1543年,波兰天文学家哥白尼在【天体运行论】中提到日心说的观点。 在他看来,曾经地球为宇宙中心的观点其实是错误的,太阳才是真正意义上的宇宙中心。只可惜由于这种观点对于那个年代的人影响和冲击实在太大,所以并没有多少人愿意接受。而 宗教为了稳定自己宣扬的地心说,更是不顾一切地阻碍日心说的宣扬 。
时至今日,经过不断的发展探索之后,我们知道 日心说其实也是一种错误的论述,太阳也并非是宇宙的中心 。只不过在这件事情上,其实绝大多数人还忽略了另外一个关键点,那就是地球不仅自转以及围绕太阳公转,其实还在 以超快的速度横穿宇宙 。科学家们经过研究发现,这个速度大约为 每秒600公里 ,只是人类 毫无感觉,浑然不知 。
四大基本力
事实上,许多现代人在第一次看到这个信息的时候都能够接受但难以理解。在现代天文学的普及之下, 天体运动概念已经深入人心 ,可600公里每秒究竟是如何计算出来的呢?不仅如此,当速度达到这个程度之后,为什么我们人类毫无感觉?想要了解具体原因,我们可以 从天体为什么运动开始说起 。
很多人都知道 宇宙是一个广阔无垠的空间,同时也是所有时空的集合 。可除此以外,宇宙的基本运行规律究竟是什么呢?难道每个星系都在属于自己的「圈层」之中独立的运动?
然而答案并非如此,在天文学的界定之中,宇宙有着 四大基本力充斥着整个空间, 这四大基本力分别为 强核力,弱核力,电磁力以及引力。 更重要的是,这四种力并不会因为星系的区别而被阻隔开来。它们就像是看不见的丝线一样, 牵连着每一个星系甚至每一个天体 。
就目前的研究结果来看,前三种力都可以在量子电动力学中得到很好的解释。也就是说,在原子,物质粒子的运动过程中,都会有不同的表现来证明 力的存在 。然而对于引力来说,却 始终无法量子化 。
简单来讲,前三种力证明了微观世界中, 各种微观物质一直都在不停的运动,可引力还始终停留在天体运动之中。 不仅如此,和人们想象之中不同的是, 引力 的作用能力是四大基本力中 最弱 的。只不过 由于引力的存在,所以才会有宏观世界的基本运行模式。
可既然如此,为什么在了解地球运动的时候,还要将另外三种力带上呢?这主要是由于世界虽有微观和宏观之称,但两者其实就是一个整体。 如果没有其他力的共同作用,引力也只能携带着大物质前行。 所以从这里我们就可以了解到, 有着四大基本力的影响,地球才会在宇宙之中不断的运动 。
不只是地球, 宇宙中所有的天体以及星系其实都在不停的运动 。哪怕是银河系这样庞大的星系,其实也是在围绕更大的宇宙结构运行。在这个过程之中,地球自然也就会出现穿越宇宙的情形。
参照系
虽然运动的缘由已经找到,可运动的速度又是如何计算出来的呢?这就和 参照系 有一定的关系了。不仅如此,参照系的不同,地球所表现出来的速度其实也是不一样的。
在了解这件事情之前,其实可以举一个简单的例子来帮助理解。我们假设地球是一个 静止不动的整体 ,可我们所生活的 城市却在以某一个速度不断的前行 。那么在城市之中穿行的所有交通工具,其实都有一个 「相对速度」 。而假设某一个人此时正乘坐着这些交通工具,那么他相对于城市以及地球,运行的速度都是不同的。
地球也同样如此,我们曾经了解到的地球运动只有自转和公转,运行速度分别为 466m/s以及29.79km/s, 这种区别就来自与参考系的不同选择。可在这之外, 难道太阳就是恒定不动的吗?
