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[what if]第150期:多重彩虹Comments>>

发表于 2016-06-16 07:00 | Tags 标签:, ,

提问:

既然彩虹是空气中的小水珠折射阳光产生的,那么像塔图因这样有两个太阳的星球上的彩虹看起来是什么样子的呢?

——Raga

回答:

有两个太阳的星球上的彩虹会有两个。

或者说是四个彩虹,因为在地球上我们看到的彩虹其实有两个——在主虹的上方还有一个颜色更淡的副虹。通常情况下我们是看不到副虹的,因为只有在云层条件正合适的时候才有机会看到副虹,所以人们在亲眼看到副虹的时候都会很激动。

double

(发誓再也不在这篇文章里引用那个视频了)

两道彩虹之间的区域比外部要暗一些,这是因为水珠在某些特定的方向上反射的阳光强度更大。顺便一提,这个区域还有一个名字,叫做亚历山大带(Alexander’s dark band)。

alexander

(“快滚下舞台!”“好好反省一下!”)

主虹和副虹是唯二两道你可以轻松看到的彩虹,但事实上除此而外还有许多道副虹,只不过一道比一道淡而已。

彩虹是由光线在水珠来回反射产生的,而不同的彩虹位置则是由于光线经过的不同路线造成的。主虹是由经由最常见路线的反射光线产生,而其它的可能路径——有些光线就是喜欢另辟蹊径——则会产生更加黯淡的第二道、第三道、第四道甚至第五道副虹。

fifth

(彩虹也有高阶的,实际上我们都活在一个彩虹管里。)

通常来说只有主虹和第一道副虹才足够亮,能够被人看到。实际上直到5年前才有人拍摄到了第三道、第四道和第五道副虹。

彩虹在天空中的位置正好和太阳相对,因而要想知道有两个太阳的星球上的彩虹是什么样子的,我们先要搞清楚在那些星球上看到的天空中的太阳是什么样子的。

具有两个太阳的星球确实有,只是我们到最近才能够确定它们真的存在。双太阳星球主要有两种:

binary

(实际大小)

 

在第一种情况中,两颗恒星彼此十分接近,而行星则在远处绕着它们旋转。这种星球被称为环联星运转行星(circumbinary planet)。在第二种情况中,两颗恒星相距很远,而行星只围绕其中一颗恒星[1]旋转,另一颗恒星则离得远远的。这种行星叫做“另外一种行星”[2]。

如果你恰巧住在“另外一种行星”[3]上,一年中的绝大部分时间你都能在天空中的不同位置看到两个太阳。它们的亮度可能相差巨大,这取决于它们各自的大小。如果你所在的星球环绕的是较大的那颗恒星,那么较小的那一颗看起来可能还没有月球亮[4],甚至看上去就和普通的星星差不多。

《星球大战》里的塔图因看上去应该是环联星运转行星,那两颗恒星看上去在天空中离得挺近,大小和颜色也差不多,所以我觉得应该可以认定它们之间相距不远,而塔图因则围绕着这两颗恒星旋转。两个太阳就会产生两个相互重叠的彩虹,主虹是一个圆,大约84度宽,圆心在天空中的位置正好和太阳相对[5]。两颗太阳离得越远,产生的彩虹就会离得越远。如果两个太阳相距84度,那么两道主虹就会恰好相切。

两个太阳相距84度在“另外一种行星”上是可能出现的,但在像塔图因这样的[6]环联星运转行星上是不可能出现的。道理很简单:这颗行星围绕的两颗恒星不能相互之间离得太近,不然它们的轨道就会失稳。一旦行星和恒星靠得太近,相互之间的引力就会最终要么使行星一头撞上某一颗恒星,要么一头飞出这个系统。

如果这两颗恒星的大小差不多的话,“临界半径”大约是两颗恒星之间距离的6倍[7]。这意味着在天空中两颗恒星之间永远不会相距20度以上:

trig

(tan-1(a)=ta)

 

这告诉我们像塔图因这样的环联星系统上产生的彩虹总会是相互重叠的[8]。在两道彩虹相交的地方颜色也会叠加,主虹和副虹之间的灰暗区域也是如此。

我觉得如果彩虹数量加倍的话,彩虹尽头的金坛数量也会翻倍[9]。而如果你找不到金坛的话,我觉得我们该重新考虑考虑有关彩虹的东西了。

相互重叠的彩虹可能会很好看,但一定会看起来更加复杂。

dorothy

(至少它不像“右边第二颗星星”那样让人搞不清)

注释

[1] 并不一定是较大的那颗。

[2] 不好意思,我实在想不出要怎么叫它。

[3] 对不住啦。

[4] 月光的亮度也足够映出彩虹!

[5] 这也是为什么你在地平线以上最多只能看到半圆形的彩虹。如果彩虹的圆心在地平线以上,这将意味着太阳会在地平线以下,而这样的话你根本就见不到彩虹。

[6] 如果《星球大战》中的行星时这种行星的话,我们就可以直接用它的名字,而不用现在费尽周折想出一个名字了。

[7] 这只是一个粗略的数字:不同的相对位置会对应不同的距离,从4倍到8倍都有。我们现在找到了许多接近这个临界距离的行星,意味着它们会慢慢地向中心靠拢,最后达到中心后不是一头撞毁就是被甩出星系。奇怪的是,我们并没有在联星系统周围发现多少木星大小的行星。如果它们在那儿的话我们应该看得见,因此它们的失踪现在还是一个谜。

[8] 前提是水珠是由水组成,或者其它什么具有相近折射性质的东西。

[9] 想想这个问题:我们的彩虹尽头有一坛还是两坛金子?我从来没有想过这个问题。

关于

原作:http://xkcd.com/

编译:猪的米

xkcd及衍生系列What if系列:http://songshuhui.net/archives/author/xkcd

在漫画原作上以鼠标悬停在图片上之后,会显示一段隐藏的文字。不想让大家错过这么独特的彩蛋,我们将文字放在了漫画下方,这样处理确实不那么酷……

关于翻译,无论是xkcd主站漫画还是衍生系列What if,译者常常要面临“这个梗讲的到底是什么?”、“这个梗怎么用汉语讲才传神”甚至是“这到底是不是一个梗”的挑战。如果你发现这里发布的编译作品有错误,亦或是你有更好的翻译版本,非常欢迎留言告知,或投递至邮箱:contact@songshuhui.net。

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9 Responses to “[what if]第150期:多重彩虹”

  1. 匿名说道:

    记得牛顿还是谁算过第三.四……道彩虹的亮度

  2. 匿名说道:

    今天我搜索不到译者的名字,也不能访问译者的个人中心了!
    2016年6月18日

    • 匿名说道:

      原因见本网页:http://article.yeeyan.org/view/137424/496528

  3. stunlord说道:

    昨天刚刚拍摄到副虹

  4. Vivin说道:

    道理很简单:这颗行星围绕的两颗恒星不能相互之间离得太近,不然它们的轨道就会失稳。一旦它俩靠得太近,相互之间的引力就会最终要么使其中一颗一头撞上另一颗恒星,要么一头飞出这个系统。
    这段是很糟糕的误译。原文的意思是行星不能离两颗恒星太近,不然行星的轨道不稳定,要么撞上其中一颗恒星,要么被甩出系统。

  5. 匿名说道:

    期待第151期

  6. 匿名说道:

    Alexander's dark band不是亚历山大黑带吗?

  7. S说道:

    151出来了哦 等待翻译中