比较我们太阳系中的世界时的 5 个大惊喜

2024-08-13科学

我们的太阳系中，很难欣赏我们的行星、卫星、小行星等有多大、有多大和分隔多远。

距离对数图，显示旅行者号、我们的太阳系、奥尔特云和我们最近的恒星：比邻星。在10倍的跳跃中，我们从地球的轨道到土星的轨道，再到旅行者1号到奥尔特云内部的距离，再到奥尔特云的中间，再到一光年之外。随着时间的流逝，恒星和其他质量在银河系中移动，并经常在奥尔特云内经过。与它们的物理尺寸相比，这些物体之间的距离是巨大的。

图片来源：NASA/JPL-Caltech

这 5 个违反直觉的事实可以帮助正确看待事情。

这张比较图像显示了我们太阳系的四颗内行星，它们按其实际大小进行缩放，这些行星由MESSENGER（用于水星和金星）、阿波罗17号（用于地球）和Rosetta上的OSIRIS仪器（用于火星）获得。

来源：NASA/JHUAPL;阿波罗17号;ESA/MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA

1.）地球的质量比所有其他岩石行星的总和还要大。

这张四颗类地行星（加上地球的月球）的剖面图显示了这五个世界的核心、地幔和地壳的相对大小。尽管地球的直径只比金星大5%，但它的质量比水星、金星、火星和月球的总和还要大。

图片来源：NASA/JPL

加在一起：

汞

金星

火星

月亮，

加上小行星和柯伊伯带，

大约等于地球的质量。

在比较天王星（左）和海王星（右）的JWST图像时，行星上的环、卫星和多云的「亮点」等特征清晰可见。虽然海王星看起来比天王星小得多，但那是因为它比天王星离JWST多~50%;实际上，它们的物理大小几乎相同。

图片来源：NASA、ESA、CSA 和 STScI

2.）海王星是最小的气态巨行星，但天王星的质量要小得多。

尽管我们对天王星和海王星行星的最佳看法仍然来自1980年代后期旅行者2号与这些行星的相遇，但现实情况是，这两颗行星在颜色、成分和大小上都非常相似，著名的海王星「蔚蓝」图像并不能代表其真实颜色。天王星只比海王星大3%，但质量要小得多。

图片来源：P.G.J. Irwin 等人，MNRAS，2024 年

天王星的直径比海王星高出3%。

虽然它们的物理大小大致相同，但海王星的密度比天王星大约30%。尽管事实上天王星似乎比海王星更集中。对天王星和海王星的轨道飞行器任务将是确定它们为什么具有这些物理特性的理想方法。

图片来源：R. Helled、N. Nettelmann 和 T. Guillot，空间科学评论，2020 年

海王星的内部含有更丰富的重元素;总的来说，它的质量比天王星大17%。

该动画显示了行星绕轴旋转时的相对自旋率和倾斜度。虽然水星和金星是最慢的旋转体，但水星的旋转方向与它绕太阳运行的方向相同，而金星则逆向旋转。

图片来源：James O'Donoghue/NASA

3.）金星是旋转最慢的行星，但在水星上的一天持续时间更长。

虽然太阳系中的所有行星都以相同的方向绕太阳运行，但金星的独特之处在于，金星以相反的方向旋转。对于金星完成的每个轨道，尽管它是旋转最慢的行星，但它会经历大约两天的日出和日落。

图片来源：NASA/JPL

金星旋转360°的时间是水星的四倍。

由于金星的旋转方向与它围绕太阳旋转的方向相反，因此它是唯一一个太阳似乎在西方升起而在东方落下的行星。金星从日出到日出的时间大约是 117 个地球日，比墨丘里日短 59 个地球日。

图片来源：NASA/戈达德太空飞行中心概念图像实验室/沃尔特·费默（HTSI）

但从日出到日出，水星的持续时间超过了金星的持续时间：176到117个地球日。

这张土星的照片是从卡西尼号宇宙飞船的极点上方拍摄的，太阳位于遥远的右边，从一个不寻常的角度展示了土星：从地球的角度来看，这是一个从未达到的角度。土星虽然只比木星小~16%，但质量只有木星的30%。

图片来源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. Ugarkovic

4.）土星是迄今为止密度最低的行星。

从大小上看，很明显，气态巨行星的世界远远超过了任何类地行星，质量也是如此。尽管土星的物理大小与木星几乎相同，但它仅占太阳系中行星质量的21%，而木星的质量高达71%。

图片来源：CactiStaccingCrane/Wikimedia Commons

土星的质量是海王星的五倍，但体积却是海王星的十四倍。

这张土星的剖面图展示了它的岩石和冰核有多小，以及它的体积中有多少是由氢主导的。只有最内层的冰层和岩石层不是由氢主导的元素，这有助于土星达到迄今为止所有行星中密度最低的。

图片来源：Kelvinsong/Wikimedia Commons

按体积计算，其膨胀的大气中含有 96% 的氢气。

该动画描绘了过去 20 年中已知近地天体（NEO）在某个时间点的位置图，并以截至 2018 年 1 月的所有已知小行星的地图结束。尽管像这样的图表看起来很拥挤，但与它们的实际大小相比，平均而言，小行星之间的空间是巨大的。

图片来源：NASA/JPL-Caltech

5.）小行星带比地月系统更空。

虽然近地小行星已经对地球构成潜在危害，但那里的大多数小行星都受到木星的严重影响。随着时间的流逝，错误的引力相互作用总是会发生，这可能会将这些小行星中的任何一个变成潜在的地球轨道穿越危险。尽管这张地图看起来很密集，但小行星带本身却非常稀疏。

图片来源：巴勃罗·卡洛斯·布达西/Wikimedia.org

据估计，超过2000万颗宽超过100米的小行星。

尽管我们已经对太阳系中大多数大型（大于1公里）小行星进行了编目，但大小大于0.1公里的内近地小行星的数量还没有得到很好的确定。此图上较小物体的数量密度仅被估计过;一个专门的任务，如近地天体测量者，对于了解真正对地球构成可预测危害的原因至关重要。

图片来源：Marco Colombo，密度设计研究实验室

它们之间的平均距离接近100万公里：是地月距离的两倍多。

该图显示了地球和月球，以及它们之间的距离。小行星之间的平均距离是这个距离的两倍多，而小行星的平均直径明显小于地球直径的0.001%。