56光年的时候,我们的视线中就不再有它的存在了。

太阳在银河系中,几乎成为了微不足道的存在,我们在地球上轻易看到的那些恒星,距离地球都比这个距离远上n倍。

即便是和这个距离差不多的恒星,我们都能够看到,这些恒星的质量的体积都比太阳大许多。

就拿我们看到的北斗七星来说,古人将这七颗星命名为天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、瑶光。

北斗七星

在地球上我们可以清楚地看到它们的存在,这七颗星星的视星等在1.77-3.45之间,其中最亮的就是北斗五玉衡星,而最暗的则是北斗四天权星。

这七颗星距离地球的距离大约为78光年-124光年,玉衡星距离地球的距离为82.6光年,而这颗恒星的质量是太阳的2.9倍,其半径是太阳的4.1倍。

它的绝对星等为-0.2,亮度是太阳的102倍。

而最暗的天权星距离地球则有82.6光年,尽管它的亮度最暗,但它的绝对星等仍有1.39,亮度是太阳的14倍。

其质量达到太阳的1.6倍,而半径则为太阳的1.4倍。

所以尽管太阳在地球上是最亮的一颗恒星,但是将其放到银河系时,它已经被淹没在几万颗恒星中。

此时我们要再找到它,可能只能借助望远镜了。

太阳只不过是银河系里小小的一颗恒星

要知道,目前科学家估测的银河系直径至少有10万光年,而且在宇宙膨胀的过程中,银河系的范围还会一直变大,所以56光年的距离,这才多远啊。

太阳作为一颗黄矮星,寿命大约有100亿年,如今自太阳诞生起已经过去大约45.7亿年。

再过大约50-60亿年之后,太阳内部的氢元素也就完全耗尽了,而这也是它最后能够发光发热的时间了。