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地球一天「奔跑」5200萬公裏,一直向宇宙深處前行,要去哪兒?

2024-07-18科學

經濟快速發展,社會上「及時行樂」的觀念也很流行,好多人都想擺脫外在的束縛,不管是工作方面的還是家庭方面的,能擺脫束縛來一場隨意自在的旅行,是大家最渴望的。

要知道,就算咱們天天在辦公室坐著,也能實作「坐地日行八萬裏,巡天遙看一千河」,為啥呢?就因為地球一直在運動。

咱們大多數人剛開始了解地球運動的知識,基本都是在中學的時候,地理書裏把地球運動的形式講得挺詳細。咱們原以為這就是固定不變的旋轉運動和圓周運動,哪能想到地球一直朝著宇宙深處跑,一天能「沖」 5200 萬公裏,難道地球也想「溜」啦?它到底想奔哪兒去呀?

【地球的運動】

地球的運動主要有自轉和公轉這兩種,自轉是以地軸為中心,公轉是以太陽為中心。先來說說自轉。地球自轉的方向是自西向東,要是在兩極看,旋轉情況不一樣,在南極點上空是順時針轉,在北極點上空是逆時針轉。

地球自轉的平均角速度大概是 7.292×10-5 弧度/秒,赤道那兒的自轉線速度為 465 米/秒。雖說現在一天的時長是 24 小時,可實際上地球自轉一圈只用 23 小時 56 分鐘。

而且科學家觀測發現,地球自轉的周期並非一直不變,差不多每十年就會增加或減少幾秒,只是減少的那點兒數值很小,幾乎不用在意。

地球自轉呢,咱們最直接的感覺就是世界有了「晝夜更替」。咱可以琢磨琢磨,要是地球不自轉,這世界得啥樣。說白了,那時候地球就老是固定一面沖著太陽,另一面永遠黑著。在這種狀況下,啥生物都活不了,因為不管哪一面,環境都差得要命。

公轉就是說地球一直沿著固定的軌域圍著太陽系的「老大」轉,這老大肯定是太陽呀。按照現在關於太陽系誕生的說法,整個太陽系起初就是一片星雲,後來塌縮後物質聚集才有了最初的太陽。原始太陽憑借自己特別大的品質把空間裏其他碎片聚整合的天體吸引過來,還把它們固定在一個地方,讓它們圍著自己運動。沒跑,咱們地球就是其中一個。

地球公轉的平均速度是 29.78 千米每秒,繞著太陽轉一圈大概得 365.2564 天,為了好算,咱們就把一年的時間大概算作 365 天。在公轉的時候,會有所謂的近日點和遠日點出現。

總的來講,地球自轉和公轉的狀態大概在太陽系剛形成的時候就存在了,可也有科學家表示,地球運動的原因可能更復雜,不光涉及地理學、天文學,跟物理學、化學等領域也有牽連。雖然如今我們弄清楚了地球運動的基本規律和具體數值,但還沒法科學、詳細地說明這種運動產生的根源究竟是啥。

得說一說,地球表面一直在進行那種變化不大又來回重復的運動,這讓咱們覺得它好像一直就在一個地方沒動。不過科學家深入研究後發現,這種運動不是單純來回重復,而是在「往前」走。就是說,地球每天正以 5200 萬公裏的速度朝著宇宙深處跑呢,至於最後能跑到哪兒,咱也不清楚。

【太陽系帶著地球跑】

大夥都清楚宇宙老大了,大得遠超人類能想出來的樣兒。早先,人還沒造出望遠鏡的時候,光憑肉眼根本沒法好好觀測宇宙。可人類頭一回拿望遠鏡對著天空,就知道宇宙深不見底,也曉得人類太渺小啦,原來咱們覺著挺牛的地球,不過是千萬億顆星星裏頭普普通通的一顆罷了。

那地球為啥朝著宇宙深處跑呢?其實是咱們所在的太陽系在動,地球是太陽系裏的天體,自然也就沒法不和它一起「漂泊」。

從上面講的地球公轉的知識咱們能知道,太陽是個重力源,用重力拉著太陽系裏的各種天體,讓它們圍著自己轉。可太陽系在宇宙尺度裏只是個特別小的系統,在它上頭還有更廣闊的銀河系呢。

所以處在銀河系懸臂上的太陽系,一直繞著銀河系的銀心活動。太陽系離銀心大概 2.4 到 2.7 萬光年,運動速度是 220 千米/秒,得 2.5 億年才能轉一圈,跟咱的 365 天一比,這數位可大太多啦。

不過更嚇人的是,科學家發現銀心那有個「超級大的黑洞」,就好像是銀河系中心張著大嘴巴的兇猛巨獸,一直拉扯著系內的天體朝它靠近。

所以,地球每天跑 5200 萬公裏的原因總算搞清楚了。太陽系實際上受著銀心中心那個巨大黑洞的作用,運動時可能還在朝它靠近。要曉得,黑洞的重力在宇宙裏可是最大的,把小小的太陽系吸引過去不算啥難事兒。

