红矮星能否照亮地球？比邻星给出的答案很意外

“如果把地球放在一颗红矮星那里，它会不会被照亮？天空会是什么景象？”最近和朋友们聊了好几期关于红矮星的天文知识。有位朋友很好奇，问了这样一个问题。红矮星是恒星家族中质量和光度最小的一类。如果把地球放在红矮星那里会怎样呢？我们就拿离太阳最近的恒星——比邻星举例来聊聊这个问题。

先来认识一下比邻星：比邻星距离太阳大约4.2光年，是一颗典型的低质量红矮星，质量只有太阳的12%，半径只有太阳的15%，约10万公里。表面温度才3000K，大约2700℃，总光度只有太阳的1.7‰。也就是大约六百分之一。
比邻星的光度低到什么程度呢？如果把太阳比作一盏1000瓦的探照灯，那么比邻星就是一只大约只有1.7瓦的小夜灯。这么一对比，你对比邻星的光度有所了解了吧？即便如此，只要地球靠得足够近，也能够感受到它的温暖。

回到正题，如果把地球放在比邻星那里，它会不会被照亮？来讨论两种情况！
首先，地球位于比邻星的宜居带内。宜居带就是指恒星周围温度“刚刚好”的一个区域。行星在这里表面温度不太高也不太低，理论上可以让液态水存在于行星地表。水是地球生命存在的基础。所以宜居带也被叫作“可能存在生命的区域”。太阳的宜居带大约在0.7~1.5天文单位（1.05亿~2.25亿公里）之间。地球距离太阳1天文单位，恰好位于太阳的宜居带中。
由于比邻星的表面温度太低，所以它的宜居带必须离它非常近。科学计算表明，比邻星宜居带大约在0.05天文单位左右，也就是大约750万公里处。这就意味着，此时地球与比邻星的距离只有750万公里，比水星与太阳的距离还要近得多。

距离近了，恒星看起来就会很大。在距离比邻星750万公里的地球上，我们会看到一个视直径比太阳大3倍，视面积大9倍的“大太阳”。数字很抽象，打个比方你就懂了。从地球上看，太阳的视直径约为0.5度。它的视大小就相当于我们看一个7米远的网球一样。在位于比邻星宜居带中的地球上看比邻星，视直径则达到了1.5度，其视大小相当于7米远的足球。
如果只看大小，一个红彤彤的“大太阳”悬在空中，的确很震撼。但如果看亮度，比邻星的可见光辐射非常弱，即使在它的宜居带内，地球接收到的可见光也只有太阳的几十分之一到几百分之一。

跟太阳照射下的地球天空比较一下。太阳直射时，地面的照度约为10万勒克斯（照度单位，用来描述光照射到某个表面上的强度），阴天时约为1万勒克斯，黄昏时约几百勒克斯，而在比邻星宜居带内，即使正午，地面照度也只有几千勒克斯，比平时的阴天还要暗一些。
即使光线再昏暗，毕竟是在比邻星的宜居带内，地球的表面温度可以维持到水的冰点以上。海洋不会完全冻结。生命也许会在这样的地球上诞生。不幸的是，地球如此靠近比邻星，很可能被潮汐锁定，一面永远朝向比邻星，一面永远背对。这样的地球一面是永昼，昏暗温暖；一面是永夜，酷寒黑暗。两个半球之间的巨大温差会驱动强烈的大气环流，风速可能比地球上的台风还猛烈。

一颗红彤彤的“大太阳”挂在天空中，永远不会落下，永远是昏昏暗暗的。当地球位于比邻星宜居带时，大概就是这种景象。
其次，当地球距离比邻星1.5亿公里，又会发生什么？

只要远离比邻星1.5亿公里，比邻星在天上就缩成了一个点。它变成了一颗非常亮的红色星星。此时它还能照亮地球吗？我们可以算一下：太阳在地球处的照度约10万勒克斯；比邻星的光度只有太阳的1.7‰，在同样的距离下，比邻星的照度只有大约170勒克斯。

这是什么概念呢？它大致相当于非常阴暗的阴天。如果你觉得这也没想象的那么糟糕，那就错了。因为这170勒克斯来自天空中的一个点光源，而不是像阴天那样整片天空均匀散射。所以天空中除了比邻星亮得刺眼外，其他大部分天空都是黑色的。比邻星的红光在地面留下了极其浓重的阴影，看上去十分诡异。
以为这就完了吗？当天上的“太阳”小成一颗星星时，地球将变得极其寒冷。这时候的地球接收到的总辐射功率只有太阳照射时的1.7‰，地面平均温度会降到零下200℃以下。

你知道这意味着什么吗？地球表面温度已经低于氧气和氮气的沸点。地球大气这两种主要的气体都开始液化。地球大气层消失，海洋被冻结。地球完全变成一颗死寂的冰球。
看来地球还是位于比邻星宜居带中好些啊！至少还有大气层和海洋存在。这也不见得。比邻星是一颗非常活跃的耀星，它经常爆发耀斑，紫外线和X射线强度会在短时间内激增几百倍甚至上千倍。这些致命辐射足以剥离地球大气层，吹干海洋。
看来红矮星照耀下的世界，与我们熟悉的地球完全不同。我们不禁要问，红矮星的宜居带真的“宜居”吗？