转自:中国妇女报
最近有小读者给我们来信:在夏天的夜晚仰望星空时,总会看到星星组成的固定图案,北斗七星的斗柄正指向南方,猎户座的腰带三星始终排列整齐。地球不仅在高速自转,还在绕太阳公转。为什么地球一直在运动,天空中星星的位置一直固定不变呢?
我们请内蒙古乌兰哈达火山星河计划观星营地的付彩峰老师来为小读者们答疑解惑。
首先要明白的是,恒星与我们之间的距离。距离太阳系最近的恒星比邻星,距离我们4.22光年。
打个比方:如果把地球比作广场上的一颗玻璃珠(广场的直径约300米),那么比邻星就相当于位于380千米外的另一颗玻璃珠,这一距离接近地球到月球的距离(38万千米)的1/1000。在这样的距离下,地球公转轨道直径(约3亿千米)仅相当于玻璃珠在广场上滚动3厘米,对观察远处玻璃珠的视角影响微乎其微。
天文学家把这种因观测者位置变化产生的视角差异称为视差,经高精度天文测量,比邻星的周年视差为0.768角秒,相当于在10千米外观察一枚硬币移动0.04毫米,这种变化早已超过我们眼睛的感知极限。
其次,恒星自身的空间运动虽快,但其切向速度(与曲线运动的物体相切的任一点)导致的位置变化,因距离被极大地稀释掉。以天狼星为例,它正以每秒5.5千米的速度向太阳系靠近,但其切向速度达每秒16.7千米,综合导致其每年在天空中移动1.337角秒。这意味着,天狼星需要200年才能移动满月直径(约0.5度)的1/10。
据古代天文学家记录的北斗七星位置与现代对比显示,七颗星中自行最大(是指恒星在一年内相对于观测者所张角度的距离)的摇光星,在一千年间仅移动了约0.05度。这种慢到千年尺度可忽略的运动,正是古人称其为恒星的原因。
而现代天文学还揭示了更深层次的原因。我们看到的恒星大多属于银河系,这个直径约10万光年的星系正以每秒600千米的速度在宇宙中航行。由于太阳系位于银河系猎户臂边缘,周围恒星与我们的相对运动速度平均约每秒几十公里,在数万光年的距离尺度下,这种运动导致的位置变化需数十万年才能被肉眼察觉到。