地球/1e. 地球的运动和自转

地球
1e. 地球的运动和自转

地球每天的自转

现在，当你阅读本文时，你的身体正在以极快的速度穿越外太空。我们可以通过地球的周长（基于地球尺寸的椭球模型）来计算这个速度的一个分量，地球赤道周长为 24,901.46 英里（40,075.02 公里）。地球每天绕其轴旋转一次，更准确地说，每 23 小时 56 分钟 4 秒旋转一次。如果你位于赤道，你的速度（速度加上方向）可以通过将 24,901.46 英里除以 23 小时 56 分钟 4 秒来计算，这等于每小时 1,040.45 英里。当然，这取决于你的纬度，并随着你靠近两极而减少。

想象这种旋转的一种方式是，如果你曾经看过一个旧的黑胶唱片旋转，或者一个自由旋转的自行车轮子。旋转的唱片或轮子的中心轴是静止的，而圆圈的外边缘则随着每次旋转以圆圈的周长运动，你离旋转中心越远，你的速度就越快。换句话说，轮子越大，旋转越快，每单位时间覆盖的距离就越大。

早期的科学家，如伽利略，意识到了这种运动，并好奇为什么我们在地球表面上感觉不到这种运动。如果你想象一只蚂蚁穿过一个旋转的黑胶唱片，在边缘，蚂蚁会感受到快速运动，因为空气呼啸而过，以及向心力的拉力，试图将可怜的蚂蚁从旋转的黑胶唱片上甩出去，但当蚂蚁爬向中心时，它对运动的感觉就会减弱。

如果你曾经玩过旋转木马，你也可以感受到同样的情况，你离中心越近，你感受到旋转运动的感觉就越少。然而，在地球上，我们并没有感觉到自己以每小时 1,000 多英里的速度在赤道上移动，并且在北极或南极附近静止不动。

这种奇怪的悖论激发了艾萨克·牛顿研究运动，在此过程中，他发现了重力，以及支配着宇宙中所有物体运动的三大运动定律。他的发现发表在 1687 年，在他的著作《自然哲学的数学原理》(自然哲学的数学原理)中。

在讨论为什么我们感觉不到地球的自转力之前，我们需要定义一些术语。

速度: 是物体经过的距离除以物体经过该距离所用的时间。例如，一辆汽车的速度可能是每小时 50 英里（每小时 80.5 公里）。
速度: 是速度加上空间中的方向。
加速度: 是速度随时间变化的速率。例如，如果一辆汽车以每小时 50 英里的速度行驶 50 英里，并且没有改变速度，那么它的加速度为 0。一辆静止不动且没有移动的汽车，加速度也为 0（在相应的参考系内）。这是因为在这两个例子中，速度都没有改变。

从数学上讲，计算加速度更加困难，一种方法是找到每个时间单位的速度变化。例如，一辆汽车在一场 5 小时的比赛中从 0 加速到每小时 50 英里，我们可以找到每隔 1 小时的速度，并将它们取平均值。

在起点，汽车的速度为每小时 0 英里。在 1 小时后，汽车的速度为每小时 10 英里。在 2 小时后，汽车的速度为每小时 20 英里。在 3 小时后，汽车的速度为每小时 30 英里。在 4 小时后，汽车的速度为每小时 40 英里。在 5 小时后，汽车的速度为每小时 50 英里。每小时汽车的速度增加 10 英里。

因此，平均加速度等于平均速度变化量除以平均时间变化量，在本例中，平均速度变化量为 10、10、10、10、10。平均加速度等于每小时 10 英里，每小时（或平方小时）。

如果你懂一点微积分，我们可以找到所谓的瞬时加速度，或者使用公式

\mathbf {a} =\lim _{{\Delta t}\to 0}{\frac {\Delta \mathbf {v} }{\Delta t}}={\frac {d\mathbf {v} }{dt}}

