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[自然科学]如果在银河系中迷路了，怎样才能找到地球？ |
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如果在银河系中迷路了，怎样才能找到地球？ 关注问题?写回答 [img_log] 科幻小说 科幻 天文学 宇宙 天文科普 如果在银河系中迷路了，怎样才能找到地球？ 圆桌收录 2023 科学幻想盛宴 |
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你要有一架巡天望远镜（包括后续的数据处理技术）、一台计算能力超强的计算机、具有空间跳跃能力的飞船、档案星图和星表（包含河外星系和银河系中球状星团、造父变星等参照物的银道坐标）。 如果你还处在本星系群内，那你还是能很快地找到银河系，因为本星系群里就仙女座大星系和银河系俩大伙计。那么就直接假定你在银河系好了。 现在，你需要定位自己在银河系中的位置。 第一步，利用望远镜进行全天巡天。这就需要望远镜视场大，比如ZTF[1]或者LSST[2]这种，能够在几天内巡一遍天（全天四万平方度天区）。 这里要注意两个问题。第一是望远镜的位置。如果望远镜放在行星表面，那么最好放在赤道，这样就可以进行全天巡天。作为对比，ZTF在北半球，巡的是北天；LSST在南半球，巡的是南天。第二是昼夜的问题。如果该行星也围绕恒星运动，那么无法观测到面向恒星一侧的星空，只有转到恒星另一侧时，才能看到另一半夜空。那么，建议你在对面也找一颗行星安装个望远镜，这样同时观测，几天就可以完成巡天了。当然，如果题主是在驾驶飞船，并且飞船上有望远镜，那么就相当于有了一台空间望远镜，那么这俩问题就都不是问题了。 |
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8.4米LSST望远镜的设计图，来自网络 第二步，进行数据处理，生成星图和星表。望远镜每曝光一次，观测数据自动传输到数据处理系统，一方面对拍摄的天体进行位置定标，同时生成可视化的图像；另一方面对恒星进行的简单的测光，得到恒星的亮度。最终，你可以得到一个庞大的天体位置和亮度的星表和星图。 “哇”，你惊叹了一声。电脑生成的星空三维投影缓缓转动着。你看到一个硕大的圆球位于星系的中心，一条粗棒状的结构穿过核球，几条旋臂如同章鱼的触手一圈圈伸展出去。原来你现在是在银晕里。 |
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银河系假想图，来自网络 你不禁感叹自己的好运，还好自己没有迷路到银心或球状星团里。那里的恒星密密麻麻，完全掩盖了外面天体的光芒，也就无法进行定位。那里还可能隐藏着无数黑洞巨兽，血口獠牙，等待着落入陷阱的猎物。 而且，观测到银心是一件大幸事，因为有了一个非常棒的参照物。太阳在哪里呢？就位于距离银心2.6万光年的那一圈。 第三步，利用河外星系重建银道坐标系。只要身在银河系内，无论哪个位置，观测到的河外星系的形状是差不多的。所以要是能观测到几个河外星系，与已有的河外星系表进行对比，就能利用多个点进行定位。 你用python写的图像识别程序开始运行，两个显著的天体——大小麦哲伦星云——很快被辨认出来。它们是银河系的卫星星系，明亮而且形状不规则，就像一团模糊的云气。即便用肉眼，也可以很快将它们挑选出来。 那么也就是说，你在银河系的“下方”。当然，这个是按照天文学家对银道坐标系的定义设定的，就像地球有北纬和南纬一样。所以，如果你没有看到大小麦哲伦星云，就很可能位于银河系的“上方”。 在与麦哲伦星系银纬相同的纬圈上，与这俩小星系几乎相对的地方，你看到了和银河系近邻的巨大漩涡星系。“没错，就是它！”你把仙女座大星系M31也标了出来。接着，就是与仙女座星系相邻的大风车M33。 |
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仙女座大星系M31，来自网络 除了辨认出的四个星系，加上银河系中心，你已经有了五个参考点。原则上，你已经能够利用它们的位置，推导出自己位于银河系的坐标。不过你还是想多寻找几个星系，毕竟，参考点越多，算出的位置会越精确。 你又在M31的附近找了两个非常明亮又比较大的亮点，这是M31的卫星星系M32和NGC 205。你记得天文学家说几百万年前M32曾经穿越M31的盘面，留下一个“死地”般的空洞，但那空洞周围却成为恒星形成剧烈的区域，分布着无数新生的年轻天体。这就是所谓的涅槃重生吧。 然后程序又找到了NGC 6822。这个星系的形状很奇怪，像一个长方形，距离地球有150万光年。“NGC 185，塞弗特II型星系。”这是一类星系核极亮的活动星系，核心的超大质量黑洞如同饕餮巨兽，永不满足地吞噬着周围的一切。 这些星系都是M31的卫星星系。为了避免由于一个方向的星系数目过多而造成系统性定位偏差，你又重点在其它几个方向找了一些还算明亮的星系。 档案星表里详细记录了这些参考星系位于银道坐标系中的坐标，结合目前观测中它们所处的位置，你回推了银道坐标系的银经零点、银纬零点，重建了银道坐标系，算出了自己在银河系中的银经、银纬坐标。 第四步，利用球状星团完善银道坐标系。此步需要具备一定的星族合成知识，如果知识储备不足可跳过。 通过星空三维投影，你发现银晕里有一些巨大的恒星集合体——球状星团——随意散布着，如同宝石箱一样璀璨发光。 球状星团里面可能有数十万到百万级别的恒星。银河系内只有不到两百个球状星团，因此，只要能在找出天空中找到多个球状星团，并且辨认出它们，就可以知道自己所处的位置。 但辨认并不是一个简单工作。所有的球状星团都是球形，看上去模样差不多。这种方法的关键在于：每个球状星团的年龄是不同的。需要借助理论模型，拟合观测数据，通过得到的年龄辨别各个球状星团。所以，如果你已知了这些星团的年龄（比如，你的电脑里有对银河系球状星团测龄的文献），那么你就知道每个星团的身份了。 |
