地球一刻也沒有停下來,整個星球在宇宙中快速運動。如果選擇不同的參照系,地球的運動方式多種多樣。
首先,地球環繞自轉軸在自轉,大約24小時繞軸自轉360度。在緯度越低的地方,自轉線速度越快。在緯度為90度的極點,地球自轉線速度為0米/秒;在緯度45度的地方,線速度為328米/秒;而在赤道上,自轉線速度高達465米/秒,這個速度已經超過了1馬赫。
其次,如果以太陽為靜止參照系,地球的運動速度更快,平均線速度將近每秒30公里。可能有些人會有疑問了,地球的運動速度比第三宇宙速度(16.7公里/秒)快得多,為什麼地球不會飛出太陽系呢?事實上,第三宇宙速度是指航天器從地球出發的太陽系逃逸速度,這個速度利用了地球的軌道速度。如果不利用地球的公轉速度,在地球軌道上擺脫太陽引力所需的速度要達到每秒42公里。
與此同時,如果以銀河系中心為靜止參照系,地球還會繞著銀心旋轉。據估計,太陽繞著銀心旋轉的速度約為每秒230公里。由於地球繞著太陽公轉,所以地球相對於銀心的速度會不斷髮生變化。
此外,如果以宇宙微波背景為靜止參照系,地球以更快的速度在星系際空間中運動。通過宇宙微波背景的偶極不對稱現象,天文學家測出了地球在星系際空間中的運動速度高達370公里/秒。再根據地球與銀心的相對運動,可以測出銀河系的速度為每秒630公里,前進方向是2億光年外的巨引源。
如果考慮到整個宇宙空間在快速膨脹,地球相對於遙遠星系的退行速度非常快。距離越遠,空間膨脹越多,退行速度越快。根據哈勃常數估算,對於距離地球70億光年的星系,地球的退行速度可達光速的一半;對於距離地球140億光年的星系,地球的退行速度達到了光速;對於距離地球280億光年的星系,地球的退行速度達到了兩倍光速,這已經超光速了。不過,這種超光速並沒有違反相對論,因為這是空間膨脹效應,不受制於光速。
既然地球在宇宙中高速運動,為什麼我們在地球上毫無感覺,沒有感到天旋地轉呢?
原因其實很簡單,我們在地球上,被地球帶著一起運動,我們相對於地球表面是靜止的。其次,雖然地球自轉線速度看起來很快,但自轉角速度其實很慢,4分鐘才會轉1度,至於公轉角速度就更慢了。另外,宇宙中沒有距離地球非常近的參照物,天體離地球都非常遙遠,所以我們無法直觀感受出地球在快速運動。
舉個例子,在一列高速行駛的火車上,我們通過觀察窗外飛逝的地面知道火車在運動。如果火車執行十分平穩,做勻速直線運動,並且車廂是密閉的,看不到外面,這樣沒有了外部參照物,我們在火車上都無法感受到火車在相對於地面運動。
總之,地球在宇宙中的運動十分平穩,而且宇宙又非常大,沒有近距離的參照物,我們無法直觀感受到地球正在宇宙中快速運動。