“如果地球有像土星一样的环”：关于后果的进一步思考

我最近看了这段视频，艺术家在其中描绘了如果地球上有土星这样的环，那会是什么样。http://www.wimp.com/earthrings/

请注意：该视频已经包含了有关我在此处提出的要求的信息，但是我无法评估其可靠性，因此，我希望对此有任何科学的想法：)

1）地球到太阳的距离大约为1 AU，土星在9到10之间。因此，太阳的引力将对这些环产生更大的影响。使环变形（例如，甚至导致太阳“窃取”它的一部分）已经足够了吗？还是环仍然具有环形形状？

2）这样的环中的物体在地球上的可见程度如何？据我所知，土星环主要是灰尘和冰，但是肯定有一些较大的物体。根据材料和大小，某些物体可能肉眼可见，对吗？是否有（可能是）公式来计算实现此目标所需的材料和尺寸？

3）那些戒指会不会不断地在地上下雨吗？对地球人口造成危险影响的风险会更高吗？

4）视频中使用的颜色是否精确？他们不依赖角度吗？我们的气氛会对他们产生什么影响？

5）这些环是否具有相同的轨道倾角，或者它们的环倾角与地球的相差程度达到可见的程度？

6）这些环会在地球上造成什么阴影？它们会足够密集以“遮蔽”整片土地吗？

我知道这些是假设的问题。但是我发现它特别有趣，特别是作为科幻小说和幻想小说的作者。

感谢您的关注！

拍

这是一个很大的问题，因此我将根据您提出的问题将其分为几部分：

1）地球到太阳的距离大约为1 AU，土星在9到10之间。因此，太阳的引力将对这些环产生更大的影响。使环变形（例如，甚至导致太阳“窃取”它的一部分）已经足够了吗？还是环仍然具有环形形状？

太阳不会产生太大的影响，因为圆环都是通过引力分别绑定到地球上的（类似于月球，并且您不会看到月球在重力作用下受到太阳的影响；这些环将离地球更近）因此受影响程度更小）。

另一方面，由于轨道共振，月球会扭曲一些环（类似于泰坦环：https ://en.wikipedia.org/wiki/Rings_of_Saturn#Colombo_Gap_and_Titan_Ringlet 以及由于木星带引起的小行星带共振间隙：https ：//en.wikipedia.org/wiki/Kirkwood_gap），它的效果将更加明显，因为它比土卫六与土星相比更接近地球，尽管仅限于一些共振区域。如果月亮的平面与圆环的平面不同，也会产生涟漪（http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2009/06/11/saturns-rings-do-the-wave/#。 U7VjpvmSw08）。

2）这样的环中的物体在地球上的可见程度如何？据我所知，土星环主要是灰尘和冰，但是肯定有一些较大的物体。根据材料和大小，某些物体可能肉眼可见，对吗？是否有（可能是）公式来计算实现此目标所需的材料和尺寸？

土星环中最重要的物质是最大几米的粒子（http://saturn.jpl.nasa.gov/faq/FAQSaturn/#q6）。人眼的分辨率约为1'（月亮是否只有60个像素？），这意味着在大约1到1.5地球半径（由地球的罗氏极限给出；这是圆环所在的地方）的距离处，眼睛可以解决几公里以上的事物。然而，土星也有牧羊卫星，它们的大小只有几十公里。如果有这样的卫星，用肉眼可以看到它们。此外，由于差距通常足够大，因此差距也将清晰可见。

3）那些戒指会不会不断地在地上下雨吗？对地球人口造成危险影响的风险会更高吗？

环中会发生碰撞/相互作用（我猜，如果我错了，请纠正我），这将向地球发送粒子。但是，将被抛出的粒子将是较轻，较小的粒子（保持动量等），通常较小的流星体是相当无害的。它们也将比以超过20 km / s的速度进入地球的普通流星体慢，因为在这种情况下，地球的轨道运动不会累加。我不太确定它们变慢的后果，但是无论如何，较小的流星体在技术上应该是无害的。（此外，除了http://science.howstuffworks.com/question486.htm之外，我也找不到其他不错的参考文献）

4）视频中使用的颜色是否精确？他们不依赖角度吗？我们的气氛会对他们产生什么影响？

我相信是这样。本部分从两个不同的角度显示了环的真实彩色图像，并且在颜色上似乎没有显着变化：https : //en.wikipedia.org/wiki/Rings_of_Saturn#Subdivisions_and_structures_within_the_rings。大气层可能会影响更靠近地平线的环，其红色会类似于日出/日落和月出/月亮。

5）这些环是否具有相同的轨道倾角，或者它们的环倾角与地球的相差程度达到可见的程度？

在很大程度上取决于编队的历史。这里的常见问题解答对此进行了很好的讨论：http : //saturn.jpl.nasa.gov/faq/FAQSaturn/#q14

6）这些环会在地球上造成什么阴影？它们会足够密集以“遮蔽”整片土地吗？

由于圆环不太厚或太密，因此会有类似于云的阴影。在许多卡西尼号的照片中，您可以看到光环，因此阳光很可能仍会通过，但是会变暗（有趣的是要看看是什么因素；我无法肯定地说） 。另外，请记住，地球仍将旋转，但是环系统将是动态静态的，因此一天中某些地区在一年中不同时间的白天会出现黑暗时段延长。

如果有什么想法，我将添加更多内容。我希望这可以帮到你。