光沿直线传播,这是咱们初中的时分就要学到的物理常识。在生活中,这种原理也被广泛运用。
不过,爱因斯坦告知咱们:在世界中,物理原理和地球上有些不同,光也是会“急转弯”的。
当然,这个说法也不是十分谨慎。依据爱因斯坦的理论:光仍是沿直线传播的,不过时空是能够歪曲的,因而看起来就像是光能够转弯了。就比方你在一张纸上画了一条直线,当你把纸卷起来,本来的直线看起来就像是曲线了。
那么,时空这张“纸”,在什么情况下会歪曲呢?那便是质量,并且是十分大的质量,至少是天体等级的质量才行。在这样巨大的质量下,引力的作用也会很明显,因而也能够说是引力会导致时空的歪曲。当一束光在路过某个巨大质量的天体时,会由于那里的时空歪曲而拐弯,这在地理学上叫做“引力透镜效应”。
这个现象是十分风趣的,和走“猫步”的光线相同,脑筋会急转弯的光线相同也有很大的使用含义,那便是把天体当扩大镜用。
咱们咱们都知道,所谓的扩大镜,也便是凸透镜,能够让比较小的物体经过光传播到镜片上,在折射后平行传播到观察者的眼睛里,完成对物体的扩大。就像下面这张图,右边的物体被扩大,传播给观察者。
聪明的读者现已发现:所谓的折射,不便是拐弯吗!
没错,便是这个意思,聪明!
在世界中,那些巨大的天体就像是一块凸透镜,能够让光线拐弯。仅有的不同是,这些天体本身能够遮挡视野,并不是通明的。因而,在曾经,咱们通常是使用这个原理,观测躲在那些天体后边的世界空间。
不过,只要是办法妥当,咱们不光能够观测到藏匿的天体,还能够把这些天体死后的世界空间扩大,真实起到扩大镜的作用。
所谓近水楼台先得月,最有或许被咱们凭借的,那便是太阳了。咱们的太阳拥有着2000亿亿亿吨的质量,尽管在世界天体中不算什么,但满足对光线进行搅扰,让咱们加以使用。因而,科学家们提出了太阳引力透镜(SGL)的想象,凭借太阳来寻觅系外行星、并且勘探其宜居程度。
当然,任何的扩大镜,想要到达杰出的扩大作用,也是有条件的,那便是观察者要处于扩大镜的焦距邻近。那么,假如把太阳作为扩大镜,它的焦距在哪呢?科学家们核算了一下,成果大约是550个地理单位。1个地理单位便是地球到太阳的间隔——1.5亿公里,也便是说,太阳的焦距落在了差不多825亿公里以外!
要知道,冥王星间隔太阳最远也不过74亿公里。也便是说,假如想真实使用太阳作为扩大镜观测世界,咱们要在比冥王星还远10倍的当地安顿勘探器。
不过,远总归有远的优点。首要,在这个方位,勘探器环绕太阳的公转周期将超越1万年。这样一来,它在至少一年的时间里观测的天宇都根本归于同一个方位,能够观测得愈加明晰、安稳。
其次,这个焦点的方位能够到达极好的观测作用。有人做过核算,在这里观测100光年以内的天体,最高能够到达数千米级的分辨率,这样的分辨率能够明晰地看到一颗行星的外表地势,远比现在科学家们只能经过光谱或许其他办法经过核算来估测其外表情况要直观得多。
想一想,假如咱们看远在数百万亿公里外的行星,还能看清它们的地势地貌,那是一件多爽的事!
据专业技能人员介绍,人类的观测技能现已契合SGL的需求,仅有需求处理的,便是动力问题。
为难的是,人类现在发射的最远的航天器旅行者1号,在1977年发射,经过了42年的飞翔,现在也只飞出去211亿公里(到2019年10月3日)。所以,人类要怎样把勘探器送到这么远,也是一个重要的问题。
现在看来,比较可行的办法便是太阳帆了。太阳帆技能咱们提到过,是使用太阳光的光压来推进航天器,不只能量连绵不断,并且速度极快。尽管现在的太阳帆技能还不老练,但据估测,这种航天器飞到太阳的焦点处大约只需求30年,比旅行者1号快得多。
除此之外,核动力也是现在最可行、也比较老练的技能。现在,NASA的相关科学家现已把请求递交给国会,可是他们对国会的批阅并不持乐观态度。究竟,这个计划本钱十分高,并且依然很杂乱,如果失利,实在是因小失大,所以不用抱太大期望。
总归,人类勘探系外行星的脚步要斗胆,也要步步为营。一旦动力问题得到处理,信任人类将会很快采纳举动,使用太阳引力透镜的原理,寻觅另一片家乡和世界中的火伴。