月球圍著地球圍著太陽圍著銀河系轉,那銀河系是否在圍著什麼轉呢?

如果整個可見宇宙也在圍著什麼轉,我們有什麼方法能觀測到?

如果整個宇宙只有太陽和地球,我們能判斷出地球是否在圍著太陽轉嗎?


銀河系所在的本星系群,包含大約50個星系,直徑約1000萬光年,沒有公轉中心;

本星系群屬於室女座超星系團,包含大約50個星系團或星系群(2500個星系),直徑約1-2億光年,所有星系圍繞超星系團的中心公轉,公轉周期約1000億年(1000億年這個數據來源百度,我覺得屬於瞎猜,宇宙大爆炸才137億年,說什麼1000億年的,不是扯么,一圈沒公轉完,宇宙還不知道演變成啥樣)。

室女座超星系團也稱本超星系團,還屬於一個更大的結構:拉尼亞凱亞超星系團,直徑5.2億光年。

拉尼亞凱亞超星系團正對著夏普力超星系團移動,因此這兩個超星系團可能是更複雜結構的一部分(直徑可能超過10億光年?)

基本上,超過拉尼亞凱亞這個層級的星繫結構,目前的觀測水平就很為難了。可見宇宙直徑940億光年,是不是在圍著什麼轉,至少幾百年內可能都沒人能知道。瞎猜不算。

如果整個宇宙只有太陽和地球,判斷不了誰圍著誰轉,因為它倆是相對運動的。


這個問題算是「從小就很困惑」系列之一了吧。。。

(以下默認參考系是質心系)

其實地球繞著太陽轉,和太陽繞著銀河系中心轉,這兩者是有點兒不同的。

要知道,兩個物體在引力作用下實際上發生的都是相互繞轉,也就是圍繞兩者的質心共同旋轉。

對於太陽系中的各個行星而言,大家和太陽的質量都相差太多了,太陽集中了整個太陽系99.8%的質量,以至於太陽和各行星的共同質心甚至在太陽內部,太陽對其的繞轉可以忽略不計,這時候我們說「地球繞著太陽轉」。地月之間也是同理。

但是銀河系中各恆星(和星際介質)繞著銀河系中心旋轉的情況並不相同,因為銀河系中心並沒有一個佔據了整個星系絕大部分質量的天體(銀河系中心黑洞質量大約是 4	imes10^{6} 倍太陽質量,而整個銀河系質量是10^{12} 倍太陽質量左右)。因此整個銀河系的絕大部分恆星和氣體,都是在圍繞它們的共同質心旋轉,這個質心剛好在銀河系中心,所以我們說「太陽繞著銀河系中心轉」。

那麼可以回答題主的問題了:銀河系是否也在繞著什麼轉?

比銀河系尺度更大一級的引力系統是本星系群。本星系群的質量主要集中在我們的銀河系,和另一個更大一些的旋渦星系M31(仙女座大星雲,天氣好的時候是肉眼可見的)。所以在本星系群的尺度上,我們可以說銀河系繞著和M31的共同質心旋轉。

(M31仙女座大星雲,視面積超過滿月。圖源:Wikipedia)

不過這個繞轉不是穩定的,而是雙方在互相靠近……大約40億年後兩個星系會迎頭撞上(van den Maerl 2012),在此之前可能只繞著共同質心轉了一兩圈(見下圖)。所以我覺得非要說成「XX繞著XX轉」不是很合適,因為感覺這麼說就暗含了這個旋轉運動是穩定的意思。。

本星系群主要星系的運動軌跡預測(MW指銀河系,M33是一較小的盤狀星系)。圖源:van den Maerl 2012.

再往尺度更大的方向,還有星系團、大尺度結構形成的更大的引力中心等等……不過感覺這些的意義都不大了,因為要麼不穩定,要麼從宇宙誕生到現在都沒轉到一圈兒,強行說是在轉沒多大意義。

對於後兩個問題:

如果整個可見宇宙也在圍著什麼轉,我們有什麼方法能觀測到?

如果不玩弄參考系的定義的話,仔細想了想感覺是沒有辦法知道的,不過也可能是答主沒有想到。

如果整個宇宙只有太陽和地球,我們能判斷出地球是否在圍著太陽轉嗎?

