الفلك

ما هي مدة اقتراب الشمس من الأرض ثم المريخ؟

ما هي مدة اقتراب الشمس من الأرض ثم المريخ؟

طرح سؤال حديث في موقع Space.se بعض التعليقات المثيرة للاهتمام.

لكن الإجابة على تعليق معين قد تعالج الكثير من المفاهيم الخاطئة.

أتخيل أن نقطة المنتصف الفعلية قريبة من مصدر الشمس

نظرًا لأن الكوكبين يدوران حول الشمس بسرعات مختلفة ، أفترض أنه يجب أن يكون مقدارًا كبيرًا.

ما هي مدة اقتراب الشمس من الأرض ثم المريخ؟


إجابة مختصرة: الأرض أقرب إلى الشمس منها إلى المريخ بحوالي 77.9٪ من الوقت.

المنهجية

لقد كتبت https://github.com/barrycarter/bcapps/tree/master/ASTRO/bc-compdist.c لحساب متى ومتى كان المريخ بعيدًا عن الأرض عن الشمس. في فترة 30.000 سنة تقريبًا التي يغطيها DE431 ، يحدث هذا 14231 مرة بمتوسط ​​مدة 607.93 يومًا ، متبوعًا بمتوسط ​​172.00 يومًا حيث يكون المريخ أقرب. ملاحظات:

  • تختلف المدة الفعلية للمريخ أيضًا من 546.55 يومًا إلى 648.41 يومًا.

  • تتراوح المدة بين وقت وجود المريخ بعيدًا من 760.96 يومًا إلى 814.51 يومًا. تبلغ فترة سيدونيك الأرض والمريخ 779.9 يومًا.

  • يمكن تفسير كلا التباينين ​​أعلاه من خلال الانحراف اللامركزي لمدار المريخ. كما هو مذكور في https://en.wikipedia.org/wiki/Orbit_of_Mars#Close_approaches_to_Earth تختلف المسافة بين الأرض والمريخ عندما تصطف الشمس والأرض والمريخ اختلافًا كبيرًا ، لذا فإن الوقت الذي يستغرقه المريخ للوصول إلى مسافة أبعد من الشمس يختلف اختلافًا كبيرًا .

  • لقد قمت ببث مباشر لحل هذه المشكلة ومقاطع الفيديو متاحة على https://www.youtube.com/watch؟v=s2gmWhW0QZY&list=PLQiTKaefaTLpfUVJETwWX31IxLypqA7xy بالعناوين "مسافات الأرض-الشمس-المريخ".


دعونا أولاً نعتبر الأرض نقطة ثابتة ويتحرك المريخ حول الشمس في مدار دائري بسرعة زاوية تساوي السرعة الزاوية النسبية ($ omega_ bigoplus - omega_) $ يمكن وصف المسافة بين المريخ والأرض بأنها الجذر التربيعي لـ $ R_E ^ 2 + R_M ^ 2-2R_ER_Mcos ( theta) $، وعندما يساوي هذا $ R_E ^ 2 $:
$ cos ( theta) = frac {R_E ^ 2-R_E ^ 2 + R_M ^ 2} {2R_ER_M} = 0.75 دولار,
وهذا يعني أن استطالة المريخ تبلغ حوالي 0.72 و -0.72 راديان (40 و -40 درجة). بالنسبة للزوايا الأصغر من 40 ، يكون جيب التمام أكبر مما يجعل المسافة أصغر (وينطبق الشيء نفسه على الزوايا الواقعة بينهما $-40$ و $0$). لذلك ، فإن المريخ أقرب إلى $80/360 = 22$ في المائة من الفترة المجمعية للمريخ ، و 78٪ المتبقية أو حوالي 600 يوم.


للحصول على إجابة تخطيطية ، ارسم دائرة حول الأرض نصف قطرها 1AU ، ضع الشمس على تلك الدائرة ثم ارسم مدار المريخ. الجزء من مدار المريخ الذي يقع خارج دائرة 1AU هو الجزء الذي يكون المريخ فيه أبعد من الشمس. أتوقع أن تكون الإجابات الحالية متكافئة.


توجه إلى المريخ & # 8217 المعارضة في 22 مايو

واحد مشرق هنا هو المريخ ، مع زحل ونجم Antares أيضًا ملحوظان جدًا في نمط مثلث على قبة السماء # 8217s. احترس منهم! تم التقاط الصورة في صباح 8 مايو 2016 بواسطة Simon Waldram. شكرا سايمون!

في 22 أيار (مايو) 2016 ، ستطير الأرض بين المريخ والشمس ، مما يجعل الكوكب الأحمر أقرب إلى الأرض مما كان عليه منذ أكثر من عقد. يطلق علماء الفلك على هذا الحدث اسم معارضة على كوكب المريخ ، وعلى الرغم من أن تناقضات المريخ & # 8217 تأتي عادةً كل عامين ، فإن بعضها يقترب كثيرًا من المريخ. في مواجهة عام 2016 ، لم يكن المريخ أقرب ما يمكن أن يكون. نحن & # 8217 سننتظر حتى 2018 لذلك. ولكن ، على مسافة 46.78 مليون ميل (75.28 مليون كيلومتر) ، تجعل هذه المعارضة المريخ أقرب مما كانت عليه منذ معارضة المريخ في 7 نوفمبر 2005. ونتيجة لذلك ، لبضعة أسابيع تقريبًا في أواخر مايو ، سيبدو المريخ شديد السطوع ! اتبع الروابط أدناه لمعرفة المزيد عن كوكب المريخ في عرضه المذهل لعام 2016:

عرض أكبر | رسم ميخائيل تشوباريتس هذا المخطط في أوكرانيا. يُظهر مشهد المريخ من خلال تلسكوب في عام 2016. نمر بين المريخ والشمس في 22 مايو. فزنا & # 8217t نرى المريخ كقرص مثل هذا بالعين وحدها. ولكن ، بين بداية عام 2016 ومايو ، ستنمو نقطة الضوء التي هي المريخ بشكل كبير أكثر إشراقًا وأكثر احمرارًا في سماء الليل. احترس من ذلك!

ما هي المعارضة؟ يقال إن جميع الكواكب المتفوقة - أي الكواكب التي تدور حول الشمس خارج مدار الأرض - تكون في حالة معارضة عندما تمر الأرض بين ذلك الكوكب والشمس ، في مدارنا الأصغر والأسرع.

الكواكب المتفوقة التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة تشمل المريخ والمشتري وزحل. أورانوس ونبتون من الكواكب المتفوقة أيضًا.

المريخ هو الكوكب التالي الخارج من الأرض ، على مسافة متوسطة من الشمس تزيد قليلاً عن 1.5 وحدة فلكية (AU). واحد AU يساوي مسافة واحدة بين الأرض والشمس.

للمقارنة ، فإن الكواكب المتفوقة كوكب المشتري وزحل تقيمان على مسافة حوالي 5.2 AU و 9.6 AU.

تمر الأرض بين الشمس والمريخ في فترة متوسطة تبلغ عامين و 49 يومًا ، على الرغم من أن الفترة الزمنية بين التعارضات المتتالية متغيرة تمامًا في الواقع. يمكن أن تأتي المعارضة في أي مكان من عامين وشهر واحد & # 8211 حتى عامين وشهرين ونصف الشهر & # 8211 بعد العام السابق.

في جميع معارضات المريخ (أو أي كوكب متفوق) ، يضيء الكوكب في ألمعه في سمائنا ويشرق عند غروب الشمس. هي & # 8217s مقابل الشمس ، ونحن نتأرجح بينها وبين الشمس. المريخ في المعارضة يبقى خارجا طوال الليل ، من غروب الشمس إلى غروب الشمس. يتسلق أعلى ارتفاع ليلاً عند منتصف الليل.

