【流浪地球2】肯定是今年特别火的电影中的一部。从现有的数据来看,它的票房已经超过了40亿,累计有7900多万人次在影院观看了这部电影,这也掀起了一股科幻题材的热潮。但让人担心的是,电影里人类不得不带着地球去流浪的情节,很可能会在现实里发生了。
【我们的家园其实微不足道】
16世纪的时候,在欧洲天文学界,托勒密(Ptolemy)的地心说被大家普遍认可。啥是地心说呢?就是说地球在宇宙的正中间,其他的天体都围着地球转。这理论可太对人类的胃口了,为啥呢?因为这种感觉就好像天地万物都以自己为中心似的,人就容易变得飘飘然。可是呢,随着观测技术一点点进步,大家就慢慢发现,有些观测到的数据,用地心说根本就解释不通。就在这个时候,哥白尼对天体运动做了大量的研究,然后慢慢就有了自己的一套理论。
哥白尼在【天体运行论】里头,第一次提出了日心说。他觉得太阳才是宇宙的中心,地球和其他行星都围着太阳转。这个理论和传统的地心说大不一样,对当时的主流看法构成了挑战。他的日心说让当时的天文学界和教会特别反感。因为他这个理论跟宗教观念有冲突,所以教会和学术界都批判他,给他压力。【天体运行论】出版没多久,哥白尼就去世了,这位文艺复兴时期的大人物没能亲眼看到自己的理论被认可。
反过来,支持日心说的学者可倒了大霉了。1600年的时候,有个意大利学者叫乔尔达诺·布鲁诺(Giordano Bruno),让教会给抓住审判了。罗马天主教宗教裁判所给他安了个异端的罪名,可他呢,特别坚定地维护自己的信仰和观点,说啥也不肯放弃自己的学说。教会就判了他火刑,2月17号那天,布鲁诺在罗马就被教会给活活烧死了。他的死在科学史上是件大事,也被当成是宗教迫害、压制思想自由的象征。不过打这以后,学者们可没被吓倒,反倒更使劲儿去证明日心说了。
有个德国天文学家叫约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler),他对日心说深入研究过。
他发现行星运动的轨道不是正圆形,而是椭圆形的。他还提出了三个基本定律来说明行星的运动,第一个定律就是「椭圆轨道定律」。按照这个定律,行星围绕太阳运动的轨迹是一个椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点处。
行星沿椭圆轨道运行时,在相等时间里扫过的面积相同。这表明行星离太阳远时速度慢,离太阳近时速度快,这样才能让扫过的面积相等。这个发现就是开普勒第二定律,也叫「等面积法则」。
他还发现,一个行星公转周期的平方和它跟太阳平均距离的立方是成正比的。这个定律叫「周期定律」或者「第三定律」。这个发现让行星运动的规律性显现出来,也给日心说更多的支持。之后,伽利略·伽利莱(Galileo Galilei)用望远镜观测得到的结果,还有牛顿力学的发展,让日心说的地位更加稳固了。从这时候起,日心说就慢慢被大家接受了。这时候人们才知道,原来地球在太阳系里就是个普通成员。可是随着科技发展,又有更让人难以接受的消息冒出来了。
人们发现日心说其实也不完全正确。为啥呢?因为太阳并非宇宙的中心,它仅仅是太阳系的中心罢了。实际上啊,不光地球很平常,就连我们地球所围绕着的太阳,在宇宙中也不过是一颗普普通通的恒星,并且这颗恒星还面临着生死存亡的危机呢。
【危机四伏的银河系】
20世纪初的时候,卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)通过对恒星运动的研究,第一个提出了黑洞这个概念。黑洞的形成有三个阶段,分别是塌缩、压缩还有奇点形成。一开始,恒星内部的核心燃料用完了,就没办法抵抗自身的重力,于是就开始塌缩。在塌缩的过程里,物质不断被挤压,这就使得恒星变得特别致密,形成了高密度的物质核心。最后呢,当这个核心塌缩到一定程度的时候,它中心的质量就会集中到一个密度无限大、空间扭曲的点上,这个点就叫做奇点。奇点周围空间的弯曲程度变得非常大,产生了一个很强的引力场,这个引力场能把光甚至物质都吸进去,黑洞就这么形成了。
