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太阳的背后会不会隐藏着另一颗“地球”,而人类一直没有发现?

2021-01-24  魅力科学君

    望远镜的出现极大地提升了人类对宇宙的观测能力,凭借着这一“利器”,我们已经在太阳系中发现了大量的天体,甚至连一些远在柯伊伯带的小天体也出现在我们的视野里。然而我们的观察范围却有一个盲区,由于太阳的遮挡,我们一直都看不到太阳背后的区域。

    太阳的背后有什么?

    在太阳的背后当然也运行着各式各样的天体,通常情况下,当它们飞出被太阳遮挡住的区域之后,我们就能观察到它们的踪迹。但有一种特殊的情况是,假如有一个天体一直与地球和太阳保持“三点一线”的同步运行状态,那么在我们的视野里,这颗行星就始终隐藏在太阳的背后,我们就无法观察到它。

    进一步想,假如这个始终隐藏在太阳背后天体是一颗像地球一样的行星,并且也位于太阳系的宜居带中,我们同样也观察不到。这就有点意思了,可以想象的是,如果真有这么一颗行星,那么它很可能也会像地球一样成为“生命的天堂”,这对于人类而言无疑是一个极好的消息。

    太阳的背后会不会隐藏着另一颗“地球”,而人类一直没有发现呢?

    在由太阳和地球共同组成的引力场中,存在着5个特殊的位置,这被称为“拉格朗日点”(如上图所示),理论上来讲,在这些位置上的天体就可以在太阳引力和地球引力的共同作用下,与地球保持同步运行状态。

    从上图中我们可以看到,如果另一颗“地球”正好处于“L3”这个位置,就能够始终隐藏在太阳的背后,那么这样的情形真的存在吗?其实如果整个太阳系只有地球、太阳,以及这颗假想中的“另一颗地球”,那么这种情形就可能发生。

    但我们都知道,太阳系里还广泛存在着其它的天体,其中不乏一些引力强大的存在,尤其是木星。这就意味着,在这些天体的引力作用下,即使真有一颗行星正好处于“L3”这个位置,它也将逐渐离开这个微妙的引力平衡点。

    也就是说,就算从理论上来讲,“L3”这个位置上也不可能长时间存在一颗行星。可能有人会说了,宇宙中存在着太多的奥秘,或许由于某种的特殊机制,在这个位置上真的存在一颗行星也说不定,好吧,我们接着聊。

    如果有一颗行星隐藏在太阳背后,人类能发现吗?

    相信有不少人都会认为,在地球围绕太阳公转的过程中,只有地球在运动,而太阳一动也不动,但实际情况却并非如此,事实上,在这个过程中,太阳和地球都在围绕着它们的共同质心在运动,只不过由于太阳和地球的共同质心距离太阳的中心很近,因此并不明显。

    但木星就不一样了,由于这颗行星的质量大约是太阳的千分之一,因此木星和太阳的共同质心与太阳中心的距离可以达到太阳半径的1.07倍,换句话说就是,这个共同质心落在了太阳表面之外,由此可见,在木星围绕太阳公转的过程中,太阳也会出现非常明显的摆动。

    据此我们可以很容易推测出,当地球运行到与木星和太阳的连线垂直的位置上时,我们在地球上就可以观察到太阳被木星的引力“拽”开了一点,在这种情况下,原本被太阳遮挡的“L3”这个位置也就出现在人类的视野里,如果这里真的隐藏着另一颗“地球”,那么人类就能发现它。

    另一方面来讲,人类发射的一些探测器也可以观察太阳的背后,比如说发射于1990年的“尤利西斯号”(Ulysses),其运行轨道平面与黄道面几乎是互相垂直,也就是说,这个探测器可以直接从太阳的上方或者下方进行观测。

    又比如说发射于2006年的“日地关系天文台”(STEREO)就是两颗专门观测太阳的卫星,这两颗卫星分别部署在地球公转轨道上的“前方”与“后方”(相对于地球运行方向),其主要任务就是在不同的位置上观测太阳,从而获得太阳的三维图像。

    (从上图可以看到,太阳背后的区域一直在“日地关系天文台”的观测范围里)

    总而言之,这些探测器可以从不同的角度全方位地观测太阳,假如太阳的背后真的隐藏着另一颗“地球”,那么它肯定是会被发现的。


    好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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