银河行业信息

在宇宙里找找自己家,从银河系一路缩小到地球

有时候晚上抬头看星星,我会突然愣一下:我们到底在哪儿?不是说小区名字或者城市坐标那种,而是真正的位置——在这片黑漆漆的宇宙里,人类是站在一个什么样的角落仰望星空的,这种感觉很像你第一次打开手机地图,一点一点缩小,发现自己熟悉的街道慢慢消失,整个城市变成一个小点,然后省、国家、大陆依次退去,我们今天就来玩一次这样的视角缩放,从我们能想象的最大结构开始,一层一层找到家门口的那颗蓝色弹珠。

在宇宙里找找自己家,从银河系一路缩小到地球

拉尼亚凯亚:我们所属的“超级大陆”

先别急着跳到银河系,银河系是很大,但它也不是孤零零飘在宇宙里的,天文学家在2014年确认了一个叫拉尼亚凯亚超星系团的结构,这个名字来自夏威夷语,意思是“无尽的天堂”,说实话第一次听到这个名字我起了一身鸡皮疙瘩,太贴切了,拉尼亚凯亚的尺度大到让人失语——大约2亿光年的跨度,里面塞着10万个以上的星系,注意我说的是“星系”,不是恒星,光银河系自己就有上千亿颗恒星。

你可以把拉尼亚凯亚想象成宇宙里的一片超级大陆,而星系团就是大陆上的城市群,我们银河系所在的“城市群”叫室女座星系团,它就坐落在拉尼亚凯亚的某个区域里,整个拉尼亚凯亚内部有一个很神奇的引力结构,叫“巨引源”,像一块磁铁一样把周围的星系都往它那儿吸,银河系也在被它缓慢拽过去,只不过宇宙膨胀的速度更快,所以我们一时半会儿还不会撞上谁。

不过说实在的,普通人理解超星系团这个尺度太吃力了,我也一样,所以咱们再缩小一个层级,进到室女座星系团里看看。

本星系群:银河系的左邻右舍

室女座星系团本身又分成好几个“小区”,我们住的那个小区叫本星系群,直径大约1000万光年,比起拉尼亚凯亚是缩了好几个数量级,但依然大到离谱,本星系群里大概有80多个星系,大部分是些不起眼的矮星系,真正称得上“大个子”的就两个:银河系仙女座星系

仙女座星系比银河系还大一圈,直径大概22万光年,银河系是10万到18万光年之间,看你怎么测量暗晕的边界,这俩大家伙正在互相靠近,大概40亿年后会撞到一起,不过别担心,星系碰撞和你想的那种灾难片完全不同——恒星之间的间距太大了,真正相撞的概率极低,大概率是引力互相撕扯,最后合并成一个更大的椭圆星系,那时候如果人类的后代还在,夜空的景象会壮观到难以想象。

本星系群里还有个有意思的家伙,三角座星系,是第三大的螺旋星系,它可能是仙女座星系的卫星星系,像个跟着大哥的小弟,我们银河系也有自己的小弟,大小麦哲伦星云,可惜北半球大部分地方看不到,在南半球的星空里它们亮得像两团脱离银河的碎屑。

银河系:我们的星系,我们的岛

好了,终于到主角了,银河系这个名字本身就挺浪漫的,古人看着天上那条乳白色的光带,觉得像是天神泼洒的乳汁,我们现在知道,那条光带其实是银河系盘面的恒星密集区,因为我们身处盘面之内,看出去就像一条河。

银河系是一个棒旋星系,意思是中心有个棒状结构,几条旋臂从棒的两端甩出去,我们太阳系就待在其中一条叫猎户臂的旋臂内侧,位置大概是距星系中心6万光年的地方,算不上市中心,但也不是最偏远的郊区,算是近郊吧,银河系中心有个超大质量黑洞,叫人马座A*,质量是太阳的400多万倍,别被吓到,它离我们足够远,引力影响不到这儿。

下面这张图是银河系的俯视结构示意,箭头标出了太阳系的大致位置,每次看这种图我都会忍不住找那个“你在这里”的标签,哪怕它只是一个微不足道的小箭头。

在宇宙里找找自己家,从银河系一路缩小到地球

银河系里的恒星数量大概在1000亿到4000亿颗之间,这个范围本身就说明我们有多不确定,你看,连自己家里有几口人都没数清楚,恒星之间有大量的气体和尘埃,这些是造星的原料,银河系至今还在以每年几个太阳质量的速度产生新恒星,算不上高产,但也不算沉寂。

