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恒星的运动速度

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:另一个分运动则是和我们的视线方向垂直的,叫切向运动,切向运动的速度叫作切向速度。如果恒星仅有视向运动,这颗恒星在星空中的位置就不会变化。恒星的切向速度用它每年在天空中偏移的角度来表示,角度用角秒(″)来做单位。这样表示的恒星切向速度就叫作恒星的自行。由于恒星离我们都很远,即使它们的切向速度很大,我们所能观测到的自行也非常小。最早研究恒星运动的是中国人的祖先。要发现恒星的运动,就要能测定它的位置。

我们的祖先认为恒星是不动的,所以用“恒”(永恒不动的意思)这个字来称呼它们。

人们现在已经知道,实际上,宇宙中的每一颗恒星都在不停地运动,不仅如此,有的恒星的速度还大得使人惊愕不已。

既然如此,为什么过去的天文学家又认为恒星不动呢?因为恒星离我们实在太远了。在生活中,一辆汽车从旁边飞驰而过,你就觉得它运动得很快,但如果你从很远的地方看,就觉得它走得很慢了。飞机的速度比汽车大得多,但如果飞机飞得很高,你会觉得它飞的速度比汽车慢。

恒星的运动包括两个方向的分运动,一个分运动是沿着我们的视线方向的,可以是对着我们而来或远离我们而去,这个分运动叫作视向运动,视向运动的速度叫视向速度。另一个分运动则是和我们的视线方向垂直的,叫切向运动,切向运动的速度叫作切向速度。

如果恒星仅有视向运动,这颗恒星在星空中的位置就不会变化。如果恒星还有切向运动,那么,它在星空中的位置就会改变。

恒星的切向速度用它每年在天空中偏移的角度来表示,角度用角秒(″)来做单位。这样表示的恒星切向速度就叫作恒星的自行。

恒星的自行如此之小,而它们之间又相隔很远,这种自行当然很难看出来,这就相当于下面这种情况:在离你2000千米远的地方有一些苹果,苹果之间也相隔2000千米,苹果都在动,运动最快的苹果每小时在切向才移动几厘米的距离。你能看得出这些苹果的运动吗?由于恒星离我们都很远,即使它们的切向速度很大,我们所能观测到的自行也非常小。用肉眼能看到的恒星,每年的自行一般都小于0.1″,而它们离我们的距离都在4光年以上。蛇夫座里有一颗10等星的自行很大,每年也只移动10″。

你可以自己做一个演算:月亮大约每24小时(一昼夜)相对地球转过一周,它每秒的自行是多少?15″(即1°的1/240)。如果你盯住月亮看1秒,它在天空只转过15″,你能看到它们的移动吗?显然不能。如果看上1分钟,它的自行便是15′,即1°的1/4,这个自行用肉眼仍不易看出。但是,如果看上1小时,它的自行便有15°了。这么大的自行,谁都看得出来了。

人的寿命有限,只能依靠将所看到的恒星位置和前人记录下来的位置进行比较,由此算出恒星的自行。按照这个道理,恒星每年的自行虽小,但如果观测的时间足够长,如100年,几百年。恒星的自行也会不断积累起来,成为明显可见的位置变化。

最早研究恒星运动的是中国人的祖先。要测定恒星的位置,就要建立坐标系。要发现恒星的运动,就要能测定它的位置。我们的祖先在战国时代就发明了赤道坐标系。西方直到16世纪才开始使用这种坐标系,比我国晚了1000多年。赤道坐标系至今仍为国际上通用。同时,我国在西汉时代还发明了用赤道坐标系测量天体位置的仪器——浑天仪。到了唐代,我国天文学家张遂通过精密测定恒星的位置,发现了当时恒星的位置和古代记录的位置有显著的不同,这在人类历史上是第一次发现了恒星的运动。而西方是在1000多年以后,在18世纪才发现恒星的运动。

由于恒星有自行,并且各不相同,所以无论是一个星座现在的形状和10万年前、10万年后的形状,还是各个恒星之间的相对位置,在经过很长时间之后都会有明显的变化。

测量结果显示,著名的织女星正以14千米/秒的速度向我们运动,牛郎星则以26千米/秒的速度靠近我们,还有的恒星则以303千米/秒的高速接近我们。也有的恒星在离开我们,速度高达547千米/秒。例如:金牛座(皆宿五)正以54千米/秒的速度离开我们。子弹的速度每秒不到2千米,火箭的速度也只有每秒十几千米,两相对比,就可以看出这些恒星接近和离开我们的速度有多大了。

至于我们的太阳,它也没有躺下来睡觉,它正带着我们(连同整个太阳家族)以250千米/秒的速度绕着银河系中心运动。

上面说的是不是宇宙里的最大的速度呢?这远远不够。在后面将会看到,在银河系以外,还有着不计其数的“神行太保”,它们的速度大得让你可能不敢相信。

看了前面所说的,一些恒星正在以很高的速度接近我们,你也许会有些担心:它们会不会和我们相撞?如果用同样的比例把这两种数量缩小,恒星和太阳都缩成蚊子那么大,那么,这些“蚊子”之间的平均距离就有几百千米,相距这么远的蚊子会相撞吗?可能性是极小的。所以如果你没有忘记前面说到的恒星间的距离多么大,以至于对比之下恒星就小得多么可怜,你就丝毫不会担心了。

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