粉丝228.9万获赞792.2万


今天讲一下广义相对论,牛顿外有引力定律啊,地球绕着太阳转,是因为地球跟太阳之间有外有引力,但是爱因斯坦认为呢,引力是一个假的力啊,你看这个地球,他又不长眼睛,怎么知道那里有个太阳嘞?那爱因斯坦说啊,空间是可以被扭曲的,我们的空间呢,就好比这张桌布一样啊, 而天体的作用就是去扭曲空间,质量越大,扭曲的程度就越剧烈。就好比上这个小橘子啊,质量很小,你放在桌布上是没有办法让他凹陷太多的,但是这个 苹果呢,放在桌布上,这个桌布凹陷的就比较多了啊,这个因为苹果的质量比较大,好在苹果的作用下,这个时候小橘子感受到了桌布的凹陷,向苹果滚过去,那这个小橘子他又不长眼睛,他怎么知道这里有一个苹果呢?那恰恰是因为桌布凹陷了啊。同样的,地球受到太阳的吸引,本质上是太阳的大质量扭, 扭曲了他周围的空间啊,这个地球感受到了时空的扭曲,像太阳运动,就好像地球受到了太阳的吸引一般。所以广义相对论告诉我们,引力他不是一个真的力,而是质量扭曲了空间,影响了其他天体的运动,就好像受到了力一样啊,这是广义相对论的一个非常基础的。

其实,地轴不是歪的,而是斜的,而且是那种很有规律的斜。如果非要咬文嚼字,歪和斜在物理学家眼中有不同的含义。歪带有随机的、无规则的意味, 而斜是一种恒定的、有规律的姿态。地球的倾斜恰恰是一种精确到令人发指的规律。地球自转轴相对于公转轨道平面的垂线,倾斜了大约二十三点五度。这个角度在天文学上被称为黄赤交角,赤道面与黄道面之间的夹角就是二十三度二十六分。 正是这个倾斜,让太阳直射赤道, 地球上就不会有四季。赤道地区将永远炎热,两极将永远冰封,温带地区将永远不冷不热, 地球上绝大部分生命赖以生存的节律将不复存在。那么,这二十三点五度的倾斜到底是如何导演出一整年的春夏秋冬的? 让我们把镜头拉远,从太空里看个清楚。地球在公转轨道上一边走一边歪着身子,而太阳光始终沿着同一个方向稳稳的射过来。关键在于,地球歪的方向在空间中是固定不变的, 北极始终指向北极星附近。当地球运行到轨道的一侧时,北半球正好朝着太阳倾斜,阳光以近乎垂直的角度砸向地面,能量高度集中,白昼也被拉长到十几个小时, 这就是北半球的夏季。六个月后,地球跑到轨道的另一侧,北半球变成了背对太阳的那一侧。同样一束阳光现在只能斜斜地擦过,北半球的地面,能量被摊薄了一大片,白昼也缩到了最短。这就是冬季。你可以做一个小实验, 把拳头当成地球,歪着朝向一盏台灯,你站在原地,绕着拳头转一圈,当你拳头的头顶朝着灯的时候,就是夏天。当头顶背着灯的时候,就是冬天。地球公转一圈 就是一年。具体到每一天,太阳直射点在地球上的位置有着精确的节律。每年三月二十日或二十一日春分,太阳直射赤道,这一天,全球昼夜平分都是十二小时。此后,太阳直射点开始北上, 北半球被阳光直射的范围越来越大,白昼越来越长。到了六月二十一日或二十二日夏至,太阳直射点抵达最北端,北纬二十三度二十六分。这条尾线叫北回归线,它是太阳光能够垂直照射到的最北位置。 从春到夏,北半球接受的太阳热量一路攀升,气温跟着一路上扬。与此同时,南半球迎来的是太阳斜射加聚,白昼缩短的季节,所以南半球进入冬季。夏至过后,太阳直射点开始掉头南行。九月二十二日或二十三日秋分, 太阳再次直射赤道,昼夜平分。此后,太阳直射点继续南下,到十二月二十一日或二十二日 冬至,抵达南纬二十三度二十六分的南回归线。这时,北半球太阳入射角,全年最小,白昼全年最短,热量收入降到谷底,气温跌入冰点,而南半球则迎来一年中最热的夏天。冬至过后,太阳直射点再次掉头北上,春风又至,循环重启, 这就是四季的数学。太阳直射点的纬度位置决定了地面的热量收入。直射点在哪一半球,那一半球的夏天就来了。 直射点离你越远,你的冬天就越冷。而驱动这一切的,正是那个看似不起眼的二十三点五度。但四 g 的 魅力远不止于温度的变化,地轴倾斜还划出了另一条更夸张的界限,北极圈, 北纬六十六度三十四分。夏至那天,北极圈内出现极昼,太阳二十四小时不落。因为地球北半球朝太阳倾斜的角度,恰好让北极地区整天都暴露在阳光之下。到了冬至,轮到北极圈进入极夜, 太阳全天不出地平线。南极的情况则完全相反,北极极昼时,南极极夜,北极极夜时,南极极昼越靠近极点,极昼和极夜持续的时间越长。到了极点本身每年一次极昼六个月,一次极夜六个月。 想象一下,连续半年没有黑夜,或者半年见不到太阳这种极端的光照节律,地球上只有少数生命能够适应。你可能会问, 如果地轴倾斜的角度更大,四季会更极端吗?答案是肯定的。如果地轴倾斜四十五度,北极圈会下移到北纬四十五度,北京、 巴黎、多伦多都会出现极昼和极夜,赤道地区反而会因为太阳直射点南北跨度变大,而出现两个夏季和两个冬季。如果倾斜九十度,地球就像天王星那样躺着滚着公转,极点会正对太阳,赤道会进入永恒的黄昏。但问题来了, 地球为什么是斜的?关于这个问题,科学界最主流的大碰撞假说给出了一个相当戏剧性的答案。大约四十五亿年前,地球刚形成不久,一个火星大小的天体科学家给他取了个名字叫梯亚,以一种极其刁钻的角度斜着撞上了年轻的地球,这一撞 直接把地球的自转轴给撞歪了。更精彩的是,这次撞击炸飞出去的大量碎片在引力作用下慢慢聚集,最终形成了我们今天夜晚抬头就能看见的月球。