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太阳公转方向

太阳也公转吗?对,它也转。但不是你想的那样。我们平时说的“公转”,脑子里第一个冒出来的画面就是地球绕着太阳转。这个概念太深入人心了,以至于我们很少去想,太阳自己是不是也在绕着什么东西转。

答案是肯定的。太阳不是宇宙的中心,它只是银河系里一颗普通的恒星。既然是银河系的一员,它就要遵守“大家庭”的规则,跟着整个银河系一起运动。所以,太阳的公转,指的是它绕着银河系的中心旋转。

这一下就把尺度拉得很大了。地球绕太阳一圈是一年,这个我们很熟悉。那太阳绕银河系中心一圈要多久呢?答案是大约2.25亿到2.5亿年。这个时间单位被称为一个“银河年”。想一下,恐龙在地球上出现的时候,太阳大概在现在轨道的另一个位置。我们人类的全部文明史,放在这个尺度下,连一瞬间都算不上。

那么,方向是怎样的?这是个关键问题。

如果你能跑到银河系的“北极”上方,垂直往下看,你会看到整个银河系像一个巨大的旋涡。从这个角度看,太阳绕着银河系中心的公转方向是顺时针的。

这一点很有意思,因为它和我们太阳系内部的规律有点“反”着来。

我们把视角拉回到太阳系。从地球的北极上空往下看,你会发现,包括地球在内的八大行星,绝大多数都是逆时针绕着太阳公转的。不仅如此,太阳自己也在自转,方向也是逆时针的。大部分行星的自转,也都是逆时针的(金星和天王星是两个著名的例外)。

为什么太阳系内部这么统一,都是逆时针?这要从太阳系的诞生说起。大约46亿年前,这里还不是太阳系,而是一团巨大、稀薄的星云,主要成分是氢、氦和一些尘埃。这团星云本身并不是完全静止的,它有一个极其微弱的初始旋转。后来,可能因为附近一颗超新星爆发的冲击波,这团星云的引力平衡被打破,开始向中心收缩。

这里有一个物理学上的基本原理,叫角动量守恒。你可以把它想象成一个花样滑冰运动员。当他张开双臂旋转时,速度比较慢。一旦他把手臂收向身体,他的旋转速度就会猛增。星云的收缩过程也是一样。当大量的物质向中心坍缩时,这团星云的旋转速度就越来越快,并且逐渐形成一个扁平的盘状结构,我们称之为“太阳星云盘”。

太阳就在这个盘的中心形成,继承了整个星云盘的旋转方向。而周围盘里的残余物质,则在引力的作用下,慢慢凝聚成了行星、小行星等天体。因为大家都是从同一个旋转的“盘子”里诞生的,所以几乎所有天体都继承了相同的公转方向——逆时针。这就是为什么太阳系内部的运动方向如此整齐划一。

现在我们把两个事实放在一起:
1. 从太阳系北极看,地球绕太阳是逆时针。
2. 从银河系北极看,太阳绕银心是顺时针。

这不矛盾吗?一个逆时针,一个顺时针。

不矛盾。关键在于你的“北极”参考点是哪个。太阳系的“北极”和银河系的“北极”不是同一个方向。

想象一下,你手里拿着一个正在旋转的飞盘,飞盘本身是水平的。现在,你把这个飞盘倾斜一下,让它斜着。飞盘上的每个点,仍然在绕着飞盘的中心旋转,但整个飞盘作为一个整体,可以被你带着朝任何方向移动。

太阳系和银河系的关系差不多就是这样。我们太阳系的公转轨道平面(也叫“黄道面”),和银河系的盘面(“银道面”)之间,有一个大约63度的夹角。也就是说,我们的太阳系是“斜着”嵌在银河系里的。

所以,我们定义的“太阳系北极”(大致垂直于地球公转轨道平面向上)和“银河系北极”(垂直于银河系盘面向上)是两个完全不同的方向。当你从不同的观察角度去看同一个旋转物体时,你看到的顺时针或逆时针是可能改变的。

举个更简单的例子。你拿一个透明的玻璃杯,在杯口画一个逆时针的箭头。当你从上往下看时,它是逆时针的。但如果你把杯子举起来,从下往上看,透过杯底看那个箭头,它就变成了顺时针。

太阳系和银河系公转方向的“矛盾”,就是这个道理。只是因为我们选择了两个不同的、彼此倾斜的参考系,才得出了“逆时针”和“顺时针”这两个看似相反的结论。它们描述的都是客观事实,只是观察角度不同。

所以,太阳的公转运动其实比我们想象的要复杂。它不是一个简单的平面圆周运动。

首先,太阳带着整个太阳系,以每秒大约220公里的惊人速度,在银河系里飞驰。我们坐在这里感觉岁月静好,实际上正跟着地球、太阳一起,在宇宙中进行一场时速几十万公里的狂奔。

其次,太阳的轨道也不是一个完美的圆。它是一个椭圆。而且,太阳在绕银心公转的同时,还在做着上下的颠簸运动。它会像海豚一样,周期性地穿越银河系的盘面,一会儿在盘面上方,一会儿又沉到盘面下方。完成一次这样的上下穿越,大概需要几千万年。科学家认为,这种穿越可能会扰动太阳系外围的奥尔特云,导致一些彗星进入内太阳系,这或许和地球历史上一些周期性的生物大灭绝事件有关。但这还只是一个假说。

总结一下太阳的公转方向:
1. 它绕着银河系中心公转。
2. 从银河系北极方向看,是顺时针。
3. 这个顺时针方向,与太阳系内部行星公转的逆时针方向并不矛盾,因为两个系统的参考平面(和“北极”方向)是不同的,存在一个很大的夹角。

我们每时每刻都在参与这场宏大的宇宙之旅。我们不仅在绕着太阳转,还在跟着太阳一起,以螺旋线的方式,在银河系里盘旋前进,同时还上下起伏。我们所认为的静止,其实是宇宙中最稀有的状态。运动才是绝对的。

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