跟着太阳绕银河系转一圈,到底要多久?
前几天晚上在阳台看星星,突然脑子里冒出一个问题:我们总说地球绕太阳转,那太阳自己呢?它带着我们这一大家子行星,在银河系里跑一圈得多长时间?这感觉就像坐在一列永远不会停的火车上,窗外是茫茫宇宙,而我们连站牌都找不到。
说实话,第一次认真想这事儿的时候,我是懵的,因为日常生活中我们完全感觉不到太阳在动——它每天照常升起落下,稳稳当当,像个从不挪窝的老邻居,但实际上,这个"老邻居"正带着我们以每秒大约220公里的速度在银河系里狂奔。
每秒220公里是什么概念?我从北京回南京的高铁,时速300公里,每秒钟跑83米左右,太阳的速度是那玩意儿的两千六百多倍,可即便这么快,绕银河系一圈依然要花2亿到2.5亿年,这个数字大到让人脑子发木,我试着算了算,手指头掰了半天最后还是放弃了,因为实在没法在脑海里搭出一个能装下这个时间尺度的框架。
银河系到底长啥样?
在聊太阳转圈之前,得先搞清楚银河系是什么形状,我们住在一个巨大的棒旋星系里,直径大约10万到18万光年,银河系有几条旋臂,像被搅动的咖啡拉花一样旋转展开,太阳系目前的位置,在一条叫猎户臂的次要旋臂内侧,距离银河系中心大约2.6万到2.7万光年。
有个挺妙的比喻:如果把银河系缩小成一个标准田径场,太阳系的位置大概在跑道中段偏外一点,既不是内圈也不是最外圈,是个挺中庸的地段,而整个太阳系绕行银河系中心的轨道,差不多就是个巨大的椭圆,我们管这一圈叫一个"银河年"或者"宇宙年" 。
有意思的是,太阳在银河系里的运动还不是平平稳稳地跑,它在绕银心公转的同时,还会在银道面上下摆动,像海豚在海面上忽上忽下地游,这个摆动的周期大概6000万到7000万年,摆动的幅度大约在250光年左右,有科学家推测,太阳每进行一次这种上下穿越,可能会因为进入银河系旋臂的密集区域,对地球产生一些微妙的影响——比如有假说认为这种穿越与地球历史上的某些大规模灭绝事件有关联,不过这事儿争议挺大,还没定论。
怎么算出"绕一圈"的时间?
这就得说到一个很朴素的天文学方法了,科学家测太阳绕银河系中心的速度,主要是通过观测远处恒星和气体云的多普勒频移,再结合银河系的质量分布模型来推算,简单说就是,看别的东西怎么动,反推我们自己怎么动——有点像坐在车里,看窗外树往后跑,就知道自己在往前走。
目前比较公认的数据是这样的:
| 参数 | 数值 |
| 太阳到银心距离 | 约2.6万~2.7万光年 |
| 太阳公转速度 | 约220~240公里/秒 |
| 绕行一周时间 | 约2.2亿~2.5亿年 |
| 太阳年龄 | 约46亿年 |
| 已绕行圈数 | 约18~20圈 |
是的,太阳诞生至今,已经在银河系里转了差不多20圈了,上一次太阳处于现在这个位置的时候,地球上的霸主还是恐龙——而且严格来说是三叠纪晚期的早期恐龙,想到这儿我就觉得特别奇妙,我们这一代人刚好赶上了太阳公转轨道上的某一个瞬间,而这个瞬间在太阳的"年历"里,连一眨眼的工夫都算不上。
这件事跟我们有什么关系?
说老实话,从实用角度讲,太阳绕银河系转一圈这事儿,跟我们明天早上要不要多穿件外套没半毛钱关系,但你一旦知道自己在以每秒220公里的速度在宇宙中移动,再站在窗边喝咖啡的时候,感觉就完全不一样了。
人会不自觉地把自己当参照系的原点,可实际上,银河系带着我们在转,银河系本身也在室女座超星系团里运动,超星系团还在更大的尺度上移动,我们以为的"静止",是套娃一样的运动中一个极其微小的局部错觉,这个念头让我每次焦虑工作或者纠结鸡毛蒜皮的时候变得稍微松弛了一些——不是那种虚无主义的"反正都不重要",而是一种很踏实的宽慰:原来"动"才是常态,"静"才是幻象。
另外插一句,关于太阳系穿越银河系旋臂时可能遭遇什么,有不少值得一看的资料,像Rampino和Stothers在上世纪80年代发过一篇挺经典的论文,讨论银河系旋臂穿越与地球大灭绝事件之间的时间相关性,后来Bailer-Jones在2009年也做过更精细的统计分析,用Hipparcos卫星的数据重建太阳在银河系中的轨迹,结论更谨慎一些,但读起来依然让人浮想联翩。
写到这儿,天已经快亮了,我站起来伸了个懒腰,忽然意识到在这短短几个小时的书写里,太阳又带着我往银河系深处挪了差不多三百万公里,而我除了腿有点麻之外,什么也没感觉到。
宇宙干活的方式就这样——动静大得惊人,却安静得像什么都没发生。
