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夏天晚上抬头看,那两颗星星到底离多远

前阵子带孩子在阳台乘凉,小家伙突然指着头顶问:“爸爸,牛郎和织女是不是每年七夕都能见面啊?”我愣了一下,脑子里冒出来的不是爱情故事,而是一个物理问题——这俩星星要是真的一年见一次面,它们得飞多快?

后来我翻了不少资料,把这事儿彻底搞清楚了,想说给你们听听,比神话有意思多了。

夏天晚上抬头看,那两颗星星到底离多远

先搞清楚这两位是谁

我们口中的牛郎星,天文学家叫它河鼓二,是天鹰座里最亮的那颗星,织女星更厉害,学名叫织女一,在天琴座里闪闪发光,亮度排全天第五,它们跟天鹅座的天津四一起,组成了夏天最有名的“夏季大三角”。

六月份到九月份,天一黑往东边看,最亮的那三颗星构成的三角形就是,我第一次认全是在高中,后来每次夏天晚上散步,都会下意识找一找这个形状,特别亲切。

还有件好玩的事,地球自转轴会像陀螺一样慢慢晃,这叫做岁差运动,大概一万两千年前,北极星不是现在的小熊座那颗,而是织女星,再过个一万两千年,她又会回到北极星的位置上,所以织女星是真的“当过主角”的。

特性 牛郎星(河鼓二) 织女星(织女一)
所属星座 天鹰座 天琴座
距离地球 约16.7光年 约25光年
表面温度 约7,700℃ 约9,600℃
直径 约太阳的1.8倍 约太阳的2.4倍
自转速度 极快,赤道明显鼓起 较快,比太阳快几十倍
年龄 约12亿年 约4.5亿年

它们之间到底隔了多远

这就得聊到银河系了。

我们肉眼看见的牛郎星和织女星,其实就隔着一条淡淡的银河,夏天天气好的晚上,没光污染的地方,能清清楚楚看到一道发白的光带横贯天空,那就是银河系的盘面,我们所在的银河系是个巨大的螺旋形天体系统,直径大约10万到18万光年,里面装着一千亿到四千亿颗恒星,太阳只是其中普普通通的一颗,位置在距离银河系中心约2.6万光年的猎户臂上。

银河系长什么样呢?从侧面看像两个扣在一起的碟子——中间鼓起来的部分叫核球,恒星特别密集;四周扁平的叫银盘,太阳就窝在这层银盘里,跟着所有物质一起绕着银河中心旋转,一圈下来差不多要两亿多年,太阳诞生以来,也就转了二十多圈而已。

而牛郎星和织女星之间的距离,大约是5光年,这个数什么概念?如果坐着光速飞船从牛郎星出发,也得飞整整14年多才到织女星,拿人类目前最快的探测器来对比一下就更直观了——帕克太阳探测器是目前飞得最快的人造物体,最高时速约70万公里,如果让帕克去飞这段距离,大概需要两万多年,两万多年,一年见一面?想想就知道物理学上多不现实了。

夏天晚上抬头看,那两颗星星到底离多远

你看到的都不是“的星光

这里有个特别触动我的细节。

织女星的光到达地球要走25年,牛郎星的星光差不多也要走16.7年,所以今晚你抬头看见的织女星,其实是它25年前的模样,同样,你看见的牛郎星,是它将近17年前的样子,如果织女星今天突然灭了,地球上的人要足足25年之后才会发现,我们看到的从来就不是“当下”,而是一帧一帧滞后的宇宙影像。

这个“光行走的时间”,天文学里就叫做光年,它不是时间单位,是距离单位——光在一年里走过的路程,大约9.46万亿公里。

这么远的距离是怎么测出来的

我没忍住好奇心,又去查了查天文学家怎么知道这些距离的,方法挺巧妙,叫三角视差法

原理跟人眼看东西差不多,闭上一只眼,只用一只眼看前方的手指,然后换一只眼,你会觉得手指跳了一下,地球绕太阳公转,半年之间刚好走到轨道的两端,这就相当于换了一只眼睛,看同一颗恒星,它在遥远星空背景上的位置会有一个微小的偏移,根据这个偏移角度,用三角函数一算,距离就出来了,2013年发射的盖亚卫星(Gaia)就是这个领域的高手,用这种方法把十亿多颗恒星的距离精确地量了个遍。

有时候会想,古人在七夕夜望着银河两边那两颗明亮的星星,编出那么凄美的故事,是因为他们看到的和我们现在看到的,从亮度到位置几乎一模一样,人类的寿命放在宇宙尺度上,真的就是一瞬间,这14.5光年的距离,在地上是牛郎织女的盈盈一水,在天上却是光也要跑十几年的渺渺空间,故事很美,物理学也很美,它们不矛盾。

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