每秒600公里!地球在宇宙中狂奔,目的地:1.47億光年外的巨引源
現代科學認爲,我們的宇宙誕生於138億年前,在138億年前,有一顆奇點發生了爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以後,我們的宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在所看到的樣子,宇宙中的天體都是在宇宙大爆炸之後形成的,我們所看到的恆星、行星、彗星、小行星、中子星等等都是宇宙大爆炸的產物,我們的地球就是宇宙中的一顆行星,地球屬於太陽系中,在太陽系中一共有八大行星,它們分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,在海王星的外面還有一顆冥王星,曾經冥王星也屬於一顆行星,但是後來科學家認爲,冥王星的體積和質量都太小了,於是將它踢出了行星的行列。
在太陽系的八大行星當中,地球是唯一一顆誕生了生命的星球,生命的出現給地球這顆行星增添了很多色彩,尤其是人類出現以後,解開了地球上很多的奧秘,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度很快,當人類走出地球之後,人類才知道宇宙浩瀚無窮,在宇宙中行星和恆星的數量多的數不過來,地球和太陽顯得微不足道,不過人類走出地球之後,看到了天體之間的基本運行規律,我們的地球在不停的自轉和公轉,自轉一圈的時間大約是24小時,爲什麼地球會自轉呢?科學家認爲地球自轉和形成地球的物質有關係,科學家將其稱爲是角動量,這些形成地球的物質形成地球之後,它們的角動量被地球繼承,表現就是我們現在的自轉。
形成地球的物質在運動,方向各異,這些運動的物質相互被吸引到一起,這些物質的動量會相互中和,動量中和後的結果,一般不會是零,這個不爲零的動量圍繞着太陽公轉,如果這個向某個方向的動量是零,地球可能就不存在了,可能會被太陽吞噬,這個不爲零的動量也許會以地球爲中心自轉,這就導致地球總是要保持某個速度自轉,地球能夠長時間自轉,來源於角動量守恆,沒有其它星球或者物質接受或改變地球的角動量,地球就能夠保持角動量不變,在太陽系中,除了地球在不停的自轉之外,其它的天體也在不停地自轉,而且它們都在圍繞太陽公轉,爲什麼地球和其它行星要圍繞太陽公轉呢?地球公轉的軌跡是一個近似正圓的橢圓,太陽位於橢圓的一個焦點上。
不過地球的公轉速度並不是不變的,每年的7月初,地球遠於遠日點上,公轉速度就會很慢,而1月初位於近日點,公轉速度很快,這種變化是由於地球和太陽之間的距離不同導致的,由於地球的公轉,使得太陽直射點落在地球上,直射點一年之中會發生迴歸運動,即在南北迴歸線之間移動,從而造成了季節的變化,曾經著名的物理學家牛頓認爲,地球的公轉是受到了太陽引力的影響,萬有引力這個概念並不是牛頓被蘋果樹上的蘋果砸了以後,突然頓悟而出的。事實上牛頓從1665年~1685年,花了整整20年的時間,才沿着離心力→向心力→重力→萬有引力不斷推演,最終得出萬有引力的概念。萬有引力告訴我們,引力的大小與它們質量的乘積成正比,與他們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成及其介質種類無關。
首先萬有引力它一定是一個物體吸引另一個物體的力。比如蘋果掉到牛頓的頭上,是地球這個物體吸引了蘋果這個物體。那麼萬有引力就說地球吸引蘋果的這個力的大小,和地球與蘋果質量的乘積有關。是一個成正比的關係,就是說地球和蘋果質量越大,那麼它們之間的萬有引力也就越大。當然我們知道地球的質量是基本上不會發生變化的,也就是說蘋果的質量越大,那麼萬有引力的數值也就越大。雖然牛頓的萬有引力定律繼承了胡克、哈雷等一些科學家的研究成果,但是牛頓完美的詮釋了這個定律,牛頓的萬有引力定律出現之後,哈雷用這個定律測算出了哈雷彗星的軌道週期大約是76年,之後科學家還根據萬有引力定律發現了海王星。
當時英國劍橋大學學生亞當斯通過計算和研究,得出天王星附近還有一顆行星,是這顆行星影響了天王星的軌道,根據亞當斯的測算數據,天文臺的研究人員用望遠鏡找到了海王星,牛頓的萬有引力提供了一種普適的解釋,能夠描述天體之間的相互作用和運動規律,通過研究物體之間的引力,牛頓成功的解釋了行星運動、月球軌道以及地球上物體的自由落體等現象,萬有引力定律不僅僅適用於地球上的物體,還能夠解釋整個宇宙的運行,在很長時間內,人們都遵循萬有引力定律,按照牛頓的萬有引力定律我們能夠知道,在太陽系中,太陽的質量非常大,所以它的引力也是非常大的,強大的引力能夠將八大行星全部吸引過來,而八大行星爲了不被太陽吞噬,它們不停的自轉和公轉。
