我家阳台上的宇宙,从八大行星聊到银河系
上周六晚上,我女儿突然指着天上问:"爸爸,那颗亮亮的是什么?"我说那是金星,她又问:"金星在哪?在我们这个银河系吗?"我愣住了——不是被问倒,而是突然意识到,大部分人(包括曾经的我)其实说不清楚"八大行星"和"银河系"到底是个啥关系,这俩词经常被放在一起说,但就像把"你住的小区"和"你所在的省份"混着聊,听起来都是"住的地方",可压根不是一个量级的东西。
那咱们今天就当坐在我家阳台上,一边看星星一边把这些事捋清楚,我保证不讲天书,就拿你熟悉的东西打比方。
先认识一下我们的"小区":太阳系八大行星
太阳系说白了就是太阳带着一群"小弟"组成的大家庭,太阳占了这个家庭99.86%的质量,剩下的0.14%分给了八颗行星、一堆矮行星、小行星、彗星什么的,你感受一下这个比例——假设太阳是个200斤的大胖子,所有行星加起来才三两重。
这八颗行星按照离太阳从近到远的顺序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,我以前老记不住顺序,后来我闺女教我一个口诀:"水金地火木土天海",她说班上同学都这么背,还挺管用。
它们其实分成两拨,气质完全不同,来看个表格就清楚了:
| 分类 | 成员 | 特点 | 打个比方 |
| 类地行星 | 水星、金星、地球、火星 | 个头小、岩石壳、密度大、离太阳近 | 像实心铁球,掉地上砸个坑那种 |
| 巨行星(类木行星) | 木星、土星 | 体积巨大、主要是气体、有光环 | 像巨大的棉花糖,一脚踩进去陷老深 |
| 远日行星(冰巨星) | 天王星、海王星 | 离太阳远、含大量"冰"(水、甲烷等)、温度极低 | 像被冻硬的脏雪球 |
水星这孩子最可怜,太阳最近,白天能热到430℃,晚上又冷到零下180℃,一昼夜温差六百多度,没有大气层保护就是这么惨,而金星看着温柔,其实是"地狱模式"——表面温度常年460多度,大气压强是地球的92倍,还下着硫酸雨,前苏联的探测器上去,最快的不到俩小时就被压扁烧化了,所以别老抱怨地球气候不好,跟金星比咱们这简直是天堂。
火星就亲切多了,人类往上面扔了几十辆车(探测车),发现那里有干涸的河床痕迹,说明以前有过液态水,现在马斯克天天喊着要移民火星,但说真的,那地方平均温度零下60度,大气稀薄到几乎没有氧气,沙尘暴一来就是几个月,我觉得咱还是先爱护好地球再说吧。
木星是个"巨无霸",它的质量是其他七颗行星加起来的两倍多,那个著名的大红斑是个刮了三百多年的超级风暴,比整个地球还大,土星的光环其实不是实心的——是无数冰块和碎石排成的"队伍",最薄的地方只有几十米厚,天王星比较搞笑,它是躺着转的,自转轴几乎平躺,像个滚着走的大球,海王星脾气暴,风速能达到每小时2100公里,是太阳系里风最大的地方。
(这是太阳系八大行星的排列示意图,注意看大小对比——木星一个能装下1300多个地球)
再放大一亿倍:银河系是个啥
现在咱们把镜头拉远,假设太阳系是个小区,那银河系就是一个有着2000亿到4000亿个小区的超级大都市,注意,是2000亿个"太阳系"这样的星系——不是2000亿颗行星,是2000亿颗恒星,每颗恒星周围又可能有好几颗行星,你想想这数字,是不是有点头晕?
银河系的形状像个巨大的漩涡盘,或者说像个煎蛋——中间鼓起来(我们叫银核),四周是扁平的盘面(银盘),直径大概10万到18万光年,光年是什么概念?光一秒钟跑30万公里,一年跑的距离就是一光年,大约9.46万亿公里,也就是说,你用光速从银河这头飞到那头,要飞十万年,坐高铁的话……别算了,算出来脑壳疼。
我们太阳系在哪儿呢?在一个叫猎户臂的旋臂上,离银河中心大约2.6万光年的地方,属于"郊区",跟北京五环外差不多,银河系的中心是个超大质量黑洞,质量大约是太阳的400万倍,科学家给它起名叫人马座A*,别怕,它离我们那么远,不会把我们吸进去。
(看这张银河系示意图,找到那个"You are here"了吗?我们就在那,毫不起眼的一个小点)
你得把这两个概念"串"起来
好了,现在最关键的问题来了——八大行星和银河系到底啥关系?
关系就是:八大行星属于太阳系,太阳系属于银河系。银河系里像太阳这样的恒星有几千亿颗,太阳只是其中普普通通的一颗,八大行星围着太阳转,整个太阳系又围着银河中心转,我们跟着太阳一起,正以每秒220公里的速度绕着银河中心飞奔,转一圈大约要2.25亿年——天文学家管这叫一个"银河年",上一次我们在这个位置的时候,恐龙刚出现没多久。
一个不太恰当的比方(但管用)
你把银河系想象成一片巨大的沙滩,太阳是其中一粒沙子,八大行星是绕着这粒沙转的八颗更小的尘粒,你在沙滩上随便抓一把沙子,里头就有几千个"太阳系",我们肉眼看到的满天星星,其实都是银河系里的恒星邻居——我们看银河系外面?不存在的,因为银河系太大了,我们身在其中,就像一条鱼住在太平洋里,问它"太平洋长啥样",它只能看到周围的水。
肉眼能看到啥?
晴朗的夜晚,没有灯光污染的时候,你能看到一条淡淡的光带横跨天空——那就是银河系的"盘面",是几千亿颗恒星的光叠在一起的效果,而我们能看到的单颗行星,只有金木水火土这五颗(天王星太暗,得用望远镜),它们都在太阳系里,是离我们最近的"邻居",银河系里其他恒星周围的行星,用肉眼一颗都看不见——太远了,离我们最近的比邻星b都有4.2光年。
几个让人晚上睡不着的问题
银河系外面还有啥?河外星系,银河系所在的本星系群里有50多个星系,最大的邻居是仙女座星系,离我们254万光年,四十亿年后它会和银河系撞在一起,但别慌,"撞"不是你想的那种撞——恒星之间距离太远,大概率就是两团星系优雅地穿过去,合二为一。
为啥冥王星被踢出"八大行星"?2006年国际天文学联合会重新定义了"行星":必须绕太阳转、靠自己引力呈球形、还得"清扫干净自己轨道",冥王星第三条不合格,它轨道上一堆碎石头没清干净,被降级成了"矮行星",当年这事全球投票,好多天文爱好者抗议,我到现在还觉得冥王星挺委屈的。
这些知识有啥用?说实话,知道木星有几个卫星确实不影响你明天上班,但每次我看完这些,再回到生活中的破事上,心态会变得特别松弛——想想银河系有两千亿颗恒星,我们的烦恼渺小到几乎不存在,有时候人恰恰需要这种"被渺小化"的感觉,不是消极,而是一种奇怪的安慰。
写到这,昨晚我女儿又问我了:"爸爸,我们真的在动吗?"我说对,地球在自转,绕着太阳公转,太阳带着我们绕银河中心转,银河系本身也在往仙女座星系的方向飞,她瞪大眼睛说:"那我写作业的时候也在飞?"我说是的宝贝,你正在以好几种方式同时穿越宇宙,酷不酷?她想了想说:"那我能不写了吗?"——这大概就是理论与实践的距离。