不過,大夥別太擔心啦,咱們不會有一天被這個黑洞給抓去吞掉的。科學家觀測發現,這個黑洞叫人馬座 A*,品質差不多是太陽的 400 萬倍,之前它劇烈活動造就了如今的銀河系。

不過在經歷了那一陣子的「胡吃海塞」之後,它就安靜不少,只是偶爾發出點兒微弱的射電波,就好像在銀河系中心「打呼嚕」似的。睡著的它對咱們沒啥大威脅,況且咱們所在的懸臂在銀心的三環外頭,就算倒黴也得等幾十億年甚至更長時間以後呢。

【地球要去哪裏?】

在咱們的理解裏,跑起來一般都有個要去的地方,那地球跑的地方又是哪兒呢?憑咱們現在的科技,沒法給個準話,不過能依據目前總結出來的宇宙天體運動的規律,猜上一猜。

首先得搞清楚,宇宙空間其實根本沒有「上下左右」或者「東西南北」這種明確的方向劃分,從某種意義上講,它是「無限大」的。在這個超大的空間裏,有著數不清的天體和星系,地球的執行實際上是朝著一個不清楚的方向,只是為了方便咱們理解,就把它說成「向前」。

其次啊,前文解釋完,大家應該都明白了,地球跑起來是跟著太陽系的,太陽系又跟著更上面的銀河系。那地球這次旅行的最終地點其實就是銀河系的最終地點,銀河系現在的終點是仙女座星系,大概 40 億年後就會和它撞上。所以啊,地球第一個要去的地方就是仙女座星系。

要說相撞之後再合並成更大的星系,那這個星系會跑到哪兒去,咱們可沒法預料。而且 40 億年後,人類和地球也許早就沒了,咱們這輩子都看不到地球一路跑的終點。

【神奇的萬有重力】

不管是地球運動的規律,還是宇宙裏更大天體系統運動的規律,實際上都被萬有重力影響著。那到底啥是萬有重力?它的本質到底是啥?

1687 年,牛頓出版的【自然哲學的數學原理】這本書裏,他最先提出了萬有重力定律,就是說任何物體相互之間都存在吸重力,這力的大小和各個物體品質成正比,跟它們之間距離的平方成反比。

萬有重力的發現解決了好多讓人困惑的問題,像地球那麽重,咋就能在空曠的宇宙裏懸著?為啥地球能讓月球圍著自己轉,當自己的忠實保鏢?這些呀,從萬有重力裏都能弄明白。所以,萬有重力的發現被稱作 17 世紀自然科學最了不起的成果。

到了愛因史坦那個時候,他又對重力給出了新的說法。

廣義相對論講了:有品質的物體能讓它周邊的時空變彎,在這彎曲的時空當中,所有物體都會自然而然順著測地線(也叫「短程線」)運動,呈現出靠攏的樣子。

所以呢,按照廣義相對論的說法能知道,萬有重力的根本其實就是時空彎曲。後來有不少科學家用愛因史坦的重力場運算式 Gab=8πTab,搞了著名的星光偏轉實驗,最後得出的數據跟實際觀測的數據完全相符。

【宇宙中的天體正在與地球漸行漸遠】

到現在為止,大家都比較認可的宇宙起源說法是「宇宙大霹靂」理論。好多人認為爆炸完了宇宙就徹底涼了,就是說,整體的樣子就不再變了。但實際不是這樣,咱們的宇宙現在還在膨脹呢,而且這種膨脹讓好多天體正在飛快地離我們遠去。

這就是有名的哈伯紅移定律。1929 年,哈伯用望遠鏡發現河外星系在往後退,跟地球的距離越來越遠。它的退行速度 v 和距離 d 是成正比的,所以哈伯定律的計算式子是 v=Hd 。

這訊息讓人類挺沮喪的,咱到現在連太陽系都飛不出去,更別說飛出銀河系去探索那些河外星系啦。它們退行的速度比咱們能到達的速度快多了,說不定那兒有其他文明呢,可就因為這樣的退行,咱們沒機會和他們相見了。

【宇宙中的交通事故】

確實,宇宙大得超乎咱們的想象,天體數量也特別多。正因如此,宇宙裏運動的天體常常會撞在一起,這種慘事兒以前就在地球上發生過。

科學家推測,地球剛形成那會兒跟一顆小行星撞一塊兒了,這一撞,把地球直接撞「歪」了,也就是說,咱以前可不是像現在這樣「側躺著」的。自轉面和公轉面之間 23.5°的夾角就是那時候形成的,甚至有人講,月球其實就是那顆小行星的殘骸。再瞧瞧太陽系的其他星球,比如說天王星,那是徹底被撞得「躺倒」了,自轉起來就跟在地上打滾似的。

所以啊,真不好說地球一直這麽往前走,還會不會再碰到別的天體。要是像過去那樣嚴重的撞擊事件又發生了,那地球可能又得一片慘狀了。