“亮环绕地”是何等景观？
如果地球像土星一样 ， 外围有一圈圈亮环 ， 从危地马拉看天空又是何等景象？“虚幻地球”系列推测 ， 如果生命关键的一部分改变了—无论是地球还是人类本身 ， 地球将会变成什么样？如果地球外围绕着亮环又是怎样的景象？如果每个人都像植物一样可以进行光合作用 ， 地球又会变成什样？
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土星的环赋予这个星球一个诸如泰坦之王这样雄伟恰当的名字 。 土星的亮环几乎由大大小小的冰构成 ， 跨度达数千英里宽 。 1610年 ， 自伽利略首次发现土星外围的亮环后 ， 这些环就成了土星最吸引人的特征 。
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如果地球外围也有亮环又是何等景象？太空和科学小说的插画家荣·米勒（Ron miller）创作出了奇妙图像 ， 这些图像向我们展示了地球像土星一样外围绕环的景象 。
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星体赤道附近的环是最稳定的 ， 既然如此 ， 亮环所呈现的景象将根据你所处的地表位置不同而有所差异 。 比如 ， 从厄瓜多尔的首都基多（在赤道附近）看去 ， 你将会看到环的边缘 ， 它们就像一条细细的线从地平线垂直升起 。
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如果地球像土星一样外围绕环 ， 从厄瓜多尔的首都基多看到的景象
（图片提供：荣·米勒）
对比之下 ， 北极圈附近这个亮环看上去像是从地平线拱起来 。
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如果地球像土星一样外围绕环 ， 从北极圈看到的景象
（图片提供：荣·米勒）
在气候更加温和的海拔地区 ， 这个环就像一个横跨天的两头的巨型拱门 。
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如果地球像土星一样外围绕环 ， 从华盛顿看到的景象
（图片提供：荣·米勒）
这些亮环不会上升 ， 也不会下降 。 而是固定出现在天空固定的位置 。 这些宇宙地标不论白天黑夜都可以看到 。
如果地球真的有环的话 ， 它们区别于土星环的一个关键点是——冰 。 地球比土星更加靠近太阳 ， 因此太阳光会使存在于地球环上的冰升华 。 同样地 ， 即使地球的环系由岩石组成 ， 也不意味着它们看起来就是暗淡的 。 月岩大部分是灰色的 ， 虽然只反射了12%的入射光 ， 但整个月亮“看起来非常明亮 ， 不仅因为有很多光投射在月球表面 ， 也因为它离我们很近” ， Scharf说 。
地球的环系会有多亮？“大约每平方米1300瓦的阳光照射在地球的大气层上 ， ”纽约哥伦比亚大学天体生物学主任Caleb Scharf说 ， “如果地球环反射10%的光的话 ， 那么每平方米反射光就和一个130瓦的灯泡发出的光一样多 。 ”
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如果地球环存在的话 ， 昼夜平分点时的天空看起来会是什么样子？（图片来源：Ron Miller）比月球更近
【土星|如果地球有光环的话，那会发生些什么？】环系离地球到底会有多近？它们能到达的最近的地方位于大气层之上的热层 ， 它高达620英里（1000公里） 。 大气阻力会把任何低于这个高度的环系物质的速度降下来 。
环系到底可以延伸多远？根据洛希极限 ， 任何在地球某一距离内航行的物体 ， 都会在地球引力作用下解体成环状 。 任何与月球尺寸一般大小的物体 ， 当低于距地表1365英里（11850公里）高度时都会解体 ， 最后在地球周围形成一个环 。
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总的来说 ， 环系轨道很可能比月球轨道更加接近地球 。
环还是环系？星体还是星体系？
地球是否能拥有一个或者多个环取决于地球是否也拥有“牧羊犬卫星” ， 小星体可以使环系间更加清晰并能使颗粒限制在环内 。 土星环有着很多牧羊犬卫星 ， 例如土卫十六 。 地球环上的牧羊犬卫星可能会像晶莹的珍珠般环绕在环系边缘 。
Scharf表示 ， 如果月球像地球一样大 ， 那么地球就不可能拥有持久的环系 。 他解释道 ， 当月球引起地球潮汐的引力和地球引力相同时 ， 月球引力可能会破坏任何环 。
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落下的阴影
根据一天中的时间 ， 一年中的季节和纬度位置 ， 地球的影子可能会落在这个环上 。 地球的影子在环上看起来可能会是椭圆形的 ， “并且会随着时间推移而移动” ， 沙夫说 。
从北回归线的角度来看 ， 如果地球有像土星一样的环 ， 它的阴影落在环上 ， 天空看起来可能会是什么样子 。
在昼夜平分点的时期 ， 太阳将会和地球的环处于同一平面 。 在这段时间 ， 在地球的中纬度地区影子将会穿过环在最大程度上伸展 ， 将他们的一大部分投射到黑暗中 。 在赤道地区 ， 这个环会把太阳一分为二 ， 将一个引人注目的影子投射在半个地球上 。
在昼夜平分点时 ， 如果地球有像土星一样的环 ， 天空从赤道看起来会是什么样子 。 这个环本身会将自己的影子投射在地球上 。 在北半球的夏季和南半球的冬季期间 ， 环会把影子投射到南半球 ， 反之亦然 。 这意味着两个半球的冬天都会比现在跟寒冷更严峻 。 然而 ， 环的光同时会增加地球所接收的光的总量 ， “所以对气候的影响很难精确描述” ， 沙夫说 。