基本上，这个等式表明，加速度是速度对时间的导数。

艾萨克·牛顿提出的关于我们在地球上感觉不到这种旋转运动的原因是，地球自转的速度是恒定的。被设定成运动并具有恒定速度的物体被称为具有惯性。这些物体的加速度为零。

加速度是指速度随时间变化。艾萨克·牛顿意识到，运动中的物体将保持运动，除非受到其他力的作用。这被称为惯性定律。在无重力的外太空环境中，宇航员可以旋转一个篮球，它将继续以该速度旋转，除非它撞到另一个物体，或者另一个物体作用于该运动。我们感觉不到地球的自转的原因是，所有物体都以这种恒定速度旋转，或者表现出相同的惯性力。

然而，正如艾萨克·牛顿所认识到的那样，你应该感觉到由于这种旋转力而产生的离心力。力是任何导致物体朝某个方向移动的相互作用。

牛顿提出了一个简单的问题，为什么像苹果这样的物体会掉落到地球上，而不是由于地球的自转而被甩入太空？

他开始测量坠落物体的加速度。例如，从塔上掉落的球。球掉落之前，它的速度为 0 米每秒，但 1 秒后，球的速度为 10 米每秒。2 秒后，球的速度为 20 米每秒。3 秒后，球的速度为 30 米每秒。4 秒后，球的速度为 40 米每秒。5 秒后，球的速度为 50 米每秒。这听起来很熟悉。球每秒的速度增加 10 米每秒。因此，坠落物体的加速度为 10 米每秒每秒（或平方秒）或 10 m/sec²。

一个世纪的实验表明，地球表面的坠落物体的加速度为 9.8 m/sec²。所有物体，无论其质量如何，都会以这种速率坠落。

（实际上，物体在坠落时会遇到空气（气体）的阻力，运动的物体将保持运动，直到被另一个物体撞击，在这种情况下是“空气”粒子。这种空气在自由落体过程中增加了阻力。因此，像降落伞这样宽大、宽阔并捕捉大量空气的物体，或者羽毛会下降得更慢。然而，9.8 m/sec² 的标准加速度仍然相同，但阻力会抵消这种力。）

坠落物体的力与其质量和加速度都有关。

力由质量（以千克为单位）乘以加速度（以米每平方秒为单位）测量。艾萨克·牛顿以他的名字命名了一个测量单位，获得了奖励！

一个牛顿力单位等于 1 千克 x 1 米/秒²。

因此，一个质量为 5 千克的保龄球会产生 5 千克 x 9.8 米/秒² 或 49 牛顿的力。一个质量为 2 千克的海滩球会产生 2 千克 x 9.8 米/秒² 或 19.6 牛顿的力。以牛顿为单位测量的物体是重量，因为重量包含质量和加速度。以磅 (lbs.) 为单位也是重量单位。

这种在地球表面常见的加速度是重力加速度，为 9.8 m/sec²。艾萨克·牛顿意识到有一种力作用于物体，使它们保持在地球表面，并且该力与地球的质量直接相关。物体的质量越大，其重力越大。它也与物体的距离有关，物体越近，重力加速度越大。利用这种数学关系，牛顿提出，9.8 m/sec² 重力加速度可用于计算地球的质量，使用以下公式。

g={\frac {GMe}{re^{2}}}

g = 9.8 m/sec² 是地球表面的重力加速度。

re = 地球的半径，或从地球中心到表面的距离，如果我们知道地球的周长，就可以找到它。

Me = 地球的质量，以千克为单位。

G = 万有引力常数，有时称为“大 G”，是一个常数，单位为 m³/kg ⋅s²。

质量 = 密度 x 体积。密度是指物质的紧密程度，并相对于另一种物质（如水）进行测量。换句话说，密度是指物质或物体漂浮或下沉的程度。体积是物体所占的空间的立方尺寸。

