第134章星为何能漂浮或运动宇宙地球人类三篇

为什么恒星能悬浮在宇宙中？它们的运动受什么影响？宇宙中的恒星、行星和星系看似“悬浮”在虚空中实际上它们的运动和存在状态是由引力、惯性、宇宙膨胀以及局部动力学共同决定的。

以下是详细的解释： --- 1. 为什么恒星不会“掉下去”？——引力和惯性的平衡 (1) 牛顿第一定律（惯性） - 在真空中没有空气阻力或摩擦力天体一旦获得初速度就会保持匀速直线运动（除非受到外力作用）。

- 恒星和行星的运动并非“悬浮”而是在惯性作用下自由运动。

(2) 引力主导的运动 - 恒星、行星和星系的运动主要由引力支配： - 恒星绕星系中心运动（如太阳绕银河系中心旋转速度约230 km/s）。

- 行星绕恒星运动（如地球绕太阳公转）。

- 双星系统相互绕转（如天狼星A和B）。

- 引力和惯性达到平衡时天体维持稳定轨道不会“坠落”。

(3) 宇宙中没有“上下”之分 - 宇宙空间是各向同性的（没有特殊方向）不存在绝对的“上”或“下”。

- 天体看似“悬浮”只是因为它们在引力作用下自由运动没有支撑或阻挡。

--- 2. 恒星运动的驱动因素 (1) 初始条件：宇宙大爆炸的残留动量 - 宇宙大爆炸（Big Bang）赋予物质初始运动恒星和星系继承了这部分动能。

- 例如： - 银河系的旋转源于原始气体云的角动量守恒。

- 本星系群（包括银河系和仙女座星系）正在相互靠近。

(2) 引力相互作用 - 星系碰撞与合并： - 仙女座星系（M31）正以约110 km/s的速度靠近银河系预计40亿年后相撞。

- 碰撞后恒星通常不会相撞（因星际距离极大）但轨道会被扰乱。

- 暗物质的影响： - 星系外围的恒星运动速度比预期快表明存在不可见的暗物质引力。

(3) 银河系的动力学 - 银河系的旋转曲线： - 内区恒星运动符合开普勒定律（如太阳系）但外区速度几乎恒定暗示暗物质存在。

- 恒星自行（Proper Motion）： - 恒星并非固定不动而是以每秒几公里至几十公里的速度运动（如巴纳德星自行最快约10.3角秒/年）。

(4) 超新星爆发与“恒星逃逸” - 超新星不对称爆发可能给恒星一个“踢速”使其成为高速逃逸星（如LP 40-365速度＞500 km/s）。

- 星系中心黑洞的引力弹弓效应也能抛射恒星（如银河系中的超高速星S5-HVS1速度≈1700 km/s）。

--- 3. 宇宙膨胀的影响 (1) 哈勃定律（Hubbles Law） - 遥远星系普遍红移表明宇宙在膨胀其退行速度（v）与距离（d）成正比： :[ v = H_0 \\cdot d ] （((H_0)为哈勃常数约70 km/s/Mpc） - 但宇宙膨胀不撕裂恒星或星系因为局部引力（如银河系内）远强于宇宙膨胀的拉力。

(2) 未来可能的“大撕裂”（Big Rip） - 如果暗能量持续增强宇宙膨胀可能最终撕裂星系、恒星甚至原子（目前观测不支持此极端情况）。

--- 4. 恒星“不断移动”的具体原因 (1) 银河系内的恒星运动 - 绕银心公转：太阳约2.5亿年绕银河系一周（1银河年）。

- 垂直震荡：恒星在银盘上下摆动（如太阳每≈6000万年穿过银盘一次）。

- 星流（Stellar Streams）： - 小星系被银河系撕裂后形成的恒星带（如人马座星流）。

(2) 星际介质的影响 - 分子云碰撞：恒星穿过星际气体时可能减速或加速。

- 动力学摩擦：大质量恒星在星团中运动时会拖曳周围恒星逐渐沉向中心。

(3) 引力波辐射（极端情况） - 双致密星（如中子星）绕转时会因引力波损失能量最终螺旋靠近并合并（如GW事件）。

--- 5. 总结：恒星为何能“漂浮”并运动？ 1. 惯性+引力平衡：恒星在真空中按牛顿第一定律运动引力使其绕更大质量中心旋转。

2. 初始动量：源于宇宙大爆炸和气体云坍缩时的角动量。

3. 局部动力学：星系碰撞、超新星爆发、暗物质等改变个别恒星轨迹。

4. 宇宙膨胀：仅影响大尺度结构不破坏恒星或星系自身的引力束缚。

恒星的运动绝非随机而是宇宙物理定律的精确体现。