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宇宙的旋舞

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宇宙的旋舞




作者:赵征



朋友,当你在似乎静止的地面上起居行走时,是否想到你正处在一个旋舞的宇宙之中?你是否知道这个旋舞是何等的美妙而复杂?你是否了解这个旋舞背后的“舞美设计师”是谁?
从古至今,人类不懈地以好奇之心探索宇宙,发现了无数神奇的现象。当我们仰望星空,可以凭借肉眼看到太阳系的行星和银河系之内的三千颗恒星。1990年哈勃望远镜让人的视野摆脱了大气层的干扰,对深太空有了重大的发现:原来银河系外还有大约二千亿个星系。神奇的是,宇宙里的所有星体和星系都不是各在其位静态存在,而是动态的、旋转的存在!

星系的旋舞

宇宙就像一个巨大的舞厅,每个卫星、行星、恒星、以及星系都在以复杂而有序的轨道旋舞,每个星系都有自转,而且各个星系的旋转方向也不统一,有的星系向内旋,有的星系向外旋。更加奇妙的是:向内旋转的星系不自闭,向外旋转的星系不发散。

单是我们所在的银河系就足够让我们惊叹了。银河系好像一个巨大的扁平飞盘,盘子的直径是十万光年。银河系里有一千亿个像太阳系这样的恒星系,每个恒星系又都在围绕着银河系的中心旋转。银河系是一个向内旋转的星系,不同环带里面的恒星系的旋转速度各不相同。为什么高速旋转的星系能够长久保持一个稳定的形状?为什么很多星系会“抱团”移动?是什么力量使星系旋转,抱团?这些都是科学家至今未能解开的谜,促使他们提出“暗物质”的假设,把人类的视野带到一个更加广阔、未知的领域。

太阳系在银河系里的公转

我们都知道太阳系里面的行星围着太阳转,却很少去想太阳系作为一个整体,是如何围绕银河系的中心旋转。太阳系像一个盘子,盘子的平面称为“黄道”,太阳系的黄道平面和银河系的大平面有一个60度的夹角。太阳系就是在不断自转的同时,又以这个60度的夹角绕着银河系的中心向内公转。太阳系绕银河系的公转一圈需要2.25亿年,按着太阳系已有4.6亿年的寿命推算,太阳系应该已在银河系里转了两圈了。

太阳系行星的公转

我们的太阳系有八大行星,其中水星、金星、地球、火星是固体行星。在这四个固体行星之外有一圈陨石带(Asteroid belt),陨石带以外是两个气体巨星:木星和土星。再往外是两个冰体行星:天王星和海王星。太阳系的最外围是Kuiper陨石带。

太阳系的所有行星都在黄道平面上旋转,它们的旋转方向与太阳自身的转动方向一致——都是逆时针方向,越靠近太阳的行星转动得越快。太阳自身的旋转需要24.5天,水星公转一周需要88天,而海王星公转一周需要164.8年。靠近太阳的固体行星公转与远离太阳的气体和冰体巨星相比转动异常地快。

太阳系里行星的公转周期非常稳定,但是太阳系内许多小天体,比如彗星就常因受到行星引力场的影响而改变运行周期。例如在1996年4月,木星的引力场影响到海尔-博普彗星轨道,从而把这颗彗星的周期从4,206年缩减为2,380年。

太阳系内部行星的自转

我们都知道太阳系的行星除了绕太阳的公转外还有自转,但是你知道它们自转的方向是否和公转的方向一致?答案非常神奇:八个行星里面有七个行星的自转方向与公转方向(即黄道平面整体的旋转方向)一致,是逆时针的;但是有一个例外——金星,它的自转方向和其他行星相反,是顺时针的!这个现象也使天文学家深感困惑。

每个行星的自转轴相对黄道的倾角也各不相同。水星和木星的自转轴与黄道的中轴最一致,地球、火星、土星、海王星都有20多度倾角,而天王星更是几乎“躺着”自转。

另外,每个行星的自转周期也大相径庭。最慢的是离太阳较近、个头较小的金星(242天),最快的反倒是离太阳较远、个头最大的木星(0.41天)。从自转的方向、倾角和周期看,各个行星都各有特点,既有规律又有例外。

地球和月球的双舞

夜空中,我们最熟悉的星体就是离我们最近的美丽月球,但是你知道月球自转和公转的神奇之处吗?

月球的自转、公转方向与地球一致,都是逆时针的,但非常奇特的是,月球的自转与公转的速度加在一起,正好使月球的一面永远对着地球,好像和地球锁定了一样;而且月球绕地球的公转平面非常接近黄道,而不像其他行星(如土星和火星)的卫星那样与行星在一个旋转平面上。换句话说,月球的公转好像受太阳的影响多于受地球的影响。

月球和地球之间还有一个非常神奇的“巧合”:月球与太阳的直径之比为1:400,而月球地球之间的距离和月球太阳之间的距离之比也恰好为1:400。这样,当三个星体进入一个直线时,月球刚好完全覆盖太阳,在地球上就正好可以看到日全食。

木星和它的旋转“红斑”

木星是太阳系里最大的行星,是个气体巨星。目前已经发现木星的卫星竟有69个之多!木星具有极强的磁场,强度达两千万高斯(Gauss),地球上的磁场只有0.3高斯(Gauss)。木星因其巨大的质量,吸引很多太阳系里的彗星和陨石,平均每年吞掉20多颗彗星,被称为“太阳系里的吸尘器”。我们这些地球上的生命要感谢这个遥远而巨大的行星,因为如果没有木星,很多大型的陨石和彗星就会撞上地球。

木星虽然是一个气体行星,它上面却有一个巨大的“红斑”。这个红斑不是一个固体的构造,而是一个巨大的气体旋风,其面积大于三个地球。从伽利略观测到它至今,这个旋风已经持续刮了至少四百年。红斑的旋转方向和地球上的旋风不同。地球上南半球的旋风顺时针转,北半球的旋风逆时针转,因为属于低压旋风;而木星的红斑属于高压旋风,所以虽然在木星的南半球,却逆时针转。为什么这个红斑在木星极其恶劣的气体环境中一直未被消除,这也是一个谜。

土星与其众卫星的群舞

土星是太阳系里唯一带“草帽”的行星,它的草帽圈是由无数不规则的小岩石构成。土星和木星一样也是一个气体巨星,而且也有很多卫星——至今已经发现了62个。大多数土星卫星的公转方向和土星的自转方向一致,但也有少数卫星却与众不同,“反其道而行之”!土星卫星的旋转轨道多样化,使人很难相信星体是通过自然演化而形成并进入各自的轨道。

结语

从这个简单的介绍里,你是否已经被宇宙的精妙秩序和奇特的例外所震撼?你是否感到自己活在这个奇妙的宇宙中,与地球、太阳系,甚至银河系一同旋转是何等的奇妙?你是否感到这个奇妙旋舞的宇宙背后有一位创造和设计者?如果星系和星体是通过没有智慧介入的自然演化而形成,它们怎么可能进入各自精准而奇特的轨道呢?难怪诗人会感叹:“诸天述说上帝的荣耀;穹苍传扬祂的手段。”(诗篇19:1)“耶和华啊,祢所造的何其多!都是祢用智慧造成的;遍地满了祢的丰富。”(诗篇104:24)当你以自己的好奇面对宇宙的神奇时,是否激发出对人生的不同看法?“自从造天地以来,上帝的永能和神性是明明可知的,虽是眼不能见,但借着所造之物就可以晓得,叫人无可推诿。”(罗马书1:20)


来源:中信
最后编辑眼中的瞳仁 最后编辑于 2019-02-17 23:23:01
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