如果木星变成恒星会对地球产生什么影响?


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在克拉克(Clarke)2010年的书中,巨石及其兄弟将木星变成了绰号为小星Lucifer。忽略了现实,我们未来将不会出现任何神奇的巨石,如果木星变成一颗恒星,会对地球产生什么影响?

最接近和最远:

路西法的光能使地球的“背面”有多亮?

小恒星将在地球上产生多少热量?

当我们在太阳后面盘旋时,我们实际上会睡多少天或几个月?

当路西法和太阳都照射在行星的同一侧时,地球的太阳侧会变亮多少?


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尽管这是一个有趣的问题,但我不知道是否有适当的答案。木星的质量远远小于最小的褐矮星,也被称为“失败的恒星”。棕矮星没有足够的质量来维持氢聚变,也不会发出很多光。我不认为您有任何办法可以现实地对木星计划进行计算,因为不可能进行氢聚变。不过,这是一个有趣的想法。
HDE 226868

好吧,我放手。+1是个有趣的主意。
HDE 226868

一位正在寻求物理学专家的意见的人,请看这里。注意:Ī̲请勿整体宣传该网站,仅宣传此特定帖子。
Incnis Mrsi

1
木星可以根据您想要的亮度进行任意明亮的燃烧。如果您以某种方式将非常大的核心置于木星的中心,则系统的总质量将决定发生多少融合。它的范围可能从超新星开始,如果您将一颗中子星放到Chandrasekhar极限之下,或者仅添加足以使聚变开始的质量,那么它就会变成非常弱的红矮星。
ACAC

您怎么知道我们将来不会出现任何“神奇的”巨石?第一次接触的场景与其他场景一样好。
杰克·伍兹

Answers:


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在开始之前,我承认我已经基于这个问题的可能性来批评这个问题。但是,我被说服了。我将尝试根据与我认为已经使用的完全不同的公式进行计算。我希望您在我努力的过程中能与我在一起。

让我们想象一下,路西法成为主序星-实际上,我们称其为低质量红矮星。主序星遵循质量-光度关系:

LL=(MM)a

其中和是恒星的光度和质量,和以及太阳的光度和质量。对于恒星,的值为2.3。现在,我们可以在木星的质量插头(千克)代入公式,以及太阳的质量( kg)和亮度(瓦),我们得到LMLMM<0.43Ma1.8986×10271.98855×10303.846×1026

L3.846×1026=(1.8986×10271.98855×1030)2.3

这变成

L=(1.8986×10271.98855×1030)2.3×3.846×1026

然后变成

L=4.35×1019
瓦。

现在我们可以计算出从地球上看路西法的表观亮度。为此,我们需要公式

m=m2.5log(LL(dd)2)

其中是恒星的视在大小,是太阳的视在大小,是到太阳的距离,是到恒星的距离。现在,,为1(以天文单位)。有所不同。木星与太阳的距离约为5.2 AU,因此,在距地球最近的距离处,木星的距离约为4.2 AU。我们将这些数字插入公式中,然后找到mmddm=26.73d(s)d

m=6.25

比太阳要亮得多。现在,当木星距离太阳最远时,它约6.2 AU。我们将插入公式中,然后找到

m=5.40

它仍然在变暗-尽管木星当然会被太阳完全遮挡。不过,为了找到距地球一定距离的木星的视星等,我们可以将上述公式更改为

m=26.732.5log(4.35×10193.846×10626(1d)2)

相比之下,月球在满月时的平均视在大小为-12.74,比路西法要亮得多。当然,两个物体的视在大小都可以改变-例如,木星通过其月球的过渡-但这些是最佳值。

尽管以上计算确实无法回答您问题的大部分内容,但我希望它能有所帮助。而且,如果我在某个地方犯了错误,请纠正我。LaTeX绝不是我的母语,而且我可能会出错。

我希望这有帮助。

编辑

路西法和太阳的总亮度将取决于太阳光线和路西法光线的角度。还记得我们由于地球轴的倾斜而有不同的季节吗?好吧,增加的热量将与地球轴和路西法轴相对彼此的倾斜有关。我不能给你一个数值结果,但是我可以补充一点,我希望它不会比现在热得多,因为我正在写这篇文章!