這樣能夠產生離心力,離心力和引力相互吸引,所以八大行星能夠穩定的圍繞太陽轉動,這個說法其實也是有道理的,但是愛因斯坦出現以後,打破了牛頓的萬有引力定律,在太陽系中,牛頓的萬有引力定律無法解釋水星進動的問題,在1859年的時候,科學家根據從1697年到1848年,150年的水星活動記錄觀測數據發現,水星繞太陽轉動的這個橢圓並沒有閉合,而是有一點點偏移,這個偏移當時讓很多科學家都感到疑惑,這個水星偏移的現象被稱爲是“水星近日點進動”,在19世紀的時候,科學家發現,水星進動是它受到了附近行星的引力影響造成的,當時科學家排除了所有能夠找到干涉水星運動的因素,但還是存在很小的數值偏差。
這個偏差是每一百年水星進動偏移43弧秒(每弧秒=1/3600度),利用萬有引力定律始終無法解釋這個問題,直到愛因斯坦出現以後,才完美的解決了這個問題,1916年的時候,愛因斯坦的廣義相對論問世,廣義相對論認爲,引力其實是不存在的,天體運動並不是因爲引力,而是因爲時空彎曲,水星運動的這個偏移現象是由於太陽彎曲了周圍的時空,而附近水星在圍繞彎曲時空的測地線運動,在這個過程中,水星也會慢慢向太陽墜落,科學家通過廣義相對論的效應計算得出水星的軌道進動也是每一百年偏移43弧秒,這也證明了愛因斯坦的理論是對的,根據愛因斯坦的理論我們能夠知道,地球之所以圍繞太陽轉動,是因爲太陽的質量非常大,將時空壓彎了,所以地球會沿着測地線運動。
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雖然愛因斯坦的引力觀點更加精準,但是牛頓的萬有引力定律並不是錯誤的,在遠低於光速的情況下,牛頓的萬有引力能夠解決我們所有的問題,當速度達到光速或者超越光速後,我們就需要用到愛因斯坦的引力觀點,愛因斯坦在提出引力觀點之後,還預測了引力波的存在,他認爲質量巨大的天體會在時空周圍產生漣漪,就像是把一顆球放在一塊布上產生了彎曲和震動,而周圍的天體會圍繞中心這個巨大的天體運動,從而產生引力,這時候就會產生引力波,從2016年到2017年的事蹟,科學家利用高級LIGO探測器分5次探測到黑洞相撞、中子星相撞產生的引力波,在證明了引力波存在的同時,也證明了愛因斯坦的理論沒有問題。
根據科學家的研究得出,地球每天轉動大約是4萬公里,而地球在圍繞太陽公轉的同時,太陽也在不停的轉動,地球公轉一圈的距離大約是9.4億公里,而太陽系正在帶着我們的地球圍繞銀河系中心轉動,目前銀河系的直徑達到了10萬光年,將近95億億公里,在銀河系的中心區域,存在一顆超大質量的黑洞,這顆黑洞的質量是太陽質量的430萬倍,銀河系中心附近的恆星非常密集,所以銀河系中心看上去非常明亮,銀河系中所有的恆星都在引力的作用下,圍繞銀心轉動,黑洞是人類目前在宇宙中發現的引力最大的天體,由於光都無法逃離黑洞的引力,所以我們看不到黑洞的內部情況。在18世紀末的時候,英國科學家米歇爾和法國數學家拉普拉斯分別根據牛頓的萬有引力定律提出了一種可能存在的天體。
它們的表面逃逸速度達到了光速,則光也沒有辦法從其表面逃離,因此這種天體是不發光的,即使它們的表面非常熾熱,他們將這種不發光的天體稱爲是暗星,根據逃逸速度公式,一個發光的天體要形成暗星有兩種方式,一種是使其質量增加,另一種是使其天體半徑縮小。即要麼密度大致不變而質量大幅增加,這可以通過吸積物質來實現;又或者質量不變密度大幅增加,這可以通過壓縮體積來實現。他們預言的這種暗星是有固定實體的表面,並且溫度非常高,由於其表面逃逸速度過高,光輻射無法逃離,以至於外界無法看到它們,按照牛頓的理論,光會從表面往上射出,在逃離引力場過程中損失動能,最終沿拋物線落迴天體表面。
後來在愛因斯坦的廣義相對論中,計算出了黑洞的存在,當時德國物理學家史瓦西通過求解引力場方程,得到球對稱、非旋轉引力場下的一組精確解,其中得到一個著名的公式——史瓦西半徑公式,後來科學家以史瓦西半徑作爲界限,成爲事件視界,代表沒有任何信息能從其內逃逸出來,而視界構成的一個光速無法逃離的臨界面稱爲是視界面,這種特殊的天體就是以視界面作爲表面,後來美國科學家將其稱爲是黑洞,在2019年的時候,科學家拍攝到了第一張黑洞的照片,這也證明了黑洞確實存在宇宙當中,而且宇宙中黑洞的數量非常多,大小也是不一樣的。像銀河系中心這樣的超大質量黑洞,只有宇宙大爆炸時才能夠形成。整個銀河系都在圍繞中心黑洞運動,太陽系也不例外。
