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银河系里哪一颗是太阳

朋友家四岁的小丫头有天晚上趴在窗台上,突然回头问她妈妈:“老师说太阳是星星,那银河里有好多星星,哪一颗才是我们的太阳啊?”

这个问题还真把人问住了,我们天天念叨银河系银河系,可要是真让你在脑海里那幅壮观的旋涡图里把太阳指出来,好像一时半会儿还真不知道手指该往哪儿戳,我当时在旁边听着,也觉得这是个值得好好琢磨一下的问题。

先搞清楚一个关键前提

在回答“银河系里哪一颗是太阳”之前,得先说一个挺反直觉的事情——我们在银河系里面,不在外面,你看到的所有那些漂亮的银河系全景图,什么巨大的旋臂、明亮的核心、像漩涡一样铺开的星盘,那些统统不是照片,是艺术家根据科学数据画的想象图。

这事儿其实特别好理解,你就想象自己是一颗豆子,被塞进一个巨大的、扁扁的豆沙包中间偏外的某个位置,你咬一口豆沙包,能看到里面的馅料、面皮的层次吗?看不到,你只能看到周围那一圈被咬开的断面,我们现在看银河也是这个道理——因为我们就身处在银河系的盘面里,所以从地球上望出去,银河是一条横跨夜空的光带,而不是一个完整的旋涡形状,那条光带其实就是银河系的盘面,是我们沿着盘面的方向看过去,无数恒星的光叠在一起形成的效果。

银河系里哪一颗是太阳

给银河系画个简单的方位图

既然住在里面,我们就得用“在里面认路”的方式来定位太阳,天文学家干这件事已经干了一百多年,现在的基本共识是这样的:

银河系是一个棒旋星系,直径大约10万到18万光年,它有一条棒状的核心结构,从核心两端各伸出几条旋臂,太阳所在的旋臂叫猎户臂,也叫猎户支臂,这名字听起来挺威风,但它其实不是一条主旋臂,更像是一条连接两条主旋臂之间的“桥梁”或者说“支线”,两条主旋臂分别是内侧的人马臂和外侧的英仙臂,猎户臂就夹在它俩中间。

太阳的具体位置,大概在猎户臂的内侧边缘,距离银河系中心大约6万到2.7万光年,这个距离是什么概念呢?银河系的盘面半径大概是5到6万光年,所以太阳差不多在半径一半多一点的区域,属于银河系的“近郊”,不是市中心,也没偏到郊区边缘去。

还有一个很关键的信息——太阳不在盘面的正中间平面上,它略微“浮”在盘面北侧,大概高出银道面几十光年的样子,这个距离相比银河系的尺度来说微不足道,但知道这件事让人莫名觉得轻松,好像太阳也不是那么一板一眼地非要待在正中间似的。

银河系里哪一颗是太阳

换个角度:在星图里怎么找到它

上面说的是物理位置,但要是在夜空里找太阳自己,那反而成了最没意义的问题——因为太阳就是白天那个把天照得啥也看不见的家伙,你没法在银河里“看到”它,因为你本身就站在它旁边。

不过我们可以换个问法:如果在银河系的其他地方有外星天文学家,他们抬头看星空,太阳会出现在哪个星座方向?答案是,从银河系中心往太阳方向看,太阳位于天鹅座方向附近,反过来,如果我们在夏天的夜晚抬头看银河,银河最亮最宽的那片区域就是人马座方向,那是银河系中心的大致方位,所以太阳和银心的相对方向,一个在秋季星座那边,一个在夏季星座那边,隔了小半个天空。

一张表把关键数据捋清楚

我知道上面这些数字东一个西一个不好记,干脆整理成一张表,看着清爽:

参数 数值
所在旋臂 猎户臂(猎户支臂)
距银心距离 约2.6万–2.7万光年
银道面偏移 北侧约几十光年
绕银心公转周期 约2.2亿–2.5亿年
公转速度 约220–240公里/秒
从银心方向看太阳所在星座 天鹅座方向

从侧面看太阳呆在哪儿

(此处设想有一张示意图:从侧面看银河系的薄盘,中间有个凸起的核球,盘面很薄,太阳被标注在盘面中上部略微凸起的位置,旁边注一行小字:“太阳在这儿,银道面上方几十光年”,整张图是手绘风格的线稿,不是那种炫酷的CG渲染,更像是某位天文学家在纸上随手画的草稿。)

银河系里哪一颗是太阳

这张图想说明的事情其实特别简单:太阳就是银河系千亿颗恒星里普普通通的一员,呆在盘面一个不起眼的角落,从侧面看尤其明显——那个凸起的核球是银河系最热闹的地方,恒星密集得吓人,而太阳呢,安安静静地在外面飘着,周围邻居不多不少,刚刚好。

从俯视角度看猎户臂上的一个小点

(此处设想有一张示意图:从上方俯瞰银河系的旋涡结构,几条主旋臂标注出来,猎户臂被画在英仙臂和人马臂之间,太阳被标注在猎户臂内侧边缘,距离银心大约2.6万光年的位置,整张图同样是简洁的示意风格,不求精美,但求好懂。)

看到这张俯视图,可能有人会嘀咕:原来太阳就在这么个位置啊,离中心还挺远的,没错,太阳绕银河系一圈要两亿多年,上一次它转到这里的时候,地球上还是恐龙在到处溜达,银河系里的尺度,动辄都是以亿年为单位的,想想就觉得人类这点时间观念真是微不足道。

回到开头那个小丫头的问题——银河系里哪一颗是太阳?答案简单得不像话:太阳就在那里,猎户臂上,离中心大概两万六千光年,稍微高出银道面一点点,它和银河系里其他上千亿颗恒星没什么本质区别,既不在中央称王称霸,也没被挤到荒郊野外,但对于站在地球上的我们来说,这颗平平无奇的黄色矮星,就是唯一的那一颗,你没法在夜空的银河里找到它,因为它落下去之后银河才出来,但你知道它就在那条光带的某个位置旁边,安安静静地亮着。

天文学家在描述太阳位置的时候,有时候会用到一个词叫“本地泡”——太阳正好呆在一个由超新星爆发吹出来的低密度空腔里,这件事本身又普通又奇妙,好像宇宙随便打了个嗝,就在银河系近郊腾出了一小块干净地方,刚好够摆下一个太阳系,至于这个泡是怎么形成的、有多大、边界在哪儿,那又是另一个故事了。

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