地球在银河系的哪里?

曾几何时,人们认为地球是宇宙的中心,天上的星辰都在围绕地球旋转。但随着天文学的发展,地心说被证明是错误的,地球其实是围绕太阳旋转。通过观测,天文学家认识到地球、太阳以及天上的星辰几乎都是银河系的一部分。那么,地球处在银河系的什么位置呢?

银河系的形状

为了弄清地球在银河系中的位置,需要知道银河系的结构是怎样的。不过,人类发射的探测器就连太阳系都没有飞出,更不用说飞出银河系,所以我们无法直接观测到银河系的全貌。那么,银河系照片又是怎么来的呢?

虽然我们无法离开银河系,但只要知道银河系中的恒星分布,也能推断出银河系的结构,因为银河系的发光部分主要是由恒星构成。通过测量银河系中恒星与地球的距离、速度和方位等信息,天文学家得以构建出银河系的形状。在能够观测10亿颗恒星的盖亚卫星的帮助下,人类对银河系的了解变得更加精确。

结果表明,银河系是一个直径约为10万光年(最大可能达到20万光年)的棒旋星系,拥有四条大旋臂——盾牌-半人马臂、船底-人马臂、英仙臂和外缘臂。银河系的外观为一个圆盘形,中心部分为凸起的核球,半径约为1万光年,恒星盘的平均厚度约为2000光年。

地球在银河系中的位置

地球不在宇宙的中心,也不在银河系的中心。在夏季夜空中,可以看到一条淡淡的银河横亘在空中,人马座方向的银河最为明亮,因为那是银河系中心所在的方向,那里聚集着密度极高的恒星。地球远离银心,处在银河系的“郊区”。

根据观测结果,地球距离银心约2.6万光年,距离银盘边缘约2.4万光年。地球不在银河系的四条主旋臂上,而是在猎户支臂上,介于英仙臂和船底-人马臂之间。

除了“横向”位置,还有“纵向”位置。具体来说,地球位于银道面之北100光年。太阳带着地球穿行于银道面的上下方,运动轨迹呈现为波浪形。

太阳绕银心旋转的速度约为220公里/秒,转一圈大概需要长达2.2亿年,这个时间被称为银河年。距今1银河年之前,地球上还没有人类,那时的主宰者是恐龙。

银河系的宜居带

地球不仅处在太阳系的宜居带中,而且也在银河系的宜居带中。地球与太阳的距离适中,这使地球有合适的温度来让水变成液态,从而孕育出多姿多彩的生命。同样地,地球所在的银河系宜居带很可能也对地球生命的孕育和进化起到了重要作用。

地球上富含比氦更重的元素,这是孕育生命的必要条件之一,而这些元素大都来自于大质量恒星。在银盘边缘,大质量恒星很少,重元素丰度非常低,那里很难孕育出生命。

另一方面,如果地球靠近银心,那里的大质量恒星非常多,地球更容易遭受超新星爆发产生的伽马射线暴,这对生命是致命的。甚至因为大量的宇宙辐射使得复杂有机分子很难合成,生命根本就无法诞生。而且在恒星密集的银心周围,太阳系中的小行星和彗星的轨道会变得更加不稳定,它们更容易受到引力扰动而撞上地球,生命将会遭到破坏。

我们非常幸运,地球不仅位于太阳系中的合适位置,而且也在银河系中的合适位置。