رسم تخطيطي من قبل روي إل بيشوب. حقوق النشر محفوظة للجمعية الفلكية الكندية. مستخدمة بإذن. قم بزيارة RASC estore لشراء كتيب المراقبين ، وهو أداة ضرورية لجميع مراقبي السماء. اقرأ المزيد عن هذه الصورة.

لماذا تختلف معارضات المريخ و # 8217؟ مدار الأرض حول الشمس دائري تقريبًا. لكن المريخ له مدار (مستطيل) أكثر انحرافًا ، مما يجعل الكوكب الأحمر يبعد عن الشمس بحوالي 43 مليون كيلومتر (26 مليون ميل) في أبعد نقطة له (الأوج) منه في أقرب نقطة له (الحضيض الشمسي).

قد ترى أن معارضة المريخ التي تتزامن مع الحضيض الشمسي (أقرب نقطة للكوكب إلى الشمس) ستكون أكثر روعة من مقاومة المريخ عند الأوج (أبعد نقطة عن الشمس).

يطلق علماء الفلك على معارضة المريخ تزامنًا مع المريخ & # 8217 أقرب نقطة للشمس أ معارضة حضيض.

على سبيل المثال ، الحجم الزاوي لقرص المريخ أثناء معارضة حضيض هو ضعف حجمه تقريبًا ، كما أن سطوع المريخ أكبر بخمس مرات تقريبًا من سطوعه في حالة المعاكس الأفيلي.

المريخ وزحل ونجم Antares والقمر في 29 مارس 2016 من Tom Wildoner في Weatherly ، بنسلفانيا. يشكل الكوكبان والنجم اللامع مثلثًا مميزًا على قبة سمائنا & # 8217s طوال أشهر المعارضة. أو دع القمر يرشدك إلى المريخ. ابحث عن القمر الأزرق ليقترن بالمريخ على قبة السماء # 8217s في 21 مايو. الخط الأخضر يصور مسار الشمس & # 8211 & # 8217s عبر سمائنا.

كيف ترى المريخ بالقرب من معارضة 2016. هذا العام ، نحن محظوظون بشكل مضاعف ، عندما يتعلق الأمر بالمريخ. الكوكب يواجه معارضة شديدة. وهي & # 8217s مرئية على قبة سمائنا & # 8217s داخل نمط ملحوظ & # 8211 مثلث & # 8211 مع المريخ ، زحل والنجم الساطع قلب العقرب الذي يميز الزوايا.

يضيء المريخ بالقرب من كوكب زحل و Antares ، ألمع نجم في كوكبة العقرب Scorpius the Scorpion ، ليس فقط عند المعارضة ، ولكن لعدة أشهر في عام 2016.

أنت & # 8217 ستستمتع باختيار هذا المثلث في السماء & # 8217 قبة الآن ، ومقارنة سطوع المريخ مع سطوع زحل وعنتاريس في الأشهر المقبلة. في تاريخه المعاكس في 22 مايو ، يضيء المريخ أكثر من 7 مرات أكثر من زحل ، وحوالي 17 مرة أكثر تألقًا من النجم الأحمر قلب العقرب.

بالمناسبة ، اسم Antares يعني مثل المريخ. من المحتمل أن القدماء أطلقوا عليه هذا الاسم بسبب تشابه اللون بين هذا النجم والكوكب الأحمر. لاحظ الكائنين & # 8217 الألوان. ولاحظ مقدار وميض النجم بينما يضيء كوكب المريخ بثبات. إذا لم تتمكن أبدًا من ملاحظة الضوء الثابت للكواكب ، يمكن أن يساعدك المريخ وعنتاريس!

تأكد من السماح للقمر بإرشادك إلى المريخ وزحل وعنتاريس لعدة ليالٍ ، في 21 مايو. انظر الرسم البياني أعلاه.

بعد المقاومة ، سيبدأ سطوع المريخ في الانخفاض ، وسيتلاشى إلى حجم كوكب زحل بحلول نوفمبر 2016 ، ثم إلى حجم قلب العقرب في يناير 2017. ولكن يمكنك أن ترى أن صيف نصف الكرة الشمالي (شتاء نصف الكرة الجنوبي) في عام 2016 سيكون رائعًا. حان الوقت لتدهش عائلتك وأصدقائك من خلال توجيه المريخ للخارج في سماء الليل.

في عام 2016 ، سيتطابق كوكب المريخ لفترة وجيزة مع سطوع كوكب المشتري ، وهو حاليًا ألمع جسم شبيه بالنجوم في سماء المساء (نظرًا لأن الزهرة الآن خلف الشمس).

بالمناسبة ، يتأرجح سطوع المريخ أكثر بكثير من تأرجح كوكب المشتري وزحل. في حالات نادرة ، يمكن للمريخ (لفترة وجيزة) تألق كوكب المشتري في سماء الليل خلال معارضة مواتية. في هذه الأثناء ، في عام غير معارضة ، يظل الكوكب الأحمر غير واضح إلى حد ما ، حيث يمتزج مع الليل & # 8217s العديد من النجوم الساطعة المتواضعة.

على سبيل المثال ، بعد عام واحد من معارضة 22 مايو 2016 ، سيكون المريخ على بعد حوالي 5 مرات من الأرض وحوالي 30 مرة أكثر خفوتًا.

في عام 2017 ، سوف يتلاشى كوكب المريخ ويتحول إلى جمرة خافتة من جسده الناري في المعارضة.

المثلث الصغير للأجسام فوق الأفق هو كوكب المريخ وزحل والعكس. لاحظ أن المريخ اللامع يلقي انعكاسًا طويلاً في البحيرة ، وهي بحيرة ويمبل بول في سومرست بالمملكة المتحدة. صورة نشرها Paul Howell على EarthSky في 1 مايو 2016. تمثل الدائرة المظلمة الداخلية مدار الأرض حول الشمس ، بينما تمثل الدائرة المظلمة الخارجية مدار كوكب المريخ & # 8217. عندما يكون المريخ بالقرب من الشمس ، كما كان في عام 2003 وسيكون مرة أخرى في عام 2018 ، لدينا معارضة شديدة للغاية. من ناحية أخرى ، كان عام 2012 معارضة بعيدة بشكل خاص للمريخ لأن المريخ كان بعيدًا عن الشمس في مداره. رسم تخطيطي عبر مرصد سيدني.

تناقضات المريخ القريبة تتكرر في دورات

حدثت أكبر / أقرب معارضة للمريخ منذ العصر الحجري في 28 أغسطس 2003 (55.76 مليون كيلومتر أو 34.65 ميل). تتكرر المنافسات المتقاربة في دورات من 15 إلى 17 عامًا ، لذا فإن منافسات 2018 و 2020 ستشهد مواجهات متقاربة بشكل محترم - على الرغم من أن أيًا منهما لن يضاهي المعارضة التي حطمت الرقم القياسي في أغسطس 2003.

وبالمثل ، تتكرر المعارضات المريخية العظيمة في دورات من 79 و 284 عامًا. بعد تسعة وسبعين عامًا من معارضة 2003 ، ستعرض المعارضة في 1 سبتمبر 2082 المريخ على بُعد شعرة أكبر مما كان عليه خلال المعارضة الشديدة في 28 أغسطس 2003. ثم بعد 284 عامًا من معارضة 2003 ، رقم قياسي جديد للتقارب سيصاحب معارضة 29 أغسطس 2287 (55.69 مليون كيلومتر أو 34.60 مليون ميل).