黑洞引力特别强,不管啥物体靠近它,都会被吸进去,根本逃不掉。光线、物质,还有恒星、行星都不例外,所以黑洞就被叫做「引力陷阱」。物体快靠近黑洞的时候,黑洞强大的引力会产生很大的引潮力,把物体撕成细长还弯曲的样子。物质进入黑洞时,会出现特别高的温度和压力,这样就会释放出巨大的能量。这些能量以很强的X射线和伽马射线爆发的形式释放出来,对周围的天体影响可严重了。
黑洞旁边的空间会被极度扭曲,时间的流速也会变得特别慢。这就是说,要是你靠近黑洞,引力可能会把你拉住,让你根本没机会逃掉,而且时间会变得超级慢。黑洞对任何靠近它的东西都有毁灭性的作用。以前发现的黑洞质量都不大,短时间内还威胁不到太阳系,不过这几年,科学家慢慢发现银河系里藏着巨大的危险。
2002年的时候,由雷因哈德·格涅泽尔(Reinhard Genzel)和安德烈斯·艾森哈特(Andreas Eckart)带领的团队,还有其他一些科学家,经过长时间的观测与分析,确定银河系的中心有一个超大质量的黑洞。这个黑洞叫「Sgr A」,这是「Sagittarius A」的缩写,意思就是它在人马座(Sagittarius)那个方向。据估计,这个黑洞的质量有几百万到几十亿个太阳那么重。因为它质量特别大,所以对周边的星系和星际物质有很强的引力,还能影响银河系里星系的演化以及结构的形成。
这个黑洞得靠间接观测的方法来研究。科学家们会去观测银河系中心那片区域里恒星的轨道运动、射电还有X射线辐射之类的现象,通过这些来推测这个黑洞存不存在,有啥性质。最能说明问题的一个证据就是,人们观测到银河系中心那一块有速度特别快的恒星在运动,这些恒星大概是被中心黑洞的引力给影响了。这就相当于,银河系的恒星们正在被这个超级黑洞往深渊里拽呢。
通过观测和计算能知道,银河系每被太阳系绕着转一圈,它们之间的距离就会少2000光年。就现在两者的距离来说,太阳系再转13万圈,这也就是32.5万亿年之后,就会被那个黑洞给抓住,然后被虚无给吞掉。到那个时候,太阳系就啥都不剩了,但是呢,真正的危险可能比这来得还早。
【太阳系的危机】
咱们都晓得,人是有寿命长短的。可没多少人清楚,太阳其实也有寿命长短。从恒星演化的时间跨度来看,太阳已经步入老年期了。老年的恒星一般会有一连串的特征。第一点,它们的核心燃料开始变少,结果就是能量产生的速度下降了。这就让恒星渐渐膨胀起来,逐步变成红巨星。第二点,老年恒星的光谱特征有了改变,辐射的颜色和强度也跟着变化。最后呢,恒星的演化也许会使它们释放外层物质,进而形成像白矮星那样的行星状遗迹。
我们估算太阳内部的核燃料后得知,太阳已经存在了大概45亿年,还剩下大约50亿年的时间。在接下来的几十亿年当中,太阳核心的氢燃料会慢慢用光,然后就会进入红巨星阶段。等到核心物质都消耗完了,太阳的外层会膨胀起来,变成一个又大又稀薄的气体球,说不定会把包括地球在内的内行星都吞掉。所以说,人类得在这之前找到别的办法,不然就只能像电影里那样带着地球去流浪了。
【总结】
地球在宇宙里可算不上安全,就是一颗普普通通的行星罢了。宇宙那么大,到处都是危险,致命的危险到处都藏着。咱们得有居安思危的意识,早点开发出星际旅行的能力,这样才能应对可能灭亡的危机。
到现在,人类已经成功探索了太阳系里的不少行星和卫星。咱们的无人飞船到过火星,还仔细勘测和研究了火星表面呢。另外,木星、土星、水星、金星等行星也被探测过了,也收集到了它们的重要数据。就在前些日子,咱们国家载人月球探测工程登月阶段的任务开始进行了,预计2030年之前中国人就能第一次登上月球啦!
科技不断进步,时代不停发展,我想咱们总有一天能进行星际旅行的,到那个时候,不管是太阳出现危机,还是银河系中间有黑洞,都威胁不到咱们了。