地球时刻不停地自转和公转,这是一个基本常识,人尽皆知。即使你坐在家中一动不动,你也在随着地球不停地运动着。但地球带着我们每天到底移动了多少距离,恐怕很多人就一知半解了。实际上,这个数据很恐怖,说出来可能很多人都不会相信。
地球的自转
地球的移动(实际上不单单是地球,宇宙中的所有行星都是)包括6种方式,分别是:自转、公转、太阳系围绕银河系的旋转、银河系围绕本星系群的运转、宇宙的持续膨胀。
宇宙大爆炸
地球自转很好理解,每秒465米,一昼夜旋转一圈,运行距离约4万公里(地球赤道周长),日复一日,年复一年,分秒不停(一旦停下来就大事不妙了)。地球公转(围绕太阳旋转)带来春夏秋冬四季,公转一周是一年,速度为每秒约30公里,这样一年下来地球就飞奔了9.4亿公里,通俗点说,就是地球围绕太阳公转的轨道长度为9.4亿公里多。
太阳的自转
我们即使是坐在家中一动没动,其实也是在快速飞奔着,速度惊人。你一觉醒来,就距离你睡前的地方十万八千里了。更离奇的是,太阳还带着地球以每秒250公里的速度绕银心旋转,而银河系就像一个巨大的车轮,除了内部的不断旋转外,还滚滚向前,围绕着本星系团公转,速度可达每秒几千公里。而本星系团又在室女座超星系群中飞奔,速度是每秒几万公里。而整个室女座超星系群,随着宇宙的不断膨胀不停地向边缘滚动,就像波浪一样被赶向宇宙的边缘。
地球的自转
越往大的天体空间上说,速度越快。比如,宇宙膨胀的速度超过光速,所以宇宙没有边界。而地球作为一颗小小的行星,在整个宇宙中连一粒尘埃都算不上。地球每天飞奔了多少公里,这是一个至今无法精确计算的数字,但可以肯定的是,这是一个令人恐惧、也让人类绝望的数字。
银河系的星云变化
地球带着我们究竟要奔向哪里?目的地在何方?恐怕地球也不知道,它也无法知道。不仅是地球,就算是太阳、银河、室女座等,它们也不知道答案。仅就太阳系来说,我们还能理解和心安,毕竟飞来飞去还在太阳系内,还在我们的家园周围,尽管这个周围有点大。起码我们能知道我们自转的速度、公转的速度,起码知道我们自己在哪里,到哪儿了。但往大的天体空间上说,那就让人心生恐惧了,银河系的自转和公转,本星系团的自转和公转,室女座超星系群的自转和公转,宇宙以大爆炸的形式在无限扩张,那都是以光速飞行的,速度快到没谁了,用阿拉伯数字都无法表示出来。
银河系与相邻的仙女座星系的碰撞
地球自诞生开始,飞了多少路程,无人知晓,也没人能回答。它还要走多久,还要飞行多少路程,也没人知晓,没人能回答。总之很长、非常长、无限长。银河系带着太阳系,太阳带着八大行星,究竟要到哪里去?目的地在哪里?更没人知道。
银河系3D立体示意图
可以肯定的是,宇宙没有终点,宇宙中的天体也没有终点。地球从诞生到灭亡,一直在路上,没有终点,也不会停留,一直快速地运行下去,直至它的寿命终结。
银河系的形状
茫茫宇宙中,地球就这样年复一年,日复一日,时复一时的往前飞奔着,它不知道终点在哪儿,也不知道疲倦,前方的路还有多长,要走多久,它不知道,也不想知道,更无权知道。
拉尼亚凯亚超星系团,图中的红点就是银河系
地球很无助,人类更绝望,永远看不到终点的旅程,地球带着我们要一直要这样走下去,直到灭亡的那一天到来。地球诞生在路上,也会在旅途中寿终正寝。这就是天体运行的规律,没有谁能违背。
太阳带着地球在银河系中狂奔
其实,说通俗点,所有的物体(包括宇宙)都没有绝对静止的,一切都在不停地运动中,速度快到人类怀疑人生。一切都在运动中,一切都在变化中。物体的温度有多高,运动的速度就有多快,因宇宙中的温度没有上限,所有宇宙中的天体的运动速度也就没有上限,比光速更快的也不稀罕,比如中子星的自转速度,每秒可自转数十圈,速度可谓惊人。反过来讲,什么叫温度?温度就是物质内部粒子(分子、原子、质子、中子、电子等统称粒子)的运动速度。粒子运动速度快,动能就大,温度就高;粒子运动慢,动能就小,温度就低。当然,我们平常所说的温度,是指物质的冷热程度。
