地球在自转,如何证明太阳也在自转?

一年中有四个季节告诉我们地球在绕着太阳转。你知道吗,事实上,太阳本身绕着银河系的中心转。

那么,是谁最先发现太阳也在绕圈呢?他是如何向世界证明这一点的?自古以来人类对星空的认识有哪些变化?让我们来看看。

1破碎的永恒

在讲人类发现太阳也在运动的故事之前,让我问你一个问题。什么是恒星,什么是行星?

我相信朋友们会想,这不是很简单吗?恒星可以通过核聚变自行发光,但行星不会自行发光。另外,行星会绕着恒星转。

是的,这是我们现代对恒星和行星的认识,但在几千年前的古代,人们并不这么认为。

当我们望向天空时,会直观地发现太阳和月亮的位置在一天中会随着时间的变化而变化,而夜空中星星的位置却没有太大的变化。古人最早认为星星的位置是不变的,而太阳和月亮会在天空中反复移动和运行。

然而这个想法很快就被“打脸”了。通过更细致的观察,古人发现星星的位置一直在变化。在很长一段时间里,星星似乎是围绕着天空中的某一点旋转的。

现在这个点叫做北天极,大家熟悉的北极星大致在地球上北天极的位置。很久以前,古人就意识到这种现象其实是地球自转造成的。

虽然星辰的位置无时无刻不在变化,但这并不妨碍古人追求永恒的心。

发现夜空中的大部分恒星都是同步绕北天极旋转的,也就是说,这些恒星虽然在运动,但它们的相对位置不会发生变化。

然而,有五位“特立独行”的明星并没有和大家一起轮换。它们的运动非常奇怪,与其他恒星的相对位置不断变化,有时还会逆着其他恒星的方向运动。

所以古人把这些不一起自转的恒星称为行星,把其他围绕北天极同步自转的恒星称为恒星。这是最早对行星和恒星的定义,五颗“特立独行”的恒星就是大家熟悉的金星、木星、水星、火星和土星。

当然,故事不会就这么简单结束。据传说,古希腊一位名叫马克·罗比斯的圣人曾经提出过质疑。他认为,即使是星星也可能不会老老实实地围绕北天极旋转。

2000年后,埃德蒙·哈雷给出了答案。(没错,哈雷彗星就是以他命名的!)

17年至18年,西方自然科学进入上升阶段(牛顿力学的诞生)。人们不仅对天体进行了大量的观测,而且掌握了观测天体的成熟方法。牛顿还在前人的基础上发明了当时最先进的反射式望远镜,发现了支配所有天体的定律——万有引力定律。

1718年,哈雷发现天狼星、大角星和毕宿五的位置与大约1850年前古希腊天文学家伊巴古描述的位置相差半度以上。

哈雷由此推测,恒星不是相对静止的,必然存在相对运动,这种运动称为恒星自行运动。

那么哈雷猜想正确吗?如果恒星之间存在相对运动,那么同样是恒星的太阳会一直运动吗?接下来,轮到恒星天文学之父赫歇尔了。

2“运行中的”太阳系

在哈雷发现一些恒星的相对位置发生变化后,一些科学家很快提出了这样的猜想:遥远的恒星和行星一样,一直在沿着一定的轨道运动。

当时伽利略提出的运动相对性原理深入人心,所以也可以认为原恒星是静止的,太阳系一直在不断运动。

带着这个想法,刚刚因为天王星的发现而在天文学界声名鹊起的赫歇尔观测了7颗不同位置的恒星。借助于观测数据和之前一些关于恒星自身运动的信息,他得出结论:太阳正在向吴县方向运动。这个结论可以说刷新了人们的世界观。

赫歇尔的工作很快得到了其他天文学家的认可,首次证实了太阳相对于其他恒星不是静止的,而是一直在运动的。从地球上看到的效果就是哈雷发现的恒星自行现象。

随后,拉兰德通过27颗恒星自身运动的数据得到了与赫歇尔相同的结论,再次有力地证实了太阳是相对于其他恒星运动的。

后来发现太阳系是银河系的一部分,银河系是一个螺旋星系,直径10万光年,包括2000多亿颗恒星。太阳距离银河系中心大约25000到28000光年。太阳系以每秒220公里左右的速度运动,在银河系中自转一周,周期为2.26亿年。

简单来说,太阳系围绕银河系中心公转,公转周期为2.26亿年,即2.26亿年。太阳系绕银河系中心旋转一周的时间称为宇宙年。

恒星天文学之父

说起赫歇尔,他一生中有很多重要的发现。除了上面提到的太阳运动和天王星的发现,他还通过多年的巡天发现了银河系的结构,提出银河系是一个盘状星系。

此外,赫歇尔还观测和记录了大量的星系和星云,并进行了分类,因此被誉为恒星天文学之父。

在观察双星系统时,他发现许多“双星”不仅在视觉上很接近,而且它们中的许多对都绕着同一个质心旋转。

赫歇尔还首次探测到天体的红外辐射,成为发现红外辐射的第一人。

早年,在从事天文研究之前,赫歇尔其实主要从事音乐,写了20多首交响曲,算是古典音乐家了。

关于“如何证明太阳也在绕圈”的故事到此结束。从最初对永恒的追求,到最终形成完整的科学体系,人类对宇宙的认识随着天文学的发展一次次被刷新。

浩瀚星空中还有更多秘密等着我们去发现,下一个解开宇宙之谜的人可能就是你!