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冬日天空的倒影

金星的光芒盖过了火星(以及木星)——这不仅仅是因为距离或大小。

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想想十二月夜空中的光线:你看到的一切要么是自己发光(太阳和恒星),要么只是反射光线,就像行星一样。发射体和反射体之间,真正的恒星和类星体之间的区别并不明显——但一个古老的技巧可以帮助你区分它们。

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恒星距离我们太遥远,即使通过强大的望远镜,它们也只是一个小光点。而像小行星和行星这样的反射体,则会显示出一定的大小,即使肉眼看不出来。这一点点维度使得它们的图像不易受到我们搅动的气氛的扭曲。因此,恒星会闪烁,而行星则不会。

行星的反射率决定了它的外观,并立即暗示了其表面成分。以地球为例,想想雪和木炭:雪的反射率是木炭的 18 倍,所以它看起来是白色的,而木炭看起来是黑色的。反射率用反照率来描述,反照率是指反射的光的百分比。厚厚的云层、水滴和冰块比水体反射更多的光,因此富含这些物质的物体具有较高的反照率。岩石或特别多粉的表面反射的光最少;我们多粉、多岩石的月球拥有太阳系中任何天体最低的反照率(9)(但近距离可以弥补其朦胧性)。

为了估算出行星、小行星或月球应该看起来有多亮,天文学家将反照率与另外三个参数结合起来:大小、与光源的距离以及与我们眼睛的距离。

这个月我们自己来看看它是如何运作的。在十二月,金星和火星距离地球的距离完全相同,都是 1.55 亿英里(尽管它们在完全不同的方向:金星在傍晚的暮色中极具挑战性地在西南方闪耀;火星在凌晨 1 点从东方升起)。它们距离相等,为我们提供了从其他所有方面进行比较的绝佳机会。例如,金星距离太阳的距离是这颗红色行星的二分之一,仅此一项就足以使其亮度增加四倍。它的尺寸也是火星的两倍,这使得它的表面积增加四倍,从而又将亮度提高了四倍。

现在轮到反照率了:火星暗淡的红色土壤使其反射率仅为 24%。但金星被明亮的硫酸液滴云笼罩,拥有最高行星反照率——76%。它直接反射光线的能力(称为视觉几何反照率)甚至更大,因此这颗灿烂的昏星的光度是火星的四倍。将这些因素相乘——4(尺寸)× 4(与太阳的距离)× 4(反射率)——我们发现(这个月)金星看起来应该比火星亮约 64 倍,或者在标准亮度等级上接近五个星等。检查表格可以发现,果然,金星的星等为 -3.9,而火星为 +1。 Bingo。

想再来一次比较吗?试试木星和土星。当加上土星环时,这两颗气态巨行星具有大致相同的反射面积和相同的 45 的亮反照率。但木星距离太阳和地球的距离几乎是土星的两倍,所以它看起来应该比土星亮八倍。这正是我们在夜幕降临南方看到的景象,它们并排坐在一起。

有趣的是,地球的反照率比任何其他行星的变化都更大。我们不断变化的云层使其反照率在 35 到 48 之间变化。但那不成问题,因为我们当然永远看不到地球在天空中。对于十二月这个辉煌的天顶来说,其余部分能够如此完美地衬托出这一切,这就足够了。

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