银河系中心的黑洞
然而,温度没有上限却有下限!最低温度就是绝对零度——零下273.15℃,且只能无限接近绝对零度,却永远都不可能达到绝对零度。因为一旦达到最低温度,整个宇宙都不复存在了,一切都灭亡,包括所有一切——时间、空间、思维、有形的和无形的。
太阳系八大行星运行图
所有,速度可以无限大,却不可以无限小。一旦静止,那就宣告所有的游戏都终结,只能等到一个奇点重新大爆炸了。
在曾经,“无知”的人类误以为自己是“世界”之主,神创造了人类,人类便生活在世界的中心,日月星辰都围绕着我们而旋转。
直到人类开始研究科学,大量的实际数据彻底击碎了我们过去的观念,不仅仅打破了人类世代以来编制的美梦,告诉了我们人是进化的产物,而非是神创,还为我们塑造更加庞大神秘的宇宙框架。
我们这才明白,原来人类所在的地球根本不是所谓的“世界中心”,地球几十亿年来如一日地围绕着太阳旋转,甚至稍微偏转角度,或者向前向后一点距离,地表的生命都将受到巨大的影响,严重的话还可能因此而造成生物大灭绝。
事实上,就算是对于人类而言已经很浩大宽广的太阳系,其实也只是一个非常平凡普通的恒星系统,比起银河系而言,太阳甚至可以说是在一片汪洋中的一点砂砾,丝毫不起眼。
根据科学家们的常年观测和研究,他们发现银河系的中心是一个非常明亮的球状,这个“银心”到底是什么呢?
银心是什么
要想知道银心是什么,我们都先需要来简单了解一下银河系,当然,现代社会下想必很多人都已经完全知道银河系是什么样子的,如今我们只是稍微回顾一下。
银河系就如同一个巨大的椭圆形的盘面,其中有四条非常明显的主要旋臂,而且还都比较对称,之间相隔的距离大概为4500光年,除了这四条大型旋臂以外,还要许多小一点的旋臂,常常出现分叉、合并、扭曲等等各异的形态。
我们所在的太阳严格来说不属于这四大主旋臂任何一条上,而是在两条主旋臂中间的猎户臂的内侧,它的长度大概是20000光年,非常可能是从这两大主旋臂衍生出来的部分。
我们今天所要了解的银心,则是位于银河系的盘状平面和其自转轴的交点处,直径大概是20000光年,厚度都能有10000光年,在其银道面上较为凸出。
同时,银心还可以说成是银河系的中心区域,位于人马座的方向,太阳距离银心大概相隔32616光年,运行的方向与银河大概有着86°角度的偏离,公转的轨道大概属于是偏椭圆的形状,却也会受到周围比如质量不均等因素的干扰。
根据科学家们观测,太阳绕着银心公转一圈的时间需要2.25亿年到2.5亿年,轨道速度为每秒217千米,按照太阳如今的年龄,它已然绕着银心旋转了20到25次。
在以前,人类很难观测到银心,因为它与太阳系之间存在着大量的尘埃,人类看向银心的视线全然被拦住。
根据后来更先进的设备,我们可以发现在银心13046.4光年外的地方有一条氢流膨胀臂,也就是以每秒53千米的速度从银心向外膨胀的旋臂,大概含有1000万个太阳质量的中性氢,膨胀的方向正是太阳系。
正是因为这些物质的遮挡,早年人类很难利用光学望远镜看见银心,直到发明出了射电望远镜和红外观测技术,我们才发现了银心的样子。
根据科学家们的观测,银心中其实还有一个强射电源,被叫做是人马座A*,他们还在2002年宣布人马座A*是一个大质量致密体,质量大概是太阳的240万到280万倍,在后来甚至更改为太阳的431 ± 38万倍或者是410 ± 60万倍。
这种如此巨大集中的质量,很有可能是由于存在着超大质量的黑洞,再加上刚刚所说的银心不断向外喷砂的物质,极大可能就是黑洞导致的,因此我们可以判断出,银河系中心必然有巨型黑洞。
如果银河内部真的存在着黑洞,那么又会出现另外一个问题——为什么银心会这么“亮”?