艾萨克·牛顿不知道大 G（万有引力常数）的值，但知道它是一个很小的数字，因为地球的质量和半径都是非常大的数字，并且等式的结果必须等于 9.8 m/sec²。

寻找大 G 的任务

牛顿的工作激发了新一代科学家试图确定大 G，即万有引力常数。确定大 G 的一种方法是确定地球的密度、体积和半径。我们可以使用以下公式求解大 G，

G={\frac {gr^{2}}{DV}}

其中 g 是地球上的重力加速度，r 是从地球中心到地表的地球半径，D 是地球的密度，V 是地球的体积。

艾萨克·牛顿的同事之一是埃德蒙·哈雷。哈雷是当时最杰出的科学家之一，他以对彗星周期性的计算而闻名，事实上，哈雷彗星就以他的名字命名。然而，他以地球空心的假说而鲜为人知。他提出，地球的密度，因此质量，远小于地球由非常致密的固体内核组成的情况。在 17 世纪后期和 18 世纪早期，科学家们争论了地球的密度。牛顿提出平均密度大约是水的 5 倍，而哈雷提出地球内部的 平均密度小于水的密度。问题是没有人知道大 G 的值。

在接下来的一个世纪，人们对地球的密度（D 的值）进行了很多讨论。人们前往世界各地的洞穴和黑暗洞穴，试图找到通往地球传说中的空心中心的入口。这场辩论引起了名叫约翰·米歇尔的矮个子的兴趣，他是英格兰约克郡一家教堂的主持人，但他业余时间研究科学，经常给当时的其他科学家写信，包括本杰明·富兰克林。在业余时间，他想到了一种用一组巨大的、非常致密的铅球放置在靠近一组悬挂在与平衡杆绑定的绳索上的更小的、也非常致密的铅球的附近来测量大 G 的实验。当大铅球放置在小铅球旁边时，重力会使这两个球相互吸引。这种吸引力会导致平衡杆略微移动。为了测量这种运动或平衡杆角度的变化，一束光被反射到放置在平衡杆顶部的镜子。知道铅球的质量和半径，就可以求解万有引力常数或大 G，如果已知大 G，就可以用来确定地球的密度。

约翰·米歇尔的一位密友是亨利·卡文迪许，一位出身名门望族的富裕科学家的儿子。亨利患有如今被称为自闭症的疾病，他非常害羞，很难与除了他的密友之外的任何人交谈。68 岁时，约翰·米歇尔去世，并将他的实验留给了亨利·卡文迪许完成。在一家大型建筑物中，亨利在他家附近重建了这个实验，并计算出了大 G，即万有引力常数的精确值，为 6.674×10−11 米³/千克⋅秒²。

使用大 G 的这个数字，证明了 地球不是空心的，而且实际上，它的密度大于地球表面的岩石，岩石的密度约为 3 克/厘米³，平均密度为 5.51 克/厘米³，或水的 5.5 倍。这证明了地球内部不是空心的，而比在地球表面发现的普通岩石的密度要大得多。

亨利·卡文迪许对万有引力常数的精确计算使您可以计算任何物体的重力加速度，方法是根据其质量和从其质量中心到表面的半径。物体的质量、半径与重力加速度之间的关系是理解地球以及其他行星、卫星和恒星运动的基本概念。以及将天体彼此吸引的重力。此外，它解释了为什么宇宙中的大型天体在质量中心周围呈现球形。重力加速度也解释了为什么我们感受不到地球的自转，以及为什么地球上的物体和物质不会被甩入太空。它们被地球的重力束缚在地球上。

地球会停止自转吗？

您是否担心地球的自转会减慢，将来地球会停止自转吗？

一天的长度是地球自转一圈的时间，在这段时间内每个经度都会朝向太阳一次，并且在这每天的自转过程中只朝向太阳一次。如果地球的自转速度随着时间的推移而减慢，一天的长度就会增加，导致白天和夜晚更长。如今，地球完成一次自转需要 23 小时 56 分 4.1 秒。 （请注意，太阳需要整整 24 小时才能达到当天在天空中的最高点，这比地球的自转时间略长，因为地球每天相对于太阳移动一点）。

当然，日照时间和夜晚时间长短会因您的位置和时间而异，因为地球绕着极轴自转，而极轴相对于太阳倾斜了 23.5°。这就是为什么阿拉斯加（纬度较高）在 7 月份的白天时间比赤道附近的人更长，而在 12 月份的白天时间比赤道附近的人更短。现在要问的问题是，地球的自转周期是否始终保持在 23 小时 56 分 4.1 秒？