是否在相互繞轉還是能夠判斷的。這等於是一個兩體問題,兩個物體在引力作用下的運動軌跡一定是沿著圓錐曲線的。所以要麼在繞轉、要麼兩者短暫相遇後越離越遠、要麼直接迎頭撞上。如果是穩定的運動的話一定就是在相互繞轉了,然後和之前討論的同理,因為太陽的質量遠遠大於地球,所以在質心系看來基本上可以說是地球在繞著太陽轉。

(不過這樣的一個宇宙里的人們能不能順利發展出引力理論就不知道了……畢竟我們的萬有引力是在開普勒觀察了眾多行星之後才被牛頓總結出來的。)

下面分享兩個有意思的得知我們自己太陽系的運動的方法吧,可能和題目關係不大,不過覺得是很有趣的思路,反正答主在剛學到的時候都是驚嘆「woc還有這種操作」……

第一個是測量太陽相對於膨脹的宇宙本身的速度。

在上世紀60年代,Penzias和Wilson發現了宇宙微波背景輻射。隨後NASA在1989發射了COBE衛星,精確測量宇宙微波背景輻射。接著大家知道了宇宙微波背景輻射對應的黑體溫度是2.73K,對於全天空的各個方向基本是均勻的。

COBE獲得的宇宙微波背景輻射。圖源:https://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/bb_cosmo_fluct.html

但是這並不是絕對的均勻,天文學家們發現扣掉這個平均值之後,全天範圍還有3mK左右的漲落。

COBE獲得的宇宙微波背景輻射的偶極不對稱。圖源同上。

大家發現……這就是我們太陽系相對於宇宙微波背景輻射在運動導致的多普勒效應啊!於是很容易就算出了對應的相對速度:約620km/s。在宇宙學中常常以膨脹的宇宙本身作為參考系,稱為「共動坐標系」,或「哈勃流」(Hubble flow),這就是我們的太陽系相對於哈勃流的運動速度。運動方向就是朝著圖中最藍的那邊。

第二個是測量太陽在垂直於銀河系盤方向上的運動速度。

我們知道整個銀河系大概是扁的,也就是一個盤狀星系。但是湊近了看也是有厚度的,有厚度就說明恆星有可能會在某個厚度範圍內有上下運動,也就是有垂直於盤面方向的運動。於是有一幫天文學家就試圖測出我們附近的其它恆星在垂直盤面方向上的速度都是怎麼樣的。因為我們在太陽系,所以能直接測得的量就是其它恆星相對於太陽系的運動速度,然後再把這個速度投影到垂直盤面方向上。於是在測量了太陽附近的大量恆星後得到了這樣的數據:

圖源:B. Nordstrom et al. 2004 AA 418, 98

縱坐標是它們相對太陽在垂直銀河系盤面方向上的速度(這句話好長啊…)。橫坐標是恆星年齡,這個對於我們要說的不重要就不展開了。重點是——注意看!它們相對於太陽運動的平均值不是0,而是稍小於0!難道是整個銀河系的盤在往豎向運動嗎!那這樣我們銀河系的盤就是不穩定的了!——不,實際上這個偏離平均值正是因為我們太陽系在這個方向上有速度。於是我們得出了太陽系在垂直銀河系盤面方向上的速度分量:約7km/s。

感覺這個操作很妙,用統計周圍恆星的辦法得出了我們自己的性質_(:3」∠)_

很少答題不知道怎麼結尾……嗯就這樣吧


評論區總有人說那個偶極不對稱的圖是太極我也是跪了。。。。我覺得有必要在答案里解釋一下。

COBE獲得的宇宙微波背景輻射的偶極不對稱。圖源:https://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/bb_cosmo_fluct.html

這個圖的畫法和世界地圖的畫法很類似。就是把一個球面強行畫在平面上,所以它變了個樣子!就像世界地圖更準確的畫法是放在地球儀上那樣,這個圖要想像成一個球體,唯一和世界地圖不同的就是這回你在球體內部往外看,然後有半個球是紅的半個是藍的,中間一圈大圓是綠的。投影出來變成這個樣子完全是因為我們按照習慣選取了銀道坐標系(也就是這麼畫的話,這個圖橫著的中線剛好是銀河系盤面)。如果換一個坐標系它也完全可以長這樣!

圖源:我自己用Mathematica瞎畫的示意圖。

再有人說太極還不表明友軍身份的話!

我好像也不能怎麼樣…


sorry, 我沒有天文/天體物理背景.....

這個真不知道......

只能猜測,銀河圍繞什麼轉,大概得看光譜頻移了


問題一,見百度。

問題二,我想你知道目前人所能觀測宇宙的範圍,還未達到全覽宇宙甚至跳脫其外的程度。

問題三,坐標系的選取的問題,初中物理。


我不懂這些,只能抖個機靈了:宇宙一切問題解決的根源--42。。。


那得看是自轉還是公轉。

自轉嘛,當然是圍繞著中心轉啦,據說中間是個黑洞,反正我也看不見。為什麼看不見呢?因為黑洞是黑的!

