在海王星上看太阳,太阳有多大?又有多亮?

【菜科解读】
在太阳系已知的八颗行星中,海王星的发现历程颇为有趣,因为其它的行星都是天文学家直接观测到的,而海王星的发现则是天文学家通过观测到的现象推测出来的,所以海王星也常被人们称为笔尖上的行星。
简单来讲就是,天文学家在观测天文星的运动轨迹时发现,实际观测到天王星的运动轨迹,与通过牛顿万有引力定律计算出来的结果出现了不可忽视的差异,然后就怀疑天王星应该是受到了一颗距离太阳更远的行星的引力干扰。
在经过一系列复杂的计算之后,天文学家首先推测出了海王星在某个时刻出现的准确位置,接下来,人们真的在这个位置上观测到了这颗行星(实际位置和推测位置的偏差不超过1度),从而确定了海王星的存在。
海王星是八大行星中距离太阳最远的一颗行星,其公转轨道比较接近圆形,远日点距离太阳约30.33个天文单位,近日点距离太阳约29.81个天文单位。
要知道一个天文单位约为1.5亿公里(即地球和太阳之间的平均距离),因此我们完全可以推测出,在海王星上看到的太阳肯定比在地球上看到的太阳更小,也更暗。
那么问题来了,在海王星上看太阳,太阳有多大?又有多亮呢?尽管我们暂时还无法亲自到海王星上看太阳,但根据已有的天文知识,我们还是可以计算出具体的数据。
在海王星上看到的太阳有多大?由于一个天体距离观测者越远,它在观测者眼中就显得越小,反之亦然,因此在天文学中通常用视角这个参数来描述天体在观测者眼中的大小。
如上图所示,视角(θ)与天体的直径(d)以及天体与观测者之间的距离(L)存在着确定的几何关系,具体可用tan θ/2 = 0.5d/L来进行描述,据此可得:θ= 2arctan(0.5d/L)。
我们将太阳的直径(1.392 x 10^6千米)以及海王星与太阳的平均距离(30个天文单位,约为45亿公里)代入上述公式,就可计算出,在海王星上看太阳的视角约为1.06角分。
通过同样的方法,我们也可以计算出在地球上看太阳的视角约为0.53度,1度等于60角分,据此我们就可以得出,在海王星上看太阳的视角只有地球上看太阳的30分之1。
对此,我们可以简单理解为,在海王星上看到的太阳直径只有地球上的30分之1,面积只有900分之1。
在海王星上看到的太阳有多亮?在天文学中,通常用视星等这个参数来描述观测者用肉眼所看到的天体亮度,与之对应的还有绝对星等,所谓绝对星等,是指假设把天体放在距离观测者10秒差距(约32.616光年)的位置上所测得的亮度。
视星等(m)与绝对星等(M)都可以为负数,其数值越小,天体的亮度就越高,它们之间的转化公式为 m = M - 5 x log10(d0/d),其中d0为10秒差距,d为观测者与天体之间的距离。
已知太阳的绝对星等为4.83等,我们将相关数据代入公式就可以计算出,在海王星上看太阳的视星等约为-19.4等,而在地球上看太阳的视星等约为-26.71等。
视星等的数值每相差1,亮度就会相差2.512倍,由此可得,海王星上看到的太阳亮度只有地球上的大约840分之1。
需要注意的是,我们地球上看到的满月视星等约为-13等,简单换算一下就可知,海王星上看到的太阳亮度是满月亮度的大约363倍,其亮度还是蛮高的。
模拟图上图为研究者利用计算机模拟程序绘制出的模拟图,可以看到,太阳不愧为太阳系中的老大,即使遥远如海王星,太阳发出的光芒依然能够将其照亮。
#p#分页标题#e#值得一提的是,海王星是一颗冰巨星,人类想要直接站在海王星上是不太现实的,不过海王星还有10多颗具备固体表面的天然卫星可供人类登陆,而海卫一则是最佳选择。
海卫一是海王星众多卫星中最大的一颗,观测数据表明,海卫一的外壳主要由水冰构成,其表面覆盖着大量的处于冰冻状态的氮,并且还有较为活跃的冰火山,所以在未来的某一天,当人类在海卫一登陆时,可能会看到上图这种场景。
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。
一种降低在月球上丢失太阳能漫游车风险的新方法
大多数用于太阳能供电的长距离导线规划算法没有主动考虑可能的导航延迟。
在这里,虚白色路径显示了一个计划,该计划将PSR内的漫游车尽快引向阳光,但它对可能的延迟没有弹性,这种延迟将导致漫游车落后于计划,并错过关键的太阳能充电事件。
另一方面,主动考虑延迟 蓝线的规划策略将使漫游车走上潜在的更长但更安全的轨迹。
鸣谢:uux.cn/背景图像和蝰蛇漫游者渲染:美国宇航局和亚利桑那州立大学。
据美国物理学家组织网(英格丽德·法德利):美国宇航局和世界各地的其他太空机构定期向太空发送机器人和自动飞行器,以探索太阳系中的行星和其他天体。
这些任务可以大大提高我们对太阳系其他地方的环境和资源的了解。
多伦多大学航空航天研究所和美国宇航局喷气推进实验室 JPL的研究人员最近进行了一项研究,探索可以提高使用太阳能漫游车进行月球探索的有效性和成功率的回收策略。
他们的论文预先发表在arXiv上,介绍了一种新的方法,可以帮助太阳能漫游车安全地离开月球上永久的阴影区域。
