地球是太陽係中的一顆行星,它每時每刻都在圍繞著太陽公轉,其速度大約為(wei) 每秒30公裏,通常情況下,我們(men) 都認為(wei) 太陽係的運行狀態是這樣的。
不過實際情況卻並非如此,因為(wei) 太陽在宇宙中並不是一動也不動,實際上太陽一直帶領著太陽係中的眾(zhong) 多天體(ti) ,以大約每秒217公裏的速度圍繞著銀河係的中心公轉,所以太陽係的實際運行狀態應該是這樣的。
也就是說,如果以銀河係中心為(wei) 參照物,那麽(me) 地球的運行速度就應該疊加上太陽公轉的速度。
然而這還沒完,因為(wei) 銀河係本身也是在運動的,科學家告訴我們(men) ,銀河係帶領著太陽一直在圍繞著本星係群的引力中心公轉,並且還在以大約每秒110公裏的速度與(yu) 仙女座星係接近,按照這樣的速度,預計在大約40億(yi) 年之後,這兩(liang) 大星係就會(hui) 合並成一個(ge) 星係。
因此可以說,地球其實一直在宇宙空間中高速運動,不過由於(yu) 我們(men) 一直都在隨著地球一起運動,並且又在宇宙中又找不到合適的參照物來感受地球的運動,因此盡管地球正在高速穿越宇宙空間,而我們(men) 卻毫無感覺。那麽(me) 我們(men) 應該選擇哪種參照物來描述地球在穿越宇宙空間時的速度呢?我們(men) 接著看。
宇宙在形成初期有一個(ge) 時間段處於(yu) 等離子體(ti) 狀態,我們(men) 可以將其想象為(wei) 一碗充斥著質子、中子、電子以及光子的“濃湯”,由於(yu) “濃湯”中的光子不斷地遭到自由電子的密集影響(湯姆孫散射),光子不能自由地傳(chuan) 播(平均自由程極短),因此這段時期的宇宙可以說是“一片黑暗”。
隨著宇宙的膨脹進程,宇宙的溫度和密度也在逐漸下降,當溫度下降到3000K的時候,“濃湯”中的自由電子就開始不斷地與(yu) 質子結合形成原子,在這種情況下,“濃湯”中的光子才得以自由傳(chuan) 播,它們(men) 也被稱為(wei) “宇宙中最早的光”。
在經過了漫長的歲月後,這類光子早已因為(wei) 宇宙膨脹而變成了微波,而由於(yu) 光速的限製,因此直到現在我們(men) 仍然可以接收到它們(men) 。因為(wei) 這類光子可以來自於(yu) 宇宙中的任意一點,所以我們(men) 從(cong) 各個(ge) 方向接收到的這種微波輻射都是一樣的(各向同性),這就是大家經常聽到的“微波背景輻射”。
我們(men) 可以將其想象為(wei) 一片由微波構成的“海洋”,宇宙中的所有天體(ti) 都在其中運動,很顯然,這片“海洋”本身就是一個(ge) 非常好的參照物,由此可見,當我們(men) 需要描述地球在穿越宇宙空間時的速度時,最好的參照物就是“微波背景輻射”。
雖然“微波背景輻射”是各向同性,但是地球在宇宙空間中的運動,會(hui) 對我們(men) 在不同的方向上觀測“微波背景輻射”造成影響,從(cong) 而產(chan) 生一些差異,所以我們(men) 隻需要對這種差異進行分析,就可以計算出地球在穿越宇宙空間時的速度。
科學家發現,在觀測到的“微波背景輻射”中,宇宙的一側(ce) 的波長總是比另一側(ce) 的稍長,具體(ti) 表現在與(yu) 地球運動方向相同的方向“偏藍”,而相反的方向則“偏紅”,而這正是因為(wei) 地球的運動所造成的。這被稱為(wei) “偶極異向性現象”,通過對這種現象的觀測和分析,科學家計算出了地球相對於(yu) “微波背景輻射”的速度大約為(wei) 每秒360公裏。
太陽正帶領著地球圍繞著銀河的中心做公轉運動,這種運動肯定也是有方向的,有意思的是,觀測數據顯示,目前太陽公轉的運動方向與(yu) 地球相對於(yu) “微波背景輻射”的運動方向幾乎是完全相反的。
這就意味著,相對於(yu) “微波背景輻射”而言,銀河係正在帶領太陽向著與(yu) 太陽目前公轉運動方向相反的運動,並且這個(ge) 速度比太陽公轉的速度更快。
為(wei) 了方便理解,我們(men) 不妨將銀河係想象成一列正在運動的火車,將太陽想象成一個(ge) 在這列火車上運動的人,再將“微波背景輻射”想象成地麵。現在已知這個(ge) 人相對於(yu) 火車的運動速度“V1”為(wei) 每秒217公裏,方向為(wei) 從(cong) 右到左,而這個(ge) 人相對於(yu) 地麵的速度“V2”為(wei) 每秒360公裏,方向為(wei) 從(cong) 左到右。
那麽(me) 火車相對於(yu) 地麵是怎麽(me) 運動的呢?其實這是一道簡單的物理題,我們(men) 隻需要將“V1”和“V2”反向疊加,就可以得出,這列火車的運動方向是從(cong) 左到右,速度為(wei) 每秒577公裏。
綜上所述,相對於(yu) “微波背景輻射”,太陽正帶領著地球在宇宙空間中運動,而銀河係又帶領著太陽向著相反的方向以更高的速度運動,其最終結果就是,地球正在以每秒360公裏的速度穿越宇宙空間,其運動方向與(yu) 銀河係相同,當然了,我們(men) 對此是毫無感覺的。
值得一提的是,由於(yu) 太陽的公轉實質上就是圍著銀河係轉圈,因此在不同的時間段裏,太陽相對於(yu) “微波背景輻射”的速度其實是不同的。除此之外,地球又一直在圍繞著太陽公轉,並且其公轉平麵(黃道麵)與(yu) 銀河係的平麵(銀道麵)還有一個(ge) 大約60度的夾角,這也會(hui) 造成一些細微的差異。
當我們(men) 在地球上享受歲月靜好的時候,地球卻載著我們(men) 在宇宙空間中“飛馳”,宇宙就是這麽(me) 奇妙,不是嗎?
關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號,在對話框:
回複【最新活動】,了解近期科普活動
回複【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】,了解最新科普研學營
回複【科普課堂】,了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】,了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】,了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】,學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】,了解更多博物學院活動詳情
![]()