公轉呢?據說沒有中心,也許尺度太大咱們還發現不了。這個尺度有多大呢?這個尺度非常大,大到廣電都不能通過。


巨引源,銀河系在巨引源引力的作用下,以每秒600公里的速度往那邊運動。周圍的星系在這個引力中心的作用下都往那邊運動。這個地方目前矩尺座星系團所在位置,但是它太小了,不可能產生如此大的引力。

『』天文學家認為巨引源並非是某種特別的東西,而是一個特殊的位置,它就是拉尼亞凱亞這個超星系團的引力中心,而目前這一核心區域恰好正被矩尺座星系團佔據著。『』

『』更加令人費解的是,整個拉尼亞凱亞超星系團也在向著夏普利超星系團運動著,鄰近的其它超星系團也通過引力產生了或多或少的影響。『』


一隻永恆的青蛙


不得不說這個問題很無語,你認為,為什麼會有星系?還不是有一個巨大的引力場將其束縛在一起。如果你想知道銀河系是否是在自旋,你看看銀河系螺旋狀的圖案就應該有答案了。每個星系中心都有一個黑洞,在初生時期,黑洞會將周圍的宇宙塵埃(星雲)吸附到附近。由此誕生星系,而那些塵埃會又因種種巧合,誕生恆星,再形成一個圍繞恆星運轉的小的星系。

基本物理中,要研究運動,需要確定參考系!!!


銀河系和其它星系組成了本星系團,他們互相圍著轉


話說銀河系也應該是繞著某個東西旋轉的。似乎已經被證明絕對靜止的參考系(以太)是不存在的。至於繞什麼旋轉,我認為應該不會是一個實物吧,假如存在那麼一個宇宙中心,必然它也應該繞某物旋轉,否則就違背了以太不存在。個人認為可能是其他星系與銀河系的質心,在萬有引力作用下旋轉。


圍著一個巨大的黑洞


在四維的世界,應該是平行直線運動吧。


我沒有回答,我藉此機會想問一個迷惑很久的問題,我們在宇宙中以很快的速度穿梭,也就是說我們每時每刻看到的天空應該是不一樣的,應該說永遠也不可能回到從前的位置。也就是說每天或者每年,天文學家都應該有新的發現,比如新的星球,新的宇宙現象等等。。。既然是這樣的,那哈勃又有什麼意義呢?難道他的飛行速度比我們所在的地球快很多嗎?恐怕他所旅行的經歷發現,相對於地球在宇宙中的旅行可以忽略不計了。


抖個機靈。

人造衛星圍著月球轉,電子繞著人造衛星轉,多世界繞著電子轉(霧)

循環往複(不是)


那銀河系所圍繞的那個「x」又在圍繞什麼旋轉呢?以此類推……


以相對運動的觀點來說,所有物質都圍著我轉~#手動滑稽~

#本回答純屬扯淡 #


粗暴點說,質量小很多的天體圍繞質量大很多的天體轉。行星圍繞恆星,恆星/恆星團圍繞銀河系中心轉,那裡有個超級黑洞叫做Sgr A*(大約四百萬個太陽的質量)。小星系圍繞大星系轉,例如我們老家銀河系有大約30個衛星星系,我們鄰居仙女座星系有14個已發現的衛星星系。依此類推。維基上有張21MB的示意圖很直觀:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth%27s_Location_in_the_Universe.jpg

兩個質量相當的緻密天體圍繞質心運動(其實任何二體運動都是圍繞共同質心運動,只不過上面的大部分例子中,質心都在大質量天體內部靠體心位置),引力波的向外擴散造成系統能量損耗,所以最終會撞,例如倆黑洞或倆中子星,都是熱點新聞,不贅述了。

第二個問題,如果宇宙中只剩下地球和太陽的情形,我強烈推薦這篇回答:如果宇宙只剩下太陽這一顆恆星,那麼地球上的規律將會受到哪些影響,人類是否可以像現在一樣生存下去? - 盧秩的回答 - 知乎

https://www.zhihu.com/question/29160515/answer/44267407

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PS: 在非平坦時空里,試圖用狹義相對論去解釋一切是不適合的,度規都走樣了,討論完全失去意義。狹相僅在(近似)閔科夫斯基時空里有效。

PPS: 凡是跟相對論沾點邊的地方,必有一些蠢且沒禮貌的民科出沒,煩。


一個答案即可,運動的本質是想對的,看你以什麼為參考系,你那樣問是問不完的,宇宙不是靜止的。


一個巨大的黑洞。

銀河系中的中心就是一個黑洞。


不能,運動是相對的,如果只有太陽和地球你無法判斷到底是誰在運動,而且我們也沒有必要區分是誰在運動,現在我們說地球圍著太陽轉,當然也可以說太陽圍著地球轉。只不過由於存在其他星體,選擇太陽為參考系方便統一研究罷了。現在說來日心說和地心說都是正確的,同時又都是不正確的,宇宙的每一點都可以看做宇宙的中心,每一點都不是宇宙的中心,


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