夜晚为何存在？ | 宇宙虚空

看似过于简单、天真或幼稚的问题，例如为什么夜晚存在，往往会引导我们得出复杂的答案，其中包含大量的物理概念和好奇的导数。 白天和黑夜的存在直接源于地球绕其轴旋转并且并不总是面向太阳的事实。 因此，为什么夜晚存在的问题就变成了为什么地球绕地轴自转，并且如此。

该解释基于基础物理学，因此对于理解宇宙如何运作极其重要。 我们不是在谈论像万有引力定律或质量与能量 E=mc² 之间的等价那样流行的物理学，而是在谈论与这些方程一样重要的角动量守恒。 对此已经有很多解释，我只想说，在行星系统的形成过程中，角动量守恒迫使行星旋转。

让我们继续了解夜晚存在的原因，添加更多影响这种旋转的变量。 所有行星都绕其轴旋转吗？ 好吧，如果只是为了自形成以来角动量守恒，他们应该这样做，但行星上发生的其他事情可以阻止它们的自转。 事实上，金星被认为已经停止了自转，甚至发生了逆转：它的旋转方向与太阳系中其他行星及其绕太阳轨道的旋转方向相反。 结果是金星一年——绕太阳一周所需的时间：大约224个地球日——它的持续时间略短于金星日——243个地球日。 我们可以得出结论，白天和黑夜的概念在其他世界并不相同； 至少，如果我们考虑到我们地球人所想象的两者的持续时间。

金星确实有白天和黑夜，只是持续时间很长。 一颗行星有可能没有白天和黑夜吗？ 也就是说，更准确地说，有没有可能在一个星球的某个区域永远都是夜晚？ 答案是肯定的，并且与其他物理概念有关。 自转并不是造成白天和黑夜的唯一原因：如果地球明天停止自转，白天和黑夜将不会在地球的两侧结束。

系外行星上的永恒日子

当地球绕着太阳旋转时，如果它不自转并且始终面向同一侧，那么在某个时刻它会将太阳抛向一侧，最终落在地球后面。 让我们移动到足球场的中心圈，想象太阳是一个位于开球点的球。 如果一个步行者沿着圆的边缘移动而不绕其轴旋转（也就是说，总是看着场地的相同背景，这意味着有时我们会侧向移动，有时会向后行走），则在该路径的中间，等效在行星轨道上，他会看不到球，那就像行星的夜晚一样。 但再转半圈后，又会看到中心点，那就和白天一样了。

为了使行星的某个区域始终是黑夜或白天，在绕恒星运行的轨道旅程中，行星绕其自身轴的旋转和绕恒星的轨道必须同步。 在我们的足球场示例中，穿过中心圆的人应该在行走时以适当的方式转身，以免永远看不到中心点（总是在晚上）或总是看到它（永恒的白天）。 这种程度的同步似乎令人难以置信，但它是可能的，而且在宇宙中很常见：当然不是偶然，而是物理原因：月球本身与地球同步，从某种意义上说，它绕地轴旋转更多或更短的时间与绕地球旋转的周期相同。 因此，月球有一个我们看不到的隐藏面，它也看不到我们。 如果地球是它的恒星，月球是它的行星，那么月球的部分表面就会有永恒的黑夜。

是否有行星与它们的恒星同步，就像月球与地球同步一样？ 答案是肯定的。 我们相信这是可能的 根据我们的亚硒酸盐经验，我们现在知道像地球这样的岩石行星，它们的自转和轨道是耦合的，它们被称为潮汐耦合行星——这个名字来源于这样一个事实，即地球上的潮汐是由同一物体引起的——。 显然，这种耦合对生命的概率有着巨大的影响。 这可能就是 LHS3844b 行星的情况，它被命名为 Kua'kua（蜂鸟，中美洲土著语言）：它是在 LHS3844 恒星周围发现的第一颗行星，LHS3844 是一颗比太阳温度低约 3000 度的恒星。使它更红，所以那里的日子不是很亮。

有没有其他方法可以长时间没有夜晚或白天？ 是的：夜晚的长度还取决于自转轴与围绕恒星的轨道的方向如何。 在地球本身上，自转轴并不垂直于行星绕太阳运行的平面，该平面称为黄道面，几乎所有行星都共有。 就好像它是一个稍微倾斜的顶部，轴和黄道之间有23度的角度。 黄道的这个角度除了造成地球某些地区的季节变化外，还使极地地区的夜晚变得很长或数月不存在。

天王星 42 年之夜

每颗行星都有其黄道角，这取决于其形成过程，当然也取决于非常具体的事件。 难道这个角度太大了，行星的自转就不允许白天和黑夜的存在了？ 好吧，天王星不再继续旋转，而是绕着与黄道几乎形成 90 度的轴旋转。 就好像我们在足球场上的步行者总是绕着中心点移动，看着背景，但做侧向旋转，这样他就绕着肚脐旋转。 对于我们太阳系中的那颗行星来说，结果是天王星表面有一个点，全年有 42 年黑夜和 42 年白天，相当于 84 个地球年。

有没有其他方法可以让整个星球永远都是黑夜？ 再说一次，是的：它没有恒星，是一颗流浪行星。 我们已经讨论过这些独狼，所以我们今天的文章到这里就结束了。 当然，我们之前的结论是，对于我们来说，像白天和黑夜这样日常的东西不应该存在。 尽管如果没有那些夜晚和那些日子，我们肯定不会像现在这样存在，这可能会导致说，如果没有角动量守恒、万有引力定律或潮汐力（以及其他影响），我们就不会是现在的样子。我们还没有详细介绍），最终解释宇宙存在原因的物理学。

宇宙虚空 这一部分以定性和定量的方式呈现我们关于宇宙的知识。 它旨在不仅从科学的角度，而且从哲学、社会和经济的角度解释理解宇宙的重要性。 “宇宙真空”一词指的是这样一个事实，即宇宙在很大程度上是空的，每立方米只有不到一个原子，尽管矛盾的是，在我们的环境中，每立方米有数十亿个原子立方体，它邀请我们反思我们的存在和宇宙中生命的存在。 该部分已组成 巴勃罗·G·佩雷斯·冈萨雷斯天体生物学中心研究员，以及 伊娃·维拉弗西班牙航天局空间与社会办公室主任，加那利群岛天体物理研究所研究教授。

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