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冥王星那么那么远,我们望过去,看到的大多还是红红的太阳光

本帖由 漂亮的石头2015-07-10 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    「红色星球」和「蓝色星球」都是由什么原因决定的?


    看新闻说冥王星从之前预测的蓝色星球变为了红色星球,貌似之前火星的颜色也有争议,是什么因素会让一个星球变成红的或者蓝的啊?

    [​IMG] 刘博洋,天体物理学博士生

    恒星的颜色确实是由温度决定的。

    [​IMG]

    因为恒星表面的温度从几千 K 到上万 K,对应的峰值波长在从近红外到可见光、再到紫外波段。当峰值波长小于可见光波段紫端时,在可见光的这部分,蓝色比红色亮,整体呈蓝色;当峰值波长大于可见光波段红端时,在可见光的这部分,红色比蓝色亮,整体呈红色。像太阳这样峰值波长在可见光波段中间,红蓝差不多亮,看起来是白色。

    但是冥王星呢?表面温度 33K,热辐射的峰值波长将近 100μm,这个灰体辐射的峰在上图中画出来的话,会非常偏右下,这个峰对其可见光波段发射的影响,几乎为零:

    [​IMG]

    那我们是怎么看到冥王星的?

    当然是太阳照的啦。冥王星的表面反照率约为 0.5,照在它表面的日光的一半左右会被反射出来(另一半权且认为是用来加热冥王星然后以灰体辐射跑出来了吧)。虽然冥王星距离太阳很远,得到的光照极其微弱,但是这反射出来的毕竟是货真价实的太阳光,峰值波长妥妥的位于可见光范围内。我们所见到的冥王星的光芒,绝大部分都是这部分反射的太阳光,而不是冥王星灰体辐射在可见光波段的贡献。(留个作业:估算一下,前者是后者的多少倍?)

    [​IMG]

    既然我们看到的主要是反射光,那为什么冥王星还会有颜色?不应该是和太阳一样是白色么?

    这看你照的是啥东西啊。你照的东西如果对蓝色吸收多一点,对红色吸收少一点,反射出来的蓝色少一点,反射出来的红色多一点,可不就是红色了么。

    所以冥王星为什么是红色的?这篇报道Pluto: The "other" red planet说,冥王星上的甲烷在宇宙线和太阳紫外光子的照射下,可能发生了一些化学反应,产生了某种碳水化合物——这玩意刚好是红色的。文章指出,最近的研究发现,来自宇宙的星光的总和对冥王星的影响,跟太阳——它遥远的母星——对它的影响差不多,所以即使在冥王星一侧照不到阳光的时候,也能继续产生这些红红的东西。

    新视野号这次飞过去,就是要仔细看看冥王星到底是什么颜色,颜色的深浅分布跟地形有什么关系,从而更好的了解这颗遥远星球上沧海桑田的历史。我们拭目以待。

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