在太空中,能做出一个完全按比例缩小的迷你太阳系吗?
从理论上来说是能够做出来的。
但实操难度嘛,恐怕就不是一般的大了。
其实真实的太阳系,和大家的想象有些不同。
太阳系围绕银河系中心的速度高达220km/s,而地球围绕太阳的公转速度才30km/s.
大家以为的太阳系是这样:
而更真实的太阳系是这样:
当然,这也不算足够真实,1年的时间浓缩成了1~2秒的动图,行星的比例也大了
也就是说,要做出足够真实的“太阳系”,是必须把银河系的引力考虑进去的。
而我们所在的太阳系,正好就是一个巨大的引力场。要让这个系统成立,我们不妨把银河系中心的质量缩小到太阳的大小。
在建立这个系统之前,我们不妨先来看看数据关系。
约5.8光年。
这个距离超出了太阳系的范围。
而且距离太阳系最近的比邻星是4.22,短于5.8光年。
这个系统将受到比邻星的严重干扰,最终模拟失败。看来,在三体人附近构建迷你太阳系,是很不现实的事情。
如果我们把参考系再缩小一点,用地球当做新银河系呢?
已知地球原质量为5.965×10^24kg
那么可得新太阳与“银河系”的距离为:5267个天文单位(1个天文单位为1个日地距离),在柯伊伯带和奥尔特云之间。
新系统将主要受到太阳引力的影响,地球引力占比是极其微弱的,所以模拟还是失败。
看来要找一个不受其它干扰的新“新银河系”颇为困难。
不过这没有关系,宇宙之中存在超级空洞:
距离银河中心最近的是北方本超空洞,跨度3.5亿光年,距离银河系中心2亿光年。
在这些空洞内,将会受到极低的外界影响。
在这么一个空洞的周边,我们可以找一个距离其它引力系统足够远的星体来模拟银河系中心。
如果我们要保证新太阳的直径是1m(半径0.5m)的话。
那么,可计算出新太阳质量为:739kg
新太阳围绕的新银河系的公转半径为:1.768×10^11m,即1.768亿千米,约1.2个天文单位(地日距离)。
距离还不算不夸张。那么,可计算出中心天体质量为:6.63×10^11kg
大约是直径5409m(大约北京长安街的长度,人类约30分钟的长跑距离)的小行星。
或许这个小行星偶然飞入了北方本超空洞,令其他星系的引力干扰足够的底,所以可以迷你太阳系一定稳定的运行。
此时的地球大约2.2g,半径5mm,日地距离107m,地球绕太阳公转速度大约是21.3μm/s,而蜗牛速度是2400μm/s,运动速度大约是蜗牛速度的1/113.
可得,新太阳绕新银河系(小行星)的速度是156μm/s,依旧是蜗牛速度的1/16.
找一张图,对比一下。
最近的箭楼就是前门公园,土星所在位置,直径1m的太阳,在远处的天安门上。
好了,以上是理论,看起来并不十分难?
接下来谈实操了。
北方的本超空洞,距离我们太阳系长达2亿光年。
50%光速飞过去的话,也得近4亿年,能相当于哺乳动物演化史的两倍了。
但或许能无限接近光速,或者能找到虫洞穿越时空呢?
达到那里之后,如果实在找不到现成的小行星,完全可以找一个符合的小行星推入本超空洞。
好了现在可以搭建体系了。
但我们知道,现实搭建的任何尺度都不可能和理论一模一样。甚至哪怕在计算处理数据的时候,也会存在误差。
例如:质量误差,距离误差,真实的太阳还在不断往外辐射能量和质量,星体之间还有潮汐力。建立系统的时候,还需要提供初速度,运动角度也会存在误差。
而且要保证系统稳定,不仅仅要搭建几大行星,还要包括冥王星等矮行星,以及几十公里,甚至几千上万公里之外的柯伊伯带和奥尔特云的迷你版。
而且,哪怕在在北方本超空洞选的足够合适比例的小行星,也不能完美等同同比例下的银河系中心,也存在误差。
需要的参数越多,误差则越大。哪怕一个参数的误差可以低到10^-10(相当于能在地球上直接爆头月球上的外星人)。但包括各类行星、矮行星、柯伊伯带,以及奥尔特云,能出现误差的参数成千上万。那么误差就会累计达到10^-5以上。
如果按照10^-5的误差算,系统运行的时候,每一秒的误差是10^-5,那么这个系统运行10万秒之后,误差就会达到1秒。
如果这个误差发生在地球公转上,会出现什么?