太阳系:从奥尔特云到柯伊伯带

再往小缩,我们从银河系的尺度跌进太阳系,太阳系的范围其实有两个常见的定义,一个是用日光层顶来界定,也就是太阳风能推到的最远距离,大约120个天文单位(1天文单位是地球到太阳的距离,约1.5亿公里),旅行者1号在2012年飞出了这个边界,算是人类第一个真正进入星际空间的探测器,另一个定义更有想象力——奥尔特云,一个包裹在太阳系最外层的彗星仓库,半径可能达到1光年左右,如果算上奥尔特云,太阳系的疆域比我们原来以为的大了上万倍。

太阳系内部的结构相对清晰:四颗岩石行星挤在内侧,外面是四颗气态巨行星和冰巨星,再外面是柯伊伯带,冥王星就住那儿,柯伊伯带以外是更加稀疏的离散盘,然后才是奥尔特云,这个排序很像一个层层包裹的俄罗斯套娃,每个壳层都有自己的故事。

下面这个表格把太阳系的主要成员按距离太阳从近到远列出来,方便你有个直观印象:

天体 类型 距太阳平均距离(天文单位) 趣点
水星 岩石行星 39 没大气,白天400多度,晚上零下170多度
金星 岩石行星 72 大气压是地球的92倍,地表温度能熔铅
地球 岩石行星 00 目前已知唯一有生命的地方
火星 岩石行星 52 太阳系最高的山——奥林匹斯山,21公里
木星 气态巨行星 20 大红斑刮了几百年的风暴,比地球还大
土星 气态巨行星 54 环系统壮观到像特效,实际主要是冰屑和碎石
天王星 冰巨星 2 躺着转的,自转轴几乎躺在公转平面上
海王星 冰巨星 1 太阳系风速最快的地方,超过2000公里每小时

太阳本身占太阳系总质量的86%,剩下那点零头才分给八大行星、矮行星、小行星、彗星和各种碎片,这个比例每次想起来都觉得挺震撼的——我们脚下的地球,在太阳面前不过是占了个不起眼的小份额。

地球:恰到好处的偶然

终于缩到最后一层了:地球,直径大概12742公里,在太阳系行星里排第五,不大不小,但是这颗球的位置实在是太微妙了,离太阳1个天文单位,刚好落在宜居带里——水能以液态形式稳定存在的区域,稍微近一点像金星那样,温室效应失控烧成地狱;稍微远一点像火星那样,大气稀薄冻成干冷荒漠,不是我们幸运,是刚好在这个位置才会有我们这样的人来感叹这件事。

地球的磁场也在暗中保护着一切,太阳风裹挟着高能粒子呼啸而来,撞上地球磁场之后大部分被偏转,只有少数从两极漏进来,撞击大气分子产生极光,我们看到的绚丽绿光,其实是磁场在替我们挡子弹,还有大气层,21%的氧气含量让复杂生命得以呼吸,臭氧层过滤掉大部分紫外线,这些东西任何一个参数变了,地球就可能是另一副模样。

想想也挺有意思的,从拉尼亚凯亚的5.2亿光年尺度一路缩下来,缩过室女座星系团,缩过本星系群,缩过银河系的旋臂和银盘,缩过奥尔特云和柯伊伯带,最后落到一颗散发着微弱蓝光的岩石行星上,这颗行星表面70%被水覆盖,有板块运动,有四季轮回,大气里飘着恰到好处的二氧化碳和甲烷,让地表温度维持在适合蛋白质和核酸工作的区间,我们每天忙忙碌碌地挤地铁、赶报表、纠结晚饭吃什么,很少意识到自己正站在一个宇宙级别的奇迹上面。

有时候我晚上在外面散步,会刻意抬头找找木星或者土星,它们亮得很,像两颗并不闪烁的灯,想到它们和我之间什么都没有,就是纯粹的太空,那种距离感和连接感混合在一起,很难形容,你可能也在某个夜里干过一样的事,那时候咱们虽然互不相识,但站在同一颗行星上,同一片银河的旋臂里,同一个星系群的小区中,同一个超星系团的无尽天堂内——这本身就已经够奇妙了。

关键词: