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回顾:1年69亿公里,地球在银河系中狂奔,为啥天上星星的位置不变?

2024-10-24科学

综述

太阳是一颗恒星,地球和太阳系的其他行星都围绕着太阳运动,这是一直以来的常识。但其实,太阳并非是真正的「恒星」,其他行星在围绕太阳公转的同时, 太阳也会带着其他行星围绕着银河系公转。

太阳绕着银河系进行公转的速率是220公里/秒,一年就可以行进64亿公里。 太阳每年行进如此长的距离,为何我们在地球上观察到的星星位置却不会有变化呢?

太阳系和银河系

宇宙中星系的数量有千亿计,太阳所在的银河系只是其中一个。 银河系是一个扁平状的螺旋星系,直径约有12万光年,其内部有约2000亿颗如太阳一样的恒星。

银河系中心存在一个超大质量的黑洞,超大的质量吸引着外围的4条旋臂上的天体围绕其转动。 我们所在的太阳系就处于4条旋臂中的猎户旋臂上。

太阳距离「银心」约2.6亿光年,围绕「银心」的公转速度约为220公里/秒,每年狂奔64亿公里的距离。 太阳系围绕「银心」公转一周称作一个「银河年」,而一个「银河年」大约相当于2.2—2.5亿个地球年。

太阳自诞生起,距今已经有50亿年的时间了,大约已围绕「银心」公转了20圈。太阳在公转的同时,系内的各大行星也会和太阳一起围绕「银心」旋转。这样看来,各大行星的运动轨迹并非是一个圆,而是螺旋形状。

银河系中,绝大多数天体所在区域形成的平面被叫做「银道面」。太阳在公转时,并不是一直处于银道面中,而是在银道面上下以波浪的方式规律行进。

大约每隔3200万年,太阳就会穿越一次银道面 ,上一次太阳穿越银道面还是在300万年之前。 有科学家认为,太阳在银河系中穿越不同区域时,会对地球造成一定的影响。

有的区域星际物质密度较大,太阳系内的各种小天体如小行星,彗星等 ,在穿越这类区域时会受到星际物质引力的干扰,提高地球被小行星撞击的概率,形成周期的「物种大灭绝」。不过这只是一种推测,还并无确切的定论。

宇宙中太阳一刻不停地围绕着「银心」公转 ,地球围绕太阳运转一周后,回到的已经不是原来的宇宙位置了。 既然如此,那为何我们看到的星星位置却没有出现太大的变化呢?

相对静止的星体

宇宙中不存在绝对静止的天体,一切天体都在不断运动,只有在特定的参考系下才会表现出静止的状态。 人类观察到的星体也是如此,不管是太阳还是地球,或者其他行星,都处于不断运动的状态。

人类之所以观察不到各种星体在移动,是因为这些星体和地球处于一种相对静止的状态。地球上, 人类肉眼所能观察到的星体距离地球都在1000光年之内 ,这其中包括太阳系内的星体和很多系外星体。

地球上的人类可以通过肉眼观察到金星,木星,水星,火星和土星五大行星。 这五大行星和被太阳带动,和地球同步绕「银心」旋转,人类自然观察不到它们的位置变化。

太阳系外的其他星体同样在绕着「银心」旋转,它们和太阳系之间也差不多处于相对静止的状态。 好比两个人乘坐一辆汽车,车内的两个人就处于相对静止的状态,互相感受不到对方在运动。

银河系旋臂中的太阳系和其他系外星体共同围绕「银心」旋转,形成相对静止,可能不同星体运动的速度有些许差别,但人的肉眼却无法观察到它们的位置变化。

地球和星体的距离

人类观察不到星体位置变化的另一个因素便是距离。人类能观察到的系外星体,对于地球而言距离实在是太大了。

人类能观察到的北斗七星,距离地球最近的是「星体」,有78.2光年远。 用来指引方向的北极星距地球有433光年之远。 距离地球最近的一颗恒星是比邻星,大约有4.2光年。

如此之远的距离,人类很难直观地观察到它们的位置变化。 假设在一个开阔地带,一个人以5米/秒的速度在你面前运动,你很容易就能感受到他的位置变化。 但如果他距离你有10公里之远,你就很难感受到他的位置变化。

银河系内的星体也是如此,它们无时不刻不在运动。但由于距离地球太过遥远,加上宇宙中又十分开阔,没有合适的参照物,所以很难通过肉眼观察到它们的位置变化。 只有使用高精度的望远镜,才会观察到它们位置上的细微变化。

星体的变化尺度是数以万年计的,如今人类观察到北斗七星的排列像一个「勺子」, 但在10万以前却更像一个「铲子」,而到了10万年后,又会呈现出「推车」的形状。 其他星座的变化也是如此,变化尺度动辄数万年,人类短暂的寿命很难感受到它们的变化。

结尾

银河系中的太阳系和其他星体都会围绕「银心」运转, 地球和其他星体会处于相对静止的状态 ,即使其他星体有一定的变化,但对于观测的人类来讲变化程度太过微小,并不能直观地察觉到它们的变化。

相比于整个宇宙而言,人类实在是太过微小,太过微不足道了。但这并不妨碍我们人类对宇宙的探索,正是因为宇宙如此浩瀚和广袤,才让人类的探索更加有意义。