恆星行星的運動速度動輒幾百公里每秒,假設我目視前方,有一顆恆星從我面前經過,我是否無法察覺?
一、安全距離內觀看
二、是腦洞就站在恆星經過的附近觀看
這麼快的速度,人眼是否能捕捉到呢?
你一定會察覺的。
因為引力作用,科學家告訴我們,如果一個人抵達黑洞的視界,強大的引力會把人拉扯成一根義大利面;萬一數光年之內出現新的恆星,太陽都無法自控;就不用說依附在地球的你啦;
再假如你被固定在一根恆星的引力都無法撼動的柱子上,這顆恆星從太陽處朝你飛來、並且保證剛剛不撞到你;
就按五百公里每秒的恆定的相對速度吧,將會在83個小時20分鐘內飛越一點五億公里(日地距離),接近你的最後幾個小時視野能佔據半邊天;
設想一下,半邊天都是太陽的情景……
所以相信我,即使你又瞎、又聾、連熱冷、疼痛都感受不到,只要你殘留有一丁點意識,你就一定能察覺到……當然都在你化為烏有之前。
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順便說一下,僅銀河系裡,速度最快的恆星都屬於繞著Sgr A*(銀心黑洞,約有四百萬太陽質量)旋轉的一個星團。這個星團由被稱為S星的明亮年輕恆星組成,寬度達到四分之一光年(兩萬多億千米)。S2星是這群恆星中的最亮的一個,它沿一個橢圓形軌道運行,距離Sgr A*最近的時候只有160億千米。近期,S2星更是達到了有觀測以來的最近位置。計算可知,其最接近銀心黑洞時速度接近每秒一萬公里!
但是一群一直在緊盯著S星團的天文學家發現了另外一顆恆星——S62星刷新了這個記錄:它離黑洞最近時只有令人戰慄的28億千米!這可比天王星離太陽的距離還近。寫到這裡,筆者不禁後背發涼,我是無論如何不想離得那麼近的。S62星好像也是這麼想的,因為當它到達近質心點(與黑洞距離最近時)時會以20000km/s的速度呼嘯著掠過黑洞。這個速度是光速的6.6%!
十分暗淡的S62星,是這個星團里能夠看到的最暗的星之一,這也給對其運動的追蹤增加了困難。但是,利用八米口徑的智利甚大望遠鏡(VLT,Very Large Telescope)的一對相機,天文學家們得以在2002~2012年間對它進行多次觀測,也就是看著它繞著Sgr A*運動。想利用得到的圖像來確定S62星的軌道形狀是十分困難的,因為2018年明亮的S2星從黑洞面前穿過,它耀眼的光芒干擾了對S62星的觀測。然而,天文學家們利用數學方法擬合出了S62星的位置,從而得到了軌道的形狀。從圖中可以看到,S62的軌道形狀既是不可思議的但又十分可怕。
下圖紅色的橢圓是S62的軌跡示意圖。
宇宙是如此之大:我們知道的越多,更會感慨自己的無知;所以才會更虛心以待,不滿足於井底之蛙。
你是不是忘了,運動都是相對的?
地球公轉速度29.783km/s,你在地面觀測,你能感覺到么?
地球自轉速度(赤道上)是465m/s,你能感覺到么?
太陽公轉速度(圍繞銀河系中心)的速度是250km/s,但是太陽的直徑是139.9萬 km,也就是說5596秒。
也就是就算有這麼一個地方不受太陽的引力影響,你可以放心觀測太陽的話,也要一個半小時,太陽的移動距離才一個太陽那麼寬呢!
