1985年的時候,根據國際天文聯合會測算出地球與銀河系中心的距離大概為28000光年,到2020年的時候這個數字改變了,變為了大約26000光年。
可我們根據物理定律知道,任何物質的速度都不能超過光速,那地球為什麼能在 35年內「跑」2000光年呢?
地球到底在銀河系的哪里?
人類通過數千年的時間了解了地球和太陽系,太陽系的外面擁有著更大的銀河系,在人類繪制出太陽系地圖之后,理所當然就想到繪制「銀河系」的地圖,想了解我們到底身處于什麼樣的星系當中。
可是,這個任務卻并不簡單,人類都沒有離開太陽系,是怎麼看到銀河系全貌的呢?
舉個例子:
我們就好比站在一群人群當中,前面也是人,后面也是人,在既不了解周圍情況,也不能擁有高空視角的情況下,我們如何確定自己在人群當中的位置呢?
兩百年前,英國的天文學家威廉·赫歇爾制造出了人類第一台大型反射式天文望遠鏡,此時的人類擁有了深度觀測星空的手段,自此以后的200年之間,繪制銀河系的地圖一直是天文學家的目標之一。
威廉·赫歇爾通過不斷的觀測,繪制出來了一張銀河系的全貌圖,在他死后,他的兒子「子承父業」,也花了一輩子去統計銀河系的樣貌,倆父子完善過后的銀河系「地圖」長這樣——
這張最初版本的「地圖」與我們現在的認知大相徑庭,原因是受限于當時的條件, 銀河系中的很多星體都被星際塵埃或者星系中心的「銀盤」阻擋住,存在大量的視野盲區,與此同時也無法確定各個天體之間的距離。
赫歇爾父子的觀測雖然失敗了,但是為后人的觀測作出了鋪墊。
100多年后,荷蘭的天文學家雅各布斯·卡普坦結下了統計天文學的大旗,他在統計出45萬顆恒星的同時,認識到銀河系的「自轉」——
銀河系的恒星根據自轉會朝向兩個方向移動。
銀河系內的恒星動得比較快,而更遠的星系相對來說就是靜止的,舉個例子——
就像我們在汽車上,路邊的樹在我們眼中的位置會比遠處的山體移動得更快,那麼就可以通過兩者之間的「相對位置」變化來計算大概的距離。
雅各布斯·卡普坦利用「恒星視差」的方式首次統計出了各個恒星之間的大概距離。
視差測距法在很早之前就有,原先的天文學家之所以無法觀測,是因為遇到的問題有兩個:第一,不知道測距的物體是否運動,另一個就是——
我們能夠觀測到的恒星在幾千光年之外,以地球運行的速度來說,他們的變化實在太小了,通過肉眼沒有辦法精確地統計。
在雅各布斯·卡普坦的年代,出現了兩項重大的突破:
照相機和大型天文望遠鏡。
觀測手段和理論技術的支持下,雅各布斯·卡普坦重新建立了銀河系的模型。
這次建立的模型,效果也「不太好」,此時缺少一個準確的背景定位,他推算的銀河系大小比現有的認知足足小了一半。
為了找到宇宙中的「準確坐標 」,美國的物理學哈洛·沙普利家通過星團內一種存在固定周期的恒星「造父變星」,計算出了各個星團與地球之間的距離,重新建立出了銀河系的模型:
此時的銀河系模型已經十分接近,不過因為星際之間有物質會減弱光的亮度,導致這個模型比現有的模型大了3倍還多。
此時,根據天文學家哈勃的觀測,關于銀河系統的相關理論已經相對完善,已經確定幾種星系的分類,確定了銀河系的大概「長相」,主要缺乏的是觀測手段來確認細節。
隨著現代射電和紅外天文學的發展,銀河系結構的探索步入新的時代。
1985年,國際天文聯合會通過現代設備初步測算的結果,地球距離銀河系中心大概28000光年。
可是,這個數據還不夠,為了更精確地測定距離,2009年德國波恩召開了一個國際會議,在這次會議上「貝塞爾」科學計劃宣布啟動。
這個項目通過10年的時間,8個國家參與,花費了巨額的資金,終于繪制出了新的銀河系地圖。
如貝塞爾計劃利用美國VLBA望遠鏡陣列5000小時的觀測,至少支出了1億(7億人民幣),才獲得觀測結果。
這一次的觀測結果顯示,太陽系距離銀河系中心為26000光年,比原先的觀測近了2000光年,與此同時,太陽系繞行銀河系一周的時間約為2.12億年。
看到這里,觀眾應該明白了,我們的地球并不是在35年的時間內「跑了」2000光年,而是——
原來的我們就像一個近視的人,看遠方的物體估算不準距離,這次換上了新的眼鏡,能看得更清晰了,就能更好地估算了。
也有人會好奇,地球會不會有一天被吸進銀河系的中心去,如果到時候會發生什麼呢?
地球會掉進銀河系中心嗎?
按照現有物理學的規律來說,地球是向著銀河系的中心墜落,與此同時,地球在銀河系中的運動速度大概為208-237千米/秒。
但是在現有的科技水平下,我們無法估算墜落進銀河系中心的時間,甚至無法估算太陽系是否會墜入銀河系的中心。
如在地球從生成到現在的幾十億年期間,我們依然在銀河系的相對的位置上。
假設未來真的墜入,所花費的時間并不會比地球從誕生到現在的時間短,在此之前,距離銀河系的大型星系仙女系正在以110km/s的速度靠近銀河系,并在38億年之后與銀河系開始合并。
在我們掉進銀河系中心之前,很有可能就脫離銀河系并入仙女星系,成為仙女星系的一員了。
這個時間點,我們的太陽也已經開始「老年期」,進入紅巨星的演化階段。
太陽變為紅巨星之后,體積將會變大,地球很可能就被吞噬殆盡。
結語
在文章中,我們預測的時間幾乎都以數十億年為一個基準,可是對于碳基生物來說,這個時間過于的漫長。
如果把地球的整個生命歷史模擬為24個小時(42億年前地球形成的時間為凌晨0點),那麼人類文明數千年的歷史,對于宇宙時間尺度上的地球來說不過0.2秒而已,我們一個人一生也才千分之一秒。
在這樣的時間尺度下,思考的問題已經開始哲學化,更多的不是論證一個事情結果對我們的影響,而是看重思考的整個過程。