地日周期是1年,即12个月,当误差达到1个月(30°)的时候,地日系统明显就已经足够混乱。
那么,产生这个误差的运行时间是300万天,即8219年。
稳定运行8219年,相当于整个人类文明的最长长度了,似乎时间长度很可观了。
但现今人类,即便突然被传送到了那里,构建这个迷你太阳系,恐怕是完不成的。
因为现今地球人,在太空上的精度,实在是相当的感人。
通常飞行器的轨道、升降等都会有一定的误差需求,通常为1/1000(当然,人工智能是可以解决超远距离下的精度问题,例如嫦娥五号在月球轨道上的接轨,但毕竟科技树的嫩芽才萌发不久,精准拜访这样的迷你太阳系还差得远。)
微型飞行器必须把新太阳系放在距离新银河系(小行星)1.768×10^11m的轨道上,如果是1/1000的误差,实际距离上的误差也达到18万公里,相当于地球半径的三倍。
我们就算能摆放足够准确,且系统运转之后,能在做到地日公转的总误差也只有1/1000。
但哪怕这样,地球运行8年时间,日地误差就能达到30°
如果在地日误差的基础上,我们以质量最大的木星误差达到30°作为标准,代表这个系统的彻底崩溃,那也只有97年的时间,最多100年。
当然,其实还这样做:
就像现今的地球人每隔一段时间修正太阳系各类轨迹参数一样(低于太阳这样的混沌体系,地球人无法计算,只能利用一定的数据,进行短期的预测),每隔一段时间就去修正这个迷你太阳系轨道系统。
只需要隔上个十天半个月就修正一下误差,就可以让这个系统保持长期稳定的运转。
当然,还要记得注意修正中心新银河系(小行星)的运行轨道,不要让它飞出本超空洞,不然系统就会受到外界过大引力的影响而崩溃掉了。
或许,只有造物主才能真正做到吧。
#微博新知博主# #科普大作战#
从理论上来说是能够做出来的。
但实操难度嘛,恐怕就不是一般的大了。
其实真实的太阳系,和大家的想象有些不同。
太阳系围绕银河系中心的速度高达220km/s,而地球围绕太阳的公转速度才30km/s.
大家以为的太阳系是这样:
而更真实的太阳系是这样:
当然,这也不算足够真实,1年的时间浓缩成了1~2秒的动图,行星的比例也大了
也就是说,要做出足够真实的“太阳系”,是必须把银河系的引力考虑进去的。
而我们所在的太阳系,正好就是一个巨大的引力场。要让这个系统成立,我们不妨把银河系中心的质量缩小到太阳的大小。
在建立这个系统之前,我们不妨先来看看数据关系。
约5.8光年。
这个距离超出了太阳系的范围。
而且距离太阳系最近的比邻星是4.22,短于5.8光年。
这个系统将受到比邻星的严重干扰,最终模拟失败。看来,在三体人附近构建迷你太阳系,是很不现实的事情。
如果我们把参考系再缩小一点,用地球当做新银河系呢?
已知地球原质量为5.965×10^24kg
那么可得新太阳与“银河系”的距离为:5267个天文单位(1个天文单位为1个日地距离),在柯伊伯带和奥尔特云之间。
新系统将主要受到太阳引力的影响,地球引力占比是极其微弱的,所以模拟还是失败。
看来要找一个不受其它干扰的新“新银河系”颇为困难。
不过这没有关系,宇宙之中存在超级空洞:
距离银河中心最近的是北方本超空洞,跨度3.5亿光年,距离银河系中心2亿光年。
在这些空洞内,将会受到极低的外界影响。
在这么一个空洞的周边,我们可以找一个距离其它引力系统足够远的星体来模拟银河系中心。
如果我们要保证新太阳的直径是1m(半径0.5m)的话。
那么,可计算出新太阳质量为:739kg
新太阳围绕的新银河系的公转半径为:1.768×10^11m,即1.768亿千米,约1.2个天文单位(地日距离)。
距离还不算不夸张。那么,可计算出中心天体质量为:6.63×10^11kg
大约是直径5409m(大约北京长安街的长度,人类约30分钟的长跑距离)的小行星。
或许这个小行星偶然飞入了北方本超空洞,令其他星系的引力干扰足够的底,所以可以迷你太阳系一定稳定的运行。
此时的地球大约2.2g,半径5mm,日地距离107m,地球绕太阳公转速度大约是21.3μm/s,而蜗牛速度是2400μm/s,运动速度大约是蜗牛速度的1/113.
可得,新太阳绕新银河系(小行星)的速度是156μm/s,依旧是蜗牛速度的1/16.
找一张图,对比一下。
最近的箭楼就是前门公园,土星所在位置,直径1m的太阳,在远处的天安门上。
好了,以上是理论,看起来并不十分难?
