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地球一天「奔跑」5200万公里,一直向宇宙深处前行,要去哪儿?

2024-07-18科学

经济快速发展,社会上「及时行乐」的观念也很流行,好多人都想摆脱外在的束缚,不管是工作方面的还是家庭方面的,能摆脱束缚来一场随意自在的旅行,是大家最渴望的。

要知道,就算咱们天天在办公室坐着,也能实现「坐地日行八万里,巡天遥看一千河」,为啥呢?就因为地球一直在运动。

咱们大多数人刚开始了解地球运动的知识,基本都是在中学的时候,地理书里把地球运动的形式讲得挺详细。咱们原以为这就是固定不变的旋转运动和圆周运动,哪能想到地球一直朝着宇宙深处跑,一天能「冲」 5200 万公里,难道地球也想「溜」啦?它到底想奔哪儿去呀?

【地球的运动】

地球的运动主要有自转和公转这两种,自转是以地轴为中心,公转是以太阳为中心。先来说说自转。地球自转的方向是自西向东,要是在两极看,旋转情况不一样,在南极点上空是顺时针转,在北极点上空是逆时针转。

地球自转的平均角速度大概是 7.292×10-5 弧度/秒,赤道那儿的自转线速度为 465 米/秒。虽说现在一天的时长是 24 小时,可实际上地球自转一圈只用 23 小时 56 分钟。

而且科学家观测发现,地球自转的周期并非一直不变,差不多每十年就会增加或减少几秒,只是减少的那点儿数值很小,几乎不用在意。

地球自转呢,咱们最直接的感觉就是世界有了「昼夜更替」。咱可以琢磨琢磨,要是地球不自转,这世界得啥样。说白了,那时候地球就老是固定一面冲着太阳,另一面永远黑着。在这种状况下,啥生物都活不了,因为不管哪一面,环境都差得要命。

公转就是说地球一直沿着固定的轨道围着太阳系的「老大」转,这老大肯定是太阳呀。按照现在关于太阳系诞生的说法,整个太阳系起初就是一片星云,后来坍缩后物质聚集才有了最初的太阳。原始太阳凭借自己特别大的质量把空间里其他碎片聚集成的天体吸引过来,还把它们固定在一个地方,让它们围着自己运动。没跑,咱们地球就是其中一个。

地球公转的平均速度是 29.78 千米每秒,绕着太阳转一圈大概得 365.2564 天,为了好算,咱们就把一年的时间大概算作 365 天。在公转的时候,会有所谓的近日点和远日点出现。

总的来讲,地球自转和公转的状态大概在太阳系刚形成的时候就存在了,可也有科学家表示,地球运动的原因可能更复杂,不光涉及地理学、天文学,跟物理学、化学等领域也有牵连。虽然如今我们弄清楚了地球运动的基本规律和具体数值,但还没法科学、详细地说明这种运动产生的根源究竟是啥。

得说一说,地球表面一直在进行那种变化不大又来回重复的运动,这让咱们觉得它好像一直就在一个地方没动。不过科学家深入研究后发现,这种运动不是单纯来回重复,而是在「往前」走。就是说,地球每天正以 5200 万公里的速度朝着宇宙深处跑呢,至于最后能跑到哪儿,咱也不清楚。

【太阳系带着地球跑】

大伙都清楚宇宙老大了,大得远超人类能想出来的样儿。早先,人还没造出望远镜的时候,光凭肉眼根本没法好好观测宇宙。可人类头一回拿望远镜对着天空,就知道宇宙深不见底,也晓得人类太渺小啦,原来咱们觉着挺牛的地球,不过是千万亿颗星星里头普普通通的一颗罢了。

那地球为啥朝着宇宙深处跑呢?其实是咱们所在的太阳系在动,地球是太阳系里的天体,自然也就没法不和它一起「漂泊」。

从上面讲的地球公转的知识咱们能知道,太阳是个引力源,用引力拉着太阳系里的各种天体,让它们围着自己转。可太阳系在宇宙尺度里只是个特别小的系统,在它上头还有更广阔的银河系呢。

所以处在银河系悬臂上的太阳系,一直绕着银河系的银心活动。太阳系离银心大概 2.4 到 2.7 万光年,运动速度是 220 千米/秒,得 2.5 亿年才能转一圈,跟咱的 365 天一比,这数字可大太多啦。

不过更吓人的是,科学家发现银心那有个「超级大的黑洞」,就好像是银河系中心张着大嘴巴的凶猛巨兽,一直拉扯着系内的天体朝它靠近。

所以,地球每天跑 5200 万公里的原因总算搞清楚了。太阳系实际上受着银心中心那个巨大黑洞的作用,运动时可能还在朝它靠近。要晓得,黑洞的引力在宇宙里可是最大的,把小小的太阳系吸引过去不算啥难事儿。

