【腦洞】太陽的背后會不會隱藏著另一顆「地球」,而人類一直沒有發現?

望遠鏡的出現極大地提升了人類對宇宙的觀測能力,憑借著這一「利器」,我們已經在太陽系中發現了大量的天體,甚至連一些遠在柯伊伯帶的小天體也出現在我們的視野里。然而我們的觀察范圍卻有一個盲區,由于太陽的遮擋,我們一直都看不到太陽背后的區域。

太陽的背后有什麼?

在太陽的背后當然也運行著各式各樣的天體,通常情況下,當它們飛出被太陽遮擋住的區域之后,我們就能觀察到它們的蹤跡。但有一種特殊的情況是,假如有一個天體一直與地球和太陽保持「三點一線」的同步運行狀態,那麼在我們的視野里,這顆行星就始終隱藏在太陽的背后,我們就無法觀察到它。

進一步想,假如這個始終隱藏在太陽背后天體是一顆像地球一樣的行星,并且也位于太陽系的宜居帶中,我們同樣也觀察不到。這就有點意思了,可以想象的是,如果真有這麼一顆行星,那麼它很可能也會像地球一樣成為「生命的天堂」,這對于人類而言無疑是一個極好的消息。

太陽的背后會不會隱藏著另一顆「地球」,而人類一直沒有發現呢?

在由太陽和地球共同組成的引力場中,存在著5個特殊的位置,這被稱為「拉格朗日點」(如上圖所示),理論上來講,在這些位置上的天體就可以在太陽引力和地球引力的共同作用下,與地球保持同步運行狀態。

從上圖中我們可以看到,如果另一顆「地球」正好處于「L3」這個位置,就能夠始終隱藏在太陽的背后,那麼這樣的情形真的存在嗎?其實如果整個太陽系只有地球、太陽,以及這顆假想中的「另一顆地球」,那麼這種情形就可能發生。

但我們都知道,太陽系里還廣泛存在著其它的天體,其中不乏一些引力強大的存在,尤其是木星。這就意味著,在這些天體的引力作用下,即使真有一顆行星正好處于「L3」這個位置,它也將逐漸離開這個微妙的引力平衡點。

也就是說,就算從理論上來講,「L3」這個位置上也不可能長時間存在一顆行星。可能有人會說了,宇宙中存在著太多的奧秘,或許由于某種的特殊機制,在這個位置上真的存在一顆行星也說不定,好吧,我們接著聊。

如果有一顆行星隱藏在太陽背后,人類能發現嗎?

相信有不少人都會認為,在地球圍繞太陽公轉的過程中,只有地球在運動,而太陽一動也不動,但實際情況卻并非如此,事實上,在這個過程中,太陽和地球都在圍繞著它們的共同質心在運動,只不過由于太陽和地球的共同質心距離太陽的中心很近,因此并不明顯。

但木星就不一樣了,由于這顆行星的質量大約是太陽的千分之一,因此木星和太陽的共同質心與太陽中心的距離可以達到太陽半徑的1.07倍,換句話說就是,這個共同質心落在了太陽表面之外,由此可見,在木星圍繞太陽公轉的過程中,太陽也會出現非常明顯的擺動。

據此我們可以很容易推測出,當地球運行到與木星和太陽的連線垂直的位置上時,我們在地球上就可以觀察到太陽被木星的引力「拽」開了一點,在這種情況下,原本被太陽遮擋的「L3」這個位置也就出現在人類的視野里,如果這里真的隱藏著另一顆「地球」,那麼人類就能發現它。

另一方面來講,人類發射的一些探測器也可以觀察太陽的背后,比如說發射于1990年的「尤利西斯號」(Ulysses),其運行軌道平面與黃道面幾乎是互相垂直,也就是說,這個探測器可以直接從太陽的上方或者下方進行觀測。

又比如說發射于2006年的「日地關系天文台」(STEREO)就是兩顆專門觀測太陽的衛星,這兩顆衛星分別部署在地球公轉軌道上的「前方」與「后方」(相對于地球運行方向),其主要任務就是在不同的位置上觀測太陽,從而獲得太陽的三維圖像。

(從上圖可以看到,太陽背后的區域一直在「日地關系天文台」的觀測范圍里)

總而言之,這些探測器可以從不同的角度全方位地觀測太陽,假如太陽的背后真的隱藏著另一顆「地球」,那麼它肯定是會被發現的。


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