ثم 363 عامًا (284 عامًا + 79 عامًا = 363 عامًا) بعد 29 أغسطس الذي سجل رقماً قياسياً ، فإن المعارضة 2287 ، معارضة 4 سبتمبر ، 2650 ، ستكسر هذا الإنجاز لتسجل رقماً قياسياً جديداً آخر (55.65 مليون كيلومتر أو 34.58 مليون ميل) .

يتناقض موقع هابل مع المعارضة البعيدة جدًا في 12 فبراير 1995 (101.08 مليون كيلومتر) والمعارضة الشديدة جدًا في 28 أغسطس 2003 (55.76 مليون كيلومتر). الصورة عبر Hubblesite

تناقضات المريخ البعيدة تتكرر في دورات أيضًا. متفاجئ؟ بالطبع ، أنت & # 8217t. الدورات تكثر في الفضاء الخارجي.

ستحدث معارضة صغيرة أو بعيدة بشكل خاص للمريخ في 19 فبراير 2027 (101.42 مليون كيلومتر أو 63.02 مليون ميل). تتكرر الاعتراضات البعيدة في فترات تتراوح من 15 إلى 17 عامًا ، لذا فإن عامي 2042 و 2044 سيشملان اعتراضات صغيرة أيضًا.

ومع ذلك ، لن تكون أي من معارضة المريخ بعيدة مثل معارضة 2027.

تتكرر الاعتراضات البعيدة بالمثل في فترات 79 و 284 سنة. لكننا لا نجد معارضة أبعد من تلك التي حدثت في عام 2027 حتى بعد 442 عامًا (284 عامًا + 79 عامًا + 79 عامًا = 442 عامًا) ، في 27 فبراير 2469. في ذلك الوقت ، الكوكب الأحمر سوف أن تكون على بعد 101.46 مليون كيلومتر (63.04 مليون ميل) من الأرض.

صورة تلسكوبية للمريخ. خلال معارضة شديدة ، مثل تلك التي حدثت في عام 2016 ، سيكشف المراقبون المزيد من الميزات على سطح الكواكب. لن نرى المريخ بهذا الحجم مرة أخرى حتى عام 2018 ، عندما يقدم المريخ عرضًا أفضل. رسم توضيحي عبر nasa.tumblr.com.

خلاصة القول: هذا العام ، في عام 2016 ، استمتع بالمعارضة الإيجابية ليوم 22 مايو ، حيث يضيء كوكب المريخ الأحمر بالقرب من كوكب زحل والنجم الأحمر قلب العقرب.


فرق نسبي

باتباع نصيحة @ gerrit ، إليك مخطط يوضح الفرق النسبي بين مسافات القمر والمريخ والأرض والمريخ. يتأرجح غلاف المنحنى بين ± 0.089٪ (أثناء الاقتران ، عندما يكون المريخ هو الأبعد) و ± 0.69٪ (أثناء المقاومة). هذا الاختلاف إيجابي عندما تكون الأرض أقرب إلى المريخ من القمر.

خلال هذه الفترة (2010-2020) ، كانت الأرض هي الأقرب بنسبة 49.6٪ من الوقت. على مدى فترة زمنية أطول ، تقترب هذه النسبة من 50٪.

كمرجع ، إليك الكود الذي تم استخدامه للرسم التخطيطي الأول:

من حيث المسافة ، فإن المبادلة اثنين إلى حد كبير. ولكن ربما يكون السؤال الأكثر إثارة للاهتمام هو ، أيهما أقرب من حيث الطاقة اللازمة للهبوط. لذلك ، دعنا ننظر إلى صديقنا جدول دلتا الخامس.

بمجرد أن يقترب المرء من الأرض من المريخ ، تصبح الأشياء مختلفة فقط عند النقطة المسماة Earth C3 = 0 (انظر $ C_3 $). من هناك ، تصل المسافة إلى سطح القمر حوالي 2.3 كم / ثانية. لا يتطلب الهبوط على الأرض دافعًا صاروخيًا ، حيث يمكن فقده جميعًا عبر الغلاف الجوي ، وبالتالي يكون الانتقال من المريخ إلى سطح الأرض أسهل من الانتقال إلى القمر.

في الاتجاه العكسي ، من الأسهل بكثير الانتقال من القمر إلى المريخ ثم الانتقال من الأرض إلى المريخ. الطاقة المطلوبة لمغادرة الأرض كبيرة ، في حين أنها ليست كبيرة نسبيا من القمر.

للتعرف على المسافات في النظام الشمسي:

المسافة بين الأرض والقمر 380 ألف كم. تتراوح المسافة بين الأرض والمريخ بين 50 و 400 مليون كم ، أي 3 أوامر من حيث الحجم أكثر.

أعتقد أن Adam و PearsonArtPhoto قد أعطاك أفضل الإجابات من حيث الجهد المبذول للانتقال من مكان إلى آخر. ومع ذلك ، نظرًا لأنك تسأل من منظور كتابة الروايات ، فأنا أريد أن أعطي زاوية مختلفة قليلاً للنظر فيها. وهي الاقتصاد وكيف يمكن أن تؤثر على العملية.

يبدو أنك تحاول تحديد المكان الذي غادرت منه شخصياتك في رحلتهم إلى المريخ. إجابتي هي أن ذلك سيعتمد على مدى تقدم الرحلات الفضائية المشتركة في بيئتك. لذا فإن الأسئلة التي أود طرحها هي: كم مرة يتم إجراء مثل هذه الرحلات؟ ما هي النسبة المئوية من قدرة الرفع من الأرض المخصصة للونا أو المريخ أو أي مكان آخر؟ كيف تقارن هذه الأرقام بالرحلات من تلك الأماكن إلى الأرض؟ ماذا عن العبور بين هذه النقاط دون الهبوط على الأرض؟

كما هو موضح في إجابات أخرى ، فإن الانتقال من سطح الأرض إلى المدار هو الخطوة الأكثر كثافة للطاقة في أي من الرحلات المحتملة قيد المناقشة. بين كثافة الغلاف الجوي وقوى التسارع ، إنها أيضًا المرحلة التي تواجه أكبر التحديات من حيث الهندسة. بمجرد أن نصل إلى مدار مستقر ، فإن العديد من الاعتبارات التي تحكم تصميم مركبة الإطلاق لا تنطبق على تلك التي يُقصد منها البقاء في الفضاء ، أو الهبوط على أجسام ذات جاذبية أخف و / أو جو أرق. (قارن صواريخ أبولو بتصميمات وحدة الهبوط على سطح القمر ووحدة الصعود للحصول على مثال حقيقي على ذلك.)

الهدف من كل هذا هو ، إذا وصل مجتمعك إلى نقطة يكون فيها السفر عبر الفضاء متكررًا بدرجة كافية لجعله اقتصاديًا ، فسيتوقفون عن محاولة بناء مركبة تنتقل من الأرض على جسم إلى الأرض من جهة أخرى والعودة. وبدلاً من ذلك سيؤسسون شكلاً من أشكال محطة النقل. ستنقل سفينة الإطلاق الركاب / البضائع من الأرض إلى المدار ، حيث سينتقلون إلى سفينة أخرى مصممة للقيام بالرحلة إلى لونا أو المريخ أو في أي مكان ، بينما تعود سفينة الإطلاق إلى الأرض لحمولة أخرى.

ما إذا كانت محطة التحويل هذه موجودة في الطرف الآخر من أي رحلة معينة سيعتمد على مقدار حركة المرور هناك. عندما يصل الحجم إلى نقطة يكون فيها أكثر فعالية من حيث التكلفة أن يكون لديك سطح مخصص للمركبة المدارية ، والموظفين لتشغيلها ، يمكنك أن تتوقع وجود واحد.

