太阳系旅行指南,从家门口出发,到银河系兜个风
昨晚在阳台晾衣服的时候,一抬头看见月亮旁边有颗特别亮的星星,查了下星图才知道,那是木星,就这么一个不经意的抬头,我突然意识到,咱们其实就住在一个巨大的宇宙转盘上——太阳系这八颗行星,带着我们绕着银河系中心一路狂奔,这感觉还挺奇妙的。
今天就按照费曼老爷子教的办法,试着把这事儿跟你唠明白,所谓费曼写作法,说白了就是「别装专业,把复杂事儿用大白话说清楚」,要是你听完之后能讲给家里孩子听,那这文章就算没白写。
家门口的八个兄弟:太阳系行星排排坐
太阳系说白了就是太阳带着一帮小弟在太空里转圈,这帮小弟里,有八个块头比较大的,被天文学家正式封为「行星」,它们排成一溜,绕着太阳转了几十亿年,各有各的脾气。
按照离太阳从近到远的顺序,咱们挨个认识一下:
- 水星:老大哥的地位是离太阳最近,但真不是人待的地方,白天四百多度能熔化铅,晚上零下一百八十度冻成狗,而且连个像样的大气层都没有,太阳风直接糊脸,最绝的是,水星上的一天(从日出到日出)等于地球上59天,妥妥的「度日如年」本尊。
- 金星:看着最亮最漂亮,其实是太阳系里的「地狱副本」,大气里全是二氧化碳,温室效应玩脱了,表面温度恒定四百六十多度,硫酸雨下到半空就蒸发,连苏联当年发射的探测器,最结实的那个也只撑了两个小时就挂了。
- 地球:咱家,目前已知唯一有生命的地方,主要是位置太好了——不远不近,水能保持液态,这个宜居带的概念,天文学家管它叫Goldilocks Zone(金发姑娘区),不冷不热刚刚好。
- 火星:人类下一个想登陆的地方,表面全是铁锈色,刮起沙尘暴来铺天盖地,前些年发现地底下有液态水,探测器「毅力号」正在上面吭哧吭哧挖土,想找几十亿年前生命的痕迹。
- 木星:太阳系里的重量级选手,质量比其他七个行星加起来还大两倍多,那个大红斑,其实是个刮了至少三百多年的超级风暴,能塞进去三个地球,木星还是地球的「保护神」,引力大得能把飞过来的小行星和彗星挡开或者吃进去。
- 土星:不夸张地说,要是你亲眼在望远镜里看到土星环,多半会愣住几秒钟,那圈环其实是无数冰块和石头碎片,薄得惊人,只有几十米厚,但宽度能排下二十多个地球,土星密度比水还小,理论上能浮在水面上——只要你找得到一个足够大的澡盆。
- 天王星:这哥们儿是躺着转的,自转轴几乎平躺,八成是很久以前被什么东西撞歪了,所以它的极昼极夜长达42年,要是你站在天王星的北极,连续晒四十二年太阳,然后再过四十二年黑夜,想想都觉得崩溃。
- 海王星:太阳系最外围的行星,风力却是最猛的,风速能到每小时两千多公里,地球上最强的台风搁那儿就是个微风拂面,1846年它被发现,有意思的是,数学家先算出来那里应该有颗行星,然后天文台照着方向去找,还真找到了。
下边这张表把八个行星的关键数据都列出来了,看着一目了然:
| 行星 | 离太阳平均距离(亿公里) | 直径(公里) | 公转一圈 | 卫星数量 |
| 水星 | 58 | 4,879 | 88天 | 0 |
| 金星 | 08 | 12,104 | 225天 | 0 |
| 地球 | 50 | 12,742 | 365天 | 1 |
| 火星 | 28 | 6,779 | 687天 | 2 |
| 木星 | 78 | 139,820 | 12年 | 95 |
| 土星 | 3 | 116,460 | 29年 | 146 |
| 天王星 | 7 | 50,724 | 84年 | 27 |
| 海王星 | 0 | 49,244 | 165年 | 16 |
这张表别看数字多,你仔细瞅瞅就能发现点意思:离太阳越远,转一圈的时间长得离谱,海王星绕太阳一圈得165年——也就是说,海王星被人类发现到现在,都还没绕满一圈呢。
从水星到海王星,八个行星各守各的轨道,像一组精密的宇宙钟表齿轮。
太阳系到底在银河系的哪个犄角旮旯
好,现在把镜头往后拉,刚才说的八大行星加起来有多大?太阳占了整个太阳系质量的99.86%,剩下那零点一四才是这八个行星和小行星带之类的东西,可是太阳在银河系里算老几?
银河系是个棒旋星系,直径大约十万光年,里面有一千亿到四千亿颗恒星,咱们的太阳,就在其中一条叫「猎户臂」的旋臂上,离银河系中心大概两万六千光年,这个位置怎么说呢——不是市中心,也不在荒郊野外,算是个还不错的郊区地段,离中心太近的话,恒星密度高,辐射强,生命很难存活;太远的话,重元素少,连形成岩石行星的材料都不够。
更让人起鸡皮疙瘩的是,太阳带着整个太阳系,正在以每秒220公里的速度绕着银河系中心狂飙,就这样绕一圈,也得花上两亿三千万年,恐龙灭绝的时候,太阳系在银河系那头;人类出现的整个历史,太阳系才挪了一丁点儿,两亿三千万年这个时间,天文学家起了个名字叫银河年,上一次太阳系完成一个银河年的时候,地球上连恐龙都还没登场。
箭头指的那个小点就是太阳的位置,整个太阳系在这个尺度上连个像素都算不上。
怎么把这些讲给别人听
费曼说过,真正弄懂一件事的标志,是你能在不用术语的情况下,把它讲给一个完全不懂的人听,太阳系这事儿其实特别适合拿来练手:
- 用比例让人有感觉:把太阳想成一个橘子,地球就是一粒小米,放在二十多米外,木星是颗葡萄,在百米开外,银河系呢,就是无数这样的「橘子和小米」撒在十万光年那么大的空间里。
- 用故事代替数据:别只说「海王星风速每小时两千公里」,说「地球上最强的台风到海王星上,连杯奶茶都吹不动」,画面感立刻就有了。
- 承认不知道的东西:暗物质是什么,银河系中心那个超大质量黑洞怎么长出来的,这些天文学家也还在吵,如实说「这事儿还不知道」,比硬编一个答案强得多。
卡尔·萨根在《暗淡蓝点》里写过一段话,大意是旅行者一号飞到太阳系边缘的时候,回头给地球拍了张照片,那个小小的亮点就是咱们所有人住的地方,每次想到这个画面,都觉得日常那点烦心事好像也没那么大了,但话说回来,正因为宇宙这么大,咱们这点小小的存在,才显得格外珍贵。
下次再看到满天星星的时候,你就能跟身边人说:「你看,咱们住在一颗石头上,这颗石头带着我们绕着那团火球转,火球又带着我们在一群星星里飞奔,这群星星挤在一起,不过是银河系的一条胳膊,而这样的银河系,宇宙里至少还有几千亿个。」
科学这东西,往大了看让人谦卑,往细了想又无比亲切,毕竟,你身体里的碳元素,来自某颗恒星的内部聚变;你左手和右手的原子,说不定来自不同的超新星爆发,这么一想,咱们每个人,都是宇宙几十亿年演化的结果——背着星辰的故事,过着柴米油盐的日子。