就像一个旋转的陀螺，地球的自转速度可能会减慢。测量地球每次自转的时长需要每天使用一个非常精确的秒表来计时，并记录地球完成一次自转所需的时间。大部分情况下，它都非常接近 23 小时 56 分 4.1 秒。但是，时长会波动约 4 到 5 毫秒。换句话说，每天都会增加或减少 0.004 到 0.005 秒。这些波动似乎以十年为周期，因此 1860 年代的日期比 1920 年代的日期短 0.006 秒。这些十年周期波动被认为是地球流体外核和周围固体地幔之间角动量传递的结果，以及海洋在自转过程中在地球表面来回晃动时产生的潮汐摩擦力。一年周期内会出现较弱的波动，6 月、7 月和 8 月的白天比 12 月、1 月和 2 月的白天短 0.001 秒。这些较弱的波动是由于地球自转时大气和海洋的摩擦力产生的，从而产生了一种称为 “钱德勒摆动” 的振荡，其名称源于美国科学家 S. C. 钱德勒。事实上，地球不仅仅是一个固体岩石，我们还有液态海洋和气态大气，它们会影响每天的时长。这就像你在一个装满湿衣服的洗衣机里旋转，根据衣服在每次旋转周期中的位置，旋转速度本身会有一些变化。

气候变化也会对一天的时长产生相当重要的影响。如果我们将最后一次冰河时期（25,000 年前）的平均日长与今天相比，你会发现当时的日长更短。这是因为地球的极地惯性矩减小了。当覆盖极地大部分地区的巨大极地冰盖开始融化时，地球质量的分布发生了变化，从极地地区（冰盖）靠近旋转地球的中心移动到赤道（融化的海水）。这种惯性矩的变化与您观察到的现象相同，即花样滑冰运动员在旋转时伸展手臂。旋转速度会减慢。因此，随着地球的巨大冰盖在过去 25,000 年里融化，地球就像旋转的花样滑冰运动员一样，将更多的质量从中心向外投射到赤道，因为所有极地冰都融化了，从而减慢了旋转速度。

虽然这些波动很有趣，但它们很小（几毫秒），但我们感兴趣的是找出地球什么时候会停止自转，为此我们需要一个更长的时间长度记录，追溯到数百万年前。

化石生物记录了地球过去数百万年里每年、每月和每一天的长度。生活在海洋潮间带的化石珊瑚会受到地球自转和月球引力产生的每天两次潮汐的影响，太阳的相对位置会放大这种影响。这些水深变化会在生长环中留下记录，以及循环沉积物，例如潮汐韵律岩和条带状铁建造。使用这些信息，地球的自转速度每百万年增加了 15.84 秒。

艾萨克·牛顿提出，运动中的物体将保持运动状态，除非受到其他力的作用。 那么是什么力导致地球的自转速度减慢呢？

答案是我们的近邻——月球！

月球是地球唯一的天然卫星，赤道周长为 10,921 公里（或 6,786 英里），大约是地球大小的 27%。它绕地球旋转，每个朔望月为 27.32 天，采用一种称为同步自转的不寻常轨道。这导致了一个奇怪的事实，即月球总是将几乎相同的一面或表面指向地球。月球背面的那部分，我们从地球上的夜空中看不到，被错误地称为月球的“背面”。

两侧每隔 29.5 个地球日被照亮一次，因为月球绕地球旋转，导致太阳照射月球的不同照明阶段。月球的自转轴相对于太阳的倾斜度仅为 5.14°，并且一直在由于地球的自转而减慢，最终与地球“潮汐锁定”。

随着月球绕地球以更慢的朔望月速度自转，它就像一个缓慢的刹车，作用于地球的自转。地球会减速以匹配月球 27.32 天或 559.68 小时的轨道。此时，地球的自转速度将与月球绕地球轨道运行的速度相同。

如果地球的自转周期与目前的朔望月相同，那么地球上的白天将持续 27.32 天，导致白天和夜晚的极端温度，就像今天月球表面上所经历的那样！这需要担心吗？

在不久的将来，地球会由于月球的制动而每百万年只减速几秒，因此，地球将在未来 1210 亿年后才与月球锁定在死亡轨道上，到那时，地球和月球很可能已经被膨胀的太阳吞噬了！

