【菜科解读】

为何月球看起来离我们忽远忽近？

月亮在刚升起的时候总是显得很大，这种现象被称为月亮错觉。

Roadcrusher / 维基共享资源，CC BY-SA

为什么月亮在某些夜晚看起来很近，有时候又显得很远？

有些夜晚，月亮似乎比平常离我们更近，看起来也更大。

在我小时候，一个夏天的晚上，当我看到一个巨大的圆形物体慢慢地从我朋友南希的房子后面攀升时，我感到很困惑，继而吓了一跳。

南希家的房子坐落在我们村庄另一边的一座小山上。

不知什么时候，我突然意识到那是月亮，我大声跑过花园让我父亲来看。

它比房子还大，呈深橙色。

他咕哝了几句关于透视的事，然后又继续做园艺或弹钢琴。

父亲的话并不能让我信服，于是我一直观察着月亮。

后来，月亮升得更高了，它又恢复了往常的样子。

这就是我们天文学家所说的月亮错觉。

当月亮看起来很大时，人们很难相信这只是一种错觉，但月亮本身的大小是不变的。

您实际上可以检验这种幻觉，甚至用相机捕捉它。

在这张经过编辑的图片中，两个月亮的实际大小是一样的，但由于月亮错觉，右边靠近地平线的那个月亮看起来更大。

Heeheemalu / 维基共享资源, CC BY-SA

大脑的诡计

几个世纪以来，天文学家一直在讨论月球错觉，有一些他们都认可的基本事实。

很多人都会注意到，月亮在满月和接近地平线时看起来更大、离我们更近。

这是因为人的大脑会不自觉地通过与其他熟悉的事物进行比较，以此判断物体的大小，观赏月亮时也不例外。

想象一下，你正站在你家附近，从外面看，你的房子会看起来很大。

如果月亮在房子旁边升起，它的大小看起来会很正常。

但是，如果你看一处远方的房子，房子看起来会很小。

这种错觉来自一个事实：月球距离地球如此之远，以至于无论你从地球上的哪个地方看，月球总是一样大的。

实际上，人的大脑会不自觉地将月亮与房屋、山脉或其他任何事物进行比较，这些事物看起来的大小取决于人与它们的距离。

所以当月亮在远处的房子或远处的山旁边升起时，会看起来比平常大。

灰色圆圈中心的两个橙色圆圈大小相同，但周围圆圈的大小给人带来了错觉，右边的橙色圆圈看起来更大一些。

Phrood / 维基共享资源

摄影师们常利用这种错觉拍摄月亮与远处物体于一景的壮观照片。

当人们去开阔的地方度假时，常会亲历月亮错觉。

这可能就是大月亮往往是幸福度假时光的记忆点的原因。

大气变焦和轨道变化

对于月亮幻觉，有几种听起来令人信服但是错误的解释。

它们大多数都是基于事实的，所以一直存在。

其中之一是将大气层看作透镜，它将月球放大了的猜想：当月球接近地平线时，它的光线必须穿过比在穹顶时更多的大气。

诚然，空气就像一个巨大的棱镜，使光线弯曲，扭曲了月球的颜色和形状。

但它并不像一个放大镜。

还有一种说法是，在某些夜晚，月球确实离地球比较近。

月球绕地的轨道并不是完美的圆形，而是椭圆形的。

所以在一个月的时间里，月球到地球的距离确实由远及近，由近及远。

根据这张夸大的示意图，月球的轨道使得它与地球的距离并不总是相同。

但距离的差异不足以说明月球的错觉。

Rfassbind / 维基共享资源

当满月正好运行到轨道离地球最近处时，它被称为超级月亮。

但即使在这时，月亮也只比离地球最远时近12%到15%，这个差异太小，无法解释月亮错觉。

单看天空中的月亮，也很难注意到15%的大小差异。

检验错觉

检验月亮错觉很容易。

下次当你发现月亮看起来比平时更大更近时，伸直手臂，并伸出你的手。

闭上一只眼睛，看看哪个指尖可以刚好盖住月亮——对我来说，是我的小指。

稍等片刻，等到月亮升到更高的天空后，再进行一次实验。

单独看来，月亮可能比刚升起时更小了，但你仍然能使用同一根手指覆盖它。

好奇心没有年龄限制——成年人，让我们知道你在想什么。

我们无法回答所有问题，但我们会尽力而为。

木星是气态行星，如果把木星上的气体全部吹走，会结果

比如说有人就提出了这样一个问题：既然木星是气态行星，那如果把木星上的气体全部吹走，会有什么结果呢？下面我们就来讨论一下。

首先要讲的是，所谓的气态行星并不是指全部是由气体构成的行星，而是指不以岩石或者其他类型的固体为主要成分、没有确定的固态表面的行星，也就是说，气态行星也是可以拥有固态核心的。

那么木星到底有没有固态核心呢？其实这个问题的答案也是科学家们很想知道的。

尽管以人类当前的科技水平，暂时还不能直接进入到木星深处去直接探索，但通过探测器在木星附近收集到的数据，我们还是可以间接猜测出木星的内部结构。

如上图所示，在探测器飞越木星的过程中，其发出的无线电信号会因为木星的引力变化而出现细微的多普勒频移，通过大量对照探测器的实际轨道和理论轨道的差异，就可以构建出木星的重力场模型，进而猜测出木星内部的质量分布。

