在太空实验室里,模拟太阳系做一个完全按比例缩小的迷你太阳系,现实吗?

而我们所在的太阳系,正好就是一个巨大的引力场。要让这个系统成立,我们不妨把银河系中心的质量缩小到太阳的大小。

在太空实验室里,模拟太阳系做一个完全按比例缩小的迷你太阳系,现实吗?

题主构想的迷你太阳系,从理论上来说是能够做出来的。

但实操难度嘛,恐怕就不是一般的大了。

其实真实的太阳系,和题主的想象有些不同。

太阳系围绕银河系中心的速度高达220km/s,而地球围绕太阳的公转速度才30km/s.

大家以为的太阳系是这样:

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而更真实的太阳系是这样:

当然,这也不算足够真实,1年的时间浓缩成了1~2秒的动图,行星的比例也大了

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也就是说,要做出足够真实的“太阳系”,是必须把银河系的引力考虑进去的。

而我们所在的太阳系,正好就是一个巨大的引力场。要让这个系统成立,我们不妨把银河系中心的质量缩小到太阳的大小。

在建立这个系统之前,我们不妨先来看看数据关系。

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约5.8光年。

这个距离超出了太阳系的范围。

而且距离太阳系最近的比邻星是4.22,短于5.8光年。

这个系统将受到比邻星的严重干扰,最终模拟失败。看来,在三体人附近构建迷你太阳系,是很不现实的事情。

如果我们把参考系再缩小一点,用地球当做新银河系呢?

已知地球原质量为 5.965×10^24 kg

那么可得新太阳与“银河系”的距离为:

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即,5267个天文单位(1个天文单位为1个日地距离),在柯伊伯带和奥尔特云之间。

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新系统将主要受到太阳引力的影响,地球引力占比是极其微弱的,所以模拟还是失败。

看来要找一个不受其它干扰的新“新银河系”颇为困难。

不过这没有关系,宇宙之中存在超级空洞:

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距离银河中心最近的是北方本超空洞,跨度3.5亿光年,距离银河系中心2亿光年。

在这些空洞内,将会受到极低的外界影响。

在这么一个空洞的周边,我们可以找一个距离其它引力系统足够远的星体来模拟银河系中心。

如果我们要保证新太阳的直径是1m(半径0.5m)的话。

那么,可计算出新太阳质量为:739kg

新太阳围绕的新银河系的公转半径为:1.768×10^11m,即1.768亿千米,约1.2个天文单位(地日距离)。

距离还不算不夸张。那么,可计算出中心天体质量为:6.63×10^11kg

大约是直径5409m(大约北京长安街的长度,人类约30分钟的长跑距离)的小行星。

或许这个小行星偶然飞入了北方本超空洞,令其他星系的引力干扰足够的底,所以可以迷你太阳系一定稳定的运行。

此时的地球大约2.2g,半径5mm,日地距离107m,地球绕太阳公转速度大约是21.3μm/s,而蜗牛速度是2400μm/s,运动速度大约是蜗牛速度的1/113.

可得,新太阳绕新银河系(小行星)的速度是156μm/s,依旧是蜗牛速度的1/16.

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找一张图,对比一下。

最近的箭楼就是前门公园,土星所在位置,直径1m的太阳,在远处的天安门上。

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好了,以上是理论,看起来并不十分难?

接下来谈实操了。

北方的本超空洞,距离我们太阳系长达2亿光年。

50%光速飞过去的话,也得近4亿年,能相当于哺乳动物演化史的两倍了。

但或许题主能无限接近光速,或者能找到虫洞穿越时空呢?

题主达到那里之后,如果实在找不到现成的小行星,完全可以找一个符合的小行星推入本超空洞。

好了现在可以搭建体系了。

但我们知道,现实搭建的任何尺度都不可能和理论一模一样。甚至哪怕在计算处理数据的时候,也会存在误差。

例如:质量误差,距离误差,真实的太阳还在不断往外辐射能量和质量,星体之间还有潮汐力。建立系统的时候,还需要提供初速度,运动角度也会存在误差。

而且要保证系统稳定,不仅仅要搭建几大行星,还要包括冥王星等矮行星,以及几十公里,甚至几千上万公里之外的柯伊伯带和奥尔特云的迷你版。

而且,哪怕在在北方本超空洞选的足够合适比例的小行星,也不能完美等同同比例下的银河系中心,也存在误差。

需要的参数越多,误差则越大。哪怕一个参数的误差可以低到10^-10(相当于能在地球上直接爆头月球上的外星人)。但包括各类行星、矮行星、柯伊伯带,以及奥尔特云,能出现误差的参数成千上万。那么误差就会累计达到10^-5以上。

如果按照10^-5的误差算, 系统运行的时候,每一秒的误差是10^-5,那么这个系统运行10万秒之后,误差就会达到1秒。

如果这个误差发生在地球公转上,会出现什么?

地日周期是1年,即12个月,当误差达到1个月(30°)的时候,地日系统明显就已经足够混乱。

那么,产生这个误差的运行时间是300万天,即8219年。

稳定运行8219年,相当于整个人类文明的最长长度了,似乎时间长度很可观了。

但现今人类,即便突然被传送到了那里,构建这个迷你太阳系,恐怕是完不成的。

因为现今地球人,在太空上的精度,实在是相当的感人。

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通常飞行器的轨道、升降等都会有一定的误差需求,通常为1/1000(当然,人工智能是可以解决超远距离下的精度问题,例如嫦娥五号在月球轨道上的接轨,但毕竟科技树的嫩芽才萌发不久,精准拜访这样的迷你太阳系还差得远。)

微型飞行器必须把新太阳系放在距离新银河系(小行星)1.768×10^11m的轨道上,如果是1/1000的误差,实际距离上的误差也达到18万公里,相当于地球半径的三倍。

不过题主嘛,毕竟非同凡人。

我们就算题主能摆放足够准确,且系统运转之后,能在做到地日公转的总误差也只有1/1000。

但哪怕这样,地球运行8年时间,日地误差就能达到30°

如果在地日误差的基础上,我们以质量最大的木星误差达到30°作为标准,代表这个系统的彻底崩溃,那也只有97年的时间,最多100年。

当然,其实题主还这样做:

就像现今的地球人每隔一段时间修正太阳系各类轨迹参数一样(低于太阳这样的混沌体系,地球人无法计算,只能利用一定的数据,进行短期的预测),每隔一段时间就去修正这个迷你太阳系轨道系统。

只需要隔上个十天半个月就修正一下误差,就可以让这个系统保持长期稳定的运转。

当然,还要记得注意修正中心新银河系(小行星)的运行轨道,不要让它飞出本超空洞,不然系统就会受到外界过大引力的影响而崩溃掉了。

或许,只有造物主才能真正做到吧。

由 空山清雨 投递,如有侵权请联系,页面网址:https://www.maamx.com/1539.html

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