换句话说,我们头顶那颗月亮,就是那次宇宙交通事故的残骸。地球的倾斜和月球的存在本质上是一对孪身兄弟, 但这个倾斜并不是一成不变的。在地球、太阳、月球以及其他行星的引力拉扯下,地轴倾斜角会在一个大约四点一万年的周期里,在二十二点一度到二十四点五度之间缓慢摆动。别看幅度不大,只有二点四度的变化范围, 这种缓慢的摇摆对地球长期气候有着深远的影响。倾角变大时,高纬度地区夏季接触的太阳辐射增加,冬季减少,气温年较差增大,冰川更容易发育, 青角变小时,冬暖夏凉季节变化减弱。科学家正是通过深海沉积物和冰星中的谷气候记录,发现,地球冰期与尖冰期的交替与地轴倾斜度的周期性变化密切相关, 这就是著名的米兰科维奇循环的一部分。塞尔维亚数学家米兰科维奇在上世纪三十年代提出地球轨道偏心率、地轴倾斜度和碎差这三个参数的周期性变化,共同调控着地球接受太阳辐射的总量和分布,进而驱动着兵器的到来与消退。 除了倾斜角度的周期性变化,地轴本身也在空间中进行着一种类似陀螺的缓慢摆动,这叫静动, 也叫碎叉。太阳和月球对地球赤道隆起部分的引力矩,迫使地轴像一只倾斜的陀螺一样,在空间中画出一个巨大的圆锥面,周期大约是二万五千七百七十一年。这意味着地轴指向的天区并不是固定的。 今天,北极指向小熊座的勾辰一,也就是我们熟知的北极星。但几千年前古人看到的北极星并不是这一颗。大约一万四千年后,织女星将成为新的北极星。 再过一万多年,又换一刻。换句话说,人类文明有记载以来的这几千年,恰好撞上了勾陈一当值的时间窗口。我们以为北极星是永恒的, 其实它只是个临时的岗位。地轴的摆动还有一种更精细的微调,叫张动。在长期进动的基础上,由于月球轨道面的周期性变化,地轴还会叠加一个大约十八点六年。周期性变化,地轴还会叠加一个大约十八点六年轴秒。 这种摆动肉眼根本无法察觉,但高精度的天文观测必须将其纳入计算。值得一提的是,月球在这场漫长的地轴稳定战中扮演了至官重要的角色, 正是月球的引力在一旁牵制,像一根无形的绳子拽着地球,使得地轴倾斜角的变化被限制在一个相对较小的范围内。如果没有月球,地轴将在几十度甚至更大的范围内剧烈摆动。火星就是一个反面教材。火星的两颗卫星福伯斯和德莫斯太小了,无法起到稳定作用, 导致火星的自转轴以大约十万年的周期,在十一度到三十五度之间剧烈变化,火星上的气候因此极端而混乱,这是火星至今未能孕育出生命的重要原因之一。现在问题又来了,如果没有那次忒伊亚撞击,如果没有月球这个稳定期,地球上还会有生命吗? 答案很可能是不会。如果地轴不倾斜,就没有四季。全球气候趋于单调,生物多样化将大打折扣。如果地轴倾斜角度剧烈摆动,气候将在冰与火之间反复横跳,生命根本来不及适应。 我们恰好生活在一个地轴倾斜角度适宜月球稳定作用恰到好处的星球上。古人说,天清西北,地陷东南,几千年前的中国人就已经观察到了天地之间这种微妙的倾斜关系。他们没有现代天文学的知识,却用朴素的直觉捕捉到了宇宙中的不对称之美。 其实,在太阳系中,地球并不是唯一斜着转的行星。火星倾斜约二十五度,土星倾斜约二十七度,天王星更是离谱,它的自转轴几乎躺在公转轨道平面上,倾斜角高达九十八度。 也就是说,天王星是躺着绕着太阳转的。每个行星都有自己的倾斜角度,每一个角度都对应着一套完全不同的气候剧本。 所谓的朕,在宇宙中才是例外,倾斜才是常态。从地轴到人身,从行星到星辰,不完美才是宇宙最底层的法则。地球带着二十三点五度的倾斜,在亿万年的岁月里沉稳地转动着, 从未为这个角度感到抱歉。他知道,朕是这个角度,让赤道上的椰子树得以摇曳,让两极的冰雪得以封存,让你我得以在温带的春日里感受到那一缕恰到好处的暖阳, 如果说地球的形状是一只歪脖子梨,那么地球的姿态就是一个斜着身子的舞者。他在空旷的宇宙舞台上,用一个精确的二十三点五度的倾斜,跳出了一支名为四季的圆舞曲, 而你我,正是这支舞曲中微不足道却又独一无二的观众。下次当你感受到夏日的酷热或冬日的凛冽时,不妨想想那个四十五亿年前的惊天一撞。 那场宇宙交通事故不仅撞出了月亮,更撞出了地球上所有生命赖以生存的节律。每一次四季更替,都是那次撞击的回声。 你觉得地球的这个斜着身子的姿势是巧合还是某种更深层逻辑的必然?把你的想法打在评论区,也许我们能从彼此的思考里重新认识这颗带着二十三点五度骄傲倾斜着旋转的星球。

春天温暖,夏天炎热,秋天凉爽,冬天寒冷。一年里有四个季节,年年循环,从不改变。 可是你想过吗?季节到底是怎么来的?我们住在地球上,地球一刻不停的转动, 地球有一种特别的倾斜,他不是直直站着的,而是歪着身子绕太阳转。地球绕着太阳转一圈就是一年。 因为地球是歪着转的,所以有的地方会朝向太阳,有的地方会背对太阳。当我们住的地方朝向太阳,阳光直直照下来,天气变热就是夏天。夏天白天长,夜晚短, 当地球慢慢转过去,阳光斜着照过来,天气变凉,就是秋天,树叶变黄,慢慢落下。 当我们住的地方背对太阳,阳光照的很少很弱。天气变冷就是冬天。冬天白天短,夜晚长, 地球继续绕着太阳转,阳光又慢慢多起来。天气变暖,就是春天,小草发芽,花儿开放。 地球一直歪着身子转,四季就一直循环,春夏秋冬春。 不是地球上所有地方都有四季,赤道附近一直很热,只有夏天,南极和北极一直很冷,只有冬天。现在你知道了吧,季节的形成是因为地球歪着身子绕太阳转。

