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1 # 小民科
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2 # 林間靜
俯仰君陪你解答科學問題
我們不知道宇宙的中心在哪兒,但是我們可以知道天體公轉速度與其到公轉中心距離的的關係。
那就是星球距離公轉中心天體的距離越遠,其公轉速度越低,距離公轉中心越近,公轉速度越快。以太陽系為例,太陽系的八大行星中,水星的軌道半徑最小,其公轉速度是最快的,秒速約為48千米。
而地球的公轉速度約為30千米每秒,太陽系最外側的行星海王星的公轉速度低至5.43公里每秒,繞太陽一圈用要近165年。
這是因為行星公轉時,太陽的引力作為行星公轉的向心力,距離太陽越近的行星,受到的引力越大,就需要更快的速度來平衡太陽的引力,而不至於因為速度太慢掉入太陽。
而距離太陽較遠的行星,單位質量受到的太陽引力較小,維持軌道高度所需的速度也就越小。這就是為什麼距離太陽越遠的行星公轉速度越慢。
參考公式:GMm/(R*R) = m*(v*v)/R ,所以(v*v) = GM/R , v是公轉速度,R是軌道半徑,G是常數,M是中心天體的質量。銀河系也是同樣的道理,太陽系在銀河系的靠近邊緣的地帶,太陽繞銀河系中心的執行速度大約為240千米每秒。
靠近銀河系中心的恆星的速度則要快得多。
影響星球的自轉速度的因素則要複雜的多,天體的撞擊,天體間的潮汐引力都有可能加快或者減慢星球的自轉速度。
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3 # 時空通訊要回答這個題目,或者出這個題目的人,請你先告訴我宇宙中心在哪裡,然後才能談距離中心遠近的問題。
目前科學界共識的標準宇宙理論是大爆炸宇宙論,如果按照這個標準模型,宇宙就沒有中心。除此而外,還有已經被拋棄的靜態宇宙模型,這個模型是宇宙無邊無際無始無終,永遠是這個樣子,那麼也是沒有中心的。
而本問題這個中心從何說起呢?所依據的是什麼宇宙模型呢?大概只有神學裡面能夠找到,上帝就在那個中心。
大爆炸宇宙論認為,宇宙起源於138.2億年前一個奇點,這個奇點無限小,是一個超時空零維事物。直到大爆炸開始,才成為我們世界的事物,時空物質開始誕生。現在這個奇點已經膨脹到了可觀測直徑930億光年,除此之外,有兩塊是不可觀測的。
一塊是大爆炸開始後38萬年這段時間,宇宙呈混沌濃密狀態,連光都無法發出,連原子也沒有形成,在這種高溫高壓濃密的粒子湯中,光線也無法發出,因此無法看到,這一塊叫“過去視界”;
另一塊是宇宙一直在高速膨脹,現在整體膨脹速度遠遠大於光速,因此在宇宙邊緣的星系光芒永遠也達不到人類視野,這一塊叫“未來視界”。
這兩個世界到底有多大,不得而知。因此宇宙整體到底有多大,現在無法定論。
我們現在觀測到的宇宙,是各項同性,均勻膨脹。也就是說站在我們地球上觀測宇宙,所有的方向遠方星系都是在遠離我們,而且是均勻進行的,這種均勻是越遠越快越近越慢,各向都是一樣的。這看起來好像我們地球是宇宙的中心,否則怎麼會看起來所有天體都是均勻的遠離地球呢?
其實不是地球是中心,而是在宇宙任何地方觀測都是這個樣子,這就是說明了宇宙沒有中心。為什麼會這樣呢?有人用吹氣球來形容這個道理。
我們宇宙膨脹有點像(注意是有點像)吹氣球,星系就像畫在氣球表面上的一個個小點,這些小點隨著氣球的膨大,就會互相分的越來越開,無論你以哪一點為基點來看,都會發現周圍的小點以均勻速度遠離這個基點,越遠的地方離開的就越快。
所以宇宙是沒有中心的,任何一點都可以看作是中心。
當然我們宇宙到底是一個什麼形狀,現在又很多說法,並無定論。主要有球體封閉式、曲面開放式、平坦無限式。但這三種形狀或者說是模式,更多的是說宇宙未來的走向,而非真正的樣子。
在我們這個世界,對於宇宙和量子世界這一大一小的兩種極端狀態描述,永遠不可能以生活來簡單類比,只可意會,不可言傳。
既然宇宙沒有中心,所以距離宇宙中心越遠的星球公轉速度更快還是更慢就是一個偽命題,或者說是一個不存在的問題。
科學觀測和發現也證明了沒有這種說法。宇宙從整體來說是不斷膨脹的,各個星系從根本上來說是相互分開的。但從小尺度來說,所有的星系都還是受著萬有引力的約束,根據不同的天體質量決定著它們之間的關係和執行。
現代研究認為暗物質和暗能量佔有宇宙百分之95%的質量,它們不但主導制約著宇宙膨脹的發展,還主導制約著一個星系的聚集和執行,它們的存在決定著宇宙的生死歸宿。
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對這個問題的疑惑,相信是被日常生活,甚至是牛頓力學給影響到了。
離宇宙中心越遠的星球,它公轉的速度會更快還是更慢?其實嘛,宇宙雖可以被看作是一個整體,但實際上卻更像是一盤散沙,它不會像一顆星球,甚至是一個星系那樣,旋轉起來會帶動一個整體一起運動。
宇宙,它不會旋轉起來,同樣的,這更不會說有星系繞著宇宙公轉的現象發生。
我們知道宇宙源於大爆炸,大爆炸炸了也就炸了,所有的物質星系均在加速的遠離那個爆炸的奇點,而剩下的那個奇點的本身,甚至是由它向周邊延伸至幾十億光年的宇宙空間都是真空。
更形象一點的說吧,其實我們的宇宙僅是個氣球而已,在這個氣球的中心,它是空的,而我們的宇宙中心,或許它也是空的。所有的星系都在遠離那個宇宙的中心,它們除了遠離中心的那個方向速度之外,應該是沒有再繞著宇宙中心飛旋的速度存在了。沒有繞著宇宙中心運動,這當然也就沒有所謂的公轉速度的快與慢了。
那麼星球的自轉速度呢?其實第二個問題就問得非常不合理了,宇宙所對應的下一個單位應該是星系,而不是更小尺寸的星球。
每個星系的自轉速度都不一樣,這就跟每個星球的自轉速度不一樣是同一個道理。星系有大有小,星球也同樣有大有小,而且星系以及星球在各自形成的過程中都會因為角動量,質量,體積,以及碰撞或是其他的爆炸問題產生各自不同的自轉速度。
因此,要問自轉速度是怎麼樣的,那答案只能是:各種各樣!