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球状星团年龄拟合，来自网络 如果你是一个研究球状星团的专家，你还会知道虽然它们都是球状，每个星团从内往外的亮度分布其实是不一样的。比如，我们来定义一个半光度半径，也就是说在这个半径以内，星团的亮度占星团总亮度的一半。所以只要你知道每个星团的半光度半径，那么你就知道面前的是哪一个星团。 利用档案星表里这些星团的位置，你就能进一步对银道坐标系进行更精确的重建。具体步骤同第三步。 第五步，利用“标准烛光”恒星进行位置定标。 你现在虽然知道了自己的位置（银经、银纬），但你现在仍然无法回家，因为你只是知道了相对位置，还缺少一个参量，就是距离。在球坐标系里，只要再测出自己与银心的距离，就可以知道自己在银河系中所处的绝对位置。 这个时候，造父变星就可以派上用场了。这些所谓“标准烛光”的恒星，由于自身周期性的膨胀收缩，导致了周期性的亮度变化。而它们的绝对亮度与光变周期有很好的线性关系，光变周期越长，恒星越亮。只要测量出星等变化的周期，就可以得到它们的绝对亮度，从而结合观测亮度求出自己与这些恒星的距离。 |
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造父变星周光关系，来自网络 由于银道坐标系已经被重建，就可以匹配那些资料中已知的造父变星。 你写的程序太棒了！电脑仅仅运行了几秒钟，就在档案星表中匹配到了数百颗造父变星。这些造父变星，到地球的距离已知，到你现在的距离也已知。你不仅算出了自己到银心的距离，还成功得到了自己到地球的距离。 结果显示，你目前距离银心大约1.3万光年，位于银盘上方大约1.1万光年。距离地球大约2.25万光年。 第六步，空间跳跃。 但愿题主已经掌握了星际航行技术，否则即便能定位，一辈子也只能在宇宙中遨游了。 你站起身，长呼几口气，好了，可以跳跃了。你调整飞船的姿态，让飞船的头部指向太阳系所处的位置。 “太阳保佑，地球保佑，金木水火土五大行星保佑……”你不停念叨着，然后把地球的坐标和距离输入电脑，启动空间跳跃系统。 一阵蜂鸣声响起，你的掌心已经冒出了汗。飞船一阵强烈的震动，空间跳跃开始。 你紧闭起双眼。 过了良久，飞船的颤抖慢慢停止，恢复了稳定。 飞船安静地如同真空。你听见了自己的汗水掉落地上时破碎的声音。 如同梦中惊醒，你猛地睁眼向窗外望去，一颗巨大球体上，平行分布着几条缓缓流动的暗红或亮白条纹，一个红色的风暴漩涡在逆时针慢慢转动着，如同一只巨兽的眼睛。 |
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木星大红斑，来自网络 “我王老五又回来啦！” 松泉：银河系迷路自救指南11 赞同 · 2 评论文章 参考^https://www.ztf.caltech.edu^https://www.lsst.org |
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突然想 到一个场景，题主坐在飞船上，紧张的看手机上的回答，时不时望望窗外的黑暗，慌得一批 |
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旅行者号上带的唱片。 其左下角就是太阳的位置。中心交点就是太阳，射线的每一个端点都是一个脉冲星。每个脉冲星都以二进制表示出它的自旋频率。旅行者号还带有一块高浓缩铀，利用铀的半衰期可以对脉冲周期进行修正。而脉冲星它也不是固定的，会随着时间漂移，所以这个原理就和GPS是一样的。因此能解出这个位置的外星文明必定远超人类，它必须拥有完整脉冲星的星图和整个银河系的星图，并且可以计算出所有星星的轨迹。 所以利用这个原理可以在宇宙中定位，对于处于太阳系的飞船来说，脉冲星的位置是精确固定的，脉冲信号比原子钟还精确。难点在于脉冲信号它没有编码，所以飞船上必须有个程序利用相对论对脉冲信号进行修正，以便计算出脉冲信号进行对时。只要能对时，就能利用这个信号进行定位。 |
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再说一遍，省得你再旅行的时候报不上地址来： 位置是—宇宙—总星系—双鱼-鲸鱼座超星系团复合体—拉尼亚凯亚超星系团—本超星系团—本星系群—银河系次集团—银河系—猎户座旋臂—古尔德带—本地泡—本星际云—太阳系—地月系—地球。 |
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https://starwalk.space/zh-Hant/infographics/our-location-in-the-universe |
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第一，销毁你船所有星图资料和坐标记录 第二，销毁你船主人工智能 第三，发送星际救助信标 第四，进入冷冻仓，就地待援。 根据科尔协议，在现有技术下发生坐标迷失（迷路），属于A-917事件。我们默认，你方遭遇一类不可控事件。该类事件的发生，存在暴露母星地球坐标之可能，你方必须销毁一切相关资料，并将船体交由应急人工智能控制，该系统具有可自主判断是否在被俘前应当采取相关应急措施的权利。 同时根据星际航行条例，任何收到你船求救信标的船只都必须赶到求救地开展救援。否则将会对有求救记录，无救援响应的船只予以司法制裁。 当然以上一二三步通常由主人工智能判断执行，第二步执行完后，就会通知船员在规定时间内进入冷冻仓了。之后船体会隔断所有舱室，关键舱室还会释放保护性守卫机器人。 这里补充一点，冷冻仓被应急AI接管后，将处于锁定状态，必要时会选择对船员采取安乐死措施以维护科尔协议 |
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