地球在宇宙中的真实运动轨迹是怎样的?

subtitle 宇宙解码08-03 03:37 跟贴 22 条
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在地球上,我们感觉地球表面相当平稳。然而,地球在宇宙中的运动非常快,甚至从某种意义上来说,已经超光速了,而且运动方式非常复杂。

那么,地球在宇宙中的运动方式是怎样的呢?地球的运动速度到底有多快?

作为太阳的行星,地球绕着太阳公转,平均运动速度为每秒30公里,绕行一圈的时间为1年。从太阳系的角度来看,地球环绕太阳运动的轨迹为一个近似的圆形。

但要放眼银河系,地球的运动就不是这么简单了。

虽然天上星辰的相对位置看起来固定不变,但如果从长时间角度来看,星辰的位置也会发生变化。这不仅是因为天上的星辰本身在运动,而且太阳在宇宙中的位置也不是固定的,太阳同样在运动,并且还带上包括地球在内的整个太阳系天体。

地球的公转运动是以太阳为引力中心,而太阳的运动则是以银河系中心为引力中心。银河系中分布着数以千亿计的恒星,还有大量的星云,它们的共同质心位于银心,这就是整个银河系的引力中心。银河系的引力中心并不是某个天体,位于银心的超大质量黑洞也不是,这个中心是所有天体共同引力作用的结果。

在银心引力的作用下,太阳在距离银心2.6万光年的地方,以大约每秒230公里的速度绕着银心运动。绕行一圈的时间约为2.3亿年,这被称为1银河年。

由于太阳会带着地球一同在星际空间中运动,从银河系的角度来看,地球的运行轨迹并非闭合的圆形,而是螺旋形的。当地球绕太阳运动一圈时,它并没有回到原来的空间,而是与一年前的位置相距69.4亿公里,相当于日地距离的46.4倍,或者6.4光时。

地球的公转轨道是一条平滑的椭圆形,但太阳的公转轨道并不是这样。因为黄道面和银道面的夹角为60度,银盘是有厚度的,所以太阳在绕银心运动的过程中,并不是在银道面中运动,而是会上下穿过银道面,轨迹呈现为波浪形。因此,地球在银河系中的运行轨迹其实还要更加复杂。

同样地,银河系本身也是运动,它带着太阳系以及其他恒星系统在浩瀚的星系际空间中运动。银河系前进方向上的一个最近目标是位于254万光年外的仙女座星系,银河系正以每秒110公里的速度螺旋式靠近它,38亿年后将会撞上仙女座星系。在更大宇宙尺度上,银河系还有其他运动方式。

根据宇宙微波辐射谱图,狮子座方向上的温度比平均值高了0.0035 K,与之相对的宝瓶座方向上的温度则比平均值低了0.0035 K。这样的温度波动是由地球在星系际空间中高速运动造成的。在地球前进方向上,来自宇宙最深处的光子会发生蓝移,导致温度偏高,相反方向上则温度偏低。

因此,地球正朝着狮子座方向高速运动,速度约为每秒371公里。当然,这个运动是由银河系运动造成的。扣除掉地球在银河系中的运动速度,可以算出银河系在星系际空间中的运动速度高达630公里/秒。这种运动被认为是由2亿光年外的巨引源引起的,那里存在异常强大的引力,把银河系快速吸引过去。

放眼整个宇宙,银河系还以更高的速度在运动。由于宇宙空间结构在快速膨胀,这不受相对论限制,使得银河系与其他星系之间的距离变得越来越远,距离越远的星系远离速度越快,快到可以超过光速。

根据哈勃常数估算,对于距离银河系超过140亿光年的遥远星系来说,由于空间膨胀,银河系远离它们的速度已经超过了光速。也就是说,地球其实以超光速在远离遥远的星系。

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