科學家通過研究發現,地球繞太陽公轉的軌道平面——黃道面,和銀河系盤面——銀道面並不重合,黃道面相對於銀道面傾斜了大約60度,根據科學家計算,太陽帶着地球和其它行星以每秒236公里的速度在銀河系中前進,每2.12億年就會圍繞銀河系中心轉一圈,這個公轉週期被稱爲是銀河年,對於地球生命來說,銀河年是一個漫長的過程,在上個銀河系年,地球還處於三疊紀時期,當時地球上還沒有人類,恐龍和哺乳類動物剛剛誕生,地球陸地還是合成一大塊盤古超大陸,到現在爲止,也僅僅過了21個銀河系年,不過太陽系在銀河系中的運動軌道並不是一個平面,太陽系其實是在銀道面上下方100光年的範圍內移動,週期大約是6400萬年,所以太陽系每3200萬年就會從銀道面穿過一次。
這就意味着,我們的太陽系正在帶着地球,而地球帶着人類在宇宙中以每秒600公里的速度狂奔,不過銀河系也不是宇宙中最大的宇宙結構,在銀河系的上面還有本星系羣,本星系羣的直徑達到了1000萬光年,在本星系羣中包含了50個和我們一樣大的銀河系以及仙女座類似的星系,這些本星系羣的存在,是組成超星系團的基礎,這些本星系羣會二級成團,成爲本超星系羣,本星系羣的上級單位是室女座超星系團,室女座超星系團的直徑達到了1.2億光年,裡面包含了20000個星系,這僅僅是宇宙中大小和星系數量中等富饒的超星系團,在室女座超新星團上面還有拉尼亞凱亞超星系團,裡面包含了10萬個星系,直徑達到了5.2億光年。
科學家經過研究發現,在這個超星系團中,有一個引力異常的區域,科學家將其稱爲是巨引源,它的規模達到了4億光年,距離銀河系大約1.47億光年,這個引力源的質量大約是太陽質量的5*10^16倍,在巨引源強大的引力作用下,銀河系帶着地球正在以每秒600公里的速度朝它飛去,目前科學家還不知道這個巨大的引力源到底是什麼,它可能是一顆超大質量的黑洞,也可能是一顆奇點,目前人類還無法觀測到它,據統計,這個引力異常區域聚集着3億億倍太陽質量的物質,目前科學家也在對這個巨引源進行深入研究,看到這裡,可能很多人會產生一個疑問,爲什麼地球在宇宙中飛行速度這麼快,而我們卻感覺不到?
曾經著名的物理學家伽利略指出,我們只能夠在有參照物的情況下對均勻的速度進行測量,比如說汽車儀表盤上顯示的速度是汽車相當於道路的運動速度,飛機的速度是它相對於地面的運動速度,雖然物理學家很早以前就已經確定勻速運動只是相對的,但仍有一些人想知道,當地球繞太陽公轉並隨之在銀河系中運動時,其速度有多快。我們感覺不到這種運動,但我們的確在空間中穿行,這意味着如果以我們自身爲參照物,空間正在不斷地穿過我們的身體,我們卻意識不到這一點。而地球也是一樣的,地球很大,引力很大,對於地球上的人來說,地球上的一切物質都被地球所束縛。
就像我們倒過來頭卻感覺不到一樣,對於腳下的重心,地球的引力中心,就是一個質點。方向也只是相對的,比如你站在北極點或南極點上,就是隻有南或北這兩個方向。正是由於地球的萬有引力作用,我們無論走到哪裡,地球無論怎麼轉,我們頭頂上的就是上,腳下面的,就是下。地球背面的美國(背面只是相對來說)也跟我們一樣。總之,地球巨大的引力將一切萬物都緊緊束縛住,它雖然高速自轉,但地球太大,所以我們一點也感覺不到。而且沒有參照物,我們無法感覺到地球的運動,如果說我們能夠站在地球外面,以銀河系中的某一個天體作爲參照物,那麼我們就能夠明顯的感覺到地球在運動。
在浩瀚的宇宙中,有很多的行星和恆星,人類作爲地球上最有智慧的生命,從誕生以後就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,雖然現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,但是人類想要解開宇宙的奧秘還差的很遠,在宇宙中有很多人類還不知道的秘密,想要解開這些奧秘,人類就需要不斷的努力和發展自己的科技,小編認爲,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨着人類科技的進步,人類一定能夠解開宇宙中的奧秘,到時候我們就能夠知道地球最終要去往什麼地方,宇宙的結局是什麼,希望人類能夠早日實現自己的夢想,對此,大家有什麼想說的嗎?