天文科普:太陽每年狂奔70億千米,為何銀河係的星星位置依舊?需耐心等待~
來源:時空通訊
發布時間:2021-11-19
瀏覽次數:1174

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)

現在天文學界觀測研究認為(wei) ,銀河係是一個(ge) 直徑約20萬(wan) 光年的大圓盤,這個(ge) 圓盤是漩渦狀,中間厚邊緣薄,有點像一個(ge) 體(ti) 育場上競技用的鐵餅(下圖)。

銀河係簡介

銀河係有恒星約2000~4000億(yi) 顆,我們(men) 太陽是其中一顆黃矮星。黃矮星雖然不算大,但在整個(ge) 銀河係,有80%左右的是紅矮星,紅矮星是最小的恒星,比太陽小很多,因此太陽在銀河係也算是有點份量的。

但最大的恒星質量有太陽的200多倍,在這樣的恒星麵前,太陽又是一個(ge) 小老弟。

銀河係這個(ge) 大漩渦有兩(liang) 條大的懸臂,還有兩(liang) 條較小的支臂,太陽就在其中一條叫獵戶座的支臂上,距離銀河係中心約2.6萬(wan) 光年。

銀河係並非一動不動,它就像一個(ge) 水中的巨大漩渦,不停地旋轉著,因此太陽也就隨著銀河係懸臂運動,圍繞著銀河係中心旋轉,速度達到每秒鍾約220千米,約2.5億(yi) 圍繞著銀河係轉一圈(上圖)。

如果這是在地球上,每秒鍾220千米,就是個(ge) 驚人的速度了。可在太空,在以萬(wan) 光年計的巨大係統中,這點速度就不算什麽(me) 了。銀河係不光是太陽,幾乎所有的恒星都在運動,而且運動速度都在幾十到數百公裏每秒。

太陽並非隻是自身在狂奔,而是拉扯著八大行星,以及拉七雜八的矮行星、衛星、小行星、以及各種碎塊塵埃一起狂奔,我們(men) 地球當然在在其中,隻不過太陽相對俺們(men) 看起來是靜止的,就當局者迷而已(上圖)。

一個(ge) 小時3600秒,一年就是31557600秒,太陽不停圍繞著銀河係奔跑,一年就跑了約70億(yi) 千米了,那麽(me) 我們(men) 每天看到天上的星星怎麽(me) 好像沒動呢?難道它們(men) 也跟著太陽一模一樣的速度在奔跑嗎?

我的回答是:是,但又不是

這是什麽(me) 意思呢?就是我們(men) 看到的天上星星(恒星)整體(ti) 上都在圍繞著銀心運動,這一點是毋庸置疑的,這就是“是”的意思;但這些恒星的運動速度並非和太陽一樣,有的快,有的慢;而且不同的恒星運動方向並不完全一致,它們(men) 相對太陽,有的順著走,有的橫著走,有的迎麵而來或遠離而去,做視向運動。

既然是這樣一個(ge) 五花八門的運動,如果我們(men) 周圍有這樣一群人,也在這樣的不規則運動,他們(men) 與(yu) 我們(men) 的位置就不可能固定不變。但這些恒星位置怎麽(me) 會(hui) 不變呢?不但過了一年還是老樣子,就是過了幾千年,也還是老樣子。

特別說一下:人眼看到夜空中的恒星,除了幾個(ge) 外星係光影,單顆恒星都是屬於(yu) 銀河係恒星。

恒星與(yu) 行星之分

夜空中,人的肉眼一般隻能看到5顆行星,就是金星、木星、水星、火星、土星,其餘(yu) 的都是恒星。恒星是自己發光發熱的天體(ti) ,行星本身不發光,是依靠反射恒星光輻射才發光的。月亮也是行星類天體(ti) ,隻不過它圍繞著地球公轉,被劃歸衛星。

不動的隻是恒星,而行星相互之間的位置每天都在變。人的一生,甚至千百年來,除了幾顆會(hui) 動的行星,其餘(yu) 繁星之間的位置看起來沒什麽(me) 變化,老祖宗才把這些星星叫恒星,區別於(yu) 每天位置都在變的行星。