领导这项研究的研究员Opvier Lamarre告诉Phys.org:近年来,几个国家已经表示对探索月球南极感兴趣,包括美国、中国、印度、俄国和其他国家。
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他们中的大多数人计划使用太阳能漫游车来探索经常处于阴影中的区域 称为永久阴影区,或PSRs,我们怀疑这些区域可能包含大量的水冰。
可以想象,用太阳能漫游车进入PSR是一项冒险的尝试!如果漫游车因故障而延迟,它可能无法在能量耗尽前回到阳光中。
太阳能漫游车在能效方面有许多优势,但它们受到依赖太阳光运行的限制。
由于月球上的一些区域永久处于阴影中,漫游者对阳光的依赖可能会阻止他们安全地探索然后离开这些区域,导致他们在执行任务时耗尽能量。
拉马尔和他的同事最近工作的一个关键目标是量化失去太阳能漫游车的概率,因为他们正在探索月球上的这些阴影区域。
此外,该小组希望设计一种方法,帮助最大限度地提高太阳能漫游车安全完成任务的概率。
首先,我们需要定义太阳能漫游车在月球南极‘安全’意味着什么,拉马尔解释道。
为了做到这一点,我们关注漫游车在什么地方、什么时间离开PSR,以及它的电池还剩多少能量。
这表明了漫游车在下一段任务之前是否可以在原地冬眠 因此,在那之前保持安全。
然后,我们计算一种在线遍历规划方法,漫游车可以从任何起始状态 包括PSRs内部开始遵循该方法,以最大化其生存概率。
拉马尔及其同事概述的规划方法被称为恢复政策,因为它本质上是一种后备策略,允许漫游车最大限度地增加到达安全的机会 即阳光将到达的区域,为其电池充电。
在他们的论文中,研究人员表明,在这种情况下计算这种复苏政策可能具有挑战性,因为它需要几个近似值,如果非常不正确,可能会影响整体预测的可靠性。
例如,时间是我们状态空间的连续维度,需要离散化,拉马尔说。
我们需要确保这种近似/离散化不会危险地扭曲对故障概率的预测。
在月球南极,太阳光照是高度动态的;附近的山脉和环形山可能会在地表投下巨大的阴影。
如果与 近似政策假设相比,漫游者稍微落后于计划,它可能会错过关键的太阳能充电期。
如果比政策设想的提前一点,也是如此。
由于这些时间近似值极大地影响了太阳能漫游车回收政策的可靠性,拉马尔和他的同事们保持了高度保守。
这最终将失败的风险降至最低,同时增加了该策略在现实任务中保持安全的可能性。
我们认为这种方法在许多方面都是有用的,拉马尔说。
首先,它代表着向远程自主移动规划算法迈出了一步,该算法主动考虑 或‘推理’太阳能漫游车的风险。
此外,我们的技术可以成为人类操作员在月球南极制定新的月球车任务的有用工具 它可以用于着陆点选择、全球遍历规划和风险预测等,甚至可以通过地面回路操作支持正在进行的任务。
在未来,这个研究小组引入的回收政策可以应用于月球上的真实世界探索任务,以降低在阴影区域丢失太阳能漫游车的风险。
由于最近的研究是与美国宇航局的JPL合作进行的,这种方法很快就可以在各种现实的月球场景中进行测试。
到目前为止,我们使用Cabeus环形山的轨道数据测试了我们的方法,但我们希望使用美国宇航局定制的太阳照明地图,并将我们的技术应用于月球南极的许多其他区域,这些区域有一天将被机器人或载人任务访问,如Shackleton,Faustini,Nobile,Haworth和Shoemaker环形山,Lamarre补充道。
此外,我们目前正在研究新一代风险预测远程导航算法,用于利用太阳能漫游车探索月球南极。
月球,太阳系中第五大行星地球卫星
例如在我们民间最有名是嫦娥奔月,这个神话故事一直流芳百世。
许多科学家一直在探索其中奥秘,,最终在1969年时候宇航员终于登上了月亮,开启了对外空世界新的探索篇章。
月球简介图片中就是我们地球的卫星,这是太阳系中第五大行星。
月球直径是地球的四分之一,质量是地球的八十一分之一,距离地球有38万千米,其质量在太阳系中最大,对于月球形成,一些科学家推测可能是在45亿年前。
在月球表面有阴暗和明亮区域,亮区是高地,称为月陆;暗区是平原,称为月海。
月球的表面被巨大的玄武岩层所覆盖,除了玄武岩构造,月球的阴暗区,还存在其他火山特征。
大部分月球火山的年龄在30-40亿年之间;典型的阴暗区平原,年龄为35亿年;最年轻的月球火山也有1亿年的历史。
月食现象是指当月球行至地球的阴影后时,太阳光被地球遮住。
月食现象可分为月偏食、月全食两种,当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。
人类登月在1969年7月时候,美国阿波罗载着三位宇航员成功登上了月球,这是人类历史上首次出现。
直到今天,月球上一共插上了6面美国国旗。
据有关报道,在美国登陆月球之后看到了外星人的采矿器和一些外星飞船。
在2013年中国嫦娥三号机器人首次登陆了月球,圆了国人多年的探月梦。
接下来重点就是嫦娥四号选择是难度极大的月球背面登陆,希望中国嫦娥四号能成功发射,能成功着陆月球背面,成功向地球人类送回珍贵的月球数据。