事实上,如果 将太阳以及太阳系当作一个整体 ,那么这个天体 同样会受到引力的控制影响 。在引力的作用下,太阳系自然也会遵循万有引力定律,并且和地球一样存在着公转和自转。
根据天文观测数据显示,太阳系距离银河系中心位置大约为2.64万光年,而整个太阳系围绕这个中心运行一圈所具有的速度则在250km/s,各大天体运行速度则大约为220km/s。
很多人会疑惑,为什么同一个整体内不同的天体会有不同的速度表现?这主要是由于 太阳系内部天体本身就有一段距离 。
其实这很容易理解,和古希腊哲学家,科学家亚里士多德所提出的 「车轮悖论」 是同一个概念。在太阳系以及内部天体 共同围绕银河中心进行运动 的时候, 各自所走过的路径以及距离银河中心的半径是不一样的 ,所以最终得出的 相对运动速度自然也不一样 。
了解了这一点以后,我们就可以继续将参照系放大。 与地球和太阳系公转相同,由类似银河系一样的极大星系所组成的本星系群,其实也在围绕着室女座超星系团运动。 而室女座超星系团同样会围绕着宇宙的中心运动,在这样的极大星系运动过程之中,地球以600km/s的速度横跨地球,其实也就不难理解了。
而我们人类之所以会完全感受不到这种变化,其实主要就是因为 人类太过渺小 。别说是人类,即便是地球本体,或许都无法相信自己正在进行着运动。它和我们人类一样, 就像是乘坐在太阳系这辆「列车」上的乘客,默默无声的前行。
相对静止与碰撞
可既然地球一直都在不停的运动, 为什么没有和其他的星系发生碰撞呢? 主要原因就在于 相对静止。 我们在初中物理课程中都听说过这样一个故事,在第二次世界大战期间,曾有 战斗机飞行员徒手抓住了和自己闭「并驾齐驱」的子弹 。而地球以及太阳系在太空中的运行模式,其实也和这种「并驾齐驱」十分想象。
我们都知道银河系中存在 1000亿到4000亿颗类似太阳的恒星,太阳系在银河系中像是一枚尘埃。 可也正因如此,所以太阳系才会严格遵循银河系中的法则,和其他天体以及恒星系友好和平的相处。而即便出现了某些「误会」,其实也是无关紧要的。
那么宇宙中的所有星系是否会在相对静止的情况下,永远保持稳定呢?这种理解也是错误的。 相对静止仅仅只是星系在某一个宇宙环境某一个阶段中的一种状态, 可这种状态 并非是稳定的。 就像在2012年的时候,天文学家们就 确定银河系最终将会和仙女座星系发生碰撞。 甚至就目前而言,两个星系的 边缘位置 已经开始产生了一些 小「摩擦」 。
既然如此,为什么我们还是没有任何一点感觉呢?其实这主要是因为 两个星系太大,而它们碰撞的相对速度又太低 。以银河系为例,从中心到边缘地区分别为 银心,银河,银盘,银晕,银冕, 其辽阔程度绝对不是我们人类能够想象的。
而在这些组成之中, 银冕就像我们更加熟悉的太阳风一样,影响范围极大 。在仙女座之中,内部情况也同样如此,所以两者现如今主要还是 最外围开始接洽 ,也就是最外围的空间逐渐融为一体。而由于天体的体积在宇宙空间中的存在 极其渺小, 所以 并没有发生什么实体碰撞现象。
根据天文学家们推测, 两个星系最终彻底碰撞完成,至少需要四十亿年的时间。 在这个过程之中,由于仙女座星系的直径和银河系接近,所以两个星系最终很有可能会 形成一个更大的椭圆系星系 。只不过到了那个时候,太阳系或者地球会发生什么样的变化,科学家们就无从知晓了。
银心黑洞
值得一提的是, 在地球穿越宇宙的运动过程之中,其实银心黑洞绝对是功不可没的 。了解天文学的人都知道,黑洞并不是我们想象之中的「黑色洞口」,而是某一个恒星在 热能源消耗殆尽 之后,质量超过了 奥本海默极限 所形成的特殊天体。
经过长时间的研究追踪分析,天文学家们发现,恰好在银河系的正中心,就存在一个 超大质量的黑洞 , 其质量大约是太阳的400万倍,光是视界半径就达到了1300万公里。
视界半径:黑洞的半径,也能指代刚好能够被观察到的时空半径。
对于这个黑洞,科学家们将其命名为 「人马座A」 。
假设地球或者太阳系直接出现在这个黑洞的视界范围之中,那么地球以及太阳系都会 被它释放出来的巨大吸引力瞬间撕碎 。好在由于距离的关系,我们这里能够感受到的力已经 十分安全 ,并不用因此担心。
前文所讲,在宇宙四大基本力的作用下,所有星系以及天体,都会围绕更高级别的宇宙结构作环绕运动。对于地球而言,其实 能够接触到的最高结构也就是银心黑洞 。毫不客气地说, 再上一级别的引力源,和地球根本没有什么关系。
宇宙浩瀚无垠,600km/s的速度看起来十分吓人,可这对于整个可观测宇宙460亿光年的半径来说,根本就不算什么。 从这一点上来说,我们浑然不知,也算是情理之中的一件事情。
结语
其实理解地球的移动速度和我们在日常生活中面对相关的速度问题时,并没有什么区别,最重要的就是 寻找合适的参考系 。在远古时期,当人类的视野还停留在地球表面的时候,又有多少人会想到地球在进行着自转和公转运动呢?
而在人类开启地外探索以后,我们 对宇宙的好奇心日益强烈 ,无数科学家穷尽一生只为能够再多寻找到一点宇宙真理。时至今日,我们所有人都知道自己在宇宙中的渺小,可那又如何? 千里之行始于足下,人类的太空探索之路必然会越走越远 。