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如果把火星和地球在太陽系的位置交換一下,會發生什麽?

2018-09-21心靈

謝邀。

如果問的是兩個星球各自會演化出怎麽樣的生物或文明,那恐怕還真是難以預測。

這兩個星球固然存在許多相似之處:

地球的自轉軸傾角是23.45度,而火星的是25.19度。黃赤交角的相似,說明兩顆星球上溫度帶的劃分,極晝或極夜的覆蓋範圍類似。

這兩個星球,均處於太陽系中的「宜居帶」範圍,也就是說,都有誕生生命的可能性。

然而,當談及交換位置的時候,就有很多不和諧的因素出現了。

我們首先考慮溫度。一般的,我們假設兩個天體繞軌作勻速圓周運動,熱量吸收均勻,等時接受的熱量反比於軌域半徑的平方。對於地球,R=1.00AU,對於火星,R=1.38AU。帶入黑體熱量平衡公式

4πR^2σT^4=P/4πR'^2

其中,R為行星半徑,R'為半長徑,T為溫度(K)。帶入數據(假設目前地球平均溫度為主287K)得T'=245K,換算成攝氏溫標是-28度。怎麽樣,活得下去嗎?再者,由於火星的特性,對於目前位置,白天赤道溫度可能達到100度,夜晚則為-80度,倘若跑到地球的位置來,恐怕得禁受更為嚴峻的溫差考驗。

然後我們再來考量力學特性。如果不計摩擦等影響因素,把它們看成固體球,則有洛希極限

可見洛希極限只取決於主星和伴星的密度比。查表可得地球和火星的密度比大致為10:7,於是地球搬家後,洛希極限顯然變大了。而我們又知道火星有兩個兄弟(火衛一和二),於是它們就會面臨被地球引潮力撕碎的可能命運。(至於火衛的真實距離是否在此極限內,可自行查表計算考量)

還有其他等等一些有趣的因素。比如火星處的公轉周期是686.98地球日,我們有可能會因為冬天過的太漫長而在家冬眠,也有可能因為夏天太長而吃五羊甜筒吃壞肚子。我們也有可能能更經常的觀測到劃破天際的火流星,但也可能被隕石擊中身亡,因為我們離小行星帶更近了一步。我們有可能可以每天觀測到天體兩次西升東落(因為火衛一公轉速率比火星快)和更多的日月食,當然也有可能一顆都看不到。

當然了,天文望遠鏡的商家也可能樂開了花,因為用「500倍的小口徑折射望遠鏡觀測土星光環」對消費者來說再也不是夢…


Reference:

1.【基礎天文學】高等教育出版社 ISBN 978-7-04-014441-3

2.【天文學新概論】科學出版社 ISBN 978-7-03-025087-2

3.【天體物理學】第二版