不过,大伙别太担心啦,咱们不会有一天被这个黑洞给抓去吞掉的。科学家观测发现,这个黑洞叫人马座 A*,质量差不多是太阳的 400 万倍,之前它剧烈活动造就了如今的银河系。

不过在经历了那一阵子的「胡吃海塞」之后,它就安静不少,只是偶尔发出点儿微弱的射电波,就好像在银河系中心「打呼噜」似的。睡着的它对咱们没啥大威胁,况且咱们所在的悬臂在银心的三环外头,就算倒霉也得等几十亿年甚至更长时间以后呢。

【地球要去哪里?】

在咱们的理解里,跑起来一般都有个要去的地方,那地球跑的地方又是哪儿呢?凭咱们现在的科技,没法给个准话,不过能依据目前总结出来的宇宙天体运动的规律,猜上一猜。

首先得搞清楚,宇宙空间其实根本没有「上下左右」或者「东西南北」这种明确的方向划分,从某种意义上讲,它是「无限大」的。在这个超大的空间里,有着数不清的天体和星系,地球的运行实际上是朝着一个不清楚的方向,只是为了方便咱们理解,就把它说成「向前」。

其次啊,前文解释完,大家应该都明白了,地球跑起来是跟着太阳系的,太阳系又跟着更上面的银河系。那地球这次旅行的最终地点其实就是银河系的最终地点,银河系现在的终点是仙女座星系,大概 40 亿年后就会和它撞上。所以啊,地球第一个要去的地方就是仙女座星系。

要说相撞之后再合并成更大的星系,那这个星系会跑到哪儿去,咱们可没法预料。而且 40 亿年后,人类和地球也许早就没了,咱们这辈子都看不到地球一路跑的终点。

【神奇的万有引力】

不管是地球运动的规律,还是宇宙里更大天体系统运动的规律,实际上都被万有引力影响着。那到底啥是万有引力?它的本质到底是啥?

1687 年,牛顿出版的【自然哲学的数学原理】这本书里,他最先提出了万有引力定律,就是说任何物体相互之间都存在吸引力,这力的大小和各个物体质量成正比,跟它们之间距离的平方成反比。

万有引力的发现解决了好多让人困惑的问题,像地球那么重,咋就能在空旷的宇宙里悬着?为啥地球能让月球围着自己转,当自己的忠实保镖?这些呀,从万有引力里都能弄明白。所以,万有引力的发现被称作 17 世纪自然科学最了不起的成果。

到了爱因斯坦那个时候,他又对引力给出了新的说法。

广义相对论讲了:有质量的物体能让它周边的时空变弯,在这弯曲的时空当中,所有物体都会自然而然顺着测地线(也叫「短程线」)运动,呈现出靠拢的样子。

所以呢,按照广义相对论的说法能知道,万有引力的根本其实就是时空弯曲。后来有不少科学家用爱因斯坦的引力场表达式 Gab=8πTab,搞了著名的星光偏转实验,最后得出的数据跟实际观测的数据完全相符。

【宇宙中的天体正在与地球渐行渐远】

到现在为止,大家都比较认可的宇宙起源说法是「宇宙大爆炸」理论。好多人认为爆炸完了宇宙就彻底凉了,就是说,整体的样子就不再变了。但实际不是这样,咱们的宇宙现在还在膨胀呢,而且这种膨胀让好多天体正在飞快地离我们远去。

这就是有名的哈勃红移定律。1929 年,哈勃用望远镜发现河外星系在往后退,跟地球的距离越来越远。它的退行速度 v 和距离 d 是成正比的,所以哈勃定律的计算式子是 v=Hd 。

这消息让人类挺沮丧的,咱到现在连太阳系都飞不出去,更别说飞出银河系去探索那些河外星系啦。它们退行的速度比咱们能到达的速度快多了,说不定那儿有其他文明呢,可就因为这样的退行,咱们没机会和他们相见了。

【宇宙中的交通事故】

确实,宇宙大得超乎咱们的想象,天体数量也特别多。正因如此,宇宙里运动的天体常常会撞在一起,这种惨事儿以前就在地球上发生过。

科学家推测,地球刚形成那会儿跟一颗小行星撞一块儿了,这一撞,把地球直接撞「歪」了,也就是说,咱以前可不是像现在这样「侧躺着」的。自转面和公转面之间 23.5°的夹角就是那时候形成的,甚至有人讲,月球其实就是那颗小行星的残骸。再瞧瞧太阳系的其他星球,比如说天王星,那是彻底被撞得「躺倒」了,自转起来就跟在地上打滚似的。

所以啊,真不好说地球一直这么往前走,还会不会再碰到别的天体。要是像过去那样严重的撞击事件又发生了,那地球可能又得一片惨状了。