文丨熊寶包
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地球是人類的家園,它廣闊無比,足以容納70多億的人類和其他數不勝數的物種共同生活。但是如果把目光投向地球之外的星辰大海,地球又渺小到無法形容,也許小得就像是太平洋中的一個水分子。
由于地球無時無刻不在公轉和自轉,所以就有了晝夜、四季的變換。根據科學家的計算,地球的公轉速度大概是30公裡每秒,赤道線速度是462米每秒。
也就是說,人站在赤道上以地面為參照物的話是靜止不動的,但如果以地球外的物體(比如月球)作為參照物,赤道上的人正以每秒462米的速度繞圈圈;
如果以太陽為參照物,地球上的所有人,又以每秒30公裡的速度在繞着太陽前進。要是我們再把目光放到更寬闊的地方呢?
太陽系運動軌迹示意圖
每秒600公裡!地球在星空間高速穿梭地球在宇宙之中,渺小的地如同海洋中的水分子。就像海面波濤洶湧一般,地球之外的星辰星辰大海其實也不平靜,幾乎所有星體每時每刻都在運動,隻不我們無法感覺到而已。
前面提到過,地球在繞着太陽公轉,而太陽帶着整個太陽系又同樣繞着銀河系的中心在公轉。銀河系包含了1500~4000億顆恒星和星團、星雲;此外還有黑洞、星際塵埃等。
目前銀河系的可見總質量是太陽的2100億倍(太陽質量是“2.0×10的30次方”千克),這是一個巨大的天文數字。它的直徑介于10萬光年至18萬光年之間,而太陽正以每秒250公裡的速度,繞着銀河系快速飛行。
太陽之所以要飛得那麼快,是因為需要足夠快的速度才能擺脫銀河系中心的引力,不被吸進去。就像地球公轉一樣,如果地球靜止不動的就會被太陽給吸引進去。
銀河系
科學家已經證明,在銀河系的中心存在一個巨大的黑洞,星系核的活動十分劇烈。黑洞的引力有多強,不介紹相信大家也能明白。想要避免被黑洞吸引,太陽就得高速運動(每秒250公裡)。
因此,假設我們以銀河系中心為參照物的話,地球正以每秒250公裡的速度高速飛行。不過實際上,這還不是地球穿梭星空的最大速度。
銀河系足夠大了吧,連光穿過它都需要十幾萬年,但銀河系隻不過是本星系群的一部分。本星系群(Local Group of Galaxies)是指包括銀河系在内的仙女星系、麥哲倫星雲等50個星系組成星系群。
然後,本星系群和室女座星系群、大熊座星系群等星系群,又共同組成了室女座超星系團(Virgo Supercluster)。室女座超星系團直徑2億光年,中心位置是室女座星系群。
銀河位于室女座超星系團的邊緣地帶,距離中心位置約6000萬光年。由于室女座超星系團中心存在着一個引力驚人的天體,讓衆多星系聚在一起,并且圍繞着他公轉。
室女座超星系團示意圖
簡而言之就是,銀河系正圍繞着室女座超星系團公轉,速度為600公裡每秒!因此,如果以室女座超星系團中心為參照物的話,咱們的地球正以每秒600公裡的速度,在星空間高速穿梭!
這是目前為止,人類能測量出的地球在宇宙間最快飛行速度。當然這并不是極限,隻不過由于人類找不到宇宙邊界(也許根本就不存在),無法确定宇宙的中心在哪。
也就無法确定室女座超星系團是不是在圍繞着某個中心在運動,或許在未來某一天,人類的科技水平上去了,就可以知道這個問題的答案。
既然地球飛得這麼快,為什麼人類感覺不到呢?假如地球瞬間停下的話人類會咋樣?看到這裡,有很多朋友就要問了,既然地球每時每刻都在高速運動,為什麼人類一點感覺都沒有呢?原因主要有兩點:
地球破碎想象圖
首先,萬有引力的存在。萬有引力,讓我們人類完全感受不到地球正在高速運動。
每個星體都存在引力,地球的萬有引力(重力)使得物體被牢牢吸附在地面上,所以就算地球就算被帶着以600公裡每秒的速度,在星海中穿梭,咱們也感覺不到地球在運動。
其次,沒有參照物。我們判斷一個物體是否在運動,主要依靠的是參照物。如果沒有參照物,并且物體運動期間足夠安靜,我們同樣感覺不到它在動。比如咱們坐勻速行駛高鐵,閉上眼睛也感覺不到高鐵在前進。
而地球漂浮于真空,運動的時候悄無聲息,一直勻速運動沒有大幅度的加速和減速;人類看不見參照物,也感受不到地球運動時的震動和聲音,自然就覺得地球是靜止不動的。
那如果,地球在高速運動中瞬間停下的話人類會怎樣?
由于慣性的存在,當高速運動中的物體停下的時候,會産生力的作用,物理學上将其稱為“慣性力(一種虛拟力)”,科學家用牛頓第二定律去表述并計算這個力,計算公式為“F=ma”,也就是質量乘以加速度。
為了方便,咱們就用1秒和600公裡每秒來計算。假設地球在瞬間停下,根據公式“a=速度改變量/時間改變量”,那地球在1秒鐘内停下時,它的加速度(反向)是600000m/s²。
然後再假設它作用于人的身上,那麼所産生力的大小就可以用F=ma計算。直接說結論:假如一個人的體重是100千克,從600公裡每秒的速度到瞬間靜止,所産生的力是60000t。這麼巨大的力完全能把人壓扁幾千萬次,也足以把人從地表甩到外太空。
這裡為了方便,隻是在理想情況下簡單地計算一下,實際上地球運動也不是直線的,要計算曲線運動的加速度更加複雜。咱們有個概念就好。
從地球的角度來說,如果瞬間靜止的話,漂浮的大氣層依然以600公裡每秒的速度前進,然後地表就會産生風速600公裡每秒的超級飓風,摧毀整個人類文明;
更别提海水也會由于慣性繼續運動,然後産生的超級海嘯。再說了,如果以地球的質量和速度去計算,突然“刹車”所産生的巨大慣性,或許足以讓地球解體了。
地球解體想象圖
後記不過可以放心的是,地球在宇宙中飛行并不會出現突然停止和加速的情況,因此咱們也不用擔心被地球甩到宇宙中去。
當然宇宙中也有其他在運動的星體,地球在行進的過程中可能會“撞車”,比如彗星撞地球。隻不過這種概率極端,而且大到能夠将地球撞停的天體,它們一般有固定的軌道,不會像小行星或彗星一樣随便亂飛。
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