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回顧:1年69億公裏,地球在銀河系中狂奔,為啥天上星星的位置不變?

2024-10-24科學

綜述

太陽是一顆恒星,地球和太陽系的其他行星都圍繞著太陽運動,這是一直以來的常識。但其實,太陽並非是真正的「恒星」,其他行星在圍繞太陽公轉的同時, 太陽也會帶著其他行星圍繞著銀河系公轉。

太陽繞著銀河系進行公轉的速率是220公裏/秒,一年就可以行進64億公裏。 太陽每年行進如此長的距離,為何我們在地球上觀察到的星星位置卻不會有變化呢?

太陽系和銀河系

宇宙中星系的數量有千億計,太陽所在的銀河系只是其中一個。 銀河系是一個扁平狀的螺旋星系,直徑約有12萬光年,其內部有約2000億顆如太陽一樣的恒星。

銀河系中心存在一個超大質素的黑洞,超大的質素吸引著外圍的4條旋臂上的天體圍繞其轉動。 我們所在的太陽系就處於4條旋臂中的獵戶旋臂上。

太陽距離「銀心」約2.6億光年,圍繞「銀心」的公轉速度約為220公裏/秒,每年狂奔64億公裏的距離。 太陽系圍繞「銀心」公轉一周稱作一個「銀河年」,而一個「銀河年」大約相當於2.2—2.5億個地球年。

太陽自誕生起,距今已經有50億年的時間了,大約已圍繞「銀心」公轉了20圈。太陽在公轉的同時,系內的各大行星也會和太陽一起圍繞「銀心」旋轉。這樣看來,各大行星的運動軌跡並非是一個圓,而是螺旋形狀。

銀河系中,絕大多數天體所在區域形成的平面被叫做「銀道面」。太陽在公轉時,並不是一直處於銀道面中,而是在銀道面上下以波浪的方式規律行進。

大約每隔3200萬年,太陽就會穿越一次銀道面 ,上一次太陽穿越銀道面還是在300萬年之前。 有科學家認為,太陽在銀河系中穿越不同區域時,會對地球造成一定的影響。

有的區域星際物質密度較大,太陽系內的各種小天體如小行星,彗星等 ,在穿越這類區域時會受到星際物質重力的幹擾,提高地球被小行星撞擊的概率,形成周期的「物種大滅絕」。不過這只是一種推測,還並無確切的定論。

宇宙中太陽一刻不停地圍繞著「銀心」公轉 ,地球圍繞太陽運轉一周後,回到的已經不是原來的宇宙位置了。 既然如此,那為何我們看到的星星位置卻沒有出現太大的變化呢?

相對靜止的星體

宇宙中不存在絕對靜止的天體,一切天體都在不斷運動,只有在特定的參考系下才會表現出靜止的狀態。 人類觀察到的星體也是如此,不管是太陽還是地球,或者其他行星,都處於不斷運動的狀態。

人類之所以觀察不到各種星體在移動,是因為這些星體和地球處於一種相對靜止的狀態。地球上, 人類肉眼所能觀察到的星體距離地球都在1000光年之內 ,這其中包括太陽系內的星體和很多系外星體。

地球上的人類可以透過肉眼觀察到金星,木星,水星,火星和土星五大行星。 這五大行星和被太陽帶動,和地球同步繞「銀心」旋轉,人類自然觀察不到它們的位置變化。

太陽系外的其他星體同樣在繞著「銀心」旋轉,它們和太陽系之間也差不多處於相對靜止的狀態。 好比兩個人乘坐一輛汽車,車內的兩個人就處於相對靜止的狀態,互相感受不到對方在運動。

銀河系旋臂中的太陽系和其他系外星體共同圍繞「銀心」旋轉,形成相對靜止,可能不同星體運動的速度有些許差別,但人的肉眼卻無法觀察到它們的位置變化。

地球和星體的距離

人類觀察不到星體位置變化的另一個因素便是距離。人類能觀察到的系外星體,對於地球而言距離實在是太大了。

人類能觀察到的北鬥七星,距離地球最近的是「星體」,有78.2光年遠。 用來指引方向的北極星距地球有433光年之遠。 距離地球最近的一顆恒星是比鄰星,大約有4.2光年。

如此之遠的距離,人類很難直觀地觀察到它們的位置變化。 假設在一個開闊地帶,一個人以5米/秒的速度在你面前運動,你很容易就能感受到他的位置變化。 但如果他距離你有10公裏之遠,你就很難感受到他的位置變化。

銀河系內的星體也是如此,它們無時不刻不在運動。但由於距離地球太過遙遠,加上宇宙中又十分開闊,沒有合適的參照物,所以很難透過肉眼觀察到它們的位置變化。 只有使用高精度的望遠鏡,才會觀察到它們位置上的細微變化。

星體的變化尺度是數以萬年計的,如今人類觀察到北鬥七星的排列像一個「勺子」, 但在10萬以前卻更像一個「鏟子」,而到了10萬年後,又會呈現出「推車」的形狀。 其他星座的變化也是如此,變化尺度動輒數萬年,人類短暫的壽命很難感受到它們的變化。

結尾

銀河系中的太陽系和其他星體都會圍繞「銀心」運轉, 地球和其他星體會處於相對靜止的狀態 ,即使其他星體有一定的變化,但對於觀測的人類來講變化程度太過微小,並不能直觀地察覺到它們的變化。

相比於整個宇宙而言,人類實在是太過微小,太過微不足道了。但這並不妨礙我們人類對宇宙的探索,正是因為宇宙如此浩瀚和廣袤,才讓人類的探索更加有意義。