في حالة Earth و Luna ، فإنهما قريبان بدرجة كافية من أن تخدم نفس المحطة كليهما. بالنسبة لمكان ما مثل المريخ ، سيكون هناك تقريبًا وجود بشري دائم هناك ، ورحلات متكررة هناك والعودة ، لجعل الأمر يستحق الوقت. حتى هذا الوقت ، سيتم استخدام محطة النقل على الأرض.


حركات المريخ

في أواخر أغسطس 2003 ، اقترب المريخ بشكل غير عادي من الأرض. لمدة شهر تقريبًا قبل وبعد ، يبدو أنه يتحرك "للخلف" عبر السماء. سنتعقب المريخ ونرسم حركته بمرور الوقت.

قراءة الخلفية: النجوم والكواكب ، ص. 298 إلى 301 (النظام الشمسي)

كما يُرى من الأرض ، يبدو أن الشمس والقمر والكواكب تتحرك على طول مسير الشمس. بتعبير أدق ، فإن الكسوف هو المسار الواضح للشمس بين النجوم على مدار عام. (بالطبع ، الأرض هي التي تتحرك حول الشمس ، وليس العكس ، ولكن بسبب حركتنا المدارية ، يبدو أن الشمس تتحرك عبر خلفية النجوم البعيدة). مسير الشمس ، لكنهم دائمًا ما يظلون قريبين منه.

على عكس الشمس ، لا تحقق الكواكب دائمًا تقدمًا ثابتًا على طول مسير الشمس. عادة ما تتحرك في نفس اتجاه الشمس ، ولكن من وقت لآخر يبدو أنها تبطئ وتتوقف وتعكس الاتجاه! كانت هذه الحركة إلى الوراء لغزًا رائعًا لعلماء الفلك القدماء. أعطى كوبرنيكوس التفسير الصحيح: جميع الكواكب ، بما في ذلك الأرض ، تتحرك حول الشمس في نفس الاتجاه ، والحركة العكسية هي الوهم الذي نشأ عندما نلاحظ الكواكب الأخرى من كوكب الأرض المتحرك.

من الأسهل فهم الحركة التراجعية للكواكب الداخلية ، عطارد والزهرة. هذه الكواكب أقرب إلى الشمس منا ، وهي تدور حول الشمس أسرع منا. من وجهة نظرنا ، تتدحرج الشمس على طول مسير الشمس (بالطبع بسبب حركتنا المدارية) ، بينما تدور حلقات عطارد والزهرة حول الشمس. لذلك في بعض الأحيان نرى هذه الكواكب تتحرك في نفس اتجاه الشمس ، بينما في أوقات أخرى نراها تتحرك في الاتجاه المعاكس.

بالنسبة للكواكب الخارجية ، المريخ ، والمشتري ، وزحل ، وأورانوس ، ونبتون ، وبلوتو ، فإن التفسير أكثر دقة قليلاً. هذه الكواكب بعيدة عن الشمس أكثر مما نحن عليه ، وهي تدور حول الشمس بشكل أبطأ مما نفعل. من وقت لآخر نمر بأحد هذه الكواكب ، وعندما يحدث ذلك ، يبدو أن الكوكب يتحرك للخلف لأننا نتحرك أسرع مما هو عليه. في مثل هذه الأوقات ، نرى الشمس والكوكب بشكل طبيعي في أجزاء متقابلة من السماء يقال إن الكوكب يتعارض مع الشمس. تعتبر المعارضة وقتًا جيدًا لمراقبة كوكب خارجي فوق الأفق طوال الليل وقريب نسبيًا من الأرض.

دائمًا ما تكون الحركة الظاهرية للكوكب الخارجي رجعية لمدة شهر أو أكثر قبل المقاومة وبعدها. تعتمد مدة الحركة إلى الوراء على الكوكب الأقصر بالنسبة إلى المريخ ، وعمومًا الأطول بالنسبة إلى بلوتو. تسمى اللحظة التي تغير فيها الحركة الظاهرة للكوكب اتجاهها بالنقطة الثابتة ، لأنه في تلك اللحظة يبدو الكوكب ثابتًا إلى حد ما فيما يتعلق بالنجوم. يحتوي الكوكب الخارجي دائمًا على نقطة ثابتة واحدة قبل المعارضة ، ونقطة أخرى ثابتة بعد المعارضة.

وصل المريخ إلى نقطة ثابتة في 29/07/03 وكان في مواجهة يوم 28/08/03 وهو يتحرك الآن في اتجاه رجعي. يوضح الشكل 1 النصف الأول من إشعار "الحلقة" التراجعي بأن المريخ يتحرك الآن إلى الوراء ، بالتوازي مع مسير الشمس وأسفله إلى حد ما. بحلول نهاية الفصل الدراسي ، سيكون المريخ قد استدار مرة أخرى وعاد إلى الحركة الطبيعية. ستبدأ ملاحظاتنا من حيث تنتهي تلك الموجودة في الشكل 1 ، وستكشف عن بقية مسار المريخ عبر هذا الجزء من السماء.

الشكل 1. مواقع المريخ ، تم رسمها كل يوم ثلاثاء من 17/06/03 وحتى 26/08/03. الخط المائل هو مسار الشمس الذي تتحرك فيه الشمس من الغرب إلى الشرق على طول هذا الخط. كان المريخ يتحرك أيضًا إلى الشرق في البداية ، لكنه وصل إلى أول نقطة ثابتة له في 29/07/03 ثم بدأ في التحرك نحو الغرب. الحروف اليونانية تسمي النجوم في برج الدلو.
التين. 2. مدارات الأرض والمريخ ، كما تُرى عند النظر إلى الأسفل على مدار الأرض ، يواجهنا نصف الكرة الشمالي للأرض. يتحرك كلا الكواكب في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة. تظهر الدوائر الصغيرة مواقع الأرض والمريخ كل 28 يومًا ، وتكون الدوائر المملوءة مواقع في الليلة الأولى من الفصل ، 26/08/03 ، وهي أيضًا الليلة التي يكون فيها الكوكبان أقرب.

الصورة الكبيرة

يوضح الشكل 2 مدارات الأرض والمريخ. في الليلة الأولى من الفصل (26/08/03) ، كانت مواقع الأرض والمريخ ، الموضحة بالدوائر الصغيرة المملوءة ، على خط واحد تقريبًا مع الشمس. هذا معقول تمامًا ، لأن المعارضة تحدث بعد يومين فقط. تتحرك الأرض بشكل أسرع من المريخ - لترى ذلك بنفسك ، لاحظ المسافات بين الدوائر الصغيرة على طول كل مدار. اعتبارًا من أوائل سبتمبر ، مرت الأرض للتو بالمريخ من الداخل ، وهي تتقدم الآن على الكوكب الأحمر. من وجهة نظرنا بينما نتسابق حول الشمس ، يتراجع المريخ نتيجة لذلك ، نرى المريخ يتحرك في اتجاه رجعي من الليل إلى الليل عبر السماء.

نظرًا لأن الأرض تتحرك دائمًا حول الشمس بشكل أسرع من المريخ ، فقد تتخيل أن حركة المريخ ستكون دائمًا رجعية. ومع ذلك ، هناك عامل آخر متضمن ، وهو اتجاه حركة كل كوكب. في نهاية شهر أغسطس ، يتحرك كل من الأرض والمريخ في نفس الاتجاه عبر الفضاء. ومع ذلك ، بحلول شهر أكتوبر ، ستكون الأرض قد انطلقت في مدارها ولن تتحرك في نفس اتجاه المريخ ، وبحلول شهر ديسمبر تكون الأرض بعيدة جدًا لدرجة أنها ستتحرك بعيدًا عن المريخ بشكل أو بآخر! عندما `` تتقشر '' الأرض بعيدًا عن مسارها الداخلي ، سيبدو المريخ وكأنه يتباطأ ويتوقف ثم يعكس اتجاهه في النهاية مرة ثانية ، وينهي فترة حركته التراجعية.

