银河系公转一圈是多久？算完这个数，我对时间有点恍惚
那天晚上在郊外看星星，朋友突然问了一句：“你说地球绕着太阳转，太阳有没有绕着什么东西转？”我说有啊，太阳其实在绕着银河系的中心转，他紧接着又问了一句让我当场卡壳的话——“那银河系自己转一圈要多久？”
说实话，这个问题我答不上来，回来查了一圈资料之后，越查越觉得震撼，今天就把我整理的结果写下来，你也来看看，我们所在的这个星系，完成一次“自转”到底需要多长的时间跨度。
先把话说清楚：银河系在转什么？
我们先把概念理一理，你可能会想，银河系是一个整体，它转起来不像地球自转那么直观。银河系的旋转不是刚体旋转——不是说整个星系像一张光盘那样,所有部分同步转动。
它更接近于一种叫做较差自转的方式，意思是，离中心不同距离的天体，转速不一样，靠近银河系中心核球的部分，转得快一些；越往外走，转得越慢，这一点很像太阳系里行星的公转规律——水星绕太阳一圈只要88天,海王星却要165年。
所以我们谈论“银河系公转一圈多久”的时候，实际上是在问：太阳现在所处的位置，绕银河系中心转完一整圈需要多长时间。
一个让人发懵的数字：2.2亿到2.5亿年
目前天文学界比较主流的估算结果是：
太阳绕银河系中心公转一圈，大约需要2.2亿到2.5亿年。
这个时间，在天文学上有一个专门的名字，叫做银河年，也叫宇宙年，一个银河年，等于大约2.3亿个地球年。
我第一次看到这个数字的时候，愣了好几秒，2.3亿年是什么概念？我们人类这个物种从出现到现在，满打满算也就30万年左右，连一个银河年的零头都不到，恐龙灭绝发生在6500万年前,那也只相当于大概四分之一个银河年。
把脑袋里的时间尺度切过去之后，你会觉得整个人类的历史，在银河系的节奏面前,真的就是一眨眼的功夫。
【配图：银河系螺旋结构示意图,标注太阳系所在位置及旋转方向】
这个数字是怎么算出来的？
我一开始也好奇，天文学家又不可能站在银河系外面掐秒表，这个2.2亿到2.5亿年,到底怎么来的？
其实逻辑本身不复杂，复杂的是测量精度,核心就两个数据：
- 太阳到银心的距离
- 太阳绕银心运行的速度
知道了半径，知道了速度，周长一除，时间就出来了，小学算术的事儿,难就难在这两个数字的精确测量上。
第一步：测量太阳到银心的距离
目前比较公认的数值是，太阳距离银河系中心大约26,000到27,000光年，这个数据的获取方式很有意思，早期天文学家用的是造父变星和天琴座RR型变星这类“标准烛光”，通过它们的亮度和脉动周期来推算距离，后来技术手段上来了，开始利用甚长基线干涉测量技术，直接观测银心附近天体的视差和运动，近几年，事件视界望远镜对银心黑洞人马座A*的成像工作,也让这个距离数据越来越精确。
第二步：测量太阳绕银心的速度
这一步更复杂，目前测出来的结果是，太阳绕银心的运行速度大约在每秒220到240公里之间，怎么测的呢？主要是通过观测银河系里其他恒星和气体云的运动，再结合多普勒效应，反推出太阳在银河系引力场里的运行状态，还有一部分数据来自对宇宙微波背景辐射的观测——太阳相对于这个背景有一个非常微小的运动偏差,通过这个偏差也能校正太阳在本地静止参考系里的速度。
套进公式里算一下
我们把数据简化一下,取个中间值来估算：
| 太阳到银心距离 | 约26,500光年 |
| 轨道周长（近似圆） | 约166,000光年 |
| 太阳运行速度 | 约230公里/秒 |
一个光年约等于9.46万亿公里，周长换算下来大约157亿亿公里，用这个距离除以每秒230公里的速度，得到的时间大致就是2.2亿到2.3亿年，当然我这里是大幅简化的版本，实际计算中还要考虑银心引力场的分布、太阳轨道的非正圆形修正、暗物质晕的影响等等,那个复杂度就不是表格能装下的了。
【配图：太阳绕银心公转轨道示意图，标注速度、距离、运行方向】
