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地球繞太陽轉(zhuǎn)一圈有多遠?太陽繞銀河系轉(zhuǎn)一圈又有多遠?

 魅力科學君 2022-04-09

我們都知道,地球一直在圍繞著太陽公轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)一圈就是一年,所以如果要問地球繞太陽轉(zhuǎn)一圈有多遠,那么我們似乎只需要將地球的公轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)周期相乘,就可以得到這個問題的答案。

然而實際情況卻并不是這樣簡單,這是因為地球其實在沿著一個橢圓形的軌道圍繞太陽公轉(zhuǎn),在這個過程中,地球的公轉(zhuǎn)速度有快有慢,并不是一個恒定的值,因此如果我們想要知道地球繞太陽轉(zhuǎn)一圈有多遠,就應該去計算地球的這個橢圓形軌道的周長。

盡管橢圓的周長無法用精確的初等公式來表達,但還是有一些近似公式能夠?qū)ζ溥M行較為準確地計算,比如說“L = 2πb + 4(a-b)”,其中的L、π、a、b分別代表橢圓的周長、圓周率、橢圓半長軸的長、橢圓半短軸的長。

借助高精度觀測設備,現(xiàn)代人類早已可以精確地測量地球與太陽的相對位置,實際測量數(shù)據(jù)顯示,地球橢圓軌道的長半軸為149,598,023公里、半短軸為149,577,161公里,我們將這些數(shù)據(jù)代入上述公式,再將π取值為3.14,就可以得出地球繞太陽轉(zhuǎn)一圈大約有939,428,019公里,大概就是9.4億公里。

順便說一下,地球的公轉(zhuǎn)周期并不是剛好就是一年,而應該是365天5小時48分46秒(這也被稱為“回歸年”,表示的是太陽連續(xù)兩次通過春分點的時間間隔),據(jù)此可以計算出,地球的平均公轉(zhuǎn)速度約為29.8公里/秒,這個值其實就是我們經(jīng)??吹降臄?shù)據(jù)。

另一方面來講,在地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中,太陽其實并不是想象中的那樣一動也不動,實際上,它一直在帶領著整個太陽系圍繞著銀河系公轉(zhuǎn),那么太陽繞銀河系轉(zhuǎn)一圈又有多遠呢?

這個問題就不能通過前面的方法來進行計算了,原因就是,我們必須要完整地觀測太陽圍繞銀河系的公轉(zhuǎn)周期,才可以確定太陽的運行軌道的具體情況,進而通過觀測數(shù)據(jù)來進行較為準確地計算,然而對于我們?nèi)祟惗?,太陽的公轉(zhuǎn)周期實在是太漫長了。

所以我們只能根據(jù)已知的觀測數(shù)據(jù)去建立一個簡單的模型,然后對其進行粗略地估算。

觀測數(shù)據(jù)表明,太陽位于銀河系的“獵戶座旋臂”的邊緣區(qū)域,與銀河系中心的距離約為2.6萬光年,就目前的情況來看,太陽正在向著天鵝座的方向移動,其公轉(zhuǎn)速度約為220公里/秒。

我們可以簡單地假設太陽圍繞銀河系的公轉(zhuǎn)軌道是一個標準的圓形,那么太陽與銀河系中心的距離就是這個圓的半徑,將其具體數(shù)據(jù)(即2.6萬光年)代入圓周公式“L = 2πr”(r代表圓的半徑),再將π取值為3.14,就可以計算出,太陽繞銀河系轉(zhuǎn)一圈有16.328萬光年。

我們還可以假設太陽一直在以當前的速度(即220公里/秒)圍繞銀河系公轉(zhuǎn),在此基礎上就可以計算出,太陽圍繞銀河系所需要的時間約為195,043,948個小時,也就是大約2.225億年,由于太陽誕生于大約46億年前,因此可以說,太陽自從誕生以來,已經(jīng)圍繞著銀河系轉(zhuǎn)了20圈,目前正在轉(zhuǎn)第21圈。

(注:這里的“年”是指天文學中常用的“儒略年”,根據(jù)定義,一個“儒略年”有31,557,600秒,也就是365.25天)。

值得一提的是,太陽系有一個“黃道面”(即地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的運行軌道所在的平面 ),銀河系也有一個“銀道面”(即銀河系的主要質(zhì)量所形成的平面),天文學家發(fā)現(xiàn),太陽其實一直在“銀道面”的“上方”和“下方”穿行,并且很有規(guī)律,其連續(xù)兩次穿過“銀道面”的時間間隔約為3200萬年。

于是就有一種觀點認為,太陽的這種運動狀態(tài)很可能會造成地球上發(fā)生周期性的生物滅絕事件。

該觀點可以簡單地描述為:由于“銀道面”上的物質(zhì)密度更大,因此每當太陽在穿過“銀道面”的時候,太陽系中的小天體就會受到更強的引力干擾,這就有可能導致一些小天體偏離原來的安全軌道(相對于地球),如此一來,地球遭到小天體撞擊的可能性就會大幅增高。

當然了,這種觀點只是一種猜測而已。退一步來講,即使該觀點是正確的,我們也不必為此擔心,因為太陽上一次穿過“銀道面”的時間點大約在300萬年以前,也就是說,要在大約2900萬年之后,太陽才會再次穿過“銀道面”,可以想象的是,如果屆時的地球上依然還有人類存在的話,他們的科技應該已經(jīng)非常發(fā)達,完全可以輕松地應對小天體的撞擊。

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