تساعد الصورة الكبيرة في الشكل 2 على تفسير عدة أشياء بالإضافة إلى حركة المريخ التراجعية. أولاً ، ستزداد المسافة من الأرض إلى المريخ طوال الفصل الدراسي - بحلول منتصف نوفمبر ، على سبيل المثال ، سيكون المريخ ضعف المسافة التي كانت عليه في أواخر أغسطس. مع زيادة المسافة ، سيبدو المريخ أكثر خفوتًا عند رؤيته بالعين المجردة وأصغر عند رؤيته من خلال التلسكوب. ستكون هذه التغييرات واضحة جدًا ، وسنستخدم إجراءً بسيطًا ، موضحًا أدناه ، لقياس التغيير في سطوع المريخ. ثانيًا ، ستتغير زاوية ضوء الشمس الساقط على سطح المريخ - في أواخر أغسطس كانت الشمس خلفنا وكانت الكرة الأرضية مضاءة بالكامل ، ولكن بحلول نهاية الفصل الدراسي ، سوف يتساقط ضوء الشمس من جانب واحد ، وسيظهر المريخ بشكل أقل. من كامل عندما ينظر إليها من خلال التلسكوب.

تتبع المريخ

يجب استخدام الرسم البياني الذي يتم توزيعه في الفصل لرسم موقع المريخ كل أسبوع. يُظهر عددًا أكبر من النجوم مما يمكنك رؤيته بالعين المجردة ، ولكن معظم هذه النجوم ستكون مرئية بالمنظار. يبلغ مقياس الرسم البياني 1 سم لكل درجة ، وبالتالي ، تم رسم نجمتين مفصولة بـ 1 & deg في السماء على مسافة 1 سم على هذه المخططات. في الجزء العلوي من المخطط يوجد سهم يشير إلى القطب السماوي الشمالي. أخيرًا ، تظهر الصلبان الصغيرة مواقع المريخ في تواريخ قليلة قبل بداية هذه المهمة.

  1. قم بمحاذاة المخطط مع السماء عن طريق رفعه إلى جانب المريخ وتحويله حتى يشير السهم نحو Polaris.
  2. قم بتوسيط المنظار الخاص بك على المريخ وانظر إلى النجوم المحيطة. قم بمطابقة النجوم التي تراها في المنظار بعناية مع تلك التي تظهر على الرسم البياني.
  3. باستخدام المنظار ، ابحث عن أنماط النجوم التي تشمل المريخ. على سبيل المثال ، قد تلاحظ أن المريخ يقع على خط بين نجمين ، أو أن المريخ ونجمين يشكلان مثلثًا متساوي الأضلاع. ستحصل على نتائج أفضل إذا وجدت نمطين مختلفين أو أكثر يساعدك كل منهما في التحقق من الأنماط الأخرى.
  4. بعد أن قمت بمطابقة النجوم على الرسم البياني مع تلك الموجودة في السماء ، ووجدت بعض الأنماط بما في ذلك المريخ ، فأنت على استعداد لرسم موقع الكوكب على الرسم البياني الخاص بك. استخدم قلم رصاص لتحديد موضعه ، وقارن الرسم البياني الخاص بك بالسماء عدة مرات للتأكد من أن كل شيء في المكان الصحيح.
  5. بمجرد أن تشعر بالرضا عن الموضع الذي رسمته ، حدد موضع المريخ بالحبر. اكتب التاريخ بجانب العلامة التي قمت بإنشائها. (ملاحظة: عندما يكون المريخ بالقرب من نقطته الثابتة ، لا يبدو أنه يتحرك كثيرًا ، وقد تواجه مشكلة في تحديد التاريخ الذي يتوافق مع أي علامة. أحد الحلول هو استخدام ألوان مختلفة لعمليات الرصد المختلفة.)

الهدف من هذا التمرين هو تتبع كوكب المريخ على مدار الفصل الدراسي بأكمله حيث يتحول من حركة رجعية إلى حركة عادية. لا تقلق إذا فاتنا بعض الملاحظات بسبب سوء الأحوال الجوية ، فيمكننا العودة مرة أخرى عندما يتحسن الطقس. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك عمل ملاحظات إضافية كلما سنحت لك الفرصة. على سبيل المثال ، إذا فاتنا ملاحظة بسبب سوء الأحوال الجوية يوم الثلاثاء ، فيمكنك الخروج في الليلة الصافية التالية وملء الفراغ (بالطبع ، اكتب دائمًا التاريخ الحالي بجوار علامتك).

قياسات السطوع

سوف يتلاشى المريخ بشكل كبير خلال هذا الفصل الدراسي. في سبتمبر ، يتفوق كوكب المريخ على كل نجم في السماء بحلول شهر ديسمبر ، وسوف يتفوق ألمع النجوم على المريخ. يرجع هذا التغيير إلى حد كبير إلى المسافة المتزايدة بين الأرض والمريخ.

لقياس التغيير في سطوع المريخ ، سنستخدم قانون التربيع العكسي. ينص هذا القانون على أن سطوع مصدر الضوء يتناسب مع عكس مربع المسافة. على سبيل المثال ، تبدو لمبة 100 واط ساطعة إلى حد ما من مسافة 10 أقدام. إذا تحركت إلى 20 قدمًا ، أي ضعف تلك المسافة ، سيظهر المصباح بنسبة 25٪ فقط على أنه ساطع - بمعنى آخر ، يتطلب الأمر أربع لمبات على مسافة 20 قدمًا لتساوي لمبة واحدة على مسافة 10 أقدام. (تمت مناقشة هذا القانون بمزيد من التفصيل في قانون التربيع العكسي.)

الآن ، كيف يمكننا استخدام قانون التربيع العكسي لقياس سطوع المريخ؟ الإجراء بسيط إلى حد ما. سننشئ `` كوكبًا اصطناعيًا '' - وهو مصدر نقطة للضوء يمكنك مقارنته مباشرةً بالمريخ نفسه. إذا وقفت قريبًا جدًا من الضوء ، فسيكون أكثر سطوعًا من المريخ ، بينما إذا وقفت بعيدًا جدًا ، فسيكون أكثر خفوتًا من المريخ. مهمتك هي العثور على مكان يكون فيه كل من المريخ ومصدر الضوء متساويان في السطوع. بمجرد القيام بذلك ، يمكنك قياس المسافة بينك وبين مصدر الضوء باستخدام شريط قياس ، وتسجيل تلك المسافة كمؤشر على سطوع المريخ.

سوف نكرر هذا القياس عدة مرات على مدار الفصل الدراسي. ستجد في وقت مبكر أنك بحاجة إلى الوقوف بالقرب من مصدر الضوء لمطابقة سطوع المريخ ، بينما ستحتاج في وقت لاحق من الفصل الدراسي إلى الوقوف بعيدًا. من خلال رسم بياني للمسافة التي تقيسها في أوقات مختلفة ، يمكنك إظهار كيفية تلاشي المريخ أثناء انحساره عن الأرض. سيكون هذا الرسم البياني جزءًا من التقرير الذي سترسله لهذا التمرين المعملي.

