地球處於銀河系之中,為什麼冬天和春天我們看不見銀河?

銀河不見了

不知道你有沒有留意過,冬末春初的時節,我們在夜空中找不到銀河!

當然啦,你肯定會說:“我在夏天裡也沒見過銀河。”確實,隨著城市化的快速推進,夜空的星光正在被燈光掩蓋,今天的孩子很難再有一邊聽著牛郎織女的神話故事一邊從銀河的兩邊找星星的樂趣了。

拋開光汙染的因素,即便是在能見度極好的郊外,仰望星空,你依然不會看到銀河。它不見了。

地球處於銀河系之中,為什麼冬天和春天我們看不見銀河?

過年前後的天空中找不到

為什麼會這樣?我們的地球本來就是銀河系的一分子,照理說我們抬頭就能看見它才對呀!

銀河去了哪裡呢?

我們的銀河系

銀河系有2000億到4000億顆恆星,我們的太陽不過是千億恆星中的一顆而已。

類似於銀河系的星系在宇宙中比比皆是,因此即便是身處其中,我們也不難知道銀河系的模樣。

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宇宙中有許多與銀河一樣的螺旋星系

銀河是一個擁有若干條旋臂的圓盤狀螺旋星系,它的正中心有一個被稱作“射手座A*”的超大質量黑洞,數以百億計的恆星圍繞黑洞運動,形成一個直徑超過1萬光年的龐大星團,在明亮星團的外圍,是一個直徑達15~20萬光年、厚度約2000光年的星盤,這裡分散著數千億顆恆星,太陽就是其中之一。

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銀河系以及太陽的位置

通過對大量天文觀測數據的分析,科學家們認為太陽與眾多恆星一起處於銀河系中一個30光年大小的“本地星際雲”裡,這裡距離銀河中心大約2.6萬光年。這個星際雲是“古爾德帶”的一部分,而“古爾德帶”又只是銀河系“獵戶座旋臂”的一小片區域而已。當我們仰望星空,所見到的大多數星星都處於銀河系,更準確地說是在獵戶座旋臂之內。

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畫面中部是獵戶座旋臂的一部分

在這張圖片裡,你能找到太陽系嗎?我們知道它的座標位於圖片正中,但你看不到它,因為在這裡太陽比一個像素還小,連一個光點都算不上。

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銀河系立體視圖

銀河系在轉動

這是一個旋轉的世界。

從銀河系的外形我們不難看出它一直在旋轉,天文學家通過細緻的觀測和計算後認為我們太陽系所處的旋臂每2.25~2.5億年會繞銀河系的中心旋轉一週,也就是說太陽會帶著它的八大行星和全部家當每秒鐘飛行超過220公里。這差不多是音速的650倍,但我們卻毫無察覺,因為銀河系的尺度實在是太大了,若將太陽繞銀河轉一圈的時間比作地球上的1年,那麼從人類起源到現在它也只走了“7個小時”,這是一圈的1/1250。

我們知道,地球是以南北極為軸、以赤道為平面自轉的。地球繞太陽公轉的軌道被稱為黃道,黃道面與太陽系中大多數行星公轉的面基本吻合。地球自轉軸並不垂直於黃道面,而是有一個大約23.4°的傾角,也就是說赤道與黃道之間有一個夾角,這決定了地球上有春夏秋冬四季。當陽光從南半球越過赤道進入北半球時,我們稱為春分,反之就是秋分。

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地球因為傾斜轉動才有了四季更替

赤道面與黃道面的夾角給我們帶來了一年中的四季,許多人想當然地認為太陽系在銀河中也是“水平狀態”的,這就大錯特錯了。太陽系的黃道面與銀河系的平面(銀道面)之間有一個約60°的傾角,也就是說我們的太陽系是傾斜著前進的。

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太陽系黃道面傾斜的3D動圖

我們為什麼有時看不見銀河?

這同我們與銀河的相對視角有關。

前節提到,銀河系是一個相對扁平的圓盤狀星系,我們置身其中,由於視角的關係,看到的銀河系是一條長長的光帶,光帶最明亮的部分就是銀河系核心部分所在。

你說的沒錯,我們看不到銀河系圓盤的樣子,那些圖片都是科學家們推算出來的,沒有人有能力跳出銀河系去欣賞它。

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夏季壯美的夜空

但是這樣的美景只在夏秋季節的夜空中才能欣賞到。當冬春時節,特別是早春時,我們很難在天空中找到銀河。因為這時候它大部分被掩蓋在地平線以下,經過大氣層的漫射,銀河的光變得非常微弱,以至於我們不容易覺察到它的存在。

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冬春時節,銀河系會被地平線擋住

從上面這張地球、太陽與銀河的關係圖我們就不難看出:

夏秋季節時,地球背向太陽的一面始終是朝向銀河系的中央,所以在晴朗的夜晚我們可以很清楚地看見銀河;

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夜空中的銀河

冬至時,銀河的中心與太陽在同一個方向,它會被太陽的光芒所掩蓋,我們在夜空中所看到的是銀河系外圍旋臂的部分;

而在11月後到1、2月份(春分前)的一段時間裡,銀道面與地球北半球的地平線基本平行,它的光芒被地平線遮擋,我們在夜空中所看到稀稀拉拉的星空基本上都是獵戶座旋臂附近太陽的鄰居了。

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銀河的光湮沒在地平線之下

你可能會說,地球是會轉的呀,幾個小時過後角度發生變化,我們不就可以看見銀河了嗎?事實是,在幾個小時過後,地平線上會出現黃道帶光,這種被稱為“假黎明”的天文現象是由太陽系中的微小星塵散射陽光造成的,它的光亮足以掩蓋銀河系的星光。所以,你還是看不見銀河。

總結:

我們生活在地球上並且習慣了以地球為中心來觀察宇宙中的一切,事實上對於整個宇宙來說,地球不過是微末的一個小點。

地球的赤道與太陽系的黃道以及銀河系的銀道三者之間有著複雜的相互關係,隨著時間的推移、季節的變化,這三個面的角度也隨之發生改變。

地球處於銀河系之中,為什麼冬天和春天我們看不見銀河?

銀道、黃道、赤道面與觀察者位置的關係

於是作為一個身處北半球的觀察者來說,我們看銀河的角度也隨著季節的變化而變化。壯麗的銀河在夏秋季節貫穿我們的夜空,而在冬春之交時卻尋之不見。銀河並沒有消失,它不過是暫時隱沒在地平線附近罷了。

地球處於銀河系之中,為什麼冬天和春天我們看不見銀河?

11到1月份間,在北緯40°的夜空是看不見銀河的


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