地球就像个骑着脚踏车的人,在深夜里绕着那个庞大的银盘转圈。
你想象一下,要是地球突然停下来,那今晚的月亮会不会变得特别圆?不会,出于它自己还在转。
要是地球突然变快,像法拉利引擎一样轰隆隆地转,那晚上的星星跑得比眨眼还快,光线被拉扯得像个毛线球。地球公转的速度,实际上就是地球骑着脚踏车时的转速,这转速并没有我们想象中那么稳定,就像你骑脚踏车在不同地段,脚踩踏板的感觉都不一样。 小时候看天狼星,认定它离 Earth 挺远,但实际上去算,它离地球差不多有 14 亿公里远。可这 14 亿公里之间,工夫流逝的速率却不一样。忒近的地方,工夫走得快;忒远又慢一点。
这就好比你在高速公路上开车,靠近隧道时感觉工夫过得飞快,快到贴紧车窗时,工夫就慢下来了。地球跑得越快,工夫流逝得就越慢;跑得越慢,工夫流逝得就越快。
这一套速度公式,叫开普勒定律,是国王陛下(开普勒)当年推导出来的,后来牛顿把它给整明白了,说是万有引力在起功能。 地球公转的周期大约是 365.256 天,这数字里的 .256 天,就是 365 天加上 6 小时 42 分 11 秒,这 6 小时 42 分 11 秒,意味着地球每年多转了约 1 度。想象一下,要是你把地球看作一个庞大的陀螺底座,那这 1 度的“多转”,实际上就像你跑步一圈多跑了一小段距离。
这个“小段距离”是多少呢?让我们算一算,这 1 度的距离,对应着地球公转轨道上多出来的那一点点路程。 地球公转的轨道实际上是一个椭圆,不是正圆,别看看起来像个正圆,但严格来说是个椭圆。根据开普勒第一定律,忒阳在椭圆的一个焦点上,地球在另一个。
这个椭圆的长轴平均半径大约是 1.496 亿公里。而地球绕忒阳一圈,转了整整 365.256 天。
要是把这圈平均半径除以 365.256 天,换算成小时,就是 1.496 亿公里除以 365.256 天等于小时,再除以 60 秒,就是公里每秒的数值。算下来,大约是 107,000 公里每秒。 为了让你更有概念,我拿两个例子来对比。
第一例是“闪电”。闪电的速度大约是每秒 30 万公里,也就是 300,000 公里每秒。地球公转的速度是 107,000 公里每秒,大约是闪电的 3 倍。
这意味着,要是有一根绳子连地球和闪电,绳子上的点每秒钟都会追上闪电 3 公里,速度越来越快。
第二例是“去医院看医生”。地球绕忒阳一圈,转了 365 天,那这 365 天一共经历了多少公里的路程?这相当于绕地球赤道跑了约 107 万公里。
要是人类去地球看医生,地球就得跑 107 万公里才有工夫看完。 这速度听起来有点快,是不是认定每秒跑 10 万多的公里忒激烈了?实际上不是如此回事。出于距离忒远,单位工夫跑的距离显得挺大。
要是地球静止不动,忒阳跑过来,忒阳每年也跑约 1 亿公里。地球公转一圈,忒阳跑完的 1 亿公里,距离地球大约 400 万公里。
这相当于绕地球赤道跑了 3.6 圈。
故此,地球公转的速度看起来挺慢,但转动的频率挺高。 再想想月球。月球离地球近,大约 3.8 万公里。地月之间互相绕转,周期也是 27.3 天。地月之间的平均距离除以 27.3 天,换算成速度,是每秒约 3.8 万公里,也就是 38,000 公里每秒。
这比地球公转速度 107,000 公里每秒要小大量。
可是,地月距离和地球公转轨道半径的比值,却跟地球公转速度和月球公转速度的比值差不多。
这略微有点复杂,好办说,就是单位距离上跑的距离比例是一致的。 实际上,地球公转的速度并不是一个固定的常数。它是由忒阳的引力拍板的,而忒阳本身也在绕银河系中心转。
故此,地球公转速度实际上是一个随工夫慢腾腾变化的值。在近日点时,忒阳离地球最近,引力更强,地球得跑得略微快一点;在远日点时,忒阳离地球远,引力稍弱,地球跑得稍慢一点。
这种变化贼细小,每天几公里,一年累积起来可能差得上几十公里。
不过对于目前的我们来说,这几十公里的误差,彻底能够忽略不计。 最终总结一下,地球公转的速度大约是每秒 107,000 公里。
这个速度对应的是地球绕忒阳一圈转 365.256 天。
这速度比闪电慢,但转动的频率挺高,就像在疯狂地转圈。别看距离挺远,速度看起来不算快,但转动的频率让它在单位工夫里覆盖的空间庞大。
这套公式别看有点复杂,但核心思想就是:距离越远,单位工夫跑的距离显得越小;转得越快,单位工夫跑的距离显得越大。
这就是开普勒定律的精髓。