ملاحظات المرحلة

مع تقدم الأرض أمام المريخ ، ستتغير زاوية سقوط ضوء الشمس على المريخ. في الوقت الحالي ، كوكب المريخ قريب جدًا من المعارضة ، ونحن ننظر إليه والشمس خلفنا تمامًا ، وبالتالي فإن جانب المريخ الذي يواجهنا في ضوء الشمس الكامل. ومع ذلك ، بحلول نهاية الفصل الدراسي ، لن تكون الشمس خلفنا تمامًا عندما ننظر إلى المريخ ، بل إلى حد ما إلى جانب واحد ، ولن يظهر المريخ `` ممتلئًا '' عند رؤيته من خلال التلسكوب. (هناك تأثير مماثل مسؤول عن مراحل القمر.)

عندما ننظر إلى المريخ من خلال تلسكوباتنا طوال الفصل الدراسي ، ستبدأ في ملاحظة أن المريخ لم يعد ممتلئًا - ليس قرصًا دائريًا ، بل غير متوازن بعض الشيء. سيكون هذا التغيير دقيقًا جدًا في البداية ، لكنه أكثر وضوحًا مع استمرار الفصل الدراسي. كجزء من هذا المعمل ، يجب عليك عمل سلسلة من الرسومات البسيطة التي توضح مقدار إضاءة قرص المريخ. ستصبح هذه الرسومات جزءًا من تقرير المختبر الخاص بك.

موارد الويب

يوضح هذا الرسم البياني منطقة السماء 25.4 درجة و 19.0 درجة. عند طباعتها بدقة 100 نقطة في البوصة ، فإن صورة GIF لها مقياس 1 سم لكل درجة. يجب أن يُطبع ملف بوستسكريبت تلقائيًا بهذا المقياس. أضعف النجوم المعروضة هي حوالي 8 درجات ، وهو تقريبًا الحد الأقصى لمناظيرنا من حديقة كابيولاني.

رسم متحرك يظهر المريخ كما يُرى من الأرض كل ليلة من 08/26/03 إلى 12/30/03 الساعة 21:00 (08/27/03 ، 07:00 UT إلى 12/31/03 ، 07:00 بالتوقيت العالمي). لاحظ أن كوكب المريخ ينتقل من مرحلة كاملة إلى متضائلة أثناء انحسارها. تم إنشاؤها باستخدام محاكي النظام الشمسي التابع لناسا.

تصف حكاية تحذيرية ، رواها يوهانس كيبلر في كتابه "إهداء علم الفلك الجديد" ، ما يحدث لأولئك الذين يفكرون في حركات المريخ لفترة طويلة جدًا.

راجع الأسئلة

  • في أي وقت تتوقع أن يظهر كوكب الزهرة حركة رجعية - عندما يكون بين الأرض والشمس ، أو عندما يكون على الجانب البعيد من الشمس كما تراه من الأرض؟

تقرير: حركات المريخ

  1. مقدمة توضح الغرض من الملاحظات ،
  2. وصف لمواقع ومعدات المراقبة التي استخدمتها ،
  3. ملخص لنتائج الملاحظة الخاصة بك ، و
  4. الاستنتاجات التي توصلت إليها.

    اشرح الحركة التراجعية بمصطلحاتك الخاصة ، وناقش أهميتها لعلماء الفلك الأوائل.


محتويات

كوكب المريخ في خضم زيادة طويلة المدى في الانحراف. [ لماذا ا؟ ] وصلت إلى الحد الأدنى من 0.079 منذ حوالي 19 ألف سنة ، وستصل إلى ذروتها عند حوالي 0.105 بعد حوالي 24 ألف سنة من الآن (وبمسافات الحضيض لا تزيد عن 1.3621 وحدة فلكية). يكون المدار في بعض الأحيان شبه دائري: لقد كان 0.002 قبل 1.35 مليون سنة ، وسيكون حوالي 0.01 مليون سنة في المستقبل. [ التوضيح المطلوب ] الانحراف الأقصى بين هذين الصغيرين هو 0.12. [6] تم اكتشاف القطع الناقص ، مدار المريخ ، بواسطة كبلر.

يصل المريخ إلى المعارضة عندما يكون هناك فرق 180 درجة بين خطي طول مركزية الأرض والشمس. في وقت قريب من التعارض (في غضون 8 أيام ونصف) ، تكون المسافة بين الأرض والمريخ صغيرة بقدر ما ستحصل عليه خلال تلك الفترة السينودسية التي تبلغ 780 يومًا. [7] كل معارضة لها بعض الأهمية لأن المريخ يكون مرئيًا من الأرض طوال الليل ، مرتفع ومضاء بالكامل ، لكن الأشياء ذات الأهمية الخاصة تحدث عندما يكون المريخ بالقرب من الحضيض ، لأن هذا هو الوقت الذي يكون فيه المريخ أيضًا أقرب إلى الأرض. يتبع أحد معارضة الحضيض أخرى بعد 15 أو 17 عامًا. في الواقع ، كل معارضة تتبعها 7 أو 8 فترات مجمعية مماثلة في وقت لاحق ، وبواحدة مشابهة جدًا بعد 37 فترة سينودسية (79 عامًا). [8] في ما يسمى بمقاومة الحضيض ، يكون المريخ هو الأقرب إلى الشمس وهو قريب بشكل خاص من الأرض: تتراوح التباين من حوالي 0.68 وحدة فلكية عندما يكون المريخ بالقرب من الأوج إلى حوالي 0.37 وحدة فلكية عندما يكون المريخ بالقرب من الحضيض. [9]

يقترب المريخ من الأرض أكثر من أي كوكب آخر ، باستثناء كوكب الزهرة في أقرب نقطة له - 56 مليون كيلومتر هي أقرب مسافة بين المريخ والأرض ، في حين أن أقرب كوكب فينوس إلى الأرض هو 40 مليون كيلومتر. يقترب كوكب المريخ من الأرض كل عامين ، في وقت قريب من مقاومته ، عندما تكتسح الأرض بين الشمس والمريخ. تحدث التعارضات شديدة القرب للمريخ كل 15 إلى 17 عامًا ، عندما نمر بين المريخ والشمس في وقت قريب من الحضيض (أقرب نقطة إلى الشمس في المدار). The minimum distance between Earth and Mars has been declining over the years, and in 2003 the minimum distance was 55.76 million km, nearer than any such encounter in almost 60,000 years (57,617 BC). The record minimum distance between Earth and Mars in 2729 will stand at 55.65 million km. In the year 3818, the record will stand at 55.44 million km, and the distances will continue to decrease for about 24,000 years. [10]

Until the work of Johannes Kepler (1571–1630), a German astronomer, the prevailing belief was that the sun and planets orbited the earth. In 1543, Nicolaus Copernicus had proposed that all the planets orbited in circles around the sun, but his theory did not give very satisfactory predictions and was largely ignored. When Kepler studied his boss Tycho Brahe's observations of Mars's position in the sky on many nights, Kepler realized that Mars's orbit could not be a circle. After years of analysis, Kepler discovered that Mars's orbit was likely to be an ellipse, with the Sun at one of the ellipse's focal points. This, in turn, led to Kepler's discovery that all planets orbit the Sun in elliptical orbits, with the Sun at one of the two focal points. This became the first of Kepler's three laws of planetary motion. [11] [12]

From the perspective of all but the most demanding, the path of Mars is simple. An equation in Astronomical Algorithms that assumes an unperturbed elliptical orbit predicts the perihelion and aphelion times with an error of "a few hours". [13] Using orbital elements to calculate those distances agrees to actual averages to at least five significant figures. Formulas for computing position straight from orbital elements typically do not provide or need corrections for the effects of other planets. [14]

For a higher level of accuracy the perturbations of planets are required. These are well known, and are believed to be modeled well enough to achieve high accuracy. These are all of the bodies that need to be considered for even many demanding problems. When Aldo Vitagliano calculated the date of close Martian approaches in the distant past or future, he tested the potential effect caused by the uncertainties of the asteroid belt models by running the simulations both with and without the biggest three asteroids, and found the effects were negligible.

