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地球在宇宙中的真實運動軌跡是怎樣的?複雜程度超乎想像


在地球上,我們感覺地球表面相當平穩。然而,地球在宇宙中的運動非常快,甚至從某種意義上來說,已經超光速了,而且運動方式非常複雜。那麼,地球在宇宙中的運動方式是怎樣的呢?地球的運動速度到底有多快?

作為太陽的行星,地球繞著太陽公轉,平均運動速度為每秒30公里,繞行一圈的時間為1年。從太陽系的角度來看,地球環繞太陽運動的軌跡為一個近似的圓形。但要放眼銀河系,地球的運動就不是這麼簡單了。

雖然天上星辰的相對位置看起來固定不變,但如果從長時間角度來看,星辰的位置也會發生變化。這不僅是因為天上的星辰本身在運動,而且太陽在宇宙中的位置也不是固定的,太陽同樣在運動,並且還帶上包括地球在內的整個太陽系天體。

地球的公轉運動是以太陽為引力中心,而太陽的運動則是以銀河系中心為引力中心。銀河系中分布著數以千億計的恆星,還有大量的星雲,它們的共同質心位於銀心,這就是整個銀河系的引力中心。銀河系的引力中心並不是某個天體,位於銀心的超大質量黑洞也不是,這個中心是所有天體共同引力作用的結果。

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在銀心引力的作用下,太陽在距離銀心2.6萬光年的地方,以大約每秒230公里的速度繞著銀心運動。繞行一圈的時間約為2.3億年,這被稱為1銀河年。

由於太陽會帶著地球一同在星際空間中運動,從銀河系的角度來看,地球的運行軌跡並非閉合的圓形,而是螺旋形的。當地球繞太陽運動一圈時,它並沒有回到原來的空間,而是與一年前的位置相距69.4億公里,相當於日地距離的46.4倍,或者6.4光時。

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地球的公轉軌道是一條平滑的橢圓形,但太陽的公轉軌道並不是這樣。因為黃道面和銀道面的夾角為60度,銀盤是有厚度的,所以太陽在繞銀心運動的過程中,並不是在銀道面中運動,而是會上下穿過銀道面,軌跡呈現為波浪形。因此,地球在銀河系中的運行軌跡其實還要更加複雜。

同樣地,銀河系本身也是運動,它帶著太陽系以及其他恆星系統在浩瀚的星系際空間中運動。銀河系前進方向上的一個最近目標是位於254萬光年外的仙女座星系,銀河系正以每秒110公里的速度螺旋式靠近它,38億年後將會撞上仙女座星系。在更大宇宙尺度上,銀河系還有其他運動方式。

根據宇宙微波輻射譜圖,獅子座方向上的溫度比平均值高了0.0035 K,與之相對的寶瓶座方向上的溫度則比平均值低了0.0035 K。這樣的溫度波動是由地球在星系際空間中高速運動造成的。在地球前進方向上,來自宇宙最深處的光子會發生藍移,導致溫度偏高,相反方向上則溫度偏低。

因此,地球正朝著獅子座方向高速運動,速度約為每秒371公里。當然,這個運動是由銀河系運動造成的。扣除掉地球在銀河系中的運動速度,可以算出銀河系在星系際空間中的運動速度高達630公里/秒。這種運動被認為是由2億光年外的巨引源引起的,那裡存在異常強大的引力,把銀河系快速吸引過去。

放眼整個宇宙,銀河系還以更高的速度在運動。由於宇宙空間結構在快速膨脹,這不受相對論限制,使得銀河系與其他星系之間的距離變得越來越遠,距離越遠的星系遠離速度越快,快到可以超過光速。

根據哈伯常數估算,對於距離銀河系超過140億光年的遙遠星系來說,由於空間膨脹,銀河系遠離它們的速度已經超過了光速。也就是說,地球其實以超光速在遠離遙遠的星系。

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