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大家都知道一年有365天。外星人——,如果他们存在的话,他们的时间观念可能和我们的很不一样。这是因为在一些行星上,一年的时间比地球上的时间短得多,而另一些则长得多。

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为什么一年的长短差别这么大?首先,行星围绕其公转的恒星质量会有一些影响,因为本质上,一年的长度是由行星围绕恒星公转的周期来定义的,质量越大的恒星周围的行星公转速度会越快,但不同行星的轨道距离是关键。美国哈佛-史密森天体物理中心的大卫基平说:“基本上,行星上一年的长度是由行星和恒星之间的距离决定的。”

在我们的太阳系中,离太阳最近的水星上的一年大约只有地球上的88天。听起来相当长,但奇怪的是,水星上一年的长度还没有一天长,——。水星上的一天相当于地球上的176天,——天是水星上前一年的两倍。这是水星缓慢自转的结果。

在太阳系的另一端,考虑到冥王星已经被踢出大行星行列,海王星作为最远的大行星,距离太阳的距离是地球的30倍,其绕太阳公转一周(一年)相当于165个地球年。

那么这些星球上的新年是什么时候?换句话说,在海王星的轨道上,应该把什么时间定为12月31日?

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在地球上,我们把每年的1月1日定义为新年的开始。这种做法基本上可以是任意的,但有一种方法可以将其与行星的轨道特征更紧密地联系起来。这是因为行星的轨道不是一个正圆,而是一个略微拉长的椭圆。这意味着在其轨道上存在一个点,此时行星与太阳的距离最近,天文学上称之为“近日点”。我们可以把这个近日点设定为新的一年的开始。

这意味着海王星人(如果他们存在的话)将在2042年庆祝下一个新年,而水星人可以每88天庆祝一次新年。但是我们地球人可以每365天庆祝一次新年。

最长和最短的一年

但是海王星只能算是我们太阳系中一年最长的行星,而如果放眼整个星系,外面的情况可能会超出你想象的极限。然而,这种讨论并非没有争议。德克萨斯大学奥斯汀分校的亚当克劳斯(Adam Kraus)说:“当你讨论一年中哪颗行星最长的问题时,辩论的话题很快就会变成什么是行星的定义。”

到目前为止,人类已经确认发现了2000多颗系外行星,另有约3000颗疑似目标正在等待后续确认。加拿大蒙特利尔大学的玛丽-伊芙瑙德(Marie-Eve Naud)说:“目前,还没有对系外行星的准确定义。”

不过,我们可以尽可能缩小范围。首先,我们排除那些质量超过木星13倍以上的天体,因为这种质量的天体一般被归为褐矮星。其次,我们坚持认为,我们的星球必须围绕一颗“真正的”恒星运行,或者至少是恒星死亡后的残骸,而不是褐矮星。

根据上述定义,一年的头衔将会落到系外行星“GU Piscium b”身上。这颗位于双鱼座的系外行星围绕恒星的轨道半径是海王星的70倍,一年的持续时间约为16.3万年。

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反过来说,你是不是有时候会自己制定雄心勃勃的新年决心,但是到了年底,你发现自己根本没有去做?而如果你生活在一颗编号为PSR 1719-14b的系外行星上,那么我相信,你为自己制定的新年决心应该能够“言而有信”,甚至能够坚持更长时间,因为在这颗系外行星上的一年只相当于在地球上的两个小时左右。这颗系外行星围绕着一颗恒星碎片(脉冲星)旋转,距离比日地距离近250倍左右。正是因为这个原因,PSR 1719-14b在一年内成为已知最短的行星。

然而,这些不仅仅是简单的事实。平说:“事实上,一年的长度是我们研究系外行星时最重要的指标之一。因为它可以告诉我们行星离恒星有多远,行星和恒星的距离信息可以告诉我们它的温度。对于水星,你很容易猜到它的表面温度会很高,生命很难在它的表面生存;至于木星,你也可以猜到它一定很冷,因为它太远了。”

距离的极限

平说,理论上,一颗行星的轨道甚至可以比双鱼座的系外行星GU Piscium b”更远,甚至在我们的太阳系中也是如此,因为唯一限制行星绕恒星轨道距离的是其他恒星,这些恒星会对这些行星产生引力影响。

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恒星会在宇宙中运动,但离太阳最近的恒星是比邻星,大约4光年远。这意味着,任何距离太阳不到4光年的天体,都要绕太阳运行——圈,约为海王星轨道半径的4000倍。事实上,在整个太阳系的外围,有一大群小型冰冻天体,它们向外延伸到这个距离。

理论上,水星轨道内部可以存在行星,但仅此而已。靠近太阳是有限度的。美国哈佛-史密森天体物理中心的斯科特凯尼恩(Scott Kenyon)指出,岩石会在大约1200摄氏度时开始蒸发,因此如果水星的轨道距离内部近4倍左右,水星上的岩石就会在这个时候开始蒸发。而如果你想靠近太阳,那么太阳强大的引力会把这一排恒星撕裂。平说:“岩石所能承受的应力是有限度的,超过限度,岩石就会被撕裂。”这个距离被称为洛希极限,对于水星这样的岩石行星来说,这个距离大约等于水星轨道到太阳距离的1%。

平说:“我们认为我们确实在这个距离的边缘观察到了一些系外行星。”比如开普勒-78b,系外行星绕恒星运行约8.5小时,其与恒星的轨道距离不到日地距离的1%。美国宇航局开普勒行星搜索项目主任威廉博鲁基博鲁基(William Borucki Borucki)指出,开普勒-78b可能是已知绕普通恒星公转周期最短的系外行星。

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恒星会在宇宙中运动,但离太阳最近的恒星是比邻星,大约4光年远。这意味着,任何距离太阳不到4光年的天体,都要绕太阳运行——圈,约为海王星轨道半径的4000倍。事实上,在整个太阳系的外围,有一大群小型冰冻天体,它们向外延伸到这个距离。

理论上,水星轨道内部可以存在行星,但仅此而已。靠近太阳是有限度的。美国哈佛-史密森天体物理中心的斯科特凯尼恩(Scott Kenyon)指出,岩石会在大约1200摄氏度时开始蒸发,因此如果水星的轨道距离内部近4倍左右,水星上的岩石就会在这个时候开始蒸发。而如果你想靠近太阳,那么太阳强大的引力会把这一排恒星撕裂。平说:“岩石所能承受的应力是有限度的,超过限度,岩石就会被撕裂。”这个距离被称为洛希极限,对于水星这样的岩石行星来说,这个距离大约等于水星轨道到太阳距离的1%。

平说:“我们认为我们确实在这个距离的边缘观察到了一些系外行星。”比如开普勒-78b,系外行星绕恒星运行约8.5小时,其与恒星的轨道距离不到日地距离的1%。美国宇航局开普勒行星搜索项目主任威廉博鲁基博鲁基(William Borucki Borucki)指出,开普勒-78b可能是已知绕普通恒星公转周期最短的系外行星。

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地球上的一年是365天,但这个数字在未来很可能会变成两倍长。

最后,如果你现在能信守你的“年度计划”,请记住一件事:地球上的下一年将是现在的两倍。这是因为,大约50亿年后,我们的太阳将膨胀成一颗红巨星,然后地球可能会被太阳吞噬。然而,有些人认为地球也许能够逃脱这一厄运,因为到那时,在膨胀发生之前,老太阳已经因强烈的太阳风而失去了大约一半的质量。

克劳斯指出,如果是这样的话,那么地球的轨道将会稍微偏离现在的火星轨道,绕太阳公转一周大约需要两年时间。然后你会发现很难坚持这么久的年度计划。

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