一年多长?最长16.3万年最短两小时

文章作者:外星探索网 | 2015-07-02
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我们每个人都知道一年有365天。而外星人——如果他们存在的话,他们对于时间的概念或许会跟我们很不一样。这是因为在有些行星上,一年的时间要比地球上短得多,有些则要长得多。

为什么一年的长短会有那么大的差异?首先行星围绕运行的恒星的质量大小会有一些影响,因为从本质上来说,一年的长短是以行星围绕恒星公转的周期来定义的,而质量较大的恒星周围的行星的公转速度也会越快,但在这其中不同行星的轨道距离才是关键。美国哈佛-史密松天体物理中心的大卫·基平(David Kipping)表示:“基本上,一颗行星上的一年长短是由这颗行星到恒星的距离远近所决定的。”

水星

水星。在我们的太阳系中,距离太阳最近的水星上一年大约仅相当于地球上的88天

在我们的太阳系中,距离太阳最近的水星上一年大约仅相当于地球上的88天。这听上去好像也挺长,但诡异的是水星上的这一年的长度还没有它一天的长度长——水星上的一天相当于地球上的176天——是水星上一年时长的两倍,这是水星自转缓慢造成的结果。

在太阳系的另一端,考虑到冥王星已经被踢出大行星的行列,海王星作为最为遥远的大行星,其和太阳之间的距离是日地距离的30倍,围绕太阳公转一周(一年)的时长相当于165个地球年。

那么在这些星球上,新年是什么时候?换句话说,在海王星的轨道上,什么时间应该被指定为12月31日?

在地球上,我们将每年的1月1日定义为新年的开始,这种做法基本上可以说是任意的,但有一种方法可以将其与行星的轨道特征更加紧密的联系起来。这是因为行星的轨道并非完美的圆形,而是稍稍拉长的椭圆。这就意味着在其轨道上存在一个点,此时行星到太阳的之间的距离是最近的,在天文上我们将其称为“近日点”。而我们就可以将这个近日点规定为新一年的开端。

这就意味着海王星人(如果存在的话)将在地球历公元2042年庆祝下一次新年,而水星人们则每隔88天就可以过一次年。而我们地球人则是每隔365天才能过一次年。

最长和最短的一年

但海王星也仅仅只能算是我们太阳系中一年时间最长的行星,而如果将目光放宽到整个银河系来看,外面的情况可能会突破你的想象力极限。不过,在进行这样的探讨时也并非不存在争议。美国德州大学奥斯汀分校的亚当·克劳斯(Adam Kraus)表示:“当你讨论哪一个才是一年时间最长的行星的问题时,很快争论的话题就会变成究竟什么才是行星的定义之争。”

到目前为止人类已经确认发现了超过2000颗系外行星,另外还有大约3000颗疑似目标正等待后续确认。加拿大蒙特利尔大学的玛丽-伊娃·诺德(Marie-Eve Naud)表示:“目前还没有关于系外行星的准确定义。”

不过尽管如此,我们还是可以尽可能的将范围缩小。首先,我们将那些质量超过木星13倍以上的目标排除掉,因为质量达到这一等级的天体一般会被归入褐矮星的行列。其次,我们坚持认为我们的行星必须围绕一颗“真正”的恒星运行,或者至少也是围绕恒星死亡后的残骸运行,而不应围绕一颗褐矮星运行。

系外行星

系外行星GU Piscium b。这颗位于双鱼座的系外行星上面的一年时长大约是16.3万年

如果按照以上定义,那么一年长度的冠军头衔将会落到系外行星“GU Piscium b”的头上。这颗位于双鱼座的系外行星围绕恒星运行的轨道半径是海王星轨道的70倍,它上面的一年时长大约是16.3万年。

反过来,有时候你会不会自己制定了雄心勃勃的新年计划,但到了年末却发现自己根本没有做到?而如果你生活在一颗编号为PSR 1719-14b的系外行星上,那么相信你为自己定下的新年计划应该都能够“说到做到”,甚至能够坚持更长的时间,因为这颗系外行星上的一年仅相当于地球上的大约两个小时。这颗系外行星围绕一处恒星残骸(脉冲星)公转,且距离要比日地距离近约250倍。正是由于这样的原因,让PSR 1719-14b成为迄今已知的一年时间最短的行星。

然而这些也非仅仅是简单的事实而已。基平表示:“事实上一年的长度是我们在研究系外行星时最为看重的指标之一。因为它能够告诉我们这颗行星距离恒星有多远,而行星与恒星之间的距离信息又能够告诉我们它的温度情况。对于水星,你可以很容易猜到它的地表温度会很高,生命难以在其表面生存;而对于木星,你也能猜得到,由于距离太过遥远,它一定很冷。”

