地球在宇宙中移動的速度有多快？

最新 08-30

【博科園-科學科普】最有可能的是當你正在讀這篇文章的時候，你會坐下來，把自己看成是靜止的。然而我們知道在宇宙的層面上，我們並不是靜止不動的。首先地球繞著它的軸旋轉，在接近1700km/h 的速度讓我們在赤道上飛馳。

圖片：NASA, ESA Acknowledgements: Ming Sun (UAH), and Serge Meunier, of a galaxy speeding through the intergalactic medium

這並不是很快，如果我們換個角度考慮km/s。地球在軸上自轉速度只有0.5km/s，當你把它與我們移動的其他方式進行比較時，你看地球就像太陽系中的所有行星一樣，繞著太陽轉的速度要快得多。為了使我們保持在穩定的軌道，我們需要在30千米/秒左右移動。內部的行星水星和金星——移動得更快，而像火星(以及其他)這樣的外部世界移動得比這要慢。這在遙遠的過去是這樣，在遙遠的將來也會如此。

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圖片：NASA / JPL

但即使是太陽本身也不是靜止的。我們的銀河系是巨大的，最重要的是它本身在運動。所有的恆星、行星、氣體雲、塵埃顆粒、黑洞、暗物質等等——都包含在裡面移動。物質和能量的每一個粒子都對它的凈引力有影響和影響。

圖片： J. Carpenter, M. Skrutskie, R. Hurt, 2MASS Project, NSF, NASA, of the actual Milky Way in infrared.

從我們的角度來看距離銀河系中心約25000光年，太陽繞著橢圓旋轉，每2.5億年左右完成一次公轉。據估計在這段旅程中，我們的太陽速度大約是200~220km/s，與地球的自轉速度相比這是一個相當大的數字。然而我們可以把這些運動放在一起，找出我們在星系中的運動。

但是我們的星系本身是靜止的嗎？肯定不是的！在太空中你可以看到每一個巨大的物體的引力都要與之抗衡，而引力會使周圍的任何物體加速。給我們的宇宙足夠的時間——我們已經有了大約138億年的時間了，一切都會移動、漂移和被拉向引力最強的地方。這就是我們如何從一個基本均勻的宇宙到一個龐大的，聚集的星系而宇宙在相對較短的時間。

這是宇宙結構形成的宇宙故事，在不斷膨脹的宇宙中發生。那麼這意味著什麼呢？這意味著我們的銀河系被我們附近的其他星系群和星團拉著。這意味著最接近最大規模的物體將會是主導我們運動的那些物體，它們對整個宇宙歷史都有作用。這意味著不僅我們的星系，而且所有附近的星系都將經歷一個「大流量」，因為這個重力。最近這已經被描繪成有史以來最精確的，我們不斷地接近於理解宇宙在太空中的運動。

圖片：Cosmography of the Local Universe/Cosmic Flows Project?—?Courtois, Helene M. et al. Astron.J. 146 (2013) 69 arXiv:1306.0091 [astro-ph.CO].

但在我們完全了解影響我們的宇宙萬物之前包括：

1、宇宙誕生的最初條件

2、隨著時間的推移，每個個體的質量如何移動變化

3、銀河系和所有相關聯的星系、星系群和星系團是如何形成的

4、在宇宙歷史的每一點上都是如何發生的

我們無法真正理解我們的宇宙運動，至少是沒有這個技巧。

圖片：NASA / WMAP science team.