月球绕地球轨道运行的影响可以在海洋潮汐的变化中观察到。当月球直接位于地球上的某个位置（地心）时，该位置的海洋会由于月球的引力而被拉向月球，从而在海岸线上产生高潮。地球的另一侧或对跖点处也会感受到同样高度的高潮。当月球不在地球的地心或对跖点时，就会观察到低潮。由于液体水比构成地球固体的岩石更容易受到月球引力的吸引，因此您可能更熟悉海洋潮汐，但也有地球潮汐，它会导致地球在月球运动的影响下隆起。太阳也会对地球施加一些引力，并且会根据季节的变化而改变潮汐的大小。现在您可以解释一天的长度、一个朔望月的长度和潮汐，但是什么导致一年时间的长度？

地球绕太阳运行，一年时间。

地球作为一个整体，不仅在自转，还在围绕太阳运行的轨道上穿越太空。与月球不同，地球的极轴相对于太阳有 23.5° 的倾斜，这种倾斜非常显著。在绕太阳运行的旅程中，地球的一半时间北极朝向太阳，另一半时间南极朝向太阳。地球 23.5° 的自转倾斜导致北半球在靠近太阳时（6 月、7 月、8 月）白天时间更长，南半球白天时间更短，而北半球白天时间更短（11 月、12 月、1 月）则对应南半球白天时间更长。由于地球轴线的倾斜，我们拥有夏季、秋季、冬季和春季四个季节，每个半球的不同位置季节也有所不同。

你可能会惊讶地发现，地球绕太阳运行的轨道并非如太阳系插图中经常描绘的那样是完美的圆形，而是以椭圆形轨道围绕太阳运行。这可以通过记录一年中每天太阳在正午的位置来证明，这将在天空上描绘出一个 8 字形，被称为天体周年运动图。8 字形顶部正午的太阳位置将发生在夏至日，而 8 字形底部正午的太阳位置将发生在冬至日，天空中的两个点之间的距离反映了地球的 23.5° 倾斜度。然而，8 字形的宽度是由于地球绕太阳运行的椭圆形路径造成的。8 字形不是完美的 8 字形，而是其中一个环比另一个环更大。

这是由于太阳并不直接位于地球绕其运行的椭圆轨道的中心。在 12 月至 1 月期间，地球距离太阳更近，而在 6 月至 7 月期间，地球距离太阳更远。地球距离太阳最近的时期被称为近日点，而地球距离太阳最远的时期被称为远日点。

这与你可能的想法相反，因为在北半球，你是在寒冷的冬季月份距离太阳更近，而在炎热的夏季月份距离太阳更远。

地球与太阳之间的距离从 0.9833 个天文单位到 1.0167 个天文单位不等，其中天文单位是天文单位，它定义为地球与太阳之间的平均距离，即 1.5 亿公里（9300 万英里）。因此，地球与太阳之间的距离每年大约相差 500 万公里（310 万英里）。

虽然地球绕太阳运行的轨道看起来像是要记住的一堆数字和事实，但太阳而不是地球是太阳系中心的发现是一个重大的科学发现。这场思想革命的原因是，几个世纪以来，人们提出了一个同样合理的解释来解释地球轨道周期的现象。

托勒密错误的地心说太阳系模型

在埃及法老克利奥帕特拉去世后不久，埃及亚历山大城被罗马吞并，一位名叫克劳狄乌斯·托勒密的天文学家在该城市提出了一个太阳系模型。托勒密的兴趣是绘制星空图，他注意到，每晚火星相对于夜空中其他恒星的路径会发生变化。在公元 58 年左右的几年时间里，他记录了火星在夜空中的路径，证明了火星在几个月的时间里在夜空中循环移动。例如，火星会在几个星期的时间里与恒星一起移动，然后在几个星期里回旋，然后再次循环移动，最后再沿着它开始的方向前进。