你以为一年就是地球绕太阳转一圈那么简单?大错特错,他根本没闭环,北极星还会换人,季节长短能被木星土星操控?你的生日到底按哪一把尺子算?别眨眼,这视频要彻底颠覆你对时间的认知。 地球绕太阳公转,这谁都知道,但问题就出在这里,地球走的这条路,并不是一个首尾严丝合缝的完美闭环,每转完一圈,起点和终点根本对不上。那我们人类是怎么定义一年的? 答案不止一个,而且每一个都让你怀疑自己到底活了多少年。先说第一种方法,叫做恒星年,顾名思义,就是拿遥远的星星来当参照物。从地球上看,地球公转会让太阳看起来在黄到十二星座之间缓慢移动。 走完整整一圈,一个恒星年就结束了。但这里有个天然的障碍,白天太阳那么耀眼,旁边的星座根本看不见,你没法直接盯着太阳旁边的星空来计时。不过天文学家们早就想到了办法,每天黎明前早起,在太阳升起之前看天空。这种年度运动其实相当明显, 每天黎明前最后升起的那颗星不总是同一颗,大约一两周内,你就能发现,明显的未遗。举个最直观的例子,北半球的七月猎户坐在黎明的天空里完全找不到,但一到八月,它就大摇大摆的出现了。按这种方式算出来的一年,精确到秒是三百六十五天,六小时九分十秒。 然后是第二种方法,叫回归年,用季节来量。道理是这样的,地球的自转轴是倾斜的,所以太阳在天空中的位置每天都在变化,如果你坚持每天正午给太阳拍一张照片, 几个月后把这些照片叠在一起,你会得到一条奇特的八字形曲线,天文学上称之为日行纪。当地球倾斜到极值,白昼最长或最短的那两天就是夏至和冬至。太阳位于这条八字的顶端或底端,当地轴刚好测对,太阳昼夜完全等长的那两天 就是春分和秋分。太阳处于八字的交叉点,从一个春分走到下一个春分,一个回归年就完成了。这样算下来是三百六十五天五小时四十八分四十六秒, 比恒星年少了将近二十一分钟。你可能觉得这点差距无所谓,但放到几百年的尺度上,这二十一分钟会把历法搞得面目全非,这也正是人类历史上反复修正历法的根本原因。 现在视角拉远,说说那些真正让人头皮发麻的跨越万年尺度的变化。地球的自转轴并不是一根固定不动的棍子,它本身也在缓缓的化圆,就像一个快速旋转的陀螺轴在慢慢的晃动,这个过程叫做 碎差。完整转完一圈需要大约二点六万年。这带来了一个极其有趣的结果,北极星是会换人的。现在天球北极指向的是我们熟悉的北极星, 五千年前,他指向的是天龙座里的一颗星,而一点二万年前那颗璀璨夺目的织女星才是真正的极星。而且因为这个二点六万年的周期,再过大约一点四万年,织女星将重新上岗,成为新一任极星。 引发地轴最差的主要推手是太阳和月球对地球施加的引力,但这还不是全部地球和太阳的距离,因为轨道是椭圆形的,一年之中也在不断变化,这给全年的温度变化又额外贡献了一份扰动。当地轴的倾斜方向恰好指向近日点时,某个半球的夏天会格外炎热,冬天会格外严酷, 而另一个半球则会是相对温和的冬暖夏凉。目前南半球的夏天与近日点重合,冬天与远日点重合,所以南半球的季节比北半球更加极端。南方的朋友们,你们的冬天确实比北方更冷。这不是玄学,这是天文学。 除了地轴在晃,地球轨道本身也没闲着。其他行星的引力,尤其是木星和土星这两个大块头,让地球的椭圆轨道在缓慢的螺旋桨 相对于固定恒星,大约要十一点二万年才能转完一圈。把地轴碎叉和轨道自转这两种进洞合并计算,近日点从冬至附近移动到夏至附近, 大约需要二点一万年。而近日点和远日点的具体日期,以这个周期为基准,平均每五十八年就向后退移一天。然后还有一个参数,叫做轨道离心率,描述的是地球轨道到底有多圆有多扁。这个数值也在缓慢变化,主要是被木星和土星的引力来回拉扯, 变化周期大约是十万年。有趣的是,离心率变化时,轨道椭圆的长半轴保持不变,所以恒星年的长度本身不受影响。但离心率的高低会改变各季节的时间长短,当轨道特别扁时,处于轨道远端的那些季节会变得明显更长。 最后还有一个变量, d 轴轻角,也就是地球自转轴与公转轨道平面之间的夹角。它目前约为 二十三点四度,并且还在缓慢减小,这个角度会在二十二点一度到二十四点五度之间来回摆动, 一个完整周期大约是四点一万年。别看变化幅度不大,科学家发现,这个青角的周期性变化与地球上冰河时代的出现有直接关联。上一次青角最大值出现在公元前八千七百年前后, 下一次最小值将在公元一一八零零年到来到最低点。此外,地球轨道面相对于整个太阳系不变, 平面也在缓慢漂移,周期约为十万年。而这个十万年的周期与地球冰河时代的十万年规律高度吻合,这绝不是巧合, 而是太阳系在亿万年尺度上运行规律的铁正。所以你看一年有多长,这个问题远比你想象的要复杂的多。地球到底走了多久的一圈,取决于你用哪把尺子量, 是用遥远的星星当参照的恒星年,还是用春分回归来计算的回归年,又或者是用轨道近点来定义的近点年。每一种年的长度都不一样,每一种都有它存在的理由。 所以下次如果有人问你几岁了,你大可以一脸认真的反问他,你说的是恒星年、回归年还是近点年?也许你比自己以为的要年轻的多。