科学家根据“先驱者10号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“伽利略号”、“朱诺号”等多个探测器传回的数据猜测出，木星很可能存在一个由重元素构成的固态内核，其质量在地球的12倍至45倍之间注：这里的重元素是指比氢和氦更重的元素。

因此科学界普遍认为，木星应该有一个致密的固态核心，其外包裹着大量的氢和氦注：木星主要由氢和氦构成，其中氦占其质量的大约4分之1，其他的绝大部分都是氢。

由于随着深度的增加，木星上的物质会逐渐变得更热、也更致密，因此木星的结构应该是：最外层是气态的氢和氦，当深度增加到一定程度时，氢和氦就以液态存在，而在更深的位置，极端的压强会将氢原子中的电子“挤”出来，使得它们像金属一样可以导电，这种状态的氢也被称为“金属氢”，在此之下就是木星的固态核心大概如下图所示。

据此我们可以得出，木星上层的气体一旦消失，木星上的那些原来处于高压状态下的液态氢、液态氦以及“金属氢”都会因为失压而转变成气体，在这种情况下，如果把木星上的气体全部吹走，其结果就是木星会失去几乎所有的氢和氦，只剩下一个比原来小得多的固态核心。

值得一提的是，虽然我们人类目前并没有能力把像木星这样的气态行星上的气体全部吹走，但宇宙中那些能量巨大的太阳却可以做到。

从理论上来讲，假如一颗气态行星与其主太阳的距离太近，它的气体就会被主太阳不断地剥离，久而久之，这颗气态行星就会只剩下一个固态核心如果它有的话，科学家给这种奇特的天体起了一个奥秘的名字——“冥府行星”Chthonian planet。

有意思的是，我们有可能已经发现了一颗“冥府行星”。

这颗星球被命名为“TOI-849b”，距离地球大约730光年，由“凌星系外行星巡天卫星”TESS于2020发现，其主太阳被命名为“TOI-849”，是一颗与太阳相似的黄矮星。

观测数据表明，“TOI-849b”的体积与我们太阳系中的海王星差不多，但它的质量却大约是海王星的2.3倍，地球的39.1倍，密度约为5.2克/立方厘米，与像地球这样的岩石行星相当。

另一方面来讲，“TOI-849b”距离它的主太阳非常近，以至于其表面温度可以高达1530摄氏度左右，并且大约每18个小时，它就会完成一次公转。

所以我们可以做一个合理的猜测，“TOI-849b”曾经是一颗与木星相似的气态行星，后来因为某种原因迁徙到了距离其主太阳非常近的轨道，在此之后，它的气体就持续地被主太阳“吹”走，最终演化成了一颗“冥府行星”，而这也很可能就是木星上的气体被全部吹走后的结果。

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。

既然木星是气态行星，那么人类发射的航天器能不能直接穿过木星

比如在太阳系内，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星就是属于行星，而冥王星，则和谷神星、阋神星、鸟神星等一起属于矮行星。

穿越木星在太阳系内，位于火星和木星轨道之间还存在着数以十万计的小行星，我们称为小行星带。

当然，我们人类最为关注的还是八大行星，我们根据八大行星的物理性状可以分为两类，一类是和地球一样具有固体表面，岩石行星，称为类地行星，包括水星、金星和火星。

太阳系示意图另外一类就是和木星一样，是有气体来组成的行星，在太阳系内包括木星、土星、天王星和海王星，这些行星和类地行星来比，通常具有体积和质量更大，但是由于是气体组成，所以往往平均密度较小。

那么，既然木星是气态行星，那么我们人类发射的航天器，包括宇宙探测器，或者将来有可能发射的宇宙飞船，能不能直接穿过木星？太阳系八大行星目前来看，人类发射的航天器很难穿越木星，我们这里假设我们从木星的中心穿过。

虽然木星是一颗气态行星，那只是表明木星的主要组成成分是气体，主要是氢和氦，从木星的结构来看，最外面是包围整个木星的大气层，充满着气体，而且在不停的运动之中，形成气体旋涡，比如著名的“大红斑”。

木星南极洲而在木星大气层之下，随着越往木星内部，压力越来越大，气体被不断压缩，形成了液态金属氢，这需要的压力相当于25万个地球大气压，我们要用什么材料才干承受这种压力呢？如果再往木星内部前进，到了木星的中心，我们猜测虽然木星是一颗气态行星，但是其中心是有一个岩石核心，由硅酸盐和铁来组成。

所以在物体状态下，木星内部的高温、高压，以及岩石内核都不支持航天器穿越它。

木星内部结构木星在行星分类上，是一颗气态行星，但是这里的气态，并不是我们地球上所想象的像我们的大气层一样的气体。

我们知道，就算是地球上的大气层，当天宫一号从宇宙坠落，经过大气层时，也会因为剧烈摩擦而燃烧，更何况是更为稠密的木星大气层，所以，以目前的人类技术，别说穿越木星，连木星大气层这一关都过不了。

木星探测器“朱诺号”人类的认知是有限的，我们只能在现有的条件下进行假设，就像农业社会时期的人类，也无法想象现在的互联网时代。

那么，我们说无法穿越木星，也是基于当前的认知，说不定在将来，人类科技进步，就能实现。

朱诺号发射升空