为什么银心如此“亮”?
要知道在我们的认知当中,黑洞是连光线都无法逃逸的天体系统,如果银心有一个巨型黑洞,那么它将会拉扯周围的所有天体,并将它们吞噬,还会“吃掉”附近的光线,直到它们消失。
但是令科学家们没有想到的是,随着观测的不断深入,他们居然在银心发现了几十颗具有着非常明亮的光线的巨大恒星,体积大概是太阳的30到50倍,亮度更是超过了太阳的100倍。
根据这些存在于黑洞附近的恒星,科学家们认为,黑洞周围在一定的范围外,围绕着它旋转的气态物质或许将会发展成为恒星。
在过去,科学们一直在对银河系中心的各个天体进行观测,分析它们的活动规律和状况,而通过对一个叫做S2的恒星的追踪观测,科学家们证实了在S2的周围的确是有一个巨型黑洞。
因为S2质量比我们所在的太阳多了7倍,却一直在以每秒5000千米的速度进行公转,要知道地球也才每秒236千米而已。
科学家们认为,之所以S2会以如此快的速度进行15.2年一个周期的公转,正是因为它担心被附近的黑洞吸引“吃掉”,所以才会提高速度,与黑洞的引力相抵抗。
而根据研究和计算,这一个巨型黑洞的质量大概是太阳的430万倍。
同时,科学家们还发现银心中心在3.26光年的空间中存在着大量的恒星,数量高达4200万颗,密度非常高,达到了一立方光年的空间就有28.9万颗恒星的程度,是银河系中密度最大的地方,甚至比我们所在的太阳系周围的密度多了7200万倍。
也正是因为这些恒星的密度极高,所以集中起来的亮度也很强烈,如果我们与银心中间没有那些星际尘埃的遮挡,或许就能清楚地看见来自遥远银心的几千万颗恒星光芒,甚至或许将会比月球还要明亮。
科学家们曾经通过被放置在近地轨道的哈勃望远镜,根据其中的天文设备拍摄到了银心的照片,也向人们展示了最真实清晰的银河系中心的模样。
我们可以看见,银心散布着非常多大质量的恒星群,这么多的恒星聚集在一起,形成了一片异常明亮的场景,几乎看不出黑黢黢的宇宙背景。
科学家们还认为,由于银河系中心的黑洞,它们会不断吞噬核心处的恒星,并且在吞噬的期间也会因为分解而产生出巨大的能量,更会加剧银心的亮光,使得它看起来越来越明亮。
为什么银心能牵制住银河系?
之前我们也说过了,银河系中心的黑洞质量大概是430万个太阳加起来的质量,一般来说天体的质量越大,所具有的引力也就越强。
但是银河系中有着1000亿到4000亿颗恒星系统,就算是取中间值,假设银河系只有2000亿颗恒星,整个银河系的重量也高达1万亿个太阳质量。
对比下来,银心中的黑洞仅仅只有银河系的0.0005%左右,却能牵制住如此庞大巨量的银河系恒星群,这是为什么呢?
