外星人如何才能发现地球?李永乐老师来支个招!

作者: admin 分类: 科学 发布时间: 2021-09-12 15:56

        如果外星人要发现地球,他们将会用什么样的方法呢?我们呢首先来给外星人支个招,这个方法呢叫做事项速度法或者叫镜像速度法。这个方法当然也是我们地球上的科学家发明出来的。如果外星人他们的智慧跟我们一样的话,他们也应该会发现这样的一种方法啊,为了研究事项速度法,我们首先呢先解释一下。双星系统正在上高中的同学们可能对这个问题很熟悉啊,什么叫双星呢?就是要有两颗星啊,一颗质量是大M。旁边呢有一颗质量是小M他们彼此在万有引力的作用下,围绕着中间再转。

        我们很多时候啊认为大M是静止不动的,比如太阳静止不动,地球围绕太阳在转。但是实际上呢,这个不是很准确,他们两个彼此受到万有引力,其实是在围绕着二者的志新在运动的志新叫C大M呢会走出一个圈来。啊,小M的也走出一个圈儿来,而且每时每刻吧他们两个的连线都会过这个直行。比如说把大M转到这儿了,那小M就会跑这儿来,大M站到这儿,小M跑到这儿啊,大M站到这,小M就跑到这。他们每时每刻连线都会过这个制新啊,那么根据制新的求法,我们可以求出啊这个C的位置。假如说啊左侧的这个距离叫R1,这叫大M的转动的半径。右边的这个距离叫R小M的转动半径,那他们之间有什么关系呢?应该有大M倍的R一等于小M倍的R2非常像初中我们所学的那个杠杆啊。

        然后呢,他们两个做比R1比R就是小M比大M也就是它们的转动半径会与质量成反比。啊,这种情况下,假如大M远远大于小M比如太阳不就是这样吗?太阳质量非常大。远远大于地球。假如我们把其他的情形都不看,就看太阳和地球的话,他们俩构成一个双星的话,太阳质量远远比地球的质量大,所以会有什么结果啊,大M远远大于小M,所以R2会远远大于R1。也就是说,太阳的转动半径会非常小,也正因为如此,我们看起来好像太阳是基本不动的,而地球在围绕太阳在转,对吧?啊,好,咱们继续说啊,如果我们把数据带进去。太阳的质量是2乘10的30次方千克。

        地球的质量是6乘10的24次方千克。啊,他们俩之间还有一个距离,就是日地距离。我们假设这个日地距离啊大约是啊大约是1.5乘以10的11次方米这么大。啊,这样一来我们就可以计算出来太阳的轨道半径R1了,太阳啊跟地球这个双星系统,它的轨道半径RE有多大呢?4.5乘以10的5次方米。这个距离不太大,它比太阳的半径还要小。也就是说如果你把太阳和地球看作是双星系统的话,那么太阳的转动中心是在太阳里边儿,太阳在那儿晃。而颤动你知道吗?然后地球在围绕太阳在这狂转啊,所以有的时候啊,我们经常认为太阳根本就不动。而地球在围绕太阳转是吧?所以这样做呢也没有太大的差别。

        但是如果两个星球它们质量比较接近的话。你把它看成是恒星行星系统,一个动一个不动,这个差别就非常大了啊,我们按照这个都关系啊,其实还可以继续算出来太阳的运动速度。太阳的运动速度有多大呢?太阳啊是在围绕着啊,这个圆是在转圈的,它的半径是R1,而且它的周期跟地球一样,地球的周期不是一年吗?所以太阳转一圈也是一年。太阳的速度就会变成2派R1再除以地球的周期,我们把数据算出来,答案是0.09。米每秒。

        好,我们现在已经明白了啊,如果我们把地球和太阳看作是一个双星系统的话,那么太阳的速度大概是9厘米每秒,这个速度不太大啊。我们为什么要研究地球和太阳这个系统,太阳的运动速度呢?这是因为啊我们需要使用的第二个方法就是多普勒效应。多普勒效应。多普勒效应有很多种啊,比如说有非相对论的多普勒效应,那还有相对论的,还有引力造成的多普勒效应。我们现在只说最简单的一种情况,非相对论的情况啊。假如呢太阳在某个部位发出了光啊,太阳在某个部位发出的光。

        过了一会儿啊,这个光呢就会传播出去啊,光是一种波它会传播出去。但是假如太阳不是静止不动的,它在往一个方向运动。比如说太阳在往右边走,那么下一个时刻它发出的光波,它的起点就在这儿了。所以新的光波呢就在这个位置,如果它还在往前走,那发出第三个光波,它就是。这样的一种情况,那我就画在贴上了啊,其实不应该贴上呃两个相邻的波之间的距离呢,我们可能叫波长啊。那么对于光波来讲啊,它有一个公式叫做C等于兰姆达乘以F这个我们以前也讲过。

