太陽系銀河系都是扁平的,地球兩端的南北極夜空還能看到星星嗎?

2021-01-08 星辰大海路上的種花家

太陽系和銀河系是確實是扁平的,至少從視覺上來看是這樣,不過認識太陽系和銀河系卻耗費了不少時間,現在從小學的科學教科書中,太陽系行星環繞,銀河系棒旋星系,但這卻是建立在無數天文學家的努力之上。

認識太陽系

曾經以為地球是宇宙的中心,託勒密地心說有這相當嚴格的邏輯來解釋地心說中碰到難以想像的問題,比如行星逆行就是一個最明顯的BUG,而數千年中儘管有人懷疑這個說法,但只有到了哥白尼時代才真正提出了太陽才是宇宙的中心,當然那時的認識還是比較初步,比如哥白尼以及伽利略和第谷還是認為行星是正圓形軌道,但第谷是一個無比忠實的記錄者,留下了海量的觀測資料。

第谷去世後,他的學生克卜勒從火星軌道突破,發現了行星三大定律,認識到了行星的運轉軌道是橢圓形!

牛頓在伽利略和克卜勒的基礎上發現了萬有引力定律,這在指導天體運行以及發現新的行星上有著相當的意義

赫歇爾在1781年發現了天王星,之後天文學家發現根據經典力學計算出來的軌道總是和觀測不一致,法國天文學家勒維耶計算出了這顆幹擾天王星的運行的行星位置,一年之後海王星被搜索到,與勒維耶計算只差1°。

類似的套路,天文學家發現海王星軌道也是受到攝動,繼而開啟了外行星搜索計劃,Planet X計劃就是怎麼來的,但幾個天文臺都失之交臂,最終被來自美國新墨西哥州的窮小子湯博摘得桂冠。

當然現代天文仍然沿用這個套路,繼續在柯伊伯帶發現各種矮行星天體,也在不斷尋找那個不知是否存在的第九大行星。但至此,我們已經大致認識了太陽系,出了冥王星和其他黃道面離散天體除外,其他大都基本在一個平面上運行。

認識銀河系

中文稱為銀河,英文則是Milk way,意思就是牛奶路,兩者都一個意思,就是一條亮色的帶子,這表示我們在地球上只能看到這副德行了,要知道銀河系的真正形狀,要麼去外部視角看一看,要麼測量出所有星星的位置,然後建立模型。

赫歇爾就是這麼幹的,就是發現了天王星的那位,他測量了天空中大約117600顆恆星的位置,建立赫歇爾的銀河系,赫歇爾認為太陽系在銀河系的中心。

各位不要笑話,這可是赫歇爾克服難以想像困難後繪製的銀河系模型,此後100年再無人比赫歇爾更了解銀河系。

當然隨著望遠鏡技術的提升,對河外星系的認識,有部分天文學家就認為銀河系可能和我們鄰近的仙女星系一樣(仙女座方向,肉眼可見),是一個漩渦星系,中心有一個核球,參考仙女星系,我們發現了銀河系的核球。

1918年美國天文學家沙普利發現太陽系在銀河系邊緣;

1926年瑞典天文學家貝蒂爾·林德布拉德分析出銀河系也在自轉;

當然真正的銀河系詳細結構還要等到很久以後的伊巴谷以及蓋亞衛星的銀河系恆星普查,但從基本外觀上認識銀河系已經足夠了,我們現在知道銀河系是Sb型的棒旋星系,太陽系位於距離銀心約2.6萬光年的獵戶座懸臂邊緣。

太陽系和銀河系的相對位置

人類很久以前就知道了太陽系和銀河系之間的相對位置,而這就隱藏在常見的黃道光之中,只不過那會我們還不知道太陽系和銀河系的形狀,因此無法想像出兩者的相對關係。

黃道光和銀河,左側就是銀盤面的角度,因為我們在銀盤上,所以看到的就是銀河系扁平投影角度,右側是太陽系的黃道面塵埃帶反射光,也就是太陽系行星公轉平面軌道,是不是非常直觀的就可以看到兩者的角度?

接下來我們只要測量出地球自轉軸和黃道面的角度,即可計算出地球的自轉軸和銀河系銀道面的夾角,我們也就知道了,我們晚上能看到什麼天體了!

當然天文學家早就幫我們測量好了,上圖就是太陽系圍繞銀河系公轉時的POSE,黃道面北天極指向是遠離銀心的,地球自轉軸跟黃道面有一個23.5度的夾角,北極也是指向遠離銀心方向。正是因為有這個夾角,而且在地球在環繞太陽公轉面上的不同位置,使得地球上的夜晚看到了不同的夜空。

請注意紅圈的位置,春夏和秋冬看到的星空是互為白天黑夜的,比如秋季星空會在春季白天看到(但白天太陽太亮)!

所以有個問題我們必須要了解,夏季時,儘管地球的北極遠離銀心方向,因此北半球仍然能看到銀心(低緯度),而冬季時夜晚朝向銀河系外側,只能看到一點點銀道面,所以冬季銀河非常暗淡!

