如果地球變成木星的一顆衛星,會對我們的世界造成什麼影響?
為了避免日地距離變大而影響氣候,同時將木星放到原地球軌道,使日地距離大體不變
還是要分成兩個方面來說一下。
- 光看風景風景風景風景,木星就是個擺設
- 仔細考慮木星對地球的影響
好第一個就是我們要說的看風景,由於地球現在是木星的小弟,所以我們繞木星旋轉,我們就拿木衛一的軌道當地球的軌道,現在地球的軌道周期是1.8天,我們四捨五入一下2天吧。木星有陽光照射的一面是木星正面,反之就是背面。
現在我們就可以開始我們的觀賞之旅了。你早晨一睜眼,乖乖,太陽不僅當空照天上還有一個大花球,佔據大半個天空,你急急忙忙上班,結果發現太陽怎麼沒了,給你嚇的不行?一聽新聞,奧!原來是木衛二食日。就這樣你過了一整天,到傍晚你正感慨宇宙真是奇妙啊,突然感覺不大對,這黃昏時間也太長了吧!一看錶,不得了這都凌晨一點了怎麼還是黃昏啊!原來地球現在在木星正面,晚上太陽照射到木星正面反射到地球上,就看起來像黃昏一樣,這就叫黃昏夜。第二天你睡了一個懶覺醒來已經是早上10點了,正感覺新的一天又要開始了,正準備拉開窗帘感受陽光,結果發現天是黑的,怎麼回事?昨天晚上天還不黑呢,白天反而黑了?吃完午飯發現天上真是美死了,很多的月亮在你頭頂,這些都是木星的衛星,除此之外還有一道銀河高掛。到了傍晚天又變亮了。聰明的你覺得這一定根木星有關,查閱資料後果不其然。原來剛剛地球在木星背面,木星那個胖子剛剛把太陽光全擋上了,難怪白天天也會變暗啊!所以地球以後的時間就改變了。一天會經歷白天—黃昏夜—夜晚。
好我們的觀賞之旅就這樣愉快的經歷了一遍。但是前提是木星為你走後門:我木星為了滿足人類完美的生存需求,我決定不用我的重力打擾地球!(響起掌聲)。但是木星不可能給你走後門,所以我們來看一下真實的情況到底會怎麼樣。
真實的情況是地球會被木星、木衛二、木衛三的引力產生影響,地球會被木星潮汐鎖定,並且不斷撕裂扭曲地表。產生更多新的火山活動,巨大的海浪會一遍遍沖刷地表,不斷更新著地球表面。而且木星的輻射會不斷的剝去地球的大氣。最後的地球一定會被搞成親媽都不認識。如果地球軌道再遠一點,不距離木星那麼近,選擇更遠的軌道,這樣雖然不會被潮汐鎖定,地球的情況也相對好一些,但是自轉一定會慢慢變慢,並且會有更多小行星光顧地球,隕石砸死人也許會慢慢變得平常。
「你知道嗎老王昨天被石頭砸死了!」……木星這等行星軌道已經超出了太陽系宜居範圍。無論怎麼樣人類絕對不可能再像以前那樣了。
希望可以幫到你
喜歡這個腦洞...
結論:人類會嗝屁!原因來自月球和木衛四。
這裡邊涉及的角動量問題前幾天剛剛在另一個問題里回答了,歡迎移步:如果將木星與金星對調位置,在地球上會看到怎樣的景象? 這裡就討論不考慮角動量變化的情景。
把這個事件稱為「大災變」吧。
災變之前,地球的軌道在1.47到1.52億公里之間變化,幅度為3%,所以如果不影響氣候的話,日地距離的變化不應超過3%,考慮地球偶爾轉到木星背面會大幅降溫,這個幅度上限可以設為5%吧;木星本身的軌道波動也會有3%。也就是說,災變後的地球,繞木星公轉的軌道直徑不應超過1.5億*0.02=300萬公里,半徑也就是150萬公里。
木衛四的直徑為水星直徑的99%,但是質量只有它的三分之一。該衛星的軌道在四顆伽利略衛星中距離木星最遠,約為188萬千米。木衛四並不像內層的三顆伽利略衛星(木衛一、木衛二和木衛三)那般處於軌道共振狀態,所以並不存在明顯的潮汐熱效應。
木衛四不參與軌道共振,這意味著它永遠都不會產生明顯的潮汐熱效應,而潮汐熱效應是星體內部結構分化和發育的重要動力。由於距離木星較遠,所以其表面來自木星磁場的帶電粒子流較弱——比之木衛二表面的帶電粒子流弱了300倍。所以較之其他幾顆伽利略衛星,木衛四表面的帶電粒子光滲效應較弱。
先說點別的:
軌道半徑150萬公里的地球,繞木星的公轉周期大約為11.8天。木星本影寬度142984公里,佔地球軌道周長的1.5e-2,所以在這11.8天內,地球有4個半小時的時間會處在木星本影內。
在這4個半小時內,全球將漆黑一片,幾乎得不到任何光源,為什麼要說幾乎呢?因為——木衛四距離地球最近的時候僅有38萬公里,和月球一樣,同時木衛四擁有高達0.2的表面反照率——這意味著,我們會在天空中看到一個比滿月亮1倍的天體。
再說重點:
木衛四距離地球最近的時候有38萬公里,而月球離地球的距離恰好也是38萬公里,雖然月球的軌道傾角高達20+度,但月球軌道面與木衛四軌道面總有交匯的地方,這意味著早晚有一天——並且這一天很快就會到來——木衛四與月球以極近的距離擦肩而過。
根據洛希極限公式 可知,月球相對木衛四的洛希極限為2.8萬公里,木衛四對月球的極限為3萬公里,二者都遠高於月球木衛四的最近距離,這意味著:月球和木衛四必然會一同解體!
