一天3200萬公里,地球在宇宙中飛奔,天上星星的位置怎麼可能不變

我們在以前的文章中聊過一個話題:地球在宇宙中的運行速度是非常快的,一天能夠「奔跑」3200萬公里。在驚訝于地球飛快地運行速度的同時,很多朋友也產生了這樣的疑惑:地球的運行速度這麼快,天上星星的位置怎麼沒有發生改變呢?

運動是絕對的,靜止是相對的。宇宙中的萬事萬物都是在不停地運動著的。地球也不例外。地球不但在自轉,也在圍繞著太陽公轉,更是在太陽的帶領下圍繞著銀河系中心轉動著。然而銀河系也沒有歇著,它在宇宙中快速地移動著,而且速度更快。

地球圍繞著太陽公轉,公轉速度達到了29.8公里/秒。雖然地球的公轉速度非常的快,但是我們完全可以把它看作是太陽系內部的運動。這就好比是一個淘氣的小孩在高鐵的車廂內跑來跑去一樣。不管他在車廂內怎麼跑,高鐵還是以更快的速度載著他駛向遠方。太陽就是這列「高鐵」。它帶著地球和太陽系中的所有成員以更快的速度在銀河系中飛奔著。

太陽圍繞銀河系中心轉動的速度是220公里/秒,即79.2萬公里/小時。但科學家發現,銀河系相對于宇宙微波背景輻射以550公里的速度朝著長蛇座方向運動。目前太陽圍繞銀河系中心的運動方向和銀河系的運動方向并不是一致的。因此,科學家把兩者的速度合并后,得出了太陽相對于宇宙微波背景輻射的速度是370公里/秒。

一秒鐘370公里,每小時就是133萬公里,那麼地球跟著太陽在宇宙中一天就能運行3200萬公里。

當太陽再一次從西方落下,繁星在夜幕中閃爍時,地球又帶著我們在宇宙中飛奔了3200萬公里。地球都在宇宙中跑了這麼遠了,可是天上的星星還是那些星星。北斗七星的形狀還是一把勺子,絲毫沒有改變。這是為什麼呢?

幾千年以前的古人就發現,天上的絕大多數星星相互之間的位置在幾十年甚至是幾百年的時間里都沒有變化。因此,人們把這些星星叫作恒星。例如,成書于戰國時期的《甘石星經》就記錄了北斗七星的形狀像舀酒的斗形。如今2300多年過去了,北斗七星還是斗的形狀。

其實,恒星并非固定不動的。它們也是在運動的。而且恒星的運動速度也是非常的快的。那麼恒星是如何運動的呢?我們知道,速度是一個矢量。它不但有快慢而且還有方向。天文學家把恒星的運動速度分解成了兩個方向的分量:視向速度和切向速度。

視向速度指的是恒星沿著觀測者到恒星視線方向的分量。它的單位是「千米(公里)/秒」。恒星的視向速度可以告訴我們恒星是在靠近我們還是在遠離我們。切向速度指的是觀測者視線垂直方向的分量。它的單位是「角秒每年」。恒星的切向速度可以告訴我們恒星在天球上的位置變化。恒星切向速度投影在天球上的表現就叫作恒星的「自行」。「恒星在天空中的位置發生了變化」,這樣理解恒星的自行就簡單多了。

但要注意的是不管是恒星的視向速度還是切向速度,我們都提到了觀測者。也就是說,這兩種恒星速度的分量都是以地球為參照物的,是在假設地球不動的情況下測量的。

科學家通過觀測發現,夜晚肉眼可見的恒星的自行大多小于0.1″/年。這是什麼概念呢?秒是一種很小的角度單位。它是1°的3600分之一,也就是說3600″等于1°。夜晚肉眼可見的恒星的年自行小于0.1″,就意味著它們至少需要36000年才會在天空中移動1°的位置。

我們可以拿一個量角器看一下,1°是一個非常小的角度。經過36000年恒星的位置才有1°的變化,這樣微小的變化肉眼是無法差別的。難怪古人認為這些星星的位置是固定不變的了。

雖然這些肉眼可見的恒星年自行不到0.1″,但是它們在一年之內也是移動了相當大一段距離的。假如有一顆距離地球100光年的恒星,它的年自行為0.1″。那麼它在一年內相對于地球移動了大約4.6億公里。只不過這段距離和它到地球的距離比起來是微乎其微的。

雖然從地球上看恒星的自行非常的緩慢,但是這種緩慢的變化終究會積少成多,最終讓星空發生翻天覆地的變化。例如,10萬年后的北斗星已經變得怎麼看都不像一把勺子了。


用戶評論