        这里面的C就表示的是光速啊,光速3乘10的8次方米每秒。这个兰姆达就是波长,也就是两个波之间的距离,这个F叫频率啊,每秒钟完成多少次电磁震荡。好。好了,现在我们来看啊,多普勒效应的意思是说,假如啊我们的观察者在右边去观察,你会感觉到什么呢?你会感觉到吧?哎,他们两个波长之间的距离好像变短了,为什么呢?因为太阳在往前走,对吧?在。所以呢我们就说啊这种情况啊波长变短了,但是光速是不变的。你如果波长变短了会有什么结果,你频率就会变大,对吧?波长最短,频率最大的光是什么光啊,那应该是紫光。在这种情况下,我们管它叫兰怡啊,也不知道为什么应该叫子怡,但是我们却。

        管他叫难以啊,也就是说如果他要朝着外星人来,我们假设这外星人叫奥利给啊,那个奥利给就会发现啊这个太阳的光啊发生了蓝银是吧?但是如果外星人在太阳的背后呢。在太阳的背后,你会发现,哎它这个距离变大了,对吧?所以它的波长啊变大了,波长一旦变大了,那么频率就会减小。波长最大,平均最小的光是红光。所以这种现象我们称它为红米。也就是说啊假如这个光源在离我们远去,我们会看到红移现象。而且呢经过一些简单的公式推导,其实我们可以得到这样的一个结论。就是这个奥利给星人,他会发现呢太阳的发出的光,它的频率变化与它原本应该发出的频率之比应该等于什么呢?应该等于速度,也就是太阳的运动速度。再除以光速啊除以光速C这个V就是太阳的或者说光源的速度,这就是光源的速度啊,底下这个是光速。所以你琢磨琢磨奥利给如果在远处观察太阳的话,它会发现什么呢?比如说啊这个奥利给就在这个位置,他就开始看说太阳会怎么样。如果太阳走到了这个位置,它的运动方向就是朝着奥力给的。

        此时奥力给就会发现太阳的光发生了什么,蓝怡对不对?P. 频率变大,波长变短了,但是太阳总有一天我也会走到左边去。太阳走到左边的时候呢,他就会远离奥利给,所以奥利给就会发现什么,就会发现太阳的光发生了红。他会发现一个周期性的红移和蓝移现象。那么这个周期性的红鱼和蓝鱼是因为什么原因造成的呢?是因为恒星运动造成的,恒星为什么会运动?因为旁边有一颗行星。它的引力使得横行运动。这样一来audience就确定哦,这有一颗行星对吧?它就会找到地球了,就这么个意思,这个就是事项速度法啊,当然我们还可以再详细一点儿。啊,我们想研究一下啊,这个比如说根据红移蓝移,根据红移和蓝移怎么样具体来确定啊太阳的质量啊,太阳的这个速度啊之类的这些问题。呃,具体来讲啊,我们知道太阳呢会发出光,对吧?这是太阳啊,它会往外发出光啊,正常来讲呢,这个光是连续的。是连续的,比如说最长面上面的是红光啊,就是波长最长的底下呢应该是紫光啊,是波长最短的,正常是这样,但是太阳是有大气层的。大气层中有很多的元素有很多的元素,这些元素会吸收太阳光,然后把它散射掉。

        所以这样一来呢在太阳光经过大气层的时候啊,有一些光就会被这些元素吸收掉。于是就会在这个光谱上形成一些暗线,这个我们就称之为吸收光谱啊,也可以叫特征光谱,这叫暗线。每一个暗线呢对应了一个频率。对应的一个频率。好,这是太阳上面元素造成的光谱啊,但是呢由于太阳在运动,所以发生了洪怡奥利给星人一看啊,这个本来吧有一种元素,比如说氢元素它吸收的暗线在这个位置,但是现在。我接收到的暗线不在这儿。我接收到的暗线在这儿,唉,叫F1撇,对吧?那为什么会出现这个差别?有一个data f一呢?那不就是因为太阳在运动吗?是不是同样啊,第二个它也会往上挪一点,叫F21撇儿啊,实际上往上面挪一点,第三个也会往上挪一点,叫F31撇儿。这些个吸收光谱都往上挪了啊。奥利给星人发现了这个区别,找到了这个data f1data f2data f3,哎,它就可以计算了代入哪个公式计算代入这个公式,对吧?如果我们把太阳的速度带到这个里面去算,你会发现这个结果呢大概是。乘10的负10次方,也就是啊这个频率变化只有原来频率的31分之一左右。

        你看这个频率差别这么小啊,所以你不用高精尖的仪器是做不出来的。那不知道这个奥利给星的这个星球的人,他们科学发达不发达。如果他们的科学足够发达,能够探测到这么微小的一个差别的话,他就有可能会发现什么,发现太阳在运动,太阳为什么在运动啊?因为旁边有个地球对吧?所以他找到地球了啊。

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