恒星位置不動,是指恒星之間位置關(guan) 係看起來沒什麽(me) 變化,並不是不在天上移動。相對地球來說,恒星在天上的位置也每天都在移動。這是因為(wei) 地球在自轉,看起來所有恒星都在圍繞著地球轉動。

隻有一顆星基本不動,那就是北極星。因為(wei) 它在地球自轉軸北極點的連線上空,地球就是圍繞著這根看不見的自轉軸自轉的,人們(men) 把這個(ge) 圍繞著地球自轉,像一個(ge) 包裹著地球的巨大球體(ti) 稱為(wei) 天球。

恒星在這個(ge) 天球上雖然每天相對地球位置不同,但相互之間的位置似乎不變。比如,從(cong) 古到今,北鬥星都是一柄勺子的樣子,而北極星一直為(wei) 人類指引方向?難道它們(men) 都與(yu) 太陽一樣同等速度同等方向圍繞著銀河係狂奔?

其實道理很簡單:它們(men) 距離我們(men) 太遠了

我們(men) 平時都有過這樣的生活經驗:在走路或者乘車時,附近的景物相對我們(men) 會(hui) 迅速變化移動,而很遠處的山,或天上的月亮,就幾乎不動。走了很久,它們(men) 與(yu) 我們(men) 的關(guan) 係似乎還是那個(ge) 樣子。所謂“月亮走,我也走”的歌詞就是形容這種場景。

行星之所以每天相互位置都變化,是因為(wei) 相對恒星來說,距離我們(men) 就太近了。距離我們(men) 最遠的土星,平均距離也不到15億(yi) 千米,而能看到的行星都是圍繞著太陽轉,因此我們(men) 就可以看到它們(men) 每天相互位置都在變動;而恒星最近的都距離我們(men) 4.3光年,一光年尺度為(wei) 9.46萬(wan) 億(yi) 千米,是土星距離的6300多倍。

所以恒星即便動了,相對於(yu) 我們(men) 的距離占比也是極小的,肉眼就難以分辨。就像我們(men) 看1公裏外的一個(ge) 人,如果他1年內(nei) 移動了半米,你能看出來嗎?

太陽在銀河係狂奔每年約70億(yi) 千米,看似很大距離,在太空尺度光年計算,也僅(jin) 有1/1351光年。而我們(men) 肉眼看到天上的恒星,即便相對太陽作每秒100千米的運動,一年下來也就約32億(yi) 千米,隻是約一光年的1/3000。

而我們(men) 看到的恒星都距離我們(men) 幾十幾百光年,最遠的海山二有7500光年。

北鬥七星為(wei) 啥自古以來位置不變

北鬥七星相互之間本來沒什麽(me) 關(guan) 係,隻是在空中視向位置被人類看到有點奇怪,就平生出許多故事而已。北鬥七星每一顆與(yu) 我們(men) 距離都不一樣,最遠的天樞星距離我們(men) 有124光年,最近的開陽星距離我們(men) 有78.2光年,而它們(men) 之間的距離甚至遠遠大於(yu) 這個(ge) 距離。

如果這七顆星按照每秒100千米的速度相互靠攏或分開,1年也就相當1/3000光年,2000年也就0.6光年,100光年距離靠近或離開了0.6光年,且又在100光年距離的位置看,肉眼是很難分辨的。

當然,用精密儀(yi) 器是可以測出來的,但這種變化是很細微的。這就是幾千年來,人們(men) 肉眼看到的北鬥七星一直是老樣子的原因。事實上,北鬥七星之間的位置變化並沒有這麽(me) 大。

據天文學家們(men) 觀測研究,天璿、搖光、玉衡都在向我們(men) 靠近,視向速度分別為(wei) 每秒12、11、9.3千米。我們(men) 就拿天璿來計算一下,這顆星距離我們(men) 有79.4光年,如果每秒向我們(men) 靠近12千米,一年就是約3.8億(yi) 千米,1000年就是3787億(yi) 千米,約0.04光年,也就是1光年的4%。

