“年”是我们经常使用的一种计时单位,通常我们会将其定义为:一年就是地球围绕太阳公转一圈所需要的时间。不过由于这样的定义只适用于地球,所以从严谨的角度来讲,我们可以将其称为“地球年”。
对于太阳系中的其他行星而言,由于它们的公转周期与地球相比有长有短,因此它们的一年也各不相同,例如海王星上的一年,就相当于大约164.8个“地球年”,而水星上的一年,则只相当于大约0.24个“地球年”。
需要知道的是,在更大的宇宙尺度上,太阳其实也在运动,在其“带领”之下,整个太阳系都在围绕银河系中心公转,所以我们也可以将太阳系围绕银河系中心公转一圈所需要的时间,定义为“银河年”。那么,一个“银河年”是多久?相当于多少个“地球年”呢?
要找到这个问题的答案,我们可以先来做一个假设,即:太阳围绕银河系中心公转的轨道是一个标准的圆形,并且其公转速度是不变的。在此假设中,我们只需要知道太阳的公转轨道的周长及其公转的速度,就可以计算出太阳系围绕银河系中心公转一圈所需要的时间。
已知的观测数据表明,太阳系位于银河系猎户座旋臂的内侧边缘,距离银河系中心大约2.6万光年,也就是说,如果太阳的公转轨道是一个标准的圆形,其周长就大约是16.328万光年,也就是大约154.5亿亿公里(注:1光年约为9.46万亿公里)。
另一方面,太阳目前正在向天鹅座方向运动,其速度约为每秒230公里,这里我们可以将其设为太阳的公转速度,至于一个“地球年”,我们可以取值为365.25天(也就是31557600秒),根据这些数据我们就可以计算出,一个“银河年”相当于大约2.13亿个“地球年”。
当然了,这只是一个简单状态下的计算结果,而实际上,太阳在银河系中的运动状态比这要复杂得多,比如说天文学家就发现,在围绕银河系中心公转的过程中,太阳其实还存在着一个垂直于银河系银道面的运动分量。
简单来讲,所谓银道面,是指银河系主要的质量所形成的盘状平面,而太阳有一个垂直于此平面的运动分量就意味着,它会有规律地在这个平面上进行“上下穿行”。为什么会这样呢?
天文学家推测,这可能是因为银河系中的质量分布并不是均匀的,当太阳在围绕银河系中心公转时,会经过不同质量分布的区域,并因此受到不同强度和方向的引力场作用,并最终导致了太阳在银道面的“上下穿行”。
因此可以说,太阳在银河系中的实际运动轨迹,其实是呈现为一种上下振荡的波浪状轨迹,根据天文学家的测算,太阳平均每3200万年就会穿过一次银道面,其振荡的总幅度约为250光年,如此一来,就增加了太阳围绕银河系中心公转一圈所“走过”的距离。
在此基础上,再加上太阳的公转轨道不可能刚好就是一个标准的圆形,其公转速度也不可能是一成不变的,因此对于“银河年”,最多也只能给出一个大致的范围,在过去的研究中,天文学家在综合了实际观测数据以及相关理论的推演之后,给出的范围是:一个“银河年”,相当于2.25亿至2.5亿个“地球年”。
可以看到,对于我们人类来讲,就算是一个“银河年”,也是一段极为漫长的时间,按此计算的话,从太阳系诞生开始一直到现在,也仅仅是度过了大约20个“银河年”,而在上一个“银河年”里,恐龙才刚刚在地球上出现……