Observations are much better now, and space age technology has replaced the older techniques. E. Myles Standish wrote: "Classical ephemerides over the past centuries have been based entirely upon optical observations:almost exclusively, meridian circle transit timings. With the advent of planetary radar, spacecraft missions, VLBI, etc., the situation for the four inner planets has changed dramatically." (8.5.1 page 10) For DE405, created in 1995, optical observations were dropped and as he wrote "initial conditions for the inner four planets were adjusted to ranging data primarily…" [15] The error in DE 405 is known to be about 2 km and is now sub-kilometer. [16]

Although the perturbations on Mars by asteroids have caused problems, they have also been used to estimate the masses of certain asteroids. [17] But improving the model of the asteroid belt is of great concern to those requiring or attempting to provide the highest-accuracy ephemerides. [18]

No more than five significant figures are presented in the following table of Mars's orbital elements. To this level of precision, the numbers match very well the VSOP87 elements and calculations derived from them, as well as Standish's (of JPL) 250-year best fit, and calculations using the actual positions of Mars over time.


How Long Does it Take Sunlight to Reach the Earth?

Here’s a question… how long does it take sunlight to reach Earth? This sounds like a strange question, but think about it. Sunlight travels at the speed of light. Photons emitted from the surface of the Sun need to travel across the vacuum of space to reach our eyes.

The short answer is that it takes sunlight an average of 8 minutes and 20 seconds to travel from the Sun to the Earth.

If the Sun suddenly disappeared from the Universe (not that this could actually happen, don’t panic), it would take a little more than 8 minutes before you realized it was time to put on a sweater.

Here’s the math. We orbit the Sun at a distance of about 150 million km. Light moves at 300,000 kilometers/second. Divide these and you get 500 seconds, or 8 minutes and 20 seconds.

This is an average number. Remember, the Earth follows an elliptical orbit around the Sun, ranging from 147 million to 152 million km. At its closest point, sunlight only takes 490 seconds to reach Earth. And then at the most distant point, it takes 507 seconds for sunlight to make the journey.

But the story of light gets even more interesting, when you think about the journey light needs to make inside the Sun.

You probably know that photons are created by fusion reactions inside the Sun’s core. They start off as gamma radiation and then are emitted and absorbed countless times in the Sun’s radiative zone, wandering around inside the massive star before they finally reach the surface.

What you probably don’t know, is that these photons striking your eyeballs were ACTUALLY created tens of thousands of years ago and it took that long for them to be emitted by the sun.

Once they escaped the surface, it was only a short 8 minutes for those photons to cross the vast distance from the Sun to the Earth

As you look outward into space, you’re actually looking backwards in time.

The light you see from your computer is nanoseconds old. The light reflected from the surface of the Moon takes only a second to reach Earth. The Sun is more than 8 light-minutes away. And so, if the light from the nearest star (Alpha Centauri) takes more than 4 years to reach us, we’re seeing that star 4 years in the past.

There are galaxies millions of light-years away, which means the light we’re seeing left the surface of those stars millions of years ago. For example, the galaxy M109 is located about 83.5 million light-years away.

If aliens lived in those galaxies, and had strong enough telescopes, they would see the Earth as it looked in the past. They might even see dinosaurs walking on the surface.

We have written many articles about the Sun for Universe Today. Here’s an article about the color of the Sun, and here are some interesting facts about the Sun.

If you’d like more info on the Sun, check out NASA’s Solar System Exploration Guide on the Sun, and here’s a link to the SOHO mission homepage, which has the latest images from the Sun.

We’ve also recorded an episode of Astronomy Cast all about the Sun. Listen here, Episode 30: The Sun, Spots and All.


How long does it take sunlight to reach the Earth?

Here's a question… how long does it take sunlight to reach Earth? This sounds like a strange question, but think about it. Sunlight travels at the speed of light. Photons emitted from the surface of the Sun need to travel across the vacuum of space to reach our eyes.

The short answer is that it takes sunlight an average of 8 minutes and 20 seconds to travel from the Sun to the Earth.

If the Sun suddenly disappeared from the Universe (not that this could actually happen, don't panic), it would take a little more than 8 minutes before you realized it was time to put on a sweater.

Here's the math. We orbit the Sun at a distance of about 150 million km. Light moves at 300,000 kilometers/second. Divide these and you get 500 seconds, or 8 minutes and 20 seconds.

This is an average number. Remember, the Earth follows an elliptical orbit around the Sun, ranging from 147 million to 152 million km. At its closest point, sunlight only takes 490 seconds to reach Earth. And then at the most distant point, it takes 507 seconds for sunlight to make the journey.

But the story of light gets even more interesting, when you think about the journey light needs to make inside the Sun.

You probably know that photons are created by fusion reactions inside the Sun's core. They start off as gamma radiation and then are emitted and absorbed countless times in the Sun's radiative zone, wandering around inside the massive star before they finally reach the surface.

What you probably don't know, is that these photons striking your eyeballs were ACTUALLY created tens of thousands of years ago and it took that long for them to be emitted by the sun.

Once they escaped the surface, it was only a short 8 minutes for those photons to cross the vast distance from the Sun to the Earth

As you look outward into space, you're actually looking backwards in time.

The light you see from your computer is nanoseconds old. The light reflected from the surface of the Moon takes only a second to reach Earth. The Sun is more than 8 light-minutes away. And so, if the light from the nearest star (Alpha Centauri) takes more than 4 years to reach us, we're seeing that star 4 years in the past.

There are galaxies millions of light-years away, which means the light we're seeing left the surface of those stars millions of years ago. For example, the galaxy M109 is located about 83.5 million light-years away.

If aliens lived in those galaxies, and had strong enough telescopes, they would see the Earth as it looked in the past. They might even see dinosaurs walking on the surface.


The Sun derives energy by the thermonuclear conversion of hydrogen into helium, deep inside its core. There is convincing evidence that the Sun is getting at least half of its energy by this method.

According to theory, the Sun derives energy by the thermonuclear conversion of hydrogen into helium, deep inside its core. There is convincing evidence that the Sun is getting at least half of its energy by this method. Such a thermonuclear source could power the Sun for nearly 10 billion years. Most scientists think that the Sun (along with the rest of the solar system) is about 4.6 billion years old, which means it would have exhausted approximately half its “life.”

Over the Sun’s lifetime, the thermonuclear reactions would, according to theory, gradually change the composition of the core of the Sun and alter the Sun’s overall physical structure. Because of this process, the Sun would gradually grow brighter with age. Thus, if the Sun is indeed 4.6 billion years old, it should have brightened by nearly 40% over this time.1

Evolutionists maintain that life appeared on the Earth around 3.8 billion years ago. Since then, the Sun would have brightened about 25%,2 though there is some uncertainty in that figure.3 This would appear to present a temperature problem for the evolution of life and the Earth. With the current hand-wringing over global warming, one would expect that such a large difference in the solar output would have greatly increased the Earth’s temperature over billions of years. Yet most biologists and geologists believe that the Earth has experienced a nearly constant average temperature over the past 4.6 billion years, with perhaps warmer conditions prevailing early on.4 The problem of how the Sun could have increased in brightness while the Earth maintained a constant temperature is called the ‘early faint Sun paradox’.

