如果太陽系的所有行星排成一條直線會怎樣?
在一些電影或者傳說中,太陽系的行星在某些特定時刻會排成一條直線,並引發災難。但在現實中,太陽系中的行星從來沒有像電影或者傳說中那樣排列成一條完美的直線。如果我們在紙上看一個二維的行星和它們的軌道圖,可能會認為所有的行星最終都會繞到同一條線上。事實上,這些行星並不是完全在同一平面上運轉的。相反,它們在三維空間的不同軌道上轉動。因此,它們永遠不會完全對齊。
當天文學家使用「行星聯珠」這樣的詞時,他們並不是指字面上的排列,只是表示一些行星處於天空中同一區域。這種「排列」幾乎從來沒有發生在所有行星上,而是一次只有兩到三顆行星發生。
此外,「行星聯珠」取決於個人的視角。如果有三顆行星從地球的角度來看處於天空同一區域,那從太陽角度來看它們並不一定是在同一區域。因此,排列成行是視角的一種產物,而不是行星本身的基本情況。
物理學家Philip C. Plait表示,這些行星的軌道並不完全處於同一平面。它們都有點傾斜,所以行星並不都恰好在天空沿著直線排列,而是呈現為波浪線。有時一顆行星在平面上方一點,有時在下面一點。所以令人驚訝的是,在同一時間,天空中超過兩顆行星彼此靠近是相當罕見的。
即使這些行星全都排成一條完美的直線,它們對地球的影響也微乎其微。科幻和偽科學的作者喜歡宣稱,行星聯珠意味著行星的所有引力場加在一起,能夠干擾了地球上的生命。事實上,作用在地球上的行星引力極其微弱,它們對地球的生命沒有顯著的影響。
只有兩個太陽系天體有足夠的引力來影響地球:月球和太陽。太陽的引力很強,因為太陽太大了,太陽系99%以上的質量集中在太陽上。月球對地球的引力作用強是因為月球離地球非常近。
太陽的引力產生了地球的公轉軌道,再加上地球自轉軸的傾斜,就產生了四季。月球的引力主要產生了日常地海洋潮汐。太陽和月球的對齊確實對地球產生了一定的影響,因為它們的引力場非常強。每個滿月和新月都會發生這種局部對齊,它會導致額外的強潮汐,稱為「朔望大潮」。
利用牛頓的萬有引力定律以及太陽、月球和行星的已知質量和距離,我們可以計算出一個100公斤的人在地球表面的赤道上感受到的來自各個天體的引力,如下表所示:
注意,由於行星以不同速度沿不同路徑繞太陽運行,所以它們之間的距離在不斷變化。因此,為了觀察行星排列的可能影響,我們已經計算出了每顆行星在離地球最近時的引力。根據圖表所示,即使所有行星在離地球最近時排列成行,那所有行星加在一起的絕對最高引力能對地球表面上100公斤的人施加的力是0.000064牛頓,這個值比月球平均引力弱53倍。
此外,隨著月球在正常軌道上離地球越近和越遠,月球對地球表面上100公斤人的引力波動為0.0010牛頓,這是所有行星完全排成一行時引力總和的15倍。換句話說,每月離地球越來越近和越來越遠的月球,其引力效應比任何行星排列都要強大得多。如果行星排列的引力在地球上造成了問題,那麼,月球引力的正常月波動就會造成15倍甚至更嚴重的問題。顯而易見,當月亮到達近地點時,每個月並不會發生大地震、大災難等事件。因此,任何行星排列造成的引力波動對地球沒有影響,這種引力影響比月球引力要弱十到千倍。
根據計算可知,太陽系的八大行星(冥王星現在被認為是矮行星)最接近連成一線的情況將發生在2492年5月6日,即474年之後。注意,這一天,行星不會成一條線。而是它們以相同的180度寬出現在天空同一區域,如下圖所示:
此外,木星、土星、火星、金星和水星這五顆行星將在2040年9月8日出現在天空同一區域。雖然這些行星的排列對地球幾乎沒有影響,但它們可以為天文愛好者提供難得的天文現象。
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