地球

Q082 为什么最早的日落和最晚的日出没有出现在最短的一天中呢？

比尔·诺斯罗普，萨里郡，埃普索姆（Bill Northrop, Epsom, Surrey）

如果地球绕行太阳的轨道是完美的圆形，就会如你所说。然而，地球的轨道并不是一个完美的圆形，并且地球和太阳的距离从1.47亿千米到1.52亿千米不等，相差约2%。地球最接近太阳的地点称为近日点，此时公转速度会比地球在离太阳最远的远日点时稍微快一些。

我们称地球绕地轴自转一圈的时间为24小时，但其实是23小时56分钟。一个太阳日指的是从一次日出到下一次日出的时间，会稍微长一些，因为地球同时在公转，还需要多自转一些，我们才会看到太阳从地平线上升起。地球在近日点公转的速度最快，所以相对于太阳要更多自转一些，太阳才会升起，下一次日出也会延后一些。而这也就是为什么地球在1月初的近日点时，恰好接近北半球白天最短的那天。

但这样的差异其实很小，而且在问题提到的期间内，日出和日落时间的改变其实只有几分钟，并会因为你所在的地点而有所不同。举例来说，从2012年12月到2013年1月，最短的一天是12月22日；这一天伦敦的日出时间是早上8:04，日落时间是下午3:54；而伦敦最早的日落发生在一周之前，日落时间是下午3:51，最晚的日出发生在一周之后，时间是早上8:06，而在2013年1月5日地球处于近日点。

类似的现象在6个月之后还会发生，北半球最长的一天恰好和地球到达远日点的日期一致，也就是说此时地球离太阳最远。当然，我们不能忘记，这些日子对南半球的人来说是相反的，因为他们的季节和我们的相反。

Q083 月球引起了地球上的潮汐，那其他行星会不会造成类似的影响？

克里斯蒂安·费希尔，兰开夏郡，弗利特伍德（Christian Fisher, Fleetwood, Lancashire）

其他行星的引力都比月球的小。唯一可测量的潮汐是太阳引起的，其规模大约有月球引起的潮汐的一半。除此之外，能引起潮汐的行星是金星，但即使金星在最接近地球的地方，它的影响也比月球潮汐弱50万倍，来自其他行星的影响就更小了。假设太阳和月球引起的潮汐高达1米，那么，金星在公转到最接近地球时引起的潮汐只有大约5微米高，也就是0.005毫米的差别。也就是说，这样的潮汐根本就微不足道，几乎在任何情况下都是完全可以忽略的！

Q084 是谁决定我们现在看地球的方式，如认为澳大利亚在“下方”？

彼得·蒂尔尼，爱尔兰（Peter Tierney, Ireland）

这个问题的答案恐怕和天文学没什么关系，而与政治的关系更大。世界上大部分地图最早都是由欧洲人画的，他们将欧洲放在地图的中央与上方。极地很容易被定义为地球自转的轴心，但是经度的参考点却较难确定。现在，我们的经度是以格林尼治子午线（Greenwich Meridian）为基准，这条线也被称为本初子午线（Prime Meridian）。甚至这一基准也是有政治背景的，它打败了通过巴黎和安特卫普等其他选项3。

Q085 地球一天自转多远？有人认为是360°，但是应该加上地球一天绕太阳公转的一小段距离吧？

大卫·维克斯，默西赛德郡，威拉尔（David Vickers, Wirral, Merseyside）

在一天中，地球会移动公转轨道的1/365的距离，相当于1°左右，也就是说地球需要自转约361°才能再度面向太阳。我们一天的长度是以太阳为基础计算的，称为“太阳日”。尽管连续两次日出之间的时间在一年中会有所变动（冬天比较长，夏天比较短），但平均来算还是24小时。这与一个“恒星日”不同，一个恒星日是23小时56分钟，也就是地球某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间。一年中，恒星日会比太阳日多一天。

Q086 不考虑数学，如果地球在太阳的另一边有一颗姐妹行星，那么有没有可能我们就错过了这一颗星球？

约翰·范·迪肯，苏格兰，法夫（John van Dieken, Fife, Scotland）

很多从地球出发的太空探测器已经抵达了能够回望地球公转轨道的地方。很多其他行星的探测计划都曾回望过地球的位置，所以它们也可以看到太阳系的另外一边。在20世纪90年代，旅行者1号探测器（Voyager 1 spacecraft）在距离太阳60亿千米的绝佳位置，拍摄了一张6颗行星的“全家福”，让我们可以看到自己身处的这颗“暗淡蓝点”。卡西尼号探测器（Cassini Spacecraft）也记录了从土星环看地球的样子，那是一张令人震惊的影像。

但是，两颗卫星“日地关系观测台”（STEREO）应该可以提供地球（相对于太阳的）对立位置处的绝佳影像。STEREO原本是设计用来观测太阳的，同时观测周围区域，追踪太阳耀斑和日冕物质抛射。STEREO围绕太阳公转的速度和地球相比略有不同，所以其中一颗渐渐地被拉到前面，而另一颗则落在轨道的后方。2006年发射的这两颗探测卫星已经扫视过周围，而现在它们已经处在轨道的对立面了。它们的日夜监视不仅可以让天文学家追踪来自太阳的物质，还可以让我们发现并追踪小行星与彗星。如果地球的正对面有任何东西，那这两颗卫星一定早就看到了。