Just how great is the problem? A simple calculation can be made assuming that, over time, there has been no change in the Earth’s reflectivity or the ability of the Earth to radiate heat. While this approach is almost certainly unrealistic, it is useful to illustrate the problem. With these assumptions, we find that a 25% increase in solar luminosity increases the average temperature of the Earth by about 18°C. Since the current average temperature of the Earth is 15°C, the average temperature of the Earth 3.8 billion years ago would have been below freezing (-3°C). Thus when life supposedly was just beginning, much of the Earth would have been frozen.

Even with such a low average temperature some tropical portions of the Earth may have remained ice-free. Naturally, evolutionists could argue that life developed in the warmer areas and then held on until the Earth warmed. However, there are at least two problems with this.

Most geologists seem to insist that over the past 3.8 billion years the average temperature of the Earth has not changed that much. If anything, temperatures before 2.5 billion years ago would have been warmer.

If the Earth had ever been mostly covered with ice year round, then its average temperature would have been even cooler than the -3°C mentioned above. The increased ice cover would increase the reflectivity of the Earth, reducing the heat absorbed from the Sun. This is a common problem with the popular idea of multiple ice ages—once one commences in earnest, the increased reflectivity due to additional ice cover leads to decreased solar heat absorption that is difficult to reverse toward a warmer climate. (The Oard model of a single post-Flood Ice Age caused by warm oceans and volcanic dust in the atmosphere does not have this problem.5 As the volcanic dust eventually dissipated, the oceans provided the heat to melt back much of the ice cover.)

How do evolutionists resolve the early faint Sun paradox? Most assume that the early atmosphere of the Earth had more greenhouse gases than the current atmosphere. This would have kept the Earth warm despite the Sun being less luminous at the time. As the Sun increased in brightness, the amount of greenhouse gases in the atmosphere is supposed to have decreased in such a way as to exactly cancel the increased heat received from the Sun. In other words, as the Sun evolved, the Earth’s atmosphere also evolved to cancel out the effect of the increased solar luminosity. The evolution of life is supposed to have played a role in this evolution of the atmosphere.

Clearly, such evolution of the Earth’s atmosphere would require a very delicate balancing act. While there is some tolerance for deviation, any prolonged deviation from ideal conditions could have led to catastrophic heating or cooling from which the Earth might not have recovered. Venus and Mars are possibly examples of each of these scenarios.

Planetary scientists think that while the Earth and Venus are very similar, Venus’ closer proximity to the sun gave that planet an initial temperature higher than that of the Earth that led to a runaway greenhouse effect. As a result, today Venus has the hottest surface temperature in the solar system. Conversely, Mars is a very cold planet today, yet there is abundant evidence that, early in its history, liquid water once flowed on its surface, indicating that Mars was much warmer. Most researchers say this happened about 3.8 billion years ago. However, at that time the Sun would have been 25% fainter than today. Therefore, the early faint Sun paradox provides a very different problem for Mars: why was that planet much warmer when the Sun was at its faintest?

With the obviously disastrous results on our nearest planetary neighbours, how did the Earth avoid a similar fate? How did the Earth’s atmosphere manage to evolve in such a delicate fashion? One possibility is that it just happened that way. The geological and biological processes removed greenhouse gases at exactly the same average rate to compensate for the increased solar luminosity. What would be the probability of this happening by chance?

Because the evolution of such a delicate balance is so improbable, some have suggested that the Earth’s biosphere behaves as a giant single organism. This pantheistic idea, seriously proposed by scientist James Lovelock, has been dubbed the Gaia hypothesis, after the goddess of the Earth. Repelled by the teleological connotations, many scientists reject the Gaia hypothesis, opting for the appeal to chance.

Of course, another logical possibility is that the solar system is only thousands of years old. In this case, there is no paradox to explain because the Sun has not been around long enough to increase much in luminosity. Many may object that we know that the Sun is 4.6 billion years old, but that is not true. There is no direct way of measuring the age of the Sun. Our understanding of the Sun’s structure does not permit a precise calculation of how bright a ‘zero age’ Sun should be compared with a 4.6-billion-year-old Sun. All that we can conclude is that the older Sun should be brighter than the younger Sun. The 4.6-billion-year age comes from the alleged age of meteorites, and it is assumed that the Sun is the same age. Of course creationists reject the billion-year age for meteorites as well.

So, the early faint Sun paradox is evidence that the Sun, and therefore the solar system, is young and consistent with the 6,000-year age of the solar system as recorded by Biblical chronology.


The Ultimate Space Telescope Would Use the Sun as a Gravitational Lens

Astronomers use several techniques to find exoplanets, including the so-called “gravitational microlensing” method. The light from a faraway star and its exoplanet is bent around another star located midway between Earth and the distant star/exoplanet, which magnifies its image like a telescope lens. Using this method we’ve already discovered intriguing planets such as Kepler 452b that are hundreds or thousands of light years from Earth.

Now Leon Alkalai from the Jet Propulsion Lab and his co-authors have picked up an earlier suggestion from Italian physicist Claudio Maccone to use our Sun, rather than a distant star, to create what might be the ultimate telescope based on the microlensing principle. Alkalai’s team has investigated the viability of the method in detail as a breakthrough mission concept. They also presented their findings at NASA’s recent Planetary Science Vision 2050 workshop in Washington, D.C.

To build such a “telescope,” detecting instruments would be placed at a point in space where the Sun’s gravity focuses lensed light from distant stars. Not only is the idea viable, according to the Alkalai team, it would produce images that separate the distant star from its exoplanet, a critical observation that is the goal of future space telescopes equipped with Starshades. And using the Sun as a lens would result in much greater magnification.  Instead of a single pixel or two, astronomers would get images of 1,000 x 1,000 pixels from exoplanets 30 parsecs, or about 100 light years, away.  That translates to a resolution of about 10 kilometers on the planet’s surface, better than what the Hubble Space Telescope can see on Mars, which would allow us to make out continents and other surface features.

This Hubble Space Telescope image of Mars shows details 20 to 30 miles across. A solar gravitational lens telescope would get even sharper views of exoplanets up to 100 light years away. (STScI/AURA), J. Bell (ASU), and M. Wolff)

Such a super-telescope would also allow spectroscopy of an exoplanet, which would let us identify gases in its atmosphere. Exoplanet science would take a giant leap, and habitable planets, perhaps even signs of life, could be identified.  

There is a downside, however. The telescope’s focal plane instruments would have to be at least 550 AU from the Sun (1 AU, or astronomical unit, is the distance from the Sun to Earth), which is well into interstellar space. The only spacecraft that has reached interstellar space so far is Voyager 1, which covered approximately 137 AUs in 39 years. So we would need a spacecraft that is at least 10 times faster, but Alkalai and his colleagues say this is within the reach of current technology.

Other questions would have to be addressed, as well. How long could such an exoplanet be observed, and would repeat measurements be possible? In general, the advantage of the gravitational lensing method is its ability to detect planets that are at about the same distance from their central star as Earth is from the Sun. Other methods are biased toward planets that are very close to their stars, meaning they are less likely to be habitable. But a gravitational lens telescope would require that the observed star-planet system, the Sun, and Earth be exactly aligned. This is a big disadvantage, because it’s likely we wouldn’t be able to take another look at the planet once it moves out of that rare alignment.

Still, even the possibility of building such a powerful telescope is mind-boggling, and its results would be nothing less than revolutionary. One might wonder whether some intelligent civilization elsewhere in our galaxy is using this very same method to watch us.

About Dirk Schulze-Makuch

Dirk Schulze-Makuch is a Professor at the Technical University Berlin, Germany, and an Adjunct Professor at Arizona State University and Washington State University. He has published eight books and nearly 200 scientific papers related to astrobiology and planetary habitability. His latest books are The Cosmic Zoo: Complex Life on Many Worlds and the 3rd edition of Life in the Universe: Expectations and Constraints.