北半球的銀河,明亮處為銀心方向

高緯度就只能呵呵了,大家都知道越是遠離銀心,恆星密度就越低,即使是夏季的北極,看到的銀河系也很暗淡,而冬季時北極條件就很差了,稀稀拉拉的恆星,但各位不要忘記了,我們所能見到的著名星座,比如北鬥七星以及小北鬥七星,將會成為北極頭頂的星座,因此北極的冬季依然可以看到很多星星的,只是銀河不見了!

智利帕瑞納天文臺的銀河

南極的條件與北極剛好相反,因為南極的夏天夜晚將遠離銀心一側,但因為南極方向朝著銀心,因此即使在夏季南極也能看到部分銀心,而冬季的條件就更好了,直接能看到幾乎大半條銀河,所以各位要看銀河,必須去南半球。還能見到北半球見不到的大小麥哲倫星系,上圖中左側暗淡的兩個星系就是大小麥哲倫。

上圖就是地球北半球各個季節看到的銀河方向示意圖,眼尖的朋友肯定發現了這是仙女星系作為了示意圖哈,但對了解原理並沒有多少關係。

這個銀河系動圖能看出厚度是什麼概念

最後要跟各位說明下,銀河系雖然是圓盤形,但這個圓盤厚度中心高達1.2萬光年,即使在太陽系附近也高達2000光年,因此並不是說上下就沒有恆星了,而是數量仍然超出各位的想像。

