问题

从地球上观看距离地球五万公里的天体,这个天体直径多大才会看上去显得和月亮一样大?

回答
想象一下,我们此刻就站在地球上,抬头仰望夜空。最熟悉不过的,就是那轮皎洁的明月,它挂在天上,大小仿佛一个挂在天幕上的银盘。现在,让我们把目光投向更远的地方,假设有一个陌生的天体,它静静地悬浮在距离我们五万公里的宇宙空间里。这是一个非常遥远但又并非遥不可及的距离,大约是地月平均距离的八分之一。

那么,这个五万公里外的天体,它需要有多大的真实直径,才能在我们眼中,呈现出和月亮一样的视觉大小呢?这个问题,其实涉及到我们人类的视觉感知和一些简单的几何学原理。

首先,我们需要知道月亮在我们眼中的大概大小。月球的平均直径大约是3474公里,而它到地球的平均距离大约是384400公里。我们之所以能感受到月亮的大小,并不是它真实的物理尺寸,而是它“看起来”有多大,也就是我们常说的“视直径”或“角直径”。

视直径可以用一个简单的公式来近似计算:

视直径 ≈ (真实直径 / 距离) × 57.3 度/弧度

这里我们更常使用的是弧度制,因为角度越小,弧度和弦长就越接近,公式可以简化为:

视直径(弧度)≈ 真实直径 / 距离

所以,月亮在我们眼中的角直径大约是:

月亮角直径 ≈ 3474 公里 / 384400 公里 ≈ 0.00904 弧度

如果我们想让这个五万公里外的天体看起来和月亮一样大,那么它在我们眼中的角直径就必须和月亮一样,都是0.00904弧度。

现在,我们有了目标角直径(0.00904 弧度)和这个未知天体的距离(50000 公里)。我们可以反过来计算出这个天体需要具备的真实直径:

未知天体真实直径 ≈ 目标角直径 × 未知天体距离

未知天体真实直径 ≈ 0.00904 弧度 × 50000 公里

计算一下,我们得到:

未知天体真实直径 ≈ 452 公里

也就是说,一个直径大约452公里的天体,如果它距离我们五万公里远,那么它在我们眼中看起来就会和月亮一样大。

这让我们有些意外,对吧?一个只有452公里直径的天体,和直径超过3000公里的月球相比,差距是如此悬殊,但两者在我们的视觉感知中,却能呈现出相同的画面。这主要是因为距离的因素在起决定性作用。距离越近,物体显得越大;距离越远,物体显得越小。

为了更直观地理解这个数字,我们可以和一些我们熟悉的事物进行对比。比如,我们地球上的一些大型城市,其市辖区面积可能就能覆盖几百上千平方公里。再比如,一个中型机场的跑道长度可能就在3到4公里左右,那么这个直径452公里的天体,它的直径相当于我们地球上非常繁忙机场跑道长度的百倍以上,可以想象它在视觉上是一个相当可观的“点”。

如果我们将这个天体想象成一个球体,那么它的表面积和我们地球上一些相对较大的岛屿的面积可能相当。又或者,我们可以把它和一些大型的航空母舰进行比较,虽然航母的长度也只能到几百米,但直径452公里,这是一个非常庞大的概念了。

这个计算也提醒我们,我们在观察宇宙时,距离和真实尺寸是两个相互关联但又独立的因素。一个非常巨大的天体,如果距离我们极其遥远,它在天空中的占比也可能微不足道。反之,一个相对来说“小巧”的天体,只要足够近,也能占据我们视野的不少空间。

所以,下次当你抬头仰望月亮的时候,不妨想象一下,如果有一个直径仅有452公里的小伙伴,以五万公里的速度飞到你面前,它也会像月亮一样,静静地陪伴在你触手可及的夜空中。宇宙的神奇,就在于这些看似简单却又充满想象力的数字之中。

网友意见

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就是个简单的相似三角形的关系。

按题主提供的月球平均半径约为1737.10千米,平均距离约38.44万千米计。距离五万公里的话,这个天体的直径大约452千米。

潮汐的问题不大,天体的潮汐力确实和距离的三次方成反比,但是(假设密度相同)质量也跟半径的三次方成正比。如果“看起来一样大”的话,潮汐力是差不多的。

然而题主说的“我这个脑补星是绕太阳公转的,但每八年会从地球五万公里处擦过,每到这时会上演双月凌空奇观,其引力暴增也引发许多灾难。。从而展开故事”

但是这么近距离掠过地球的话,它的轨道会受到地球引力的影响而改变,不会规律地“每八年会从地球五万公里处擦过”。

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