由于火星的路径回环，托勒密认为这种运动是逆行运动，而当火星以正常方式与恒星一起移动时，则被称为顺行运动。托勒密遵循亚里士多德的希腊传统，认为地球是宇宙的中心。那么为什么火星和金星会出现在夜空中循环移动？它们应该在夜空中沿直线移动，因为它们是围绕地球而不是太阳运行的？他设计了一个复杂的地心说太阳系模型，该模型表明火星以及其他已知行星（如金星）的轨道遵循本轮，即除了绕地球运行的轨道之外，还存在额外的圆形轨道路径。直到一千五百多年后，托勒密的太阳系模型才被证伪。

哥白尼正确的日心说太阳系模型

尼古拉·哥白尼在 1543 年出版了他的著作《天体运行论》（On the Revolutions of the Heavenly Spheres）。日心说太阳系模型将太阳而不是地球放在太阳系的中心。哥白尼通过这样做，证明了本轮轨道实际上是由地球观察火星在自身绕太阳运行的轨道上的移动所产生的。

由于地球比火星更靠近太阳，因此火星在夜空中看起来像是在循环移动，实际上，两颗行星都在绕太阳运行，但地球的轨道比火星更靠近太阳。

哥白尼将太阳系视为行星在一个圆形轨道上竞速。地球在内侧轨道上，而火星在外侧轨道上。当地球沿着内侧轨道移动时，对外侧轨道上火星的观察角度会发生变化。逆行运动是由于从移动的地球上观察移动的火星而自然产生的。哥白尼拒绝了产生逆行运动所需的本轮，而是认为行星以圆形轨道围绕太阳运行。哥白尼的著作是有史以来最重要的科学著作之一，但仍然需要一些修改，例如地球和其他行星围绕太阳运行的轨道是椭圆形而不是圆形。

你在太空中以多快的速度移动？

在本模块的开头，我们讨论了你以多快的速度在太空中移动，并使用了地球的自转，现在我们可以加上地球绕太阳运行的轨道速度。地球绕太阳运行的距离为 9.4 亿公里（5.84 亿英里），它每 365.256 天完成一次。一年不能被平均地分成天数，因此日历必须每 4 年增加一天，或者“闰日”。我们可以确定地球绕太阳运行的速度，并发现地球及其表面的一切物体以惊人的速度绕太阳运行，速度为每小时 66,619.94 英里或每小时 107,230.73 公里。想象一下，当你坐在那里阅读本文时，你正以如此快的速度，乘坐一颗行星，以 30 倍于最快的飞机的速度，围绕一颗恒星旋转。因为你正在做这些事！

这个惊人的事实，即你正搭乘一个高速物体在太空飞驰，启发了理查德·巴克敏斯特·富勒，他在 1969 年创造了地球只是一艘在浩瀚宇宙中航行的宇宙飞船的概念。富勒将我们的星球称为地球号宇宙飞船，他认为地球只是一个巨大的容器，就像一艘在空旷的太空海洋中航行的战舰。他警告说，你和这艘“宇宙飞船”上的所有生命都应该为漫长的旅程做好准备。

地球的星系之旅

来自英格兰约克郡的矮胖牧师约翰·米歇尔设计了一个实验，证明了地球并非空心。他在 1784 年的一封信中提出，宇宙中可能存在一些物体，它们的质量如此之大，其引力加速足以将光线吸入，他将这些神秘的超大质量物体称为“暗星”。如今，我们称它们为 **黑洞**。他提出这些物体的引力效应可能在附近可见天体中观察到，这增强了人们寻找宇宙中这些神秘超大质量物体的愿望。然而，它们仍然只是一个数学上的好奇，仅仅是将牛顿的方程外推到具有巨大质量的物体上——质量是太阳的数百万倍。