今天,每个小学生都知道太阳在中间,地球绕着太阳转,但为了这个常识,人类炒了两千多年。古希腊人很聪明,他们早就算出地球是圆的,甚至量出了它的周长。 但他们也犯了一个直觉错误,既然我们感觉不到的在动,那地球一定在宇宙中心,太阳、月亮、行星都绕着它转。柏拉图亚里士多德托勒密一代代大师接力, 把地心说建成了一个复杂但精确的几何大厦。行星在本轮上转,本轮在军轮上转,地球偏一点,再加个等分点,绕是绕了点,但它能算出行星的位置,够用了。这套体系统治西方天文学一千四百多年。但有人觉得不对劲。 公元前三世纪,阿里斯塔克算出来太阳比地球大得多。他想,这么大的太阳,怎么可能绕着小小的地球转,应该是地球绕着太阳转才对。这是最早的日心说,但没人信,要是地球在动,云怎么不被甩,后面 星星的位置怎么不变?阿里斯塔克说,因为星星太远了,可古人没法验证。直到十六世纪,波兰一个神父接过了这个想法,他叫葛白尼。 哥白尼在意大利读书时就知道了阿里斯塔克的学说。回到波兰后,他在教堂塔楼上装了天文仪器,观测、计算、推演,花了近四十年, 把日心说变成了一个能用的天文模型。他发现,托勒密体系里每颗行星都有三种运动,其实都可以用地球的自转和公转来解释,何必绕那么多弯。他画了一个新宇宙,太阳在中心静止, 地球和五大行星绕着它转,最外层是恒星天球,这个模型天然就解释了为什么行星会逆行,不是它们真的后退,是地球跑得快超过了它们。 水星、金星为什么总在太阳附近晃?因为它们的轨道在地球里面。一切都变得简单自然。但哥白尼知道这想法太危险,一直不敢发表 天体运行论,直到他去世那年才复印,据说他拿到样书时已经躺在病床上,不久就离世了。哥白尼的日心说是革命的火种,但还不是终点。 丹麦天文学家地骨发现一五七二年的新星和一五七七年的彗星距离都比月亮远得多,这说明天上也在变化,水晶天球根本不存在。地骨的助手开普勒接过了老师留下的精确观测数据,算了又算,最后发现行星的轨道不是圆,是椭圆。 太阳在一个焦点上,托勒密和戈白尼都死守的完美原型终于被打破了。与此同时,加利略把望远镜指向天空,木星有卫星,金星有银奎,月亮有山脉,天上和地上没什么两样。他用亲眼所见为日新说投下了最重的一票。 从阿利斯塔克的天才猜测,到哥白尼的四十年推演,再到地古开普勒伽利略的接力验证,人类用了将近两千年才终于看清我们脚下的地球不是宇宙的中心, 它只是一颗普通的行星在围着太阳转。这不是一次简单的换座位,这是一场观念的革命,从此人不再是宇宙的中心。但正因为如此,人才真正开始认识自己在宇宙中的真实位置。

月亮绕地球转,地球绕太阳转,那太阳到底绕着谁转?说出来你可能不信。太阳正带着小弟们以每秒两百二十公里的速度疯狂绕着银河系中心飞奔。太阳也在转,他绕着什么东西转?太阳绕着的是银河系中心的超大质量黑洞, 人马座阿尔法星。这颗黑洞质量是太阳的四百万倍,再加上周围密集的巨型恒星群,共同产生了恐怖引力,像一根无形的绳子,拽着整个银河系旋转。我们太阳系位于银河系猎户座旋臂上,距离银星约二点六万光年, 跟着太阳以每秒两百二十公里飞驰,这个速度比人类最快探测器还要快上千倍。太阳从诞生到现在,已经绕银星转了二十多圈,绕行一周需要二点三亿年,这段时间就叫一个银河年。 对比一下人类文明几千年,在银河年里连一瞬间都算不上,那银河系就自己瞎转吗?还是它在宇宙中是静止的?银河系根本不是孤军奋战,它不仅在转, 还在赶路,而且还有个大哥,未来还要和他相撞!银河系和周围数十个星系组成了本星系群,直径约一千万光年,其中质量最大的两个就是银河系和仙女座星系。仙女座比银河系大得多,直径二十二万光年, 恒星数量达一万亿颗,是附近真正的霸主。更可怕的是,他正以每秒一百一十公里的速度朝我们冲过来。 大约四十亿年后,两个星系会正面相撞,结构彻底重构,最终融合成一个全新的椭圆星系。本星系群里的矮星系就像卫星一样,围着银河和仙女作转,整个星系群都在引力下不停运动,本星系群这么大,也会被牵引,背后是谁在拉它? 当然会,而且速度快到离谱,本星系群正以每秒六百公里的速度,朝着处女座星系团狂奔。处女座星系团距离我们约五千万光年,内部有超过两千个星系,总质量相当于数千万亿个太阳,它就是牵引本星系群的核心引力源。 但这还不是终点,是女座星系团只是拉尼亚凯亚超星系团的一部分。这个超星系团直径超过五亿光年,包含约十万个星系群。我们的银河系,本星系群在里面渺小到连一粒灰尘都不如, 只是被引力牵着走的小不点。宇宙运动就只是引力拉车吗?还有更颠覆的吗?引力只是一部分, 真正底层的规律是,宇宙在加速膨胀,而且膨胀速度超过光速。天文学家通过红移观测已经证实,宇宙一直在膨胀,而且越远膨胀越快。因为膨胀速度超光速,才有了我们九百三十亿光年的可观测宇宙那些超过四百六十五亿光年的星系, 他们的光永远到不了地球,因为空间膨胀的速度,把光的路不断拉长,永远追不上。更无奈的是,随着宇宙持续膨胀,未来我们能看到的星系会越来越少, 很多星星会彻底消失在视野里,变成永远无法触及的孤岛。知道这些对我们有什么意义不?还是该怎么过怎么过? 意义太大了,它能直接改变你看待人生的方式。宇宙是一层套一层的无限运动,月球绕地球,地球绕太阳,太阳绕黑洞,银河奔新系团。一切都在以无法想象的速度运动, 没有任何东西静止,更没有任何东西永恒。我们抬头看星空宁静璀璨,可那些星光是几万几亿年前发出的,我们看到的星星早已不是它们现在的样子。地球在银河系是微尘,在宇宙中连微尘都不如。 人类一辈子的得与失,烦恼与纠结,爱恨与执念,在二点三亿年的银河年里,在九百三十亿光年的宇宙里,不过是转瞬即逝的泡影。你纠结的那些事,放在宇宙尺度里, 连一粒原子都算不上。所以真的没必要为琐事耿耿于怀,用宇宙的眼光看人生。凡事尽力而为,不问结果,活在当下,此生无憾,就已经足够了。