距离的极限

基平表示,从理论上说,一颗行星的运行轨道甚至还可以比双鱼座的系外行星GU Piscium b”更加遥远,甚至在我们太阳系内的情况可能也是如此,因为唯一限制围绕恒星运行的行星轨道距离的就是其他的恒星,它们会对这些行星施加引力影响。

比邻星

比邻星,除去太阳之外距离我们最近的恒星,距离大约是4光年

恒星会在宇宙中运动,但目前距离太阳最近的恒星是比邻星,距离大约是4光年。这也就意味着任何距离太阳小于4光年一半的天体应该都会围绕太阳运行——这一距离大约相当于海王星轨道半径的4000倍。事实上,整个太阳系的外围的确存在一大群冰冻状态的小天体,它们一直向外延伸到这一距离上。

理论上而言,行星是可以存在于水星轨道内侧的,但也只能如此而已,靠近太阳是有限度的。美国哈佛-史密松天体物理中心的斯考特·肯杨(Scott Kenyon)指出,在大约1200摄氏度的环境下岩石会开始蒸发,因此如果水星的轨道再向内侧靠近大约4倍,此时水星上的岩石将开始蒸发。而如果你要更加靠近太阳,那么此时太阳强烈的引力作用将会把这一行星体撕碎。基平表示:“岩石能够承受的应力大小存在一个极限,超过这个极限岩石就会被撕裂。”这个距离被称为洛希极限,而对于像水星这样的岩石行星而言,这一距离值大致相当于水星轨道到太阳距离的1%。

基平表示:“我们认为我们的确观测到了一些处在这一距离值边缘上的系外行星。”比如说Kepler-78b,这颗系外行星围绕恒星运行的周期大约是8.5小时,与恒星之间的轨道距离小于1%的日地距离。美国宇航局开普勒行星搜寻项目主管威廉·布鲁斯基(William Borucki)指出,Kepler-78b可能是迄今已知运行于一颗正常恒星周围公转周期最短的系外行星。

恒星会在宇宙中运动,但目前距离太阳最近的恒星是比邻星,距离大约是4光年。这也就意味着任何距离太阳小于4光年一半的天体应该都会围绕太阳运行——这一距离大约相当于海王星轨道半径的4000倍。事实上,整个太阳系的外围的确存在一大群冰冻状态的小天体,它们一直向外延伸到这一距离上。

理论上而言,行星是可以存在于水星轨道内侧的,但也只能如此而已,靠近太阳是有限度的。美国哈佛-史密松天体物理中心的斯考特·肯杨(Scott Kenyon)指出,在大约1200摄氏度的环境下岩石会开始蒸发,因此如果水星的轨道再向内侧靠近大约4倍,此时水星上的岩石将开始蒸发。而如果你要更加靠近太阳,那么此时太阳强烈的引力作用将会把这一行星体撕碎。基平表示:“岩石能够承受的应力大小存在一个极限,超过这个极限岩石就会被撕裂。”这个距离被称为洛希极限,而对于像水星这样的岩石行星而言,这一距离值大致相当于水星轨道到太阳距离的1%。

基平表示:“我们认为我们的确观测到了一些处在这一距离值边缘上的系外行星。”比如说Kepler-78b,这颗系外行星围绕恒星运行的周期大约是8.5小时,与恒星之间的轨道距离小于1%的日地距离。美国宇航局开普勒行星搜寻项目主管威廉·布鲁斯基(William Borucki)指出,Kepler-78b可能是迄今已知运行于一颗正常恒星周围公转周期最短的系外行星。

太阳系各大行星全家福

有朝一日太阳将会膨胀成为一颗红巨星

地球上的一年是365天,但这一数字未来将可能变成两倍长

最后,如果你现在能够对自己的“年度计划”说到做到,那么请记住一件事:未来地球上的一年将会变成现在的两倍长。这是因为,再经过大约50亿年左右,我们的太阳将膨胀成为一颗红巨星,届时地球可能将被太阳吞噬。但也有人认为地球可能可以逃脱这一厄运,因为届时年老的太阳将在膨胀发生之前便已经通过强烈的太阳风的方式损失了大约一半的质量。

克劳斯指出,如果情况的确如此,那么届时地球的运行轨道将位于目前的火星轨道稍外侧,围绕太阳公转一周大约将需要现在的两年时间。到时候你就会发现要坚持你的年度计划那么久真是好难。

 

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