而結局就是巨量的隕石砸向地球,人類嗝屁,地球會重傷。但是木衛四與月球的總質量不過地球的百分之幾,所以地球經歷一場浩劫後會重生,只不過數十億年演變出的生物圈就徹底毀了,再次出現生命不知道要到什麼時候了。唯一的希望,是近地軌道的人造衛星上攜帶的細菌、微生物甚至空間站上的試驗品,當它們由於燃料耗盡墜回地球時,有可能立刻重啟生命進程。
寫到這忽然很好奇一個點:幾十億年後新的智慧生命出現時,看到天空中巨大的木星,以及月球木衛四撞擊留下的地球光環,他們的神話會怎麼寫?那時的地球很可能已經被木星潮汐鎖定,面向木星和背向木星的文明會有哪些區別?潮汐鎖定的話,完整的一天的時間長達現在的11.8天,那會是怎樣的情景?很有意思...
題主似乎改過題目,把木星放到地球軌道。。。
同時根據另外幾個答案,為了儘可能減小潮汐力的影響,地球應該距離木星盡量遠,但還要穩定繞木星運行,得算一下木星在地球軌道的希爾球大小。
,其中a是地球軌道半徑1.5億公里,m是木星質量,M是太陽質量,大約是木星質量的1000倍,於是可得r=1000萬公里。不過實際上要在希爾球半徑的1/2~1/3內才穩定,取1/2,r=500萬公里。
潮汐力和引潮天體的質量成正比,和距離的三次方成反比。木星的質量是地球的320倍,地球是月球的81倍,現在地球距離木星500萬公里,是地月距離38萬公里的13倍左右。因此此時木星對地球的潮汐力是地月潮汐力的(320*81)/13^3=12倍。勉強可以接受吧。。。雖然火山地震會大幅度增多,但應該不會很致命。
再算一下地球此時的希爾球,公式同上,把a換成500萬公里,m換成地球質量,M換成木星質量,可得r=50萬公里。此時月球軌道還在地球的希爾球內,但是大於希爾球半徑的1/2了,長期來看是不穩定的。短時間內月球還是地球的衛星,但是最終它會升一級,變成木星的衛星。
現在看來短期內似乎對我們的世界影響不會很大。。。除了多了一個大三倍的怪月亮和許多小小的月亮。
ps. 日地距離變化會有點複雜,因為還要以70多天的周期繞木星公轉。不過日地距離對氣候的影響比較小(實際上1月是近日點,7月是遠日點,和北半球的季節正好相反)。不如假設地球繞木星公轉的軌道平面與日地連線垂直,這樣日地距離就基本不受影響了,也不會有木星導致的日食了。
後來想了一下不對,這樣轉日地距離仍然是要變的,只是變成以年為周期了。
冷啊,從一個天文單位跑到五個天文單位,僅考慮太陽常數的變化,氣溫就將逐漸下降100度左右——當然考慮到地球本身的潛熱,這會是一個很長的過程。海洋結冰引起反照率上升,以及大氣中水蒸氣減少引起的溫室作用下降,又會導致氣溫進一步下降,最終很有可能降到平均溫度100K左右。大氣會變得很稀薄,氮氧在兩極形成厚厚的極冠。
至於潮汐力的的問題,鑒於不確定地球被扔在距離木星多遠的軌道上,就難說了。
全體人類,今天我們要流浪地球。
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