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地球处于银河系之中,为什么冬天和春天我们看不见银河?

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宇宙时空 2021-06-14 17:58

银河不见了

不知道你有没有留意过,冬末春初的时节,我们在夜空中找不到银河!

当然啦,你肯定会说:“我在夏天里也没见过银河。”确实,随着城市化的快速推进,夜空的星光正在被灯光掩盖,今天的孩子很难再有一边听着牛郎织女的神话故事一边从银河的两边找星星的乐趣了。

抛开光污染的因素,即便是在能见度极好的郊外,仰望星空,你依然不会看到银河。它不见了。

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过年前后的天空中找不到

为什么会这样?我们的地球本来就是银河系的一分子,照理说我们抬头就能看见它才对呀!

银河去了哪里呢?

我们的银河系

银河系有2000亿到4000亿颗恒星,我们的太阳不过是千亿恒星中的一颗而已。

类似于银河系的星系在宇宙中比比皆是,因此即便是身处其中,我们也不难知道银河系的模样。

宇宙中有许多与银河一样的螺旋星系

银河是一个拥有若干条旋臂的圆盘状螺旋星系,它的正中心有一个被称作“射手座A*”的超大质量黑洞,数以百亿计的恒星围绕黑洞运动,形成一个直径超过1万光年的庞大星团,在明亮星团的外围,是一个直径达15~20万光年、厚度约2000光年的星盘,这里分散着数千亿颗恒星,太阳就是其中之一。

银河系以及太阳的位置

通过对大量天文观测数据的分析,科学家们认为太阳与众多恒星一起处于银河系中一个30光年大小的“本地星际云”里,这里距离银河中心大约2.6万光年。这个星际云是“古尔德带”的一部分,而“古尔德带”又只是银河系“猎户座旋臂”的一小片区域而已。当我们仰望星空,所见到的大多数星星都处于银河系,更准确地说是在猎户座旋臂之内。

画面中部是猎户座旋臂的一部分

在这张图片里,你能找到太阳系吗?我们知道它的坐标位于图片正中,但你看不到它,因为在这里太阳比一个像素还小,连一个光点都算不上。

银河系立体视图

这是一个旋转的世界。

从银河系的外形我们不难看出它一直在旋转,天文学家通过细致的观测和计算后认为我们太阳系所处的旋臂每2.25~2.5亿年会绕银河系的中心旋转一周,也就是说太阳会带着它的八大行星和全部家当每秒钟飞行超过220公里。这差不多是音速的650倍,但我们却毫无察觉,因为银河系的尺度实在是太大了,若将太阳绕银河转一圈的时间比作地球上的1年,那么从人类起源到现在它也只走了“7个小时”,这是一圈的1/1250。

我们知道,地球是以南北极为轴、以赤道为平面自转的。地球绕太阳公转的轨道被称为黄道,黄道面与太阳系中大多数行星公转的面基本吻合。地球自转轴并不垂直于黄道面,而是有一个大约23.4°的倾角,也就是说赤道与黄道之间有一个夹角,这决定了地球上有春夏秋冬四季。当阳光从南半球越过赤道进入北半球时,我们称为春分,反之就是秋分。

地球因为倾斜转动才有了四季更替

赤道面与黄道面的夹角给我们带来了一年中的四季,许多人想当然地认为太阳系在银河中也是“水平状态”的,这就大错特错了。太阳系的黄道面与银河系的平面(银道面)之间有一个约60°的倾角,也就是说我们的太阳系是倾斜着前进的。

我们为什么有时看不见银河?

这同我们与银河的相对视角有关。

前节提到,银河系是一个相对扁平的圆盘状星系,我们置身其中,由于视角的关系,看到的银河系是一条长长的光带,光带最明亮的部分就是银河系核心部分所在。

你说的没错,我们看不到银河系圆盘的样子,那些图片都是科学家们推算出来的,没有人有能力跳出银河系去欣赏它。

夏季壮美的夜空

但是这样的美景只在夏秋季节的夜空中才能欣赏到。当冬春时节,特别是早春时,我们很难在天空中找到银河。因为这时候它大部分被掩盖在地平线以下,经过大气层的漫射,银河的光变得非常微弱,以至于我们不容易觉察到它的存在。

冬春时节,银河系会被地平线挡住

从上面这张地球、太阳与银河的关系图我们就不难看出:

夏秋季节时,地球背向太阳的一面始终是朝向银河系的中央,所以在晴朗的夜晚我们可以很清楚地看见银河;

夜空中的银河

冬至时,银河的中心与太阳在同一个方向,它会被太阳的光芒所掩盖,我们在夜空中所看到的是银河系外围旋臂的部分;

而在11月后到1、2月份(春分前)的一段时间里,银道面与地球北半球的地平线基本平行,它的光芒被地平线遮挡,我们在夜空中所看到稀稀拉拉的星空基本上都是猎户座旋臂附近太阳的邻居了。

银河的光湮没在地平线之下

你可能会说,地球是会转的呀,几个小时过后角度发生变化,我们不就可以看见银河了吗?事实是,在几个小时过后,地平线上会出现黄道带光,这种被称为“假黎明”的天文现象是由太阳系中的微小星尘散射阳光造成的,它的光亮足以掩盖银河系的星光。所以,你还是看不见银河。

总结:

我们生活在地球上并且习惯了以地球为中心来观察宇宙中的一切,事实上对于整个宇宙来说,地球不过是微末的一个小点。

地球的赤道与太阳系的黄道以及银河系的银道三者之间有着复杂的相互关系,随着时间的推移、季节的变化,这三个面的角度也随之发生改变。

银道、黄道、赤道面与观察者位置的关系

于是作为一个身处北半球的观察者来说,我们看银河的角度也随着季节的变化而变化。壮丽的银河在夏秋季节贯穿我们的夜空,而在冬春之交时却寻之不见。银河并没有消失,它不过是暂时隐没在地平线附近罢了。

11到1月份间,在北纬40°的夜空是看不见银河的

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