剛剛查了一下,太陽直徑為140萬公里,假設以一千公里每秒的速度,它也會在你的視線中點停留1400秒,所以你肯定能察覺。
即使更快的速度,就算是光速30萬公里每秒吧(忽略各種亂七八糟的相對論效應),它也會在你視角中點出現五秒左右。而如果你願意擺一下頭跟著太陽看,現在太陽距離地球也有幾光分了。即使以光速前進,你現在看到的太陽也要幾分鐘才能來到你面前,然後再花幾分鐘反向移動到和現在差不多大小。這一個過程肯定你是能看到的。
之所以無法察覺,是因為這個速度相對於恆星之間的距離,其實是很慢很慢的。
補充一下:
太陽到最近的恆星距離是:4.22光年,約合 公里,假設我們能明顯感覺到距離有變化,需要的是距離變化10%,且比鄰星和太陽之間的相對熟讀是1000公里/秒,移動這麼遠的距離需要的時間是:
秒
這個時間相當於127年,也就是說距離最近恆星之間相對速度即使是1000公里/秒,我們也要等126年才能發現位置有可見的變化。
如果你被固定在某點,一顆類太陽恆星從你面前700萬km處(即安全距離)以200km/s的徑直經過。就算它角速度變化最快的一段(垂線方向),讓你發現明顯位移,也需要15分鐘時間;如果轉過90°,需要20小時。
因此,短時間內確實不太容易發現它在動。
太陽正以220km/s的速度繞銀心轉動,你察覺了嗎
第一個問題:
很簡單,安全距離,假設你躺在一個不會旋轉的地球上,而太陽這麼大的恆星作一個平行於你的運動,幾百公里?我們以估算最上限1000km/s算好了。
那麼:
這個恆星運動一個身位需要的時間是:
1392000/1000=1392s=23.2min
也就是說這顆恆星在你眼裡位移一個身位時間需要23分鐘
換個角度:
從地球上看太陽,平均視直徑0.5度多一些
那麼這顆恆星平均每分鐘位移的角度(近似估算,不需三角函數)
0.5/23=0.02度
一分鐘改變了0.02度,你能感覺得到嗎?
第二個問題更簡單
運動是相對的,假設你有金剛不壞之身,那麼問題就變成了你在一望無際的恆星表面幾千公里的地方圍繞恆星作幾百公里/秒的高速飛行,就像你乘飛機在地球表面10公里高空差不多。
這些太陽表面並不太平,你可以清楚看到恆星表面的活動。
不知道你說的面前是多前,晚上抬頭看都是恆星你察覺到了嗎?離近點白天的太陽你察覺到了嗎?再近點估計就察覺不到了,會死的
空氣分子很小,很稀薄,我們原本感受不到,但是當它成為氣流,形成風的時候,我們就能很明顯的感覺到了。
水分子很小,空氣中就有,我們看不到,但是當它匯聚的足夠多,也就成型了。
表面上看恆星速度足夠快,而人眼很多時候是看不到足夠快的物體,例如子彈。
但是問題是這個行星或者恆星足夠大。
子彈之所以看不到是因為,它經過人眼的時候,自身反射進人眼的光子數量是有限的,且停留時間很短。
但是當一個物體足夠大的時候,那麼意味著它會持續的反射大量光線進入人眼,如果是恆星,那是直接射入。
當然入射光線足夠多,足夠持續的時候,人就能感知了。
這就好比地鐵廣告,你能看到它,就是它的數量足夠多,讓你產生了是一幅畫面的錯覺,還有一些動態led風扇也是。
更重要的是,就算不考慮這些,恆星自己也會遮擋光線,這就和黑洞一樣,黑洞不發射光線,但是你還是能看到它。
幾百公里每秒的速度在人類看來很快,在天體看來並不快。
太陽就是一顆恆星,並且太陽在恆星里只能算中等個頭。地球離太陽的距離上億公里,你都能感受到太陽帶來的炙熱。
假設不考慮任何引力,以幾百公里的速度,直接沖向太陽,也要花幾十天,在這幾十天里一天比一天熱,怎麼可能察覺不到呢?
你要明白線速度和角速度的關係,你坐高鐵,看鐵軌上的水泥欄杆,會發現根本看不清楚,但是看遠處的房子卻很清晰。人的視野是錐形的,越遠視野越寬,相同的線速度,越近的物體在視野內停留的時間越短。
再者,星體的速度雖然快,但是星體也有自己的橫徑,雖然快,但是通過也需要時間的。
不考慮引力變化什麼的,如果這個恆星小於一公里,那可能真沒看清就過去沒影了。
但那不叫恆星,叫小天體。
速度幾百公里每秒的,大多數直徑超過幾百公里。一秒是超不過去自己身位的。
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