地球为啥绕着太阳转?一场宇宙级的拔河比赛告诉你答案。 每天清晨,太阳从东方升起,傍晚又在西方落下。年复一年,四季轮回,我们早已习惯了地球围绕太阳转的节奏。可你有没有想过,为啥是地球绕着太阳转的节奏?可你有没有想过,为啥是地球绕着地球转? 为啥地球不会跑偏,也不会被太阳吸过去?其实,这背后藏着宇宙中最神奇的平衡术。一场由引力和惯性主演的拔河比赛。 太阳是太阳系的老大,质量高达地球的三十三万倍,相当于三十三万个地球堆在一起。 这么大的质量会产生超强的引力,就像一只看不见的大手,死死抓住太阳系里的所有行星、卫星和小行星,不让它们跑丢。 你可以把太阳的引力想象成一根超强的拔河绳。太阳站在太阳系的正中心,紧紧拉住地球这头绳子,想把地球拽到自己身边。 如果只有这只大手发力,地球早就被太阳的高温吞食,变成宇宙中的一缕青烟了。可地球偏偏没被拽走,因为他有自己的绝招,惯性。惯性是宇宙中所有物体的天性, 运动的物体总想一直运动,静止的物体总想保持静止,就像你坐在向前跑的汽车里,突然刹车时,身体会不由自主往前倾一样。 四十六亿年前,太阳系刚形成时,地球就像一辆被点燃了引擎的宇宙快车,带着与生俱来的速度,沿着切线方向拼命往前跑,总想挣脱太阳的引力拔河绳, 这股逃跑的力量和太阳的引力拉力刚好形成了对峙,就像两个人拔河,一方使劲拽,一方拼命跑,谁也赢不了谁,最终达成了奇妙的平衡。 太阳的引力想把地球拉向中心,地球的惯性想让自己直线逃跑,这两种力量一结合,就形成了我们看到的公转轨道,一个接近圆形的椭圆。 你可以做个简单的实验,手里拿一根绳子,绳子另一头绑上一个小球,然后甩动绳子让小球转圈。 这时你的手就像太阳的引力,绳子就是引力拔河绳,小球的惯性让它想飞出去,而你的拉力让它离不开,最终小球只能沿着固定的圆圈转动。 地球绕太阳转的原理和这个实验一模一样,太阳的引力提供了向心力,让地球不会飞离太阳系。 地球的惯性提供了离心力,让地球不会被太阳吸进去。这两种力量大小刚好平衡,所以地球才能沿着稳定的轨道 一圈,刚好是三百六十五点二四天,也就是我们常说的一年。有趣的是,不止地球,太阳系里的水星、金星、火星、木星等八大行星, 还有小行星、彗星都在进行着和地球一样的宇宙拔河比赛。 宇宙的规律就是这么奇妙,一场看似简单的拔河比赛造就了地球的公转,带来了四季轮回,昼夜交替,也为生命的存在提供了绝佳的条件。 当我们抬头仰望太阳时,不妨想一想,这颗带给我们光和热的恒星正用无形的引力牵引着地球在宇宙中奔跑,而这场奔跑已经持续了四十六亿年,还将继续持续下去。


你们有没有好奇一个问题,我们脚下的地球为什么会这么听话,一年又一年绕着太阳转呢?到底是什么力量在背后操控这一切,让他既不会一不小心飞进无边的太空里,又不会直直的掉进太阳那个大火炉里去? 这正是咱们今天要解开的谜题。你可以这么想,太阳就像一块超大的宇宙磁铁,它的引力也就是吸力,那可是相当惊人,无时无刻不再拉着周围所有的东西。 那问题就来了,既然拉力这么大,为什么地球、火星这些行星没有被直接吸过去呢? 要搞明白这件事,咱们就得先认识一下这场宇宙拔河比赛里头号选手就是太阳那股强大的拉力,这股力我们叫他引力,简单说引力就是宇宙里所有东西之间互相吸引的一种看不见的力量。 他的规则也特别简单,谁的块头大,质量大,谁的引力就强。那你想想,太阳他自己一个就占了整个太阳系总质量的百分之九十九点八, 所以他的引力简直就是王者级别的,周围的小弟们都得听他的,你可以把他想象成一根看不见的绳子,太阳就是抓着绳子一头的人,而行星就是被拴在另一头的那个球, 太阳一直用这根引力绳把行星往自己这边拉,但是咱们想想,如果只有这股拉力,那会发生什么?那还用说?行星肯定就一头栽进太阳里了,那可就完蛋了。 但好在这场拔河比赛可不是一边倒,咱们还有另一位选手登场了,也正是因为有他的存在,行星才能和太阳保持一个刚刚好的安全的距离。这位选手就叫惯性, 这可是宇宙里的一个基本规律,说白了就是一个正在运动的东西,总想保持自己原来的状态,一直往前冲,就像你跑的飞快的时候,让你立刻停下来,是不是特别难?行星也是一样,他们在太空里飞的特别快,也带着一股子停不下来的冲劲。 那咱们再来想象一下,如果太阳的引力啪一下突然没了会怎么样?这就好比你手里转的那个球,绳子突然断了,那这个球也就是地球就会立马顺着那个点的切线方向,嗖的一下飞出去,像一颗弹珠一样笔直的冲向宇宙的深处,再也不回头了。 所以你看,现在咱们就有两股劲了,一股是引力拼命往里拉,另一股是惯性拼命往前冲。 两位选手都到场,现在最精彩的部分来了,当这股向内的拉力和那股向前的冲力正面相遇的时候,会发生什么奇妙的事情呢?这就是宇宙最美妙的地方, 太阳的引力,也就是那个股往里拉的劲,他不是要把行星拽进来,而是不停的把行星小往前冲的直线路径给掰弯了, 这股拉力又刚好没那么强,拽不进来,惯性又刚好没那么猛,也挣脱不掉。结果这两股力量就达成了一个超级完美的动态平衡,让行星走出了一条稳定又弯曲的路,这条路就是我们说的轨道。 