银河系不同区域“公转一圈”要多久？
因为我们说了，银河系是较差自转，所以不同位置绕一圈的时间差很多,我整理了个简表：
| 离银心距离 | 大致位置 | 公转一圈时间 |
| 约8,000光年 | 内旋臂区域 | 约1.0–1.2亿年 |
| 约26,000–27,000光年 | 太阳所在位置 | 约2.2–2.5亿年 |
| 约50,000光年 | 外旋臂边缘 | 约4–5亿年 |
也就是说，靠近银心的恒星，比太阳“活得快”一倍还多，而在银河系最外围的晕区域，一颗恒星可能转完一圈要将近十亿年,那真的是慢到佛系的程度了。
太阳至今“活”了多少个银河年？
既然一个银河年是2.3亿年左右，那我们可以倒推一下太阳的历史，太阳的年龄大约46亿年,简单除一下：
46亿 ÷ 2.3亿 ≈ 20个银河年。
也就是说，太阳截至目前，大概已经绕银心转了20圈左右，恐龙诞生的三叠纪，大概是上一个银河年开始不久的时候，最早的哺乳动物出现，才不过一个银河年多一点点，至于智人这个物种,连银河年计时的秒针都还没转过一格。
这个换算让我想起一种说法：一个人如果活到80岁，他这一生在地球上度过的时间，大概只够太阳系在银河系里移动千分之一度。在这个尺度上,我们的存在感确实小得有点可爱。
银河年不光是个数字，它还可能影响地球
你可能会问，知道这个银河年，除了震撼一下脑子,还有什么实际意义？
还真有，科学家在研究中发现了一个很有意思的假说：太阳系在银河系中的周期性运动，可能与地球上的大灭绝事件存在某种对应关系。大致逻辑是这样的——太阳在绕银心公转的过程中，并不是平稳地在盘面上平移，它还会在银道面上下做一种类似“浮沉”的垂直振荡,这个振荡周期大约在3000万到4000万年左右。
每次太阳经过银道面密度较高的区域时，太阳系周围的引力扰动会增加奥尔特云里彗星飞向内太阳系的几率，从而间接提高了地球遭遇大规模撞击的可能性，虽然这个假说还在争论之中，但至少有不少研究统计显示，地球上的大灭绝事件间隔，恰好落在太阳穿越银道面的节奏附近，相关文献可以参考《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》中关于银河系旋臂与太阳系穿越效应的研究，以及近年Raup与Sepkoski等学者在生物灭绝周期性统计方面的工作，这些讨论本身，就让人觉得：地球上的生命节律,可能真的在和银河系这个巨大时钟共振。
银河系本身在动，事情就更复杂了
写到这儿，我突然觉得有一件事必须提一嘴，不然容易造成误解，我们一直在说“太阳绕银心转”，其实银河系本身也不是静止的。银河系正在朝着本星系群的引力中心方向运动，而且还在和旁边的仙女座星系互相靠近。
也就是说，太阳的运动轨迹，其实是一条极其复杂的螺旋线——它一边绕着银心转，一边跟着银心在宇宙中飞驰，你脑子里一旦出现这个画面，就很难再回到“静止”的世界观了，我们每天脚踏实地生活，实际上正以每秒几百公里的速度,在宇宙中划出密不透风的螺旋轨迹。
如果银河系转一圈要2.3亿年，那它“转了多少圈”了？
银河系的年龄大约在130亿年左右，和宇宙年龄差不太多，简单估算一下，银河系从形成到现在，大概已经自转了50到60圈左右，当然这是把现在的转速往回套，早期银河系的转速和形态肯定不一样，但至少能给我们一个数量级上的感受，银河系也算不上什么“老态龙钟”，充其量是个中青年星系,还在稳稳当当地转着。
写到这儿，我又想起那个在星空下问我问题的朋友，后来我把这些数字告诉他，他也沉默了好一会儿，然后说了一句话：“所以我们现在站在这儿看星星，其实是在一辆时速80多万公里的‘观光车’上，绕着一个巨大无比的旋转木马兜风。”我说差不多就是这个意思，而且这趟兜风,一圈就要两亿多年。
这么一想，今晚能抬头看见银河,其实是挺奢侈的一件事。