运动是宇宙中永恒的旋律,无论是小如原子还是大如星系,都不可能处于绝对静止的状态,我们的地球当然也一直处于运动之中,只不过由于地球上所有的物体都与地球一起在运动,我们才会觉得脚下的大地是静止的。
那么,地球在宇宙中的速度有多快呢?对于这个问题,有一个常见的答案就是每秒30公里。然而这个速度只是地球相对于太阳的公转速度,实际上,太阳其实也在运动,在太阳的“带领”之下,太阳系中包括地球在内的众多天体,都在以大约每秒230公里的速度,围绕着银河系中心公转。
进一步讲,银河系也不是静止的,它属于一个更大的结构,叫做本星系群,在此结构之中,银河系正在以大约每秒110公里的相对速度,向邻近的仙女座星系接近,按照这样的趋势,估计在大约40亿年之后,这两个星系就会发生碰撞与合并。
而在更大的宇宙尺度上,本星系群则属于拉尼亚凯亚超星系团,这是一个由300至500个星系团和星系群构成的巨型结构,跨度大约有5.2亿光年。根据科学家的观测,本星系群正在以大约每秒600公里的速度,向拉尼亚凯亚超星系团的引力中心——“巨引源”运动。
虽然由于种种条件的限制,我们目前还不能确定凯亚超星系团本身的具体状态,但可以肯定的,在更加宏观的尺度上,它也是在运动的……
可以看到,如果这样一层一层地推进,地球在宇宙中的运动状态就会变得越来越复杂。那么,有没有一种方法,能够对其进行简洁而直观地描述呢?答案是肯定的,那就是用宇宙微波背景辐射来作为参照系。
简单来讲,宇宙微波背景辐射被认为是宇宙中最古老的光线,因为光速是有限的,所以它们至今仍然在宇宙中传播,而由于宇宙的膨胀,现在的它们已经变成了微波。
观测数据表明,在已知的宇宙空间中,宇宙微波背景辐射分布得非常均匀,无论我们向哪个方面看,它们都是差不多的,从整体上来看,它们就像是一片巨大的海洋,宇宙中所有的天体都在其中运行。
而这也就意味着,如果用这片“海洋”作为参照系,我们就可以简洁而直观地描述宇宙中各种天体的运动,其中当然也包括地球。
需要知道的是,虽然宇宙微波背景辐射是非常均匀的,但由于地球在其中的运动会引发多普勒效应,因此我们在不同方向观测到的它们,还是有一些细微的差异。
具体表现为,在地球运动方向上,其频率会略微升高、波长变短,形成轻微的蓝移,而在背离地球运动的方向上,其频率会略微降低、波长变长,形成轻微的红移。所以通过对这种蓝移和红移的程度进行分析,就可以计算出地球的运动速度。
根据这样的原理,科学家通过大量的观测数据计算出,以宇宙微波背景辐射来作为参照系,地球在宇宙中的平均速度大约为每秒360公里。为什么是平均速度呢?这其实是因为地球相对于宇宙微波背景辐射的运动并不是恒定的。
其中最主要的原因就是地球围绕太阳的公转运动,会使得这个速度在一年之中出现有规律的变化,至于更宏观层面上的变化(如银河系、本星系群等),则因为它们发生在更长的时间尺度上,在短期内可视为近似不变,因此在计算中通常会将其忽略不计。
当我们在地球上享受岁月静好的时候,地球却载着我们以如此快的速度在宇宙中“飞驰”,不得不说,这样的感觉实在是很奇妙,你觉得呢?
领取专属 10元无门槛券
私享最新 技术干货