接下来谈实操了。
北方的本超空洞,距离我们太阳系长达2亿光年。
50%光速飞过去的话,也得近4亿年,能相当于哺乳动物演化史的两倍了。
但或许能无限接近光速,或者能找到虫洞穿越时空呢?
达到那里之后,如果实在找不到现成的小行星,完全可以找一个符合的小行星推入本超空洞。
好了现在可以搭建体系了。
但我们知道,现实搭建的任何尺度都不可能和理论一模一样。甚至哪怕在计算处理数据的时候,也会存在误差。
例如:质量误差,距离误差,真实的太阳还在不断往外辐射能量和质量,星体之间还有潮汐力。建立系统的时候,还需要提供初速度,运动角度也会存在误差。
而且要保证系统稳定,不仅仅要搭建几大行星,还要包括冥王星等矮行星,以及几十公里,甚至几千上万公里之外的柯伊伯带和奥尔特云的迷你版。
而且,哪怕在在北方本超空洞选的足够合适比例的小行星,也不能完美等同同比例下的银河系中心,也存在误差。
需要的参数越多,误差则越大。哪怕一个参数的误差可以低到10^-10(相当于能在地球上直接爆头月球上的外星人)。但包括各类行星、矮行星、柯伊伯带,以及奥尔特云,能出现误差的参数成千上万。那么误差就会累计达到10^-5以上。
如果按照10^-5的误差算,系统运行的时候,每一秒的误差是10^-5,那么这个系统运行10万秒之后,误差就会达到1秒。
如果这个误差发生在地球公转上,会出现什么?
地日周期是1年,即12个月,当误差达到1个月(30°)的时候,地日系统明显就已经足够混乱。
那么,产生这个误差的运行时间是300万天,即8219年。
稳定运行8219年,相当于整个人类文明的最长长度了,似乎时间长度很可观了。
但现今人类,即便突然被传送到了那里,构建这个迷你太阳系,恐怕是完不成的。
因为现今地球人,在太空上的精度,实在是相当的感人。
通常飞行器的轨道、升降等都会有一定的误差需求,通常为1/1000(当然,人工智能是可以解决超远距离下的精度问题,例如嫦娥五号在月球轨道上的接轨,但毕竟科技树的嫩芽才萌发不久,精准拜访这样的迷你太阳系还差得远。)
微型飞行器必须把新太阳系放在距离新银河系(小行星)1.768×10^11m的轨道上,如果是1/1000的误差,实际距离上的误差也达到18万公里,相当于地球半径的三倍。
我们就算能摆放足够准确,且系统运转之后,能在做到地日公转的总误差也只有1/1000。
但哪怕这样,地球运行8年时间,日地误差就能达到30°
如果在地日误差的基础上,我们以质量最大的木星误差达到30°作为标准,代表这个系统的彻底崩溃,那也只有97年的时间,最多100年。
当然,其实还这样做:
就像现今的地球人每隔一段时间修正太阳系各类轨迹参数一样(低于太阳这样的混沌体系,地球人无法计算,只能利用一定的数据,进行短期的预测),每隔一段时间就去修正这个迷你太阳系轨道系统。
只需要隔上个十天半个月就修正一下误差,就可以让这个系统保持长期稳定的运转。
当然,还要记得注意修正中心新银河系(小行星)的运行轨道,不要让它飞出本超空洞,不然系统就会受到外界过大引力的影响而崩溃掉了。
或许,只有造物主才能真正做到吧。
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细思极恐:如果我坐着宇宙飞船到超光速,整个过程会看到什么?
我们知道,任何物体都不能超过光速的。
但我们不妨做这样一个思想实验:
一艘宇宙飞船不断加速,一直到超光速,只考虑视觉的变化,我们会看到什么样的场景?
