太阳系一直在移动,为什么这么多年过去了,我

问:太阳系一直在移动,为什么这么多年过去了,我们抬头看天上的星星却还是那个位置呢?

宇宙中的天体都是在不断运动着的。地球大约每24小时就自转一周,大约每365天就围绕太阳公转一周。而太阳也是在运动着的,它带领着整个太阳系的成员以每秒钟大约240公里的速度在银河系中飞快的运动着。太阳携带者太阳系的天体每2.26亿年就围绕银河系中心转一周。

图示:在银河系中高速前进的太阳系

那问题来了,太阳系一直在运动,那么这么多年过去了,我们抬头看天上的星星为什么还是那个位置呢?这是有多方面原因的。

最主要的原因就是这些星星距离我们太遥远了,单凭肉眼和有限的人类观测历史我们是看不到它们的运动的。因此,以前我们把天空中的星星分为两种。一种叫做行星,一种叫做恒星。我们看到一些星星在天空中的位置是会变化的,我们就叫它行星,即位置会移动的星星。而有些星星在人类的观测历史上位置一直没有发生变化,我们就叫它恒星,即位置恒定不变的星星。

但是宇宙中所有的天体不管是行星还是恒星都是在高速运动的。举个简单的例子就明白了。

图示:天空中的恒星

北极星和北斗星

北极星和北斗七星大家再熟悉不过了吧?北极星位于天空的正北方,在晚上的时候它可以给我们指引方向。现在的北极星叫做勾陈一,它距离地球大约434光年。现在勾陈一正好处在地球自转轴的正上方,因此我们看上去它在正北方。然而在12000年后,织女星将会取代勾陈一的位置成为新的北极星。

图示:12000年后织女星将取代现在的北极星勾陈一

北斗星是由七颗恒星组成的,看上去就像一把勺子。然而北斗星这把勺子的形状也是会发生变化的。这是因为组成北斗星的七颗星也是在不断运动变化的。科学家根据北斗星每颗星的相对运动方向描绘出了十万年前和十万年后的北斗星的形状。看看这些变化我们就知道了原来恒星在天空中的位置也是在变化的。

图示:10万年前、现在和10万后的北斗星

恒星的位置看上去不变除了距离我们遥远的我们肉眼差距不到的原因外,还有就是他和我们太阳系的相对运动速度有关系。有些恒星的运动速度和太阳的相对运动速度很小,这样在短时间内我们就很难发现它们位置的的变化。而有些恒星和太阳的相对运动速度很大,因此我们就很容易发现它在天空中的位置变化。就像距离我们地球只有6光年的巴纳德星。它的在天空中的位置变化就很明显了。

现在大家明白恒星位置变化其中的原因了吗?

简单来说,还是观测的时间不够久。

实际上不只是太阳系一直在移动,所有的恒星和天体都是在移动的,没有绝对不动的天体。而且,天体移动的速度都不算慢,至少也是每秒几十公里,甚至几百几千公里的速度。

之所以我们看那些恒星不动,是因为他们距离我们都太遥远了,就算是比较近的恒星,距离我们十几,几十光年远的恒星,从我们的角度看来,移动的速度也是相当慢的。没有个上千年的时间,基本上肉眼是看不出那一点点的变化的。

就像我们看天上的云,越是高空的云,看上去移动的越缓慢。其实,高空的风速更要大于低空的,那些高空的云其实漂移的速度并不比低空云慢,只是因为距离远,所以看起来移动的很慢罢了。

我们可以对比几千年前古人留下的星图,就可以发现很多星星的位置与现在是不同的。但是,如果你只观测了若干年,基本上是看不出星星的位置变动。

再有一个办法就是利用一些天文软件,我们可以把时间向前或向后调整几千几万年,那样你就可以见到不同的星空了。

这是现在的猎户座的样子

这是1万年后猎户座的样子

宇宙中没有绝对静止的事物,所有的天体都在运动,比如月亮在围着地球转,地球围着太阳转,而太阳又在围着银河系中心转。月球围着地球转时每秒钟的运营速度大致为1.02公里,和炮弹出膛的速度差不多,地球围着太阳转时每秒钟的运行速度大致为29.8公里,相当于炮弹出膛速度的20多倍,而太阳携带着整个太阳系在银河系中的运行速度为每秒钟250公里左右,这速度相当于炮弹出膛速度的200多倍,是不是快到匪夷所思呢?


那么既然太阳跑得如此之快,而且一直以这样的速度在飞奔着,为什么晴朗的夜晚我们仰望星空,看到天上的星辰位置(太阳系行星除外)没有什么变化呢?而且是自古以来都没啥变化。


实际上原因说起来也简单,最重要的一点就是不仅是太阳系在围绕银河系中心运行,太阳系附近的大部分恒星也都在以同样的速度和方向在围绕银河系运行,这其实也是银河系旋臂运行的总趋势,就好像大家都在高速路上开车一样,当所有的车都在以同样的速度和方向前进的时候,那么相互之间是看不出位置的变化的。


不过,银河系中恒星天体的运动速度和方向也并不完全相同。我们所在的太阳系位于银道面(银河系盘面)之北的猎户座旋臂上,距离银河系中心约2.6万光年,它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转,周期大概是2.5亿年,另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动,所以我们看恒星间的相对位置还是有所变化的;而且其他恒星在围绕银河系中心运行的总趋势下也有自行运动,因此我们也可以说恒星的位置一直都处于变化中。

但是由于恒星间的距离都非常遥远,动辄几十几百光年,在这么遥远的距离上,星体位置就是有变化,也就很不明显了,所以在人类文明史几千年的时间中都看不出它们有大的变化,但如果以更长的时间来衡量它们的位置变化,是可以看出它们位置距离上的较大变动的。

我们观察天空的星星,其位置表现,和地球在银河系中的位置有关。

01

这么多年 其实没多久

从数量级来看,宇宙存在百亿年,银河系存在百亿年,就连太阳也存在百亿年了。

人类才存在多久?最多不过百万年。

一个人类的个体又存在多久?最多不过百年。

这么多年过去,其实对于宇宙来说,没过去多久!