你可以这么理解,地球在往前飞的每一秒,其实都在朝着太阳的方向掉下去,但同时呢,他又在一个极高的速度进行着横向的移动,就是这个横向的速度,让他再往下掉的过程中,总能完美的错过太阳。 于是,这就成了一场永不结束的坠落,也是一场永不停止的环绕飞行。事实上,绝大多数行星的轨道都不是一个完美的圆形,而是一个被稍微拉长了一点的椭圆形。 这就意味着,在整个公转的过程中,行星跟太阳的距离,还有他飞行的速度,其实是一直在变化的。 你可以想象一下,在这段椭圆形的旅程里,当地球跑到离太阳最近的那个点时,太阳的引力会变得更强,就像有人在后面猛推了一把,他的速度就会变快。 而当他跑到离太阳最远的那个点时,引力变弱了,他的速度嘛,自然也就慢下来了。这感觉是不是有点像荡秋千?在最低点的时候速度最快,到了最高点就慢下来了 一点。五亿公里,这就是地球和太阳之间的平均距离。你敢相信吗?这么遥远的距离,就靠着引力和惯性这两个我们刚聊过的力量,在几十亿年的时间里被维持的刚刚好,不多一点,也不少一点。 了解了这么多原理之后,咱们得回到最关键的问题上了。正是因为引力和惯性之间这种精确到不可思议的平衡,才让咱们的地球能够稳稳的待在太阳系里。 在这个位置上,我们离太阳既不会太近被烤成肉干,也不会太远被冻成冰块。就是这个完美的距离,才有了春夏秋冬,才有了我们现在看到的一切生命的奇迹。 所以啊,下次你仰望星空的时候,也可以想一想,在那么广阔的宇宙里,会不会也因为这样的完美平衡而诞生了别的生命?这个答案等着你来回答我。

地球上为什么会有春夏秋冬四季交替呢?为什么赤道那么热,而两极地区又那么冷呢?很多人都没有弄明白地球是如何运动的,地球与太阳的位置关系,更不知道地球上的四季变化是怎么来的。 今天我们就来聊一聊太阳与地球距离的变化,以及夏天为什么会变热,而冬天为什么会变冷。大家好,欢迎来到百科片场。 众所周知,地球与太阳的平均距离约一点四九六亿公里,它长期绕太阳做周期性运动,我们把它公转的路线称为轨道。轨道的长度约九十四亿公里,公转速度为每秒二十九点七九公里, 公转一周的时间是三百六十五天五时四十八分四十六秒,也就是我们说的一年。 很多人包括中小学生都不明白夏天为什么会变热,而冬天为什么会变冷?他们一直以为夏季是因为地球靠太阳较近,而冬季地球靠太阳较远造成的。然而事实并非如此, 这是地球绕着太阳运动的轨道画面,从画面中我们可以看到,地球的运动轨道并不是一个完美的正圆,而是一个以太阳为中心的椭圆形。 当地球运行到这个位置的时候,被称为近日点,意味着地球靠太阳更近。此时日地之间的距离约一点四七亿公里。每年的一月三日左右,地球到达近日点,这个时候北半球为冬季,而南半球为夏季。 当太阳来到这个位置的时候,被称为远日点,意味着地球离太阳更远。每年的七月三日左右,地球到达远日点,此时日地之间的距离达到了一点五二亿公里,这个时候北半球为夏季,南半球为冬季。 那么,日地之间的距离是造成地球四季交替的主要原因吗?其实不然,虽然四季的变化与地球公转有一定的关系,但前提条件是地球必须斜着绕太阳转,也就是黄赤夹角的存在。 黄赤交角在天文学术语中是指在地心天球上地球公转轨道面与赤道面的交角,又名黄道交角或黄赤大距。地球绕太阳公转的黄赤交角约为二十三度二十六分, 是地球的自转轴,与其公转的轨道面呈六十六度三十四分倾斜角的与角。黄赤交角的存在具有重要的天文和地理意义,它是造成地球上四季变化和五带区分的根本原因。 要知道,地球在绕太阳运动的过程中,始终是斜着身子绕太阳公转的原因,致使太阳直射点在地球表面发生变化。 我们以北半球为例,夏至前后一段时间,太阳直射在二十三度二十六分,这是太阳光线能够垂直照射的最北位置,此时地面获得的太阳光热较多而形成夏季。 冬至日前后一段时间,太阳直射在二十三度二十六分 s, 这是太阳光线能够垂直照射的最难位置,此时地面获得的太阳光热较少,而形成冬季、 春分日和秋分日前后一段时间,地面获得的太阳光热比夏季少,但比冬季多,分别形成春季和秋季。 总而言之,受到地球公转和地轴倾斜的影响,地球受阳光直射的区域会不同,温度也随之变化,进而形成春夏秋冬四个季节。如果你生活在南半球,则与我们北半球相反。 但是地球的赤道地区为什么会那么热,而两极地区又为什么那么冷呢?我们的地球共分为五个温度带,分别是北寒带、北温带、热带、南温带、南寒带。中国大部分位于北温带,只有少部分位于热带。 虽然地球同时在接受着同一个太阳的照射,但南北两极地区与赤道地区附近的温度相差了约一百四十七摄氏度。世界上最冷的地区是南极, 温度低至零下九十摄氏度左右。而世界上最热的地区为亚热带的利比亚,最高温度约五十七摄氏度。 我们的地球是一个巨大的球体,太阳在赤道地区是直射的,正午的太阳高度角能接近九十度。此时赤道地区接受的太阳光最多, 温度较高,因此会很热。如果顺着赤道往南北两极走,太阳照射的地方逐渐开始倾斜,越往高纬度走,造成斜射的幅度也就会越来越大,越来越明显。而两极地区的极点 是整个地球被太阳斜射幅度最大的地方,因此接收到的太阳辐射就会很少,温度也就非常低,这就是造成赤道地区热而两极地区冷的主要原因。 那么在地球的南北两极,为什么会出现极昼和极夜的现象呢?欢迎您在评论区留言,我们下期不见不散!