近光速下运动,光会在身前发生“蓝移”,身后发生红移,即多普勒效应。
由公式可知,速度越大,角度越小,视野前方发生的蓝移越明显。
那么观察者的视野会发生这样的现象:
正前方收缩,正后方视野膨胀。左右的视野随着角度的增大,逐渐增大。
假设,我们坐在飞行器上,观察图中的观测点1(原本位于正左方):
如果我们的速度远低于光速,那么我们观察看到的观测点1,在我们的正左方。
但如果我们达到0.5光速的时候,我们接收到来自于观测点1光线时,我们已经运动到了更前方。这个时候,我们就会发现,观测点1落后在了我们的左后方。射来的光线,与视线成一定夹角的方向,那么除了颜色和光强的变化,星体的方向也会发生变化。
不过,由于多普勒效应和视觉夹角有关,并非平直的变化,所以视觉效果并非这张效果图上犹如透视图般缩小视觉的效果,而是类似于球体的内表面。
正常情况下,我们通过水晶球,可以看到这样的画面:
这种画面,也是鱼眼镜头的效果。
它的画面,分布在球的外表面。而近光速下,视觉效果则刚好相反,画面会以分布在内表面的方式,呈现在我们的眼前:
越往两边走,画面越接近正常状态。但越往中间走,画面浓缩程度越高。
对于光谱均匀的的宇宙背景来说:
在近光速下,我们会看到视野越往中间越紫,然后外围依次是蓝、青、绿、黄、橙、红。
当然,这里只是假设,宇宙背景的光谱并不均匀,而是各种各样的,并非一成不变。
对于正视野来说,原本就是紫色的光线,由于蓝移现象,可能会让这部分光成为紫外光,变成我们肉眼看不到的光线。而对于后方视野来说,则因为红移现象,一些可见红光变成了红外光。
例如:对于身后发白光的星体来说,只需要183km/s的远离速度,便可让他们出现清楚的彩色。达到1040km/s的远离速度,则会呈现鲜艳的彩色。不过,这些彩色中依旧包含着许多白光。当速度超过106000km/s的远离速度之后,这些发白光的星体则会从肉眼中消失。
而对于黄光星球来说,只需要27800km/s的远离速度,它们就会消失。发红光的星球,则只需要9400km/s的远离速度,就会从视野中消失。
相反,前后方的红外、紫外等光线,则会因为蓝移和红移现象,而成为可见。
随着速度越来越接近光速,甚至,我们能逐渐看到原本看不见的无线电波。然后渐渐的,原来的能够看见的可见光,逐渐全部变成紫外光,然后不可见。
此时,我们看到的恒星和宇宙,将会和我们原来看到的完全不同的样子。
可见光谱只是电磁波段中的极小一部分:
如果前方的视野是180度,当达到0.5c时,眼前的视野则会扩大到210°左右。
当速度达到0.9C的时候,原本的180度视野,可以扩大到260度视野。
达到0.99C时,视野角度扩大到300度。
达到0.999C光速时,视野角度扩大到330度。
随着无限接近光速,视野角度也无线接近360度。
理论上来说,当达到光速的时候,宇宙飞船中的观察者,获得了360度的全视角。
前方的光线蓝移到了极限,后方的光线红移到了极限。
理论上,此时的视觉会是这样的:
我们眼前能够看到的光线,几乎全部是原本频率极低的无线电波。根据无线电波频率的不同,我们依旧会看到紫光、蓝光、青光等各种颜色。而后方,看到的则是原本看不到的超高频率的宇宙辐射。
视野里的可见场景,已经完全和静止时看到的彻底不同。同时眼前的视野场景,会完全犹如球体的内表面一般。正前方的事物无限缩小,正后方的事物放大,均匀分布在视界的边上。
如果是仰望天空,将会呈现出这样的视觉效果:
不过,达到光速,也就意味着时间的静止。
如果考虑到飞船自身的相对论效应,外部观察者会发现,飞船船员完全静止不动。而飞船船员自身,则会飞到宇宙时间的尽头,看到整个宇宙生命的终结。
如果我们“允许”超光速。
观察者身上正在发生的事件,则会超前于所看到的现象。所以,观察者能“看”(实际是镜头记录)到自己死亡的场景。
但这个情况只是考虑了向前“看”,并没考虑向后“看”。如果在超光速的时候,向后“看”(红移方向),看到的会是自己死而复生:时光回流的情况(死后,镜头才记录到追上来的光线)。
超光速=时间逆转(×)
超光速=看到过去(√)
如果观察者从一出生开始,就在飞船上超光速运动,在死亡刹那运动停止,紧接着镜头中就会出现:
航天员从死到出生逆流的整个画面。
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我们知道,任何物体都不能超过光速的。
但我们不妨做这样一个思想实验:
一艘宇宙飞船不断加速,一直到超光速,只考虑视觉的变化,我们会看到什么样的场景?