基本上,各个恒星的位置都不会变化。

02

要多久才能看到明显变化?

要多久才能看到明显变化?

银河系直径约10万光年,包括一千亿到四千亿恒星。

太阳是银河系较典型的恒星,位于分支悬臂猎户臂上,离银河系中心有2.61万光年。

银河系也有自转,这就造成太阳系围绕银河系中心转动,线速度约240㎞/s,周期为2.26亿年。

也就是说,太阳绕银河系一圈,要2亿年以上。

如果想要发生非常明显的变化,至少要转过四分之一个周期——也就是5000万年。

所以,如果有幸看到恐龙时代的天空,你会发现,天上的星星和如今大不相同!

首先其实行星位置一直都在变化,下图为巴纳星从1985年到2005年期间的位置变化图,它是全天区自行最快的恒星,速度达到了90/秒,这个速度相当于每年在天球上移动10.3弧秒,在人的一生中可以相当于走四分之一度(满月直径的一半)。巴纳星距离太阳系6光年。其视角化速度比较跟距离的远近有关。距离越远,速度越慢,我们的肉眼无法发现罢了!




上图是著名星图的变化图,因为这些恒星都在移动,因此时间久了他们的位置上都会发生显著的变化。

你去坐一次高铁吧。你从上海出发一直到西藏。你所看到的车箱里的东西都没有变动。我们的一千年,也许对于整个宇宙来说,只是从上海出发刚刚一公里的路程。懂了吧?

太阳系一直在移动,为什么这么多年过去了,我们抬头看天上的星星却还是那个位置呢?

各位经常关注天空的朋友应该都很清楚,天上的星星过一阵子就会发生变化,而行星的位置则变化的比较快一些!恒星的位置呢,除了春夏秋冬四个变化以外,其他几乎就不会变化了!当然大家都知道这并不是恒星的运动而是地球在公转轨道不同位置时看到的不同季节的星空!

那么恒星果然是不动的吗?其实并不是!爱德蒙·哈雷在1718年发现的,当时他没事干把天狼星、大角星、毕宿五等这些天体的测量数据和古希腊天文学家希巴克斯在早期留下的星图数据对比时发现位置差异最大的甚至超过0.5度!

上图为巴纳德星从1985年到2005年期间的位置变化示意图!它是全天区自行最快的恒星,速度达到了90公里/秒,这个速度相当于于每年在天球上移动10.3弧杪,这是一个多大的概念呢?大约在人一生中可以移动四分之一度(满月视直径的一半),当然巴纳德星距离太阳系约6光年,其视角变化速度比较快跟比较近的距离也有关!

上图是八万年内太阳系附近恒星的距离变化示意图,这些恒星都在不断运动中,只是距离不一样速度不一样,我们肉眼看不出来罢了!

上图是各著名星座的变化图,因为这些恒星都在自行,因此时间久了它们的位置会逐渐变化,未来将失去原先星座的某些特征,但最终可能会变得面目全非!当然这些天体的位置变化有自行的因素也有地球跟随太阳系运动的因素在内的综合因素影响下的效果!

因为星星距离我们太远了!

最简单的例子:月亮走我也走!如果你有小孩,小孩问你为什么跟着你走,你该如何回答呢?实际上就是因为月亮距离我们太远了!

宇宙中的各种天体都在运动,比如说我们的太阳,以220公里/秒的速度围绕银河系中心运动,如此快的速度为何我们感觉不到天上星星在运动呢?

220公里/秒,这个速度看起来很快,但在浩瀚宇宙里实在太慢了,以这个速度需要学2.5亿年时间才能围绕银河系转一圈,你算算在人有生之年(就算100年),太阳能旋转一个圆周的多少度?250万分之一度!在一个圆周上你能感觉到如此小的变动吗?

当然,太阳距离银河系中心很远,达到2.6万光年,平时我们看到的星星没有这么远,但即使数光年远的星星在我们眼里也基本上不会动!

最明显的例子就是太阳和月亮。没错,太阳有东升西落,但你很难直观地感觉到太阳在动,因为太阳距离我们太阳了!

现实中这样的例子很多。最明显的,一辆车从你身边呼啸而过,你肯定会觉得车速很快,但如果你观看500米之外的汽车(同样的速度),你会感觉汽车怎么这么慢?如果更远的话,你甚至不会觉得汽车在动!

哪儿还有星星?小时候抬头满天星,现在一颗不见。只能说星系离我们越来越远了,也可能我们的时空也不再是原来的时空。

距离太远和时间太短的缘故。

比如我们在夜晚的旷野中,很远处有一个人拿着一个非常亮的灯,他在远处是不停来回走动的,但是我们看起来他就是在一个方向没动。这只是几公里远的距离,如果他是在几十亿公里外呢,几十万亿公里以外呢?即使在那里每年几光年速度运动,在地球上看,方向也没有多大变化了。

但是如果这个时间扩大到几千年,这变化就看出来了。

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