相關焦點

  • 為什麼在地球上夏天夜空看到的星星,要比冬天夜空看到的星星多?
    主要和太陽系在銀河系中的相對位置有關!夏季的時候,地球位於太陽和銀河系中心一側;冬季時,位於另外一側。銀河系是扁平狀的,稱之為銀盤,我們太陽系就位於銀盤之中,距離銀河系中心約2.6萬光年,太陽系繞銀河系公轉周期約2.3億年!
  • 我們在地球上看到的星星都是銀河系的嗎?今天算是長見識了
    沒錯,我們眼睛所看見的星點,都是屬於銀河系,而且是銀河系裡很小的範圍的恆星。這其實挺有意思的,這個問題涉及到很多方面,對於歷史上的研究者和我們今天的學習者來說,關鍵的問題是,我們看到的那些星點都是什麼,距離究竟多遠,我們是如何獲得這些知識的。
  • 為什麼太陽系銀河系都是扁平漩渦狀?整個宇宙是一個更大漩渦嗎?
    中學地理課上我們會學到一個名詞,叫做黃道面,這是地球環繞太陽公轉時形成的一個平面。儘管地球形成的公轉平面才叫黃道面,但太陽系所有行星都大致在這個盤面附近圍繞太陽公轉!當然還有一個名詞叫做銀道面,是大量環繞銀心公轉的恆星形成的銀盤面,與太陽系的黃道面是一個虛擬的平面不一樣,應道面是客觀存在的,因為大量的恆星形成了一個切切實實的盤面!為什麼太陽系或者更大的銀河系和仙女星系,都是這種扁平漩渦狀,宇宙就是由這樣的星系構成的嗎,或者在更大的尺度上會有更大的漩渦出現嗎?
  • 地球在太陽系內,太陽系在銀河系內,銀河系又在哪裡?
    整個太陽系那麼太陽系呢?本地泡離開古爾德帶就會我們就會看到銀河系一條巨大的懸臂。這就是地球和太陽系所在的銀河系旋臂,叫做獵戶臂。它距離銀河系中心大約26000光年。我們從獵戶臂繼續往外走就會看到整個銀河系了。銀河系是太陽所在的星系。它就像是一個漂浮在宇宙中的島嶼一樣。銀河系的外面又是什麼呢?
  • 晚上仰望天空,肉眼看到的星星都是恆星嗎?
    簡單的回答是:大部分都是的,而且是比太陽大很多的恆星,但是也有一些例外,下面跟著怪羅科普看下正常情況下哪些星星不是恆星?以及如何區分?一、一些星系肉眼可見所有的星星基本屬於銀河系。但也可以看到少數幾個星系,我們看到的是數百萬到數十億顆星的組合光,在夜空也像是一顆星星。我們最近的鄰居,大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲,在南半球很容易看到。然而,我們肉眼所能看到的最美麗的星系之一,是我們銀河系附近的仙女座星系,也被稱為M31,明亮到可以在沒有月亮的黑暗夜晚用肉眼看到。仙女座星系也是唯一一個我們能用肉眼就能看到的螺旋星系(除了銀河系)。
  • 平時我們看到星星,是恆星還是星系?
    在滿天繁星的夜空中,人的肉眼所能看到的星星既有行星,也有恆星,甚至還有河外星系。肉眼可見的行星都位於太陽系內,它們分別是水星、金星、火星、木星以及土星。其中金星最亮,並且也是夜空中最亮的星星(月亮不算)。
  • 我們在銀河系的什麼位置?又和在四季看到的不同星座有什麼關係?
    但就連太陽,也只不過是銀河系裡眾多恆星中的一個。 銀河系中大約有2000億個恆星,夜空中能看到的很多星星都是銀河裡的恆星。 很多人也許會問:「太陽系究竟在銀河系的什麼地方呢?」
  • 既然地球和太陽都在運動,為什麼星星的排列基本不變?
    既然地球環繞太陽運動,而且太陽還帶著地球環繞銀河系中心運動,為什麼夜空中星星的相對位置看起來沒有發生變化呢?首先,隨著地球的公轉,夜空中某些星星的排列其實會發生明顯變化,它們就是太陽系中的行星。由於地球和其他行星都會環繞太陽公轉,並且它們的距離較近,所以行星在夜空中的相對位置會隨時間發生明顯的變化,行星會在不同的星座中穿行。肉眼可見的行星只有五顆,其中包括人們常說的啟明星,也就是出現在日出之前的金星。除了五顆太陽系行星之外,夜空中的星星都是遠在太陽系外的恆星。雖然它們的實際亮度可能高於太陽,但它們距離太遠,所以人眼無法分辨出它們的細節,它們看起來只是亮點。
  • 太陽系位於銀河系的哪裡?
    晴朗夜晚,在光汙染與大氣汙染較少的鄉村或山區,我們通過肉眼能夠看到天空中淡淡的銀河,那是銀河系的恆星盤面,我們身處於其中。地球在太陽系中,那麼,太陽系究竟位於銀河系的什麼位置呢?古時候,人們認為地球就是宇宙的中心,天上的星辰是圍繞地球轉的。
  • 太陽系一直在移動,為什麼這麼多年,天上的星星卻還是那個位置?
    太陽系一直在移動,為什麼這麼多年過去了,我們抬頭看天上的星星卻還是那個位置呢?之所以出現這樣的情況,是因為銀河系的星系,在作相對的整體性運動。我們所在的銀河系是一個棒旋星系,由數量眾多的恆星、行星、彗星、小行星、星雲物質等組成,具有巨大的盤面結構,直徑達到16萬光年,光恆星數量就有1000-4000億顆,絕大部分分布在銀心周圍。
  • 天上的星星,除了行星以外,背後可能都有一個「太陽系」!
    全天區肉眼能看到的星星大約有6000-7000顆,當然如果範圍擴大到天體的話,還會多幾個,不過這些天體看起來可能比較暗淡,比如M31或者M33,或者南天區大小麥哲倫星雲等,我們簡單來了解下肉眼看到的到底都是些什麼天體!
  • 在遙遠的深空看地球,也是天上的一顆星星嗎?會有多亮?
    那麼,如果我們在這些星星上,看地球是個啥樣子呢?也會是一顆星星嗎?它有多亮?現在我們就來揭秘這個答案。是的,在周邊行星上看地球,也是一顆很亮的星星。在夜空,人類能夠看到約6000多顆星星,但這些星星絕大多數都是恆星,只有為數極少的幾顆是太陽系行星。
  • 地球每年在宇宙中前進70億公裡,為什麼星星的相對位置都沒變?
    地球在宇宙中不是靜止的,它會繞著自轉軸旋轉,而且還會繞著太陽運動。同樣地,太陽和其他恆星也都不是靜止的。在銀河系中,包括太陽在內的幾乎所有恆星都會繞著位於銀河系中心的共同質心運動(極少數超高速恆星可以脫離銀河系)。
  • 如果地球變成盾牌座UY,可能地球兩端的人,一生都無法見面!
    在上個世紀,人類成功將人造衛星送上地球軌道之後,我們才看清了地球的全貌,原來人類是如此的渺小。在古人的認知當中認為我們在地面上抬頭所看到的一切,都是源自於地球,比如星星月亮。當人類的觀測技術逐漸的成長之後,我們才知道,宛如塵埃的不僅是地球,太陽系,銀河系也是同樣,宇宙根本就大到無法估測。
  • 仙女星系屬於仙女座,太陽系屬於什麼星座?網友:沒星座
    在晴朗並且沒有明月的夜晚,抬頭望向天空,我們將會看到滿天的星星。在觀測條件較好的情況下,人眼能夠看到數千顆星星。在肉眼可見的星星中,除了水星、金星、火星、木星以及土星這五顆星星是太陽系行星之外,其他全部都是類似於太陽能夠發光發熱的恆星。
  • 夜晚看到的星星是恆星還是星系?
    在宇宙中最多的可能就是恆星了,之所以稱之為恆星,主要還是因為恆星距離我們都非常的遠,即使大多數恆星都在運動著,但是從地球上看位置變化非常不明顯。僅僅銀河系內就含有數千億顆恆星,夜晚仰望星空看到的點點繁星百分之九十九以上都是恆星。
  • 太陽系是扁平橢圓狀?看完太陽系模擬運動圖,才知道沒這麼簡單!
    我們知道在地球之外有太陽系,在太陽系之外還有宇宙,對我們來說宇宙太過於浩瀚和神秘,從上個世紀六七十年代開始,美國宇航局所發射的探測器成為了我們最為方便,也最為直觀了解太空的方式,在眾多的探測器當中,旅行者1號應該是第1位的大功臣。
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