可能很多人不知道为什么会有如此的疑问,以太阳系作为例子,我们头顶的太阳质量是整个太阳系的99.86%,这才吸引住了系内大大小小的天体,将它们牢牢地“囚禁”在一定的距离,而不会旋转着就跑走了。
银心“凭什么”可以用这么少的质量拉扯住银河系呢?抱着这样的疑问,科学家们经过研究后,认为可能聚集在银心中的恒星也有起到一定的作用,是银心的黑洞,加上中心以及附近的恒星互相叠加后产生出来的效果。
换句话说,就是黑洞吸引中心区域的恒星,再由这些恒星将周围的高密度恒星束缚住,后者的引力又牵制着更远的恒星,一层一层的叠加模式下,也就使得银河系的框架越来越大,逐渐形成了现在的样子。
但是科学家们计算以后,发现其实就算是把黑洞和附近的层层恒星相加,这种方法固然有着一定的作用,但是银河系实在是太庞大了,这点引力作用完全无法让银河系的恒星们“乖乖听话”。
或许靠内侧的恒星们会被束缚,可是外侧的恒星必然不会受到太大的引力影响,它们将会随时挣脱,逃向远方。谭老师地理工作室综合整理
后来,科学家们认为可能是银河系中存在的暗物质的作用。暗物质是宇宙中非常丰厚的物质,人类虽然无法直接观测到它的存在,却可以通过间接的方式估算出它,这些暗物质或许就是维持着银河系整体框架结构的重要因素,也正是因为它们,银河系才能够以0.0005%的银心黑洞重量,将整个银河系“安排”妥当,而不会散架。
通过估算,银河系的暗物质的质量应该是超过8000亿倍的太阳质量,但是因为人类的科技还很有限,当前无法直接观测到这些神秘且重要的暗物质。
人类的科技发展时间其实还很短暂,过去的时间我们受到封建主制度和宗教势力的压迫和限制,无法发展科技,使得社会长期处在停滞的阶段。
从18世纪工业革命以来,一直到21世纪,也才短短300年的时间,而我们对于宇宙的探索更是短暂,宇宙之大远超人类所想,想要凭借目前几百年的科技去研究存在了138.2亿年的宇宙,这无疑是极其有难度的事情。
当然,有难度不代表着人类无法做到,在未来科技的大力发展下,我们相信人类能够将任何的不可能变成有可能。
亿万年来,地球围绕太阳不停公转,而太阳也在不停地自转与公转着。而且对太阳自转与公转运动的研究有助于揭示太阳内部运动机制以及太阳形成的奥秘。
太阳的自转
太阳存在自转,可以从黑子以及日面上的其他活动客体,如日珥、暗调和谱斑等在日面上的移动,或从太阳东西边缘光谱线的多普勒效应来证实。
太阳自转方向与地球自转方向相同。而且因为太阳是一个气球体,所以每一部分的自转周期是不同的。在太阳赤道,自转最快;纬度越高,自转越慢。
有研究证实,赤道处自转周期约为27天6小时36分钟;纬度30°处,周期是28天4小时48分钟;纬度60°处,周期约为30天19小时12分钟;纬度75°处,周期约为31天19小时12分钟。
另外,太阳自转速率天天都有变化,但既不是越转越快,也不是越转越慢,而是在某一个上下限之间摆动。也就是说太阳自转遵循着自己的自转规律。
太阳的公转
太阳不仅会自转,也会公转。太阳是银河系较典型的恒星,位于银河系猎户座旋臂,离星系中心25000至28000光年。太阳公转是太阳绕银河系的质心——银心所作的运动。
太阳绕银河系中心公转的速度约为每秒220公里,太阳系绕银河公转一圈需要大约2.5亿年,它在围绕“银心”公转的同时,带领着自己周围的行星向武仙座方向飞奔过去。
太阳绕银心旋转的轨道并不是正圆,而是偏心率很小的椭圆。太阳的公转速度很大,由于太阳的公转轨道是椭圆,因此,它处在轨道的不同位置时,公转速度是不同的。据测算,当前太阳公转的速度约为220至250千米/秒,是地球公转速度的8倍。
太阳以这么快的速度转动着,但是我们却感觉不到,这是因为太阳系中的所有成员,包括行星、卫星、小行星、彗星、流星等都跟随太阳运动着,而且每个成员都带有太阳的运动速度,从而感觉不到自己与太阳相同部分的运动,只能感觉到自己与太阳相对运动的情况。
就像当两辆车以相同的速度并排行驶时,两辆车里的人看着对方,感觉像没有动一样。
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