月亮绕着地球转,地球绕着太阳转,那太阳绕着谁转呢?说出来你可能不信,太阳正带着小弟们以大约每秒两百二十公里的速度,绕着银河系中心旋转。就这样的速度,太阳完成一周绕行大概需要二点三亿年。 太阳绕银河系转一圈,这段时间就被称为一个银河年。太阳到底绕着谁转?太阳绕着银河系中心的超大质量黑洞,人马做 a 星旋转,这颗黑洞质量是太阳的四百万倍,再加上银星周围的巨型恒星群,共同产生了强大的引力, 像根无形的绳子,拽着整个银河系的天体旋转。我们的太阳系就处在银河系的裂户座旋臂上,距离银星约二点六万光年。跟着太阳以每秒两百二十公里的速度飞驰,这个速度比人类最快的探测器还快上上千倍。而自太阳诞生以来, 他已经绕着银星跑了二十多圈。人类文明的几千年,在一个银河年里,连一瞬间都算不上。银河系就只是自己转吗?他和周围的星系是什么关系?银河系根本不是孤军奋战,他和周围数十个星系组成了本星系群,而这个星系群里,银河系还不是老大, 甚至正面临着和大哥相撞的命运。本星系群直径约一千万光年,质量最大的两个成员就是银河系和仙女座星系。仙女座星系直径超二十二万光年, 恒星数量达一万亿颗,比银河系大得多,是我们附近绝对的霸主。更关键的是,科学家通过光谱研究发现,仙女座星系正以每秒一百一十公里的速度朝银河系靠近, 大约四十亿年后,两个星系会正面相撞,届时星系结构会彻底重构,最终融合成一个全新的椭圆星系。 而本星系群里的矮星系,就像卫星一样,绕着银河系和仙女座星系转,整个星系群都在引力的作用下不停运动。本星系群也会被牵引吗?背后的引力源到底是什么? 当然会,本星系群正以每秒六百公里的速度朝着处。女座星系团只是更庞大宇宙结构的一部分。 是女座星系团距离我们约五千万光年,是一个巨型星系聚集体,内部有超过两千个星系,总质量相当于数千万亿个太阳, 正是它产生的超强引力,成为牵引本星系群运动的核心力量。而更进一步的研究发现,是女座星系团并非宇宙的终点,它只是拉尼亚凯亚超星系团的一部分。这个超星系团直径超过五亿光年,包含约十万个星系群。我们的银河系,本星系群在拉尼亚凯亚超星系团里, 渺小到连一粒灰尘都算不上,只是被引力牵引着,随波逐流的微小存在。宇宙的运动就只是引力牵引吗?还有更离谱的宇宙规律吗?引力牵引只是宇宙运动的一部分,更颠覆认知的是,整个宇宙都在加速膨胀,而且膨胀速度比光速还快, 这才是宇宙最底层的运动规律。天文学家通过红移观测证实了宇宙膨胀的事实。而正是因为膨胀速度超光速, 才有了我们如今九百三十亿光年直径的可观测宇宙。那些超出四百六十五亿光年的宇宙区域,它们的光永远无法传到地球,因为宇宙膨胀的速度把光的传播路径不断拉长。更让人无奈的是,随着宇宙持续膨胀,未来我们的可观测宇宙范围会越来越小, 很多现在能看到的星系,最终会彻底消失在我们的视野里,变成永远无法触及的宇宙孤岛。知道这一切后,到底能让我们明白什么?宇宙的运动对人类有啥意义, 明白宇宙的无限套娃和永恒运动,其实是让我们看清自己的渺小,放下那些眼前的执念。从月球绕地球,到太阳绕银星,再到银河系,被超星系团牵引,宇宙里的一切都在以我们难以想象的速度运动。没有任何东西是静止的, 更没有任何东西是永恒的。我们抬头仰望的星空,看似宁静璀璨,可那些星光可能是几万几亿年前发出的,我们看到的星星早已不是它们此刻的样子。我们赖以生存的地球,在银河系里是微尘,在宇宙中更是连微尘都不如。人类这辈子的得与失, 烦恼与纠结,在二点三亿年的银河年里,在九百三十亿光年的宇宙里,不过是转瞬即逝的泡影。所以根本没必要为眼前的琐事耿耿于怀,学会用宇宙的眼光审视人生,凡事尽力而为,活在当下,此生无憾就足够了。

九岁精通地理第一集昼夜交替和时差,在一天又一天的自传中,又会出现什么现象呢?最重要的一个就是我们每天都在经历的白天和黑夜的交替,那就先来看看他是如何产生的吧。 看这个地球,如果没有太阳照亮,他其实会完全陷在黑暗之中。而有了太阳的光照,地球朝向太阳的一半就会被太阳光照亮。另一半呢,因为阳光没法穿透地球,所以只能处在阴影里。 被阳光照亮的这一半就叫做昼半球。在这的人们过的是白天,没被照亮的这一半就叫夜半球,在这的人们过的是黑夜。这个大圈就是昼半球和夜半球的边界线。 哎,你看狗蛋现在所在的位置,北京就处在夜半球里,如果地球不会自转,那么北京永远是晚上,地球的另一半永远是白天。但现实显然不是这样,现在地球开始自转了, 北京就自西向东转动,越过了这条分界线,从夜半球进入到了昼半球。从狗蛋的视角来看,就是太阳从地平线升起,白天来了。也就是说,越过分界线,就迎来了早晨,进入白天, 地球接着转啊转,北京转到了另一边,然后又越过了另一边的分界线,从昼半球进入了夜半球。在狗蛋看来呀,就是太阳落下,天黑了。 也就是说,再次越过分界线,意味着经历黄昏,然后迎来黑夜, 当地球再转啊转,北京又会从夜半球转回到昼半球,白天又开始了。这种白天黑夜。白天黑夜的交替,就是自转产生的第一个现象,昼夜交替。而这圈分界线呢,因为越过它就会经历清晨或黄昏,被称为晨昏线。 这里有个易错点,一定要注意哦!昼夜是太阳照射产生的,有太阳就有昼夜之分,而只有昼夜交替才是地球自转产生的现象。 除此之外,还有一个你很熟悉的现象,也跟自转有关系,那就是时间的差异,也就是所谓的时差。你应该见过在手机时钟里,地球上这么多不同的地方,都在用不一样的时间,这是为啥呢?根本原因就在于地球自转。 来看两个城市,北京和俄罗斯的莫斯科,其中北京更靠东边,现在他们都处于黑夜中。拿地球自转起来,你觉得谁会先转进皱半球呢? 北京吧,看东边的北京先转到了皱半球,这里先迎来了日出。