1950 年，还没有人观察到宇宙中任何一个这样的超大质量物体。当时，乔瑟琳·贝尔，一位在英格兰寄宿学校的年轻女孩，正在为以烹饪和缝纫等家政科目为中心的女生课程而苦恼。当开设了 *科学* 课程时，只有男孩被允许参加。她和她父母对此感到愤怒，并提出抗议，最终她被允许和其他两名女学生一起参加科学课。乔瑟琳·贝尔最喜欢物理学，并在 1965 年前往剑桥大学学习物理学。她加入了一个研究小组，负责监听来自外太空的无线电波。他们一直从微弱的恒星中接收无线电波的闪烁和尖啸声。科学家将这些信号称为类星体射电源，美国天文学家丘宏义将其简称为类星体。在 1967 年的夏天，乔瑟琳·贝尔和她的教授安东尼·休伊什正在查看新建造的无线电望远镜阵列的打印结果，这些望远镜旨在探测来自太空的类星体信号。她注意到每隔 1.3373 秒就会出现一个规律的闪烁模式，虽然她一度想将这些无线电波模式归因于外星人，但他们开玩笑地将这些规律的脉冲信号称为“小绿人”，但和其他人的想法一样，他们意识到这个无线电信号是由一个具有巨大引力的超大质量物体产生的。通过望远镜观察，信号来自一颗暗淡的恒星，被认定为中子星，一颗极其巨大的恒星，以极快的速度旋转，每隔 1.3373 秒就会发射出一束电磁辐射。人们认为这些无线电信号是由于星云状的气体云被拉入这些超大质量恒星，形成一个吸积盘，当这些气体穿过吸积盘落入中子星时，吸积盘会发出强大的磁场和无线电波，就像巨大的闪电一样。

科学家意识到，可以通过使用大型无线电望远镜阵列来绘制这些来自太空的信号映射到天空中，从而探测到这些超大质量物体。

研究人员将注意力集中在夜空中最亮恒星之一的中心，这实际上是一个名为M87的星团，也被称为室女座 A，是室女座中最亮的一点。它在 1781 年被查尔斯·梅西耶认定为星团，并被埃德温·哈勃在 1931 年归类为椭圆星云。如今它被称为包含数十亿颗恒星的星系。

来自M87的无线电波表明，在其中心附近存在一个超大质量物体，代表着一个黑洞。2019 年，事件视界望远镜，一个无线电望远镜网络，将目光聚焦于此，并对来自其中心的信号成像，从而产生了第一个黑洞图像，它看起来像一个幽灵般的黑暗斑点，周围环绕着光。黑暗斑点中心的物体是太阳质量的 65 亿倍，距离我们 5500 万光年。

事件视界望远镜也集中于夜空中一个点，该点在 1974 年首次被无线电波探测到，人们认为它是我们自己的星系——银河系——的中心。在夜空中，在特别黑暗的夜晚，一条星光带似乎扫过夜空。这些恒星是你最接近的恒星邻居，存在于你自己的星系中。银河系是一个包含数十亿颗恒星的集合，包括太阳，它们绕着一个中心点旋转。银河系的中心位于人马座 A* （读作人马座 A 星）附近，位于人马座。在那里，人们已经观察到附近的恒星绕着一个点旋转，这个点是另一个黑洞的位置，该黑洞的质量是太阳的 400 万倍，距离我们只有 25000 光年。它是距离你最近的超大质量黑洞。

天文学家已经测量了太阳绕银河系中心点的旋转速度，并确定整个太阳系需要大约 2.4 亿到 2.3 亿年才能完成绕这个黑洞的银河轨道运行。上一次我们太阳系占据与人马座 A*相对位置的太空是在地球上恐龙出现之前！

然而，不要认为太阳系绕这个点的运行速度很慢。地球和整个太阳系正以惊人的速度沿着这条路径前进。

考虑到 1 光年等于 5.879 × 10¹² 英里，并且完成 1.5708 亿光年的周长，或者 9.23471 × 10¹⁷ 英里的路径需要 2.4 亿年，即 2.1024 × 10¹² 小时，我们的太阳系正在以 **每小时 439,246 英里** 的速度绕这个黑洞运行！

你确实在一艘非常快的宇宙飞船上，地球相对于其极轴的运动速度在每小时 0 到 1040.45 英里（每小时 1674.44 公里）之间，具体取决于你的纬度。地球相对于太阳的运动速度为每小时 66,620 英里（每小时 107,214.5 公里），地球相对于人马座 A*的银河系运动速度为每小时 439,246 英里（每小时 706,898 公里）。

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