第二次编辑

就像我在本页某处的评论中所说的那样,质量-光度关系实际上仅适用于主序星。如果路西法不在主要序列上。。。好吧,那我的计算都不对。


这是一个有趣的答案!听起来好像对额外的光线或温度影响很小。
Maelish

回答您对评论所做的编辑:是的。没有太大的区别。至少不是在地球上。一个有趣的后续行动将是看它是否确实会导致欧罗巴的条件发生变化,从而有利于生命。
HDE 226868

@HDE 226868只是为了好玩,您才考虑过使欧罗巴适合外星人居住所需要的一切(我知道,这取决于外星人)。木星显然不会变得“太热”。我爱AC Clarke,但有时候为了这个故事,他确实需要忽略科学(即,由于磁场,人类无法在木星的轨道上生存)。
杰克·伍兹

7

我认为这是一个有趣的问题,如果不可能的话。将木星变成一颗甚至遥不可及的恒星的唯一方法是增加其质量。忽略能量输出非常有限的棕矮星,要使红矮星继续前进,您至少需要增加75-80左右的木星质量。(超过24,000个地球质量)。您想添加一定比例的氢气,但是一些岩石碎屑不会损害混合物。

无论如何,假设不可能的事情已经完成,有几件事情要考虑。更大的引力(75-80倍)将显着改变所有行星的轨道。精确地预测它是多么困难,但是质量和行星的轨道,当然是所有内部的轨道将摇摆得多,并且某些行星可能会被完全拉出其轨道,甚至可能被抛出太阳系。

您可能以为靠近木星的行星受到的影响最大,但实际上与潮汐同步有更多关系。4个内行星中的任何一个都可以拉入新轨道。您还可能会看到与木星共鸣的地球轨道变长,也许会增加冰期/冰的融化周期。精确的答案很难,并且所有这些事情都不会在1个轨道上发生,但是随着时间的推移当然会发生。如果木星变成红矮星,所有内部行星以及土星的轨道变化都是不可避免的。想象一下,如果土星被拉近地球,进入火星和木星之间的轨道,或者水星被拉出地球。奇怪的是它不会打击我们,但我们可能要关注它。

http://en.wikipedia.org/wiki/Stability_of_the_Solar_System#Mercury.E2.80.93Jupiter_1:1_resonance

要考虑的第二件事是磁场和太阳耀斑。当恒星形成时,由于角动量守恒,年轻恒星倾向于非常快速地自旋,这会产生巨大的磁场和巨大的太阳耀斑,比我们从太阳得到的要大得多。奇怪的是,一个小小的红矮星与太阳的距离是太阳的4倍,会产生太阳耀斑,但有可能。我不确定这是否需要大的角动量,但我们可以看到来自木星的太阳耀斑比来自太阳的太阳耀斑更大。

http://en.wikipedia.org/wiki/Flare_star

上面已经介绍了亮度,热量和可见性,但我会在上面进行说明。-6.25的亮度将是金星的5-6倍,并且您会在晚上看到它,在高峰黑暗中看不到金星,因此它比天空中的任何其他恒星/行星都亮得多,但亮度却要低得多比月光还亮,例如,您无法仅凭那颗星星的光来照亮您在月光下看到周围事物的方式。但是当我计算这些数字时,我认为它会比这要亮得多。