這樣相對天璿星與(yu) 我們(men) 的距離79.4光年,1000年就相差了1/1985。這顆星與(yu) 我們(men) 的距離近了1/1985,肉眼能夠辨識嗎?何況人類壽命隻有幾十年上百年,即便從(cong) 你出生到暮年看了100年,這顆星與(yu) 我們(men) 變化隻有1/19850,看到的當然就沒有變化了。

但時間久遠,這些恒星的位置變化就明顯了

比如北鬥七星,根據它們(men) 之間位置的互動變化關(guan) 係,科學家們(men) 通過電腦建模,得到了它們(men) 在10萬(wan) 年前和10萬(wan) 年後的位置關(guan) 係:北鬥七星在10萬(wan) 年前有點像一個(ge) 箭頭,現在像一個(ge) 勺子狀,再過10萬(wan) 年,就成了一個(ge) 鏟車前麵的鏟鬥狀了(見上圖)。

科學家們(men) 還發現了一個(ge) 編號為(wei) WISE J072003.20-084651.2的恒星係統,因為(wei) 是天文學家肖爾茨發現的,又被命名為(wei) “肖爾茨星”。這是由兩(liang) 顆很小的紅矮星組成的雙星係統,距離我們(men) 約20光年。

其中主星質量約為(wei) 木星的86倍,也就是太陽質量的0.083倍,不可思議的是,相伴的另一顆更小些。這種質量已經是恒星形成最小要求的質量,再小就無法成為(wei) 恒星了,因此這兩(liang) 顆星很暗淡。

根據其運行軌跡,科學家們(men) 通過建模,驚異地發現,這個(ge) 雙星係統在7萬(wan) 年前曾經路過太陽係附近,最近時距離太陽僅(jin) 有0.8光年。要知道太陽引力半徑被認為(wei) 約1光年,而在引力半徑邊緣有一個(ge) 奧爾特雲(yun) 帶,那裏聚集著數以萬(wan) 億(yi) 計的彗星。

距離0.8光年,就是說曾經闖入過奧爾特雲(yun) 帶。7萬(wan) 年前,正是人類老祖宗,晚期智人開始從(cong) 非洲向世界各地大遷徙最活躍的時代,怎麽(me) 沒有引起重大災難呢?科學家分析,可能由於(yu) 這兩(liang) 顆恒星質量太小,而且又是很快掠過,畢竟還相差0.8光年,才沒有對地球生物造成大的傷(shang) 害吧。

如果這顆恒星稍大些,人類的種子或許早就被摧毀了,就沒有我們(men) 坐在這裏說三道四了。

實際上,所有天體(ti) 都在與(yu) 太陽互動

如距離我們(men) 最近恒星,隻有4.22光年的比鄰星就在向我們(men) 靠近。經過科學建模,大約在3000年後,比鄰星距離我們(men) 就隻有3光年了;而再過8萬(wan) 年,比鄰星很可能要進入太陽係,與(yu) 太陽形成一個(ge) 雙星係統。

再往遠了說,銀河係和仙女座星係由於(yu) 雙方巨大引力,正在以每秒約300千米速度靠攏,未來30~40億(yi) 年以內(nei) ,就會(hui) 撞在一起,那時候會(hui) 是一個(ge) 什麽(me) 奇觀呢?讓我們(men) 拭目以待。

因此,不能說太陽一年跑了70億(yi) 千米,周圍的星星沒有變化,隻能說這種變化很小很小,依靠我們(men) 肉眼短期內(nei) 很難察覺而已。浩瀚的太空,尺度都以光年計,任何物體(ti) 移動與(yu) 光年比較都是很慢的。

但隻要時間久遠,這些位置變化就會(hui) 被看出來。因此隻要大家活的時間足夠長,就可以看到星辰大海風起雲(yun) 湧不斷變幻。讓我們(men) 一起等下去吧,遙看北鬥七星漸漸變成為(wei) 一個(ge) 鏟鬥狀,等著太陽係變成一個(ge) 雙星係統,欣賞銀河係與(yu) 仙女座星係大碰撞的壯麗(li) 與(yu) 絢爛(上圖)。



歡迎掃碼聯係科普老師!

深圳科普將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物!


聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者