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如果把火星和地球在太阳系的位置交换一下,会发生什么?

2018-09-21心灵

谢邀。

如果问的是两个星球各自会演化出怎么样的生物或文明,那恐怕还真是难以预测。

这两个星球固然存在许多相似之处:

地球的自转轴倾角是23.45度,而火星的是25.19度。黄赤交角的相似,说明两颗星球上温度带的划分,极昼或极夜的覆盖范围类似。

这两个星球,均处于太阳系中的「宜居带」范围,也就是说,都有诞生生命的可能性。

然而,当谈及交换位置的时候,就有很多不和谐的因素出现了。

我们首先考虑温度。一般的,我们假设两个天体绕轨作匀速圆周运动,热量吸收均匀,等时接受的热量反比于轨道半径的平方。对于地球,R=1.00AU,对于火星,R=1.38AU。带入黑体热量平衡公式

4πR^2σT^4=P/4πR'^2

其中,R为行星半径,R'为半长径,T为温度(K)。带入数据(假设目前地球平均温度为主287K)得T'=245K,换算成摄氏温标是-28度。怎么样,活得下去吗?再者,由于火星的特性,对于目前位置,白天赤道温度可能达到100度,夜晚则为-80度,倘若跑到地球的位置来,恐怕得禁受更为严峻的温差考验。

然后我们再来考量力学特性。如果不计摩擦等影响因素,把它们看成固体球,则有洛希极限

可见洛希极限只取决于主星和伴星的密度比。查表可得地球和火星的密度比大致为10:7,于是地球搬家后,洛希极限显然变大了。而我们又知道火星有两个兄弟(火卫一和二),于是它们就会面临被地球引潮力撕碎的可能命运。(至于火卫的真实距离是否在此极限内,可自行查表计算考量)

还有其他等等一些有趣的因素。比如火星处的公转周期是686.98地球日,我们有可能会因为冬天过的太漫长而在家冬眠,也有可能因为夏天太长而吃五羊甜筒吃坏肚子。我们也有可能能更经常的观测到划破天际的火流星,但也可能被陨石击中身亡,因为我们离小行星带更近了一步。我们有可能可以每天观测到天体两次西升东落(因为火卫一公转速率比火星快)和更多的日月食,当然也有可能一颗都看不到。

当然了,天文望远镜的商家也可能乐开了花,因为用「500倍的小口径折射望远镜观测土星光环」对消费者来说再也不是梦…


Reference:

1.【基础天文学】高等教育出版社 ISBN 978-7-04-014441-3

2.【天文学新概论】科学出版社 ISBN 978-7-03-025087-2

3.【天体物理学】第二版