进入白天,人们该起床了, 此时莫斯科还处在黑夜,等北京转到大概中午时,人们该吃午饭了,而莫斯科才进入白天,一会人们刚刚起床。更西边的地方呢?比如英国的伦敦,现在还在夜半球,正是睡觉的时候,要再过一段时间才会天亮。 所以你看,由于地球的自转,加上各地位置的差异,不同地方的天亮,天黑的时间有早有晚,人们的作息节奏也不尽相同, 这就被人们计时带来了挑战。为了方便生活,人们最终决定把全球划分成二十四个不同的时区,每个时区使用不同的时间,这才有了前面的这一幕。当然,这中间的道理又说来话长,下个学期我们会详细学,你现在知道就行。 两个现象都讲完了,最后我们来总结一下关于地球的自转都有哪些内容吧?首先你要知道地球自转的三个特征,自转绕的轴是地轴,自转方向是自西向东,转一圈的周期是一天。 然后呢,因为太阳的照射,地球有了昼半球和夜半球的划分,在此基础上,由于地球的自转产生了昼夜交替的现象和时间的差异,尤其要注意昼夜交替才是自转产生的现象,不能只记昼夜,否则做题时就很有可能掉坑里了。

你打小就听人说,地球绕着太阳转,一年一圈,循环往复。不过这只是小学生都懂得常识,如今的你得更上一层楼了。地球的真实状况可比你了解的要疯狂的多。此刻 你正以每秒超两百三十公里的速度在银河系里狂飙,而这种运动关乎地球生命的存亡,甚至能解开宇宙诞生的终极谜题。当你坐在平稳飞行的飞机里,要是不看窗外,根本感觉不到自己在移动。 对你而言,整个世界是静止的,但对于地面上抬头望天的人来说, 你正以每小时几百公里的速度掠过他们头顶。这就是四百年前伽利略就指出的,运动是相对的,根本不存在绝对静止的参照系。 那么问题来了,当我们说地球在动时,它到底相对什么在动呢?答案取决于你的观察位置。从太阳系内部看,地球确实绕着太阳转, 但这个轨道并非完美圆形,而是椭圆,太阳也不在正中心,而是位于椭圆的一个焦点上。这意味着地球有时离太阳近,有时离太阳远。每年一月初, 地球到达近日点,离太阳最近,七月初到达远日点,离太阳最远。也就是说,北半球最热的夏天,恰恰是地球离太阳最远的时候。挺反之,觉得吧, 宇宙里温度和距离的关系没那么简单,更有趣的还在后头。我们平常画的太阳系示意图, 太阳在正中间,行星乖乖绕着它转。其实这幅图是错的,行星绕太阳转时,也在用引力拉扯太阳,尤其是木星和土星这俩巨无霸, 它们的引力强大到能让太阳轻微摇摆,太阳并非一动不动,它也在跳舞,只是舞步很小。这种相互拉扯对地球有微妙却深远的影响, 科学家称之为米兰科维奇。循环地球自转轴并非一直保持同一角度, 它会在约四万一千年的周期里,在二十二度到二十四点五度间缓慢摆动。 别小瞧这两三度的变化,它足以改变阳光照射地球的方式,进而引发冰河期的到来或消退。有科学家预测,按这个循环, 地球未来会再次进入冰河期。当然,人类活动导致的气候变暖正打乱这个古老的节奏。最终结果如何,目前还没人能给出确切答案。现在 把视野再放远些。银河系是直径超十万光年的巨大旋涡,包含数千亿颗恒星、无数气体和尘埃。 我们的太阳只是其中普普通通的一颗,位于银河系的一条旋臂上,离银河中心约两万五千光年。整个银河系在旋转,就像巨大的风车。太阳带着地球和其他行星, 以每秒约两百三十公里的速度绕银河中心飞驰。转一圈要多久呢?大约两亿三千万年。上一次太阳处于现在这个位置时, 地球上的恐龙才刚登上历史舞台。而且太阳的轨道不是平面上的完美圆圈,他还在上下起伏, 像坐过山车一样穿越银河系圆盘,大约每六千万年完成一次完整的上下运动。我们现在在银河盘面上方几十光年处还在向上运动,再过几百万年, 会升到盘面上方约三百光年的高度,然后掉头向下。这个看似不起眼的上下运动或许藏着惊人秘密。 有一种师婆假说,认为当太阳系穿越银河盘面中心区域时,那里恒星密度高,辐射强,宇宙射线密集。这些高能粒子可能轰击地球, 导致基因突变,甚至引发大规模灭绝事件。六千万年的震荡周期,和地球上某些生物大灭绝事件的间隔,似乎有些诡异的吻合。 这是巧合还是因果?上无定论。银河系里所有恒星都在运动,不只是太阳,天文学家用自行描述 恒星在天空中相对我们的位宜,离我们近且速度快的恒星自行最明显。这意味着我们今晚看到的星座图案,几万年后会面目全非。北斗七星不会一直是勺子形状,猎户座的腰带也会散开。 星空就像一部极慢的电影,我们只是看到了其中一帧,接着把视野再往外拉,拉到银河系之外。 银河系不是孤立的,它属于本星系群这个小团体里面有五十多个星系, 最有名的邻居是仙女座星系。银河系和仙女座正以每秒几百公里的速度相互靠近,大约四十亿年后会撞在一起, 融合成更大的星系。当然,你不用操心那时候的事,因为那时太阳早熄灭了。本星系群本身也在运动,他被一个神秘引力源拉扯。天文学家称那个方向为距引力, 距离我们约一亿五千万光年。距引力强大到能影响数亿光年范围内的星系运动。 本星系群正以每秒约六百公里的速度朝它飞去。然而,这还不是终点,整个宇宙在膨胀。这不是星系在空间里移动,而是空间本身在拉伸。想象一下,在膨胀的气球表面花很多点, 气球变大时,每个点都在远离其他点。宇宙膨胀就是这样,而且还在加速。那么地球在宇宙里的速度有多快呢?科学家找到一个终极参照系, 宇宙微波背景辐射,这是大爆炸的余晖,均匀弥漫在宇宙中。通过测量这种辐射的微小不均匀性, 科学家算出地球相对宇宙微波背景正以每秒约三百七十公里的速度运动,把这些运动叠加起来。 地球绕太阳转太阳带,地球在银河系飞时还上下起伏,穿越银河盘面, 银河系和仙女座靠近本星系,群潮聚引援俯冲,宇宙还在膨胀,所以此刻你看这个视频,觉得岁月安稳,风平浪静。 但实际上,你正搭乘着地球这艘宇宙飞船,以令人头晕目眩的速度画出复杂的螺旋轨迹,穿越这浩瀚的难以想象的时空。所以说,你从未禁止一直在前行。