運動是宇宙中永恒的旋律,無論是小如原子還是大如星系,都不可能處于絕對靜止的狀態,我們的地球當然也一直處于運動之中,只不過由于地球上所有的物體都與地球一起在運動,我們才會覺得腳下的大地是靜止的。
那么,地球在宇宙中的速度有多快呢?對于這個問題,有一個常見的答案就是每秒30公里。然而這個速度只是地球相對于太陽的公轉速度,實際上,太陽其實也在運動,在太陽的“帶領”之下,太陽系中包括地球在內的眾多天體,都在以大約每秒230公里的速度,圍繞著銀河系中心公轉。
進一步講,銀河系也不是靜止的,它屬于一個更大的結構,叫做本星系群,在此結構之中,銀河系正在以大約每秒110公里的相對速度,向鄰近的仙女座星系接近,按照這樣的趨勢,估計在大約40億年之后,這兩個星系就會發生碰撞與合并。
而在更大的宇宙尺度上,本星系群則屬于拉尼亞凱亞超星系團,這是一個由300至500個星系團和星系群構成的巨型結構,跨度大約有5.2億光年。根據科學家的觀測,本星系群正在以大約每秒600公里的速度,向拉尼亞凱亞超星系團的引力中心——“巨引源”運動。
雖然由于種種條件的限制,我們目前還不能確定凱亞超星系團本身的具體狀態,但可以肯定的,在更加宏觀的尺度上,它也是在運動的……
可以看到,如果這樣一層一層地推進,地球在宇宙中的運動狀態就會變得越來越復雜。那么,有沒有一種方法,能夠對其進行簡潔而直觀地描述呢?答案是肯定的,那就是用宇宙微波背景輻射來作為參照系。
簡單來講,宇宙微波背景輻射被認為是宇宙中最古老的光線,因為光速是有限的,所以它們至今仍然在宇宙中傳播,而由于宇宙的膨脹,現在的它們已經變成了微波。
觀測數據表明,在已知的宇宙空間中,宇宙微波背景輻射分布得非常均勻,無論我們向哪個方面看,它們都是差不多的,從整體上來看,它們就像是一片巨大的海洋,宇宙中所有的天體都在其中運行。
而這也就意味著,如果用這片“海洋”作為參照系,我們就可以簡潔而直觀地描述宇宙中各種天體的運動,其中當然也包括地球。
需要知道的是,雖然宇宙微波背景輻射是非常均勻的,但由于地球在其中的運動會引發多普勒效應,因此我們在不同方向觀測到的它們,還是有一些細微的差異。
具體表現為,在地球運動方向上,其頻率會略微升高、波長變短,形成輕微的藍移,而在背離地球運動的方向上,其頻率會略微降低、波長變長,形成輕微的紅移。所以通過對這種藍移和紅移的程度進行分析,就可以計算出地球的運動速度。
根據這樣的原理,科學家通過大量的觀測數據計算出,以宇宙微波背景輻射來作為參照系,地球在宇宙中的平均速度大約為每秒360公里。為什么是平均速度呢?這其實是因為地球相對于宇宙微波背景輻射的運動并不是恒定的。
其中最主要的原因就是地球圍繞太陽的公轉運動,會使得這個速度在一年之中出現有規律的變化,至于更宏觀層面上的變化(如銀河系、本星系群等),則因為它們發生在更長的時間尺度上,在短期內可視為近似不變,因此在計算中通常會將其忽略不計。
當我們在地球上享受歲月靜好的時候,地球卻載著我們以如此快的速度在宇宙中“飛馳”,不得不說,這樣的感覺實在是很奇妙,你覺得呢?
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