在地球对面的确有一个重力“甜点”，那是一个比较接近太阳而不是地球的点，我们称之为“拉格朗日点”（Lagrange Point）。原则上，位于拉格朗日点的天体，公转一圈的时间刚好是一年，但由于位于这一点上的天体非常容易受到其他物体的干扰，因此也不会长时间停留在拉格朗日点上。

Q087 地球是不是已知的最低温纪录保持者呢？

桑迪，苏格兰（Sandy, Scotland）

目前已知太阳系内最冷的自然温度出现在月球北极附近的埃尔米特环形山（Hermite Crater）边缘，那里的温度是冷到入骨的–248 ℃，只比绝对零度4高25 ℃，比冥王星赤道宜人的–189 ℃还要冷很多。造成这种低温的原因，一方面是月球的这块北部区域很少见到日光，另一方面则是这里被环形山的坑壁遮蔽住了。

我们所知道的太空中最冷的地方是普朗克卫星（Planck）的核心，那里的探测器被冷却到只比绝对零度高0.1 ℃，即–273.05 ℃。在地球上，一些超低温物理设备的关键部分温度甚至比绝对零度高不到10-9 ℃！

Q088 如果太阳在4月1日停止运作，那么地球上所有生命会以多快的速度消失呢？

罗伯特·吉莱斯皮，东萨塞克斯郡，布莱顿（Robert Gillespie, Brighton, East Sussex）

如果太阳突然停止运作，这一定是一个令人印象深刻的愚人节玩笑，显然会对地球产生巨大的影响。地球上的温暖和光几乎都来自太阳，所以一旦太阳停止运作，地球就会变得又冷又暗，虽然大地和大气还会保留一些热量，但黑暗会立刻降临。想想夏季白昼结束后夜晚降临的情况就对了，英国的气温可能会降到15 ℃左右。虽然地球上其他地区可能会受到更大的影响，但要使气温显著下降还需要一段时间。

太阳对我们的气候有重要的影响。阳光加热空气，才创造出了云和天气系统。如果“太阳加热”突然停止，就会带来非常极端的结果。不过因为我们还没有完全了解太阳在正常情况下对气候的影响，所以也很难预测当太阳突然停止供应日光时，到底会发生什么事。

在更长的时间跨度上看，我们可以想象南极大陆的样子，那里的气温在严冬时会降至零下80 ℃。当然，海水会结冰，由于大气层中的水蒸气会冻结，因此陆地也会被厚厚的冰层覆盖。如果没有来自太阳或任何东西的热量，彼时地球的气温可能会比现在的南极大陆还要低得多。到那时，地球将不再适宜人类生存，不过倒是很适宜裸眼观测——天空会非常清澈晴朗，但你最好穿得暖一点！

可能在几天甚至更短的时间内，冰冷的气温会杀死陆地上或接近海面的几乎所有生命。在建筑物密集的地区，可能少数人类会存活下来，并且躲在冰层深处。人工供暖与照明设备可能还会持续一段时间，但保障燃料来源是个很棘手的问题。

除了燃烧燃料外，土地可能会成为唯一的能源来源。一些地区，如冰岛，目前就是以地热为主要能源，如果太阳停止运作，应该也能维持下去。但如果仅靠地热，绝对不可能支撑目前的人口数，还会发生类似“后启示录”的情况。

不过，并不是所有生命都必然死亡，因为有些生命不需要阳光，海床上的“黑烟囱”5上就生活着各种形式的生命。太阳不会直接到达海底几千米深的海床，但是这些火山口可以提供大量的能量，维持一个先进程度惊人的生态系统，其中包括与虾类类似的各种生物，尽管它们还是生活在只有阳光照射才能保持液态的海水中，但它们的确完全依靠地热能源生存。这么猜可能有些冒险，但是这样的高温也许足以避免少量的水结冰，至少可以让更基本的生命形式得以存活。

还有其他不直接依赖太阳的生命形式，如生活在岩石深处的微生物。正是由于发现了这些隐居的微生物，实验才证明了生命形式可以在深空冬眠相当长的时间。如果是这样，那么当太阳再度回归时，生命也许就会重新在地球上繁衍。

当然，如果这是个愚人节的玩笑，太阳应该在中午就会重启了，那么对人类来说，太阳罢工的主要影响则是暖气要比平常开得久一点！

Q089 为什么地球和月球不会因为引力而相撞？

肯·巴克拉夫，南约克郡，谢菲尔德（Ken Barraclough, Sheffield, South Yorkshire）

月球会持续围绕地球公转是因为它的速度。如果月球在太空中突然停止运动，那么引力就会使它向地球掉落，这可能会引起非常大的波澜！你可以想象自己一边公转一边向下掉，但是移动得太快了，以至于你每向下掉1米，就会向侧边移动超过1米，代表地球的弯曲面——也就是地面——后退了1米。你也可以想象一个在数百千米高的地方绕地球转的航天员，这对我们来说比较容易。但其实月球也是一样的，它也不过离我们几十万公里远。

Q090 有时候我们会观察到水星和金星凌日现象，从火星上可以观察到类似的地球凌日吗？

理查德·艾伦，西萨塞克斯郡，东格拉斯特（Richard Allen, East Grinstead, West Sussex）

可以的，不过还没有火星上的人造望远镜或照相机可以捕捉到这一画面。火星轨道相对地球轨道倾斜了不到2°，相比之下，金星倾斜角度超过了3°，水星则为7°。因此，从火星上看地球凌日会比我们看金星凌日更容易，不过下次地球凌日的时间是2084年——我不知道是否有人能看见？