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围绕着环的神话
作为天空中从未改变位置的空中标志 ， 几乎可以确定它将会在神话中产生重要影响 。 在温带地区 ， 人们可能会将环的弓形想象成连接天堂和人间桥 。 由于环的形态随着纬度而变化 ， 所以它对人们的意义也会随之变化 。 考虑到地球上的战争是如何起源于对宗教教义的对立观点 ， 有人可能会想搞明白 ， 如果人们开始漫游地球并且观察环的形态变化会发生什么 。
除此之外 ， 环的存在无疑会诱使人们开始漫游世界 。 鉴于环的形态很像一个大拱形 ， 探索者也许会想看看拱形从哪里着陆 ， 就像一个人想看到彩虹的尽头 。
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此外 ， 沙尔夫指出 ， 在环上地球阴影的边缘周围 ， 人们会看到通过地球大气层过滤的光 。 你可能会在阴影的边缘得到一些绚丽的颜色 ， 也许是血红色的边缘 ， ”他说 。 “我可以想象各种各样的关于它的神话 。 ”
然而 ， 根据纬度和季节的不同 ， 太阳的轨道可能会从环的后面穿过 。 组成环的粒子很可能会分散太阳的光线 ， 使其看起来模糊 。 沙夫说:“想想一个文明会赋予太阳在光环背后的精神意义 ， 这很有趣 。 ”
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导航员的指南
这些环可能会成为不错的导航辅助工具 。 人们可能想知道 ， 它们是如何支持旅行、勘探、贸易、移民和入侵的 。
例如 ， 几个世纪以来 ， 当水手们在海上或看不见陆地的地方时 ， 他们很难精确地确定自己在地球上的经纬度位置 。 长期以来 ， 航海家们都有利用天文学来确定纬度的方法——白天观察太阳的高度 ， 晚上观察北极星的高度——但找到一种计算经度的方法 ， 在钟表工程（计时工程）上取得了突破性进展 。
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天空中的光环可能会帮助航海家以多种方式估算经度 。 牧羊人卫星可以在可预测的轨道上绕地球运行 ， 就像时钟上移动的指针一样 。 土星环拥有神秘的辐条 ， 可能与土星的磁场有关 ， 而地球环上的任何辐条都可以充当时钟表面上的时间标记 。 地球的阴影在光环上移动的方式也可以帮助它们充当一个巨大的宇宙时钟 。 沙尔夫说:“你真的可以通过这些环得到一种精密的计时系统 。 ”
环与它的空间位置
根据光环的位置 ， 卫星和航天器原则上可以在环下面运行 。 例如 ， 国际空间站在地球表面上方约250英里(400公里)的轨道上运行 ， 可能在环以下 ， 而地球同步卫星在地球表面上方约22235英里(35786公里)的轨道上运行 ， 很可能远在土星环之上 。 然而 ， 这些环很可能会分散来自赤道轨道上的卫星和航天器的无线电信号 ， 从而限制了它们的使用 。
不过 ， 沙夫说 ， 这些光环可能会干扰天文学 ， 妨碍地面观测夜空 。 这反过来可能会限制环状行星上的科学家对宇宙关键细节的了解 ， 比如其他星系的存在 ， 或者宇宙的膨胀 。
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岩石世界拥有光环的可能性有多少？早先的研究发现火星的卫星火卫一可能曾经是围绕在这颗红色行星周围的光环 。 随着时间火卫一越来越靠近火星 ， 它很可能会在跨越了数百万年时光后 ， 再次被撕裂成火星的光环 。
地球或许曾经也拥有一个光环 。 我们的星球出生在大约45亿年前 ， 并且此前研究表明月球的诞生时间要稍晚一些 。 现在对月球起源的普遍解释是月球诞生是两颗原行星的碰撞产生的结果——或者称作胚胎世界 。 其中一个就是新生地球 ， 另一个则是一块叫做忒伊亚的火星大小的岩石 ， 它的起名来源于希腊神话中的月之母 。 这次撞击可能在地球周边形成了一圈碎片环状物 ， 这些碎片最终合并成了月球 。
总之 ， 虽然拥有环的地球的场景似乎看起来是个幻想 ， 但它可能曾经 ， 在时间长河中的某一时刻是真实存在的 。
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相关知识
火星是距离太阳第四远和太阳系中第二小的行星 ， 它仅比水星大 。 在英语中 ， Mars是罗马战神的名字 ， 并且在它被提及时 ， 它通常都被称为“红色星球” 。 后者是普遍存在于火星表面的氧化铁造成的影响 ， 它给与了火星一个在目力可及的天文星体中与众不同的红色外衣 。 火星是一颗类地行星 ， 它有稀薄的空气 ， 表面特征使人想起月球上的撞击坑和地球上的山谷、沙漠以及极地冰盖 。
火星的日期和四季与地球类似 ， 这是因为它的自转周期和相对于黄道面的自转轴倾斜角都和地球的相似 。 火星是奥林匹斯山和水手号峡谷群的所在地 ， 奥林匹斯山是太阳系所有行星中已知的最大的火山和最高的山 ， 而水手号峡谷群则是太阳系中最大的峡谷之一 。 火星北半球平坦的北极盆地覆盖了整个星球的40% ， 这可能是一次巨大的撞击留下的表征 。 火星有两个卫星 ， 火卫一和火卫二 ， 它们都很小并且外形不规则 。 它们或许是可以被捕获的小行星 ， 就像火星—特洛伊族小行星中的5261号小行星尤里卡一样 。
作者：Charles Q. Choi - Live Science Contributor
FY：Astronomical volunteer team
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