我們在太空中看到的每一個地方，都看到了這個2.725 K的輻射背景，從大爆炸遺留下來。在不同的區域有微小的、微小的缺陷——大約只有100個微開爾文——但是我們所看到的任何地方，我們觀察到相同的溫度2.725 K。

這是因為138億年前大爆炸發生在太空中，宇宙一直在膨脹和冷卻。

圖片：NASA, ESA, and A. Feild (STScI), via

這意味著在我們觀察空間的所有方向上，我們應該看到同樣的「剩餘輻射」，即中性原子第一次形成的地方。在那之前在大爆炸之後的38萬年，它太熱了無法形成，因為光子碰撞會立即將它們分開，電離它們的成分。但隨著宇宙的膨脹和光的紅移(以及失去的能量)，它最終變得足夠冷卻，最終形成這些原子。

圖片： Amanda Yoho, of the ionized plasma (L) before the CMB is emitted, followed by the transition to a neutral Universe (R) that』s transparent to photons.

當它這樣做的時候，這些光子就會簡單地沿著一條直線傳播，直到它們最終撞上什麼東西。今天有很多這樣的東西——每立方厘米有400多一點，我們可以很容易地測量它，也能拿起宇宙微波背景，大約1%的「雪」是大爆炸留下的餘輝。除了這些微開爾文的缺陷，它應該在各個方向都是均勻的。

但問題是我們沒有看到一個完全統一的2.725 K的背景。從天空的一個區域到另一個區域有細微的差別實際上非常非常平滑。一個「邊」看起來更熱，一個「邊」看起來更冷。

圖片：The pre-launch Planck Sky Model: a model of sky emission at submillimetre to centimetre wavelengths?—?Delabrouille, J. et al.Astron.Astrophys. 553 (2013) A96 arXiv:1207.3675 [astro-ph.CO].

實際上這也是一個對稱的數字：最熱」的一面是2.728 K，而「最冷」的是2.722 K，這是一個比其他所有人都要大的波動幾乎是100倍，所以它可能會讓你感到困惑，為什麼這個規模的波動比其他的波動大？

答案當然是它不是CMB的波動。

知道還有什麼能使光——以及微波背景光在一個方向更熱(或更有活力)，在另一個方向更冷(或更弱)運動？

圖片：Wikimedia Commons user TxAlien, under a c.c.a.-s.a.-3.0 license. The light waves are compressed (blueshifted) in the direction of motion, and stretched (redshifted) opposed to the direction of motion.

當你向一個光源移動(或向你移動的方向)時，光會被藍移向更高的能量，當你離開光源(或者離開你的一個光源)時它會轉向更低的能量。

在CMB中發生的事情並不是說某一側的能量比另一側多或少，而是我們在太空中移動。這種效應在大爆炸的殘餘，我們可以發現太陽系移動相對速度在368±2km/s，而當相對於宇宙微波背景你扔在當地團體的運動你會得到所有的太陽、銀河系、仙女座和其他移動627±22km/ s。順便說一下這種不確定性主要是由於太陽在銀河中心周圍運動的不確定性，這是衡量的最困難的因素。

圖片：Helene M. Courtois, Daniel Pomarede, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman, Denis Courtois.

可能沒有一個通用的參考系，但有一種參考系對測量很有用：CMB的其他框架，也與哈勃膨脹宇宙的其他框架重合。我們看到的每一個星系都有所謂的「奇特的速度」(或者說是哈勃膨脹的速度)幾百到幾千km/s，我們所看到的是完全一致的。我們的太陽的特殊運動是368km/s，我們的本星系群速度是627km/s，與我們如何理解所有星系在太空中移動的方式完全吻合。

多虧了宇宙大爆炸留下的餘輝，我們不僅發現我們不是宇宙中一個特殊的、有特權的地方，而且在我們共同的宇宙歷史中，我們甚至都不是靜止的。我們在運動，就像我們周圍的一切一樣。

可能小夥伴看了半天還沒找到到底運動速度有多快？那麼小編給你總結了一下：

1、地球自傳赤道線速度：1700km / h

2、地球公轉速度：30km / s

3、太陽系運動：368±2km / s

4、銀河系/其它星系：627±22km / s

至於為什麼？那就得需要你好好看文章~(≧≦)/~啦啦啦

作者：Ethan Siegel（天體物理學家）

來自：Forbes science

編譯：中子星

審校：博科園

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