如果太阳系的所有行星对齐会怎样?

在一些电影或者传说中,太阳系的行星在某些特定时刻会排成一条直线,并引发灾难。但在现实中,太阳系中的行星从来没有像电影或者传说中那样排列成一条完美的直线。如果我们在纸上看一个二维的行星和它们的轨道图,可能会认为所有的行星最终都会绕到同一条线上。事实上,这些行星并不是完全在同一平面上运转的。相反,它们在三维空间的不同轨道上转动。因此,它们永远不会完全对齐。

当天文学家使用“行星联珠”这样的词时,他们并不是指字面上的排列,只是表示一些行星处于天空中同一区域。这种“排列”几乎从来没有发生在所有行星上,而是一次只有两到三颗行星发生。

此外,“行星联珠”取决于个人的视角。如果有三颗行星从地球的角度来看处于天空同一区域,那从太阳角度来看它们并不一定是在同一区域。因此,排列成行是视角的一种产物,而不是行星本身的基本情况。

物理学家Philip C. Plait表示,这些行星的轨道并不完全处于同一平面。它们都有点倾斜,所以行星并不都恰好在天空沿着直线排列,而是呈现为波浪线。有时一颗行星在平面上方一点,有时在下面一点。所以令人惊讶的是,在同一时间,天空中超过两颗行星彼此靠近是相当罕见的。

即使这些行星全都排成一条完美的直线,它们对地球的影响也微乎其微。科幻和伪科学的作者喜欢宣称,行星联珠意味着行星的所有引力场加在一起,能够干扰了地球上的生命。事实上,作用在地球上的行星引力极其微弱,它们对地球的生命没有显著的影响。

只有两个太阳系天体有足够的引力来影响地球:月球和太阳。太阳的引力很强,因为太阳太大了,太阳系99%以上的质量集中在太阳上。月球对地球的引力作用强是因为月球离地球非常近。

太阳的引力产生了地球的公转轨道,再加上地球自转轴的倾斜,就产生了四季。月球的引力主要产生了日常地海洋潮汐。太阳和月球的对齐确实对地球产生了一定的影响,因为它们的引力场非常强。每个满月和新月都会发生这种局部对齐,它会导致额外的强潮汐,称为“朔望大潮”。

利用牛顿的万有引力定律以及太阳、月球和行星的已知质量和距离,我们可以计算出一个100公斤的人在地球表面的赤道上感受到的来自各个天体的引力,如下表所示:

注意,由于行星以不同速度沿不同路径绕太阳运行,所以它们之间的距离在不断变化。因此,为了观察行星排列的可能影响,我们已经计算出了每颗行星在离地球最近时的引力。根据图表所示,即使所有行星在离地球最近时排列成行,那所有行星加在一起的绝对最高引力能对地球表面上100公斤的人施加的力是0.000064牛顿,这个值比月球平均引力弱53倍。

此外,随着月球在正常轨道上离地球越近和越远,月球对地球表面上100公斤人的引力波动为0.0010牛顿,这是所有行星完全排成一行时引力总和的15倍。换句话说,每月离地球越来越近和越来越远的月球,其引力效应比任何行星排列都要强大得多。如果行星排列的引力在地球上造成了问题,那么,月球引力的正常月波动就会造成15倍甚至更严重的问题。显而易见,当月亮到达近地点时,每个月并不会发生大地震、大灾难等事件。因此,任何行星排列造成的引力波动对地球没有影响,这种引力影响比月球引力要弱十到千倍。

根据计算可知,太阳系的八大行星(冥王星现在被认为是矮行星)最接近连成一线的情况将发生在2492年5月6日,即474年之后。注意,这一天,行星不会成一条线。而是它们以相同的180度宽出现在天空同一区域,如下图所示:

此外,木星、土星、火星、金星和水星这五颗行星将在2040年9月8日出现在天空同一区域。虽然这些行星的排列对地球几乎没有影响,但它们可以为天文爱好者提供难得的天文现象。