质量到光度的功率为3.5-快速估计,因此,可以说红矮星的质量为80个木星。那是0.076太阳。0.076 ^ 3.5 =大约1 / 8,000,所以最接近点(其平方)的距离是4.2倍,是明亮的1/8000倍,我们所看到的是太阳发出的光的1 / 140,000倍-并不是很多并且可能少于早期阶段的数量,并且由于较小的恒星容易掉落,因此让我们估算太阳的视在亮度1 / 200,000-1 / 300,000作为估算。这根本不足以加热地球,但是它仍然比满月(一点点)明亮(一点点),满月大约是太阳亮度的1 / 400,000。足够的光线可以看到您的路线,但是我不想尝试阅读它。它也将是明显带红色的光。

最终的大小-由于引力的作用,一颗质量为80的木星的红矮星实际上会比木星小一点,因此看起来就像是行星-在天空中不是一个点,而是几乎一个点,但是比星体亮一点满月和红色。白天看起来也足够明亮。我认为不会很难看或不会伤到眼睛,但它会像远处的红色小手电一样发光。

http://www.space.com/21420-smallest-star-size-red-dwarf.html

我认为我不喜欢木星。我们不打算这样做。:-)


6

忽略木星走向太阳的可能性:

假设木星在能量输出方面变成了太阳的复制品。传递到地球的能量遵循平方反比定律。由于木星距地球的距离最多是太阳的4倍,因此木星最多将为地球提供太阳提供的能量的1/16的能量,在此温度下,木星的能量将增加6%以上。最。

相比之下,在顶峰和近日点之间,日地距离从约1.47亿公里增加到约1.52亿公里。这意味着我们现在每年经历的季节性能源输入变化约为7%...


而且我很确定Lucifer的能量输出远远小于太阳的能量输出,因此增加的幅度甚至会更小。
基思·汤普森

1
尽管这是一个很好的答案,但我可以更加关注木星质量的变化如何影响行星的轨道,因为它现在可以成为双星系统
吉恩

5

实际上,木星没有足够的质量来启动恒星点火或维持恒星点火(如果我们能够以某种方式使其开始燃烧的话)。

即使是最小的恒星,也要发出微弱的红色光芒,就需要大约木星质量的80至90倍。

即使要成为棕色矮矮星,木星也需要将质量增加至少10倍左右。

除非木星撞上某种东西以提供恒星所需的额外质量,否则路西法根本不可能实现,即使那样,充其量也充其量只能是一个红矮星,而且还是很暗淡的,就像炽热的指甲在黑暗中发光。

但是一个人可以梦想。

:)


2
只是要作出的更正:棕色矮人不是原始星;它是“失败的恒星”-也就是说,它最初是一个原始恒星,但是根本没有进入主序列所需的质量。不过,我不想成为挑剔的人。+1是一个很好的逻辑解释。
HDE 226868

3
  1. 日地距离:1AU
  2. 地球与木星的距离(在合点处):4AU

因此,路西法(Lucifer)在离太阳更近时将比太阳更远四倍(离太阳最远时将是太阳的六倍),同时会比太阳小一千倍。这大约是满月集中在天空上一个小点的亮度的40倍。


我不确定这是否能回答问题。@Envite,您的链接如何证明任何内容?
HDE 226868

@ HDE226868链接是太阳与木星之间质量关系的参考
Envite 2014年

是的,@ Envite,但质量和大小不一定相关。而且木星仍然没有足够的质量来开始融合。
HDE 226868

看,我觉得整个练习都是徒劳的。如果木星变成恒星-甚至是红矮星-我们在引力方面也会有很多问题。太阳系将变得不稳定,并且有一些行星可能会从太阳系中甩出。我们无法计算出能量输出,因为我们只能猜测木星将变成哪种类型的恒星,而且我们无法给出任何确定的答案。有数十种可能性;他们中没有一个比其他任何一个都有更多的优点。这本书指定了吗?
HDE 226868

1
@ HDE226868绝对错误。如果木星“神奇地”(如OP所言)成为具有自身质量的恒星那么重力将不会有任何问题。
Envite 2014年
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