近光速下运动,光会在身前发生“蓝移”,身后发生红移,即多普勒效应。
由公式可知,速度越大,角度越小,视野前方发生的蓝移越明显。
那么观察者的视野会发生这样的现象:
正前方收缩,正后方视野膨胀。左右的视野随着角度的增大,逐渐增大。
假设,我们坐在飞行器上,观察图中的观测点1(原本位于正左方):
如果我们的速度远低于光速,那么我们观察看到的观测点1,在我们的正左方。
但如果我们达到0.5光速的时候,我们接收到来自于观测点1光线时,我们已经运动到了更前方。这个时候,我们就会发现,观测点1落后在了我们的左后方。射来的光线,与视线成一定夹角的方向,那么除了颜色和光强的变化,星体的方向也会发生变化。
不过,由于多普勒效应和视觉夹角有关,并非平直的变化,所以视觉效果并非这张效果图上犹如透视图般缩小视觉的效果,而是类似于球体的内表面。
正常情况下,我们通过水晶球,可以看到这样的画面:
这种画面,也是鱼眼镜头的效果。
它的画面,分布在球的外表面。而近光速下,视觉效果则刚好相反,画面会以分布在内表面的方式,呈现在我们的眼前:
越往两边走,画面越接近正常状态。但越往中间走,画面浓缩程度越高。
对于光谱均匀的的宇宙背景来说:
在近光速下,我们会看到视野越往中间越紫,然后外围依次是蓝、青、绿、黄、橙、红。
当然,这里只是假设,宇宙背景的光谱并不均匀,而是各种各样的,并非一成不变。
对于正视野来说,原本就是紫色的光线,由于蓝移现象,可能会让这部分光成为紫外光,变成我们肉眼看不到的光线。而对于后方视野来说,则因为红移现象,一些可见红光变成了红外光。
例如:对于身后发白光的星体来说,只需要183km/s的远离速度,便可让他们出现清楚的彩色。达到1040km/s的远离速度,则会呈现鲜艳的彩色。不过,这些彩色中依旧包含着许多白光。当速度超过106000km/s的远离速度之后,这些发白光的星体则会从肉眼中消失。
而对于黄光星球来说,只需要27800km/s的远离速度,它们就会消失。发红光的星球,则只需要9400km/s的远离速度,就会从视野中消失。
相反,前后方的红外、紫外等光线,则会因为蓝移和红移现象,而成为可见。
随着速度越来越接近光速,甚至,我们能逐渐看到原本看不见的无线电波。然后渐渐的,原来的能够看见的可见光,逐渐全部变成紫外光,然后不可见。
此时,我们看到的恒星和宇宙,将会和我们原来看到的完全不同的样子。
可见光谱只是电磁波段中的极小一部分:
如果前方的视野是180度,当达到0.5c时,眼前的视野则会扩大到210°左右。
当速度达到0.9C的时候,原本的180度视野,可以扩大到260度视野。
达到0.99C时,视野角度扩大到300度。
达到0.999C光速时,视野角度扩大到330度。
随着无限接近光速,视野角度也无线接近360度。
理论上来说,当达到光速的时候,宇宙飞船中的观察者,获得了360度的全视角。
前方的光线蓝移到了极限,后方的光线红移到了极限。
理论上,此时的视觉会是这样的:
我们眼前能够看到的光线,几乎全部是原本频率极低的无线电波。根据无线电波频率的不同,我们依旧会看到紫光、蓝光、青光等各种颜色。而后方,看到的则是原本看不到的超高频率的宇宙辐射。
视野里的可见场景,已经完全和静止时看到的彻底不同。同时眼前的视野场景,会完全犹如球体的内表面一般。正前方的事物无限缩小,正后方的事物放大,均匀分布在视界的边上。
如果是仰望天空,将会呈现出这样的视觉效果:
不过,达到光速,也就意味着时间的静止。
如果考虑到飞船自身的相对论效应,外部观察者会发现,飞船船员完全静止不动。而飞船船员自身,则会飞到宇宙时间的尽头,看到整个宇宙生命的终结。
如果我们“允许”超光速。
观察者身上正在发生的事件,则会超前于所看到的现象。所以,观察者能“看”(实际是镜头记录)到自己死亡的场景。
但这个情况只是考虑了向前“看”,并没考虑向后“看”。如果在超光速的时候,向后“看”(红移方向),看到的会是自己死而复生:时光回流的情况(死后,镜头才记录到追上来的光线)。
超光速=时间逆转(×)
超光速=看到过去(√)
如果观察者从一出生开始,就在飞船上超光速运动,在死亡刹那运动停止,紧接着镜头中就会出现:
航天员从死到出生逆流的整个画面。
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#国航回应飞机飞行中机翼螺丝松动# 知名航空博主称:波音737,机翼下方的船型整流罩的螺丝松动了,还遗失了一颗。刚刚,中国国际航空回应:今日,针对网络上反映的国航CA1921航班飞机左机翼内侧船形整流罩存在螺丝松动的现象,国航高度重视,立即对飞机相关部位进行检查,对螺丝松动情况进行了维修,同时对相关机队进行排查。 #国航回应CA1921航班机翼螺丝松动#
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