地球/1e. 地球的運動和自轉
現在，當你閱讀本文時，你的身體正在以極快的速度穿越外太空。我們可以透過地球的周長（基於地球尺寸的橢球模型）來計算這個速度的一個分量，地球赤道周長為 24,901.46 英里（40,075.02 公里）。地球每天繞其軸旋轉一次，更準確地說，每 23 小時 56 分鐘 4 秒旋轉一次。如果你位於赤道，你的速度（速度加上方向）可以透過將 24,901.46 英里除以 23 小時 56 分鐘 4 秒來計算，這等於每小時 1,040.45 英里。當然，這取決於你的緯度，並隨著你靠近兩極而減少。
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想象這種旋轉的一種方式是，如果你曾經看過一箇舊的黑膠唱片旋轉，或者一個自由旋轉的腳踏車輪子。旋轉的唱片或輪子的中心軸是靜止的，而圓圈的外邊緣則隨著每次旋轉以圓圈的周長運動，你離旋轉中心越遠，你的速度就越快。換句話說，輪子越大，旋轉越快，每單位時間覆蓋的距離就越大。
早期的科學家，如 伽利略，意識到了這種運動，並好奇為什麼我們在地球表面上感覺不到這種運動。如果你想象一隻螞蟻穿過一個旋轉的黑膠唱片，在邊緣，螞蟻會感受到快速運動，因為空氣呼嘯而過，以及向心力的拉力，試圖將可憐的螞蟻從旋轉的黑膠唱片上甩出去，但當螞蟻爬向中心時，它對運動的感覺就會減弱。
如果你曾經玩過旋轉木馬，你也可以感受到同樣的情況，你離中心越近，你感受到旋轉運動的感覺就越少。然而，在地球上，我們並沒有感覺到自己以每小時 1,000 多英里的速度在赤道上移動，並且在北極或南極附近靜止不動。
這種奇怪的悖論激發了 艾薩克·牛頓 研究運動，在此過程中，他發現了 重力，以及支配著宇宙中所有物體運動的 三大運動定律。他的發現發表在 1687 年，在他的著作《自然哲學的數學原理》(自然哲學的數學原理)中。
在討論為什麼我們感覺不到地球的自轉力之前，我們需要定義一些術語。
- 速度
- 是物體經過的距離除以物體經過該距離所用的時間。例如，一輛汽車的速度可能是每小時 50 英里（每小時 80.5 公里）。
- 速度
- 是速度加上空間中的方向。
- 加速度
- 是速度隨時間變化的速率。例如，如果一輛汽車以每小時 50 英里的速度行駛 50 英里，並且沒有改變速度，那麼它的加速度為 0。一輛靜止不動且沒有移動的汽車，加速度也為 0（在相應的參考系內）。這是因為在這兩個例子中，速度都沒有改變。
從數學上講，計算加速度更加困難，一種方法是找到每個時間單位的速度變化。例如，一輛汽車在一場 5 小時的比賽中從 0 加速到每小時 50 英里，我們可以找到每隔 1 小時的速度，並將它們取平均值。
在起點，汽車的速度為每小時 0 英里。在 1 小時後，汽車的速度為每小時 10 英里。在 2 小時後，汽車的速度為每小時 20 英里。在 3 小時後，汽車的速度為每小時 30 英里。在 4 小時後，汽車的速度為每小時 40 英里。在 5 小時後，汽車的速度為每小時 50 英里。每小時汽車的速度增加 10 英里。
因此，平均加速度等於平均速度變化量除以平均時間變化量，在本例中，平均速度變化量為 10、10、10、10、10。平均加速度等於每小時 10 英里，每小時（或平方小時）。
如果你懂一點微積分，我們可以找到所謂的瞬時加速度，或者使用公式
基本上，這個等式表明，加速度是速度對時間的導數。
艾薩克·牛頓 提出的關於我們在地球上感覺不到這種旋轉運動的原因是，地球自轉的速度是恆定的。被設定成運動並具有恆定速度的物體被稱為具有 慣性。這些物體的加速度為零。
加速度是指速度隨時間變化。 艾薩克·牛頓 意識到，運動中的物體將保持運動，除非受到其他力的作用。這被稱為慣性定律。在無重力的外太空環境中，宇航員可以旋轉一個籃球，它將繼續以該速度旋轉，除非它撞到另一個物體，或者另一個物體作用於該運動。我們感覺不到地球的自轉的原因是，所有物體都以這種恆定速度旋轉，或者表現出相同的慣性力。
然而，正如 艾薩克·牛頓所認識到的那樣，你應該感覺到由於這種旋轉力而產生的 離心力。力是任何導致物體朝某個方向移動的相互作用。
牛頓提出了一個簡單的問題，為什麼像蘋果這樣的物體會掉落到地球上，而不是由於地球的自轉而被甩入太空？
他開始測量墜落物體的加速度。例如，從塔上掉落的球。球掉落之前，它的速度為 0 米每秒，但 1 秒後，球的速度為 10 米每秒。2 秒後，球的速度為 20 米每秒。3 秒後，球的速度為 30 米每秒。4 秒後，球的速度為 40 米每秒。5 秒後，球的速度為 50 米每秒。這聽起來很熟悉。球每秒的速度增加 10 米每秒。因此，墜落物體的加速度為 10 米每秒每秒（或平方秒）或 10 m/sec2。
一個世紀的實驗表明，地球表面的墜落物體的加速度為 9.8 m/sec2。所有物體，無論其質量如何，都會以這種速率墜落。
（實際上，物體在墜落時會遇到空氣（氣體）的阻力，運動的物體將保持運動，直到被另一個物體撞擊，在這種情況下是“空氣”粒子。這種空氣在自由落體過程中增加了阻力。因此，像降落傘這樣寬大、寬闊並捕捉大量空氣的物體，或者羽毛會下降得更慢。然而，9.8 m/sec2 的標準加速度仍然相同，但阻力會抵消這種力。）
墜落物體的力與其質量和加速度都有關。
力由質量（以千克為單位）乘以加速度（以米每平方秒為單位）測量。艾薩克·牛頓以他的名字命名了一個測量單位，獲得了獎勵！
一個 牛頓力單位 等於 1 千克 x 1 米/秒2。
因此，一個質量為 5 千克的保齡球會產生 5 千克 x 9.8 米/秒2 或 49 牛頓的力。一個質量為 2 千克的海灘球會產生 2 千克 x 9.8 米/秒2 或 19.6 牛頓的力。以 牛頓為單位測量的物體是重量，因為重量包含質量和加速度。以 磅 (lbs.) 為單位 也是重量單位。
這種在地球表面常見的加速度是重力加速度，為 9.8 m/sec2。艾薩克·牛頓 意識到有一種力作用於物體，使它們保持在地球表面，並且該力與地球的質量直接相關。物體的質量越大，其重力越大。它也與物體的距離有關，物體越近，重力加速度越大。利用這種數學關係，牛頓提出，9.8 m/sec2 重力加速度 可用於計算地球的質量，使用以下公式。
g = 9.8 m/sec2 是地球表面的重力加速度。
re = 地球的半徑，或從地球中心到表面的距離，如果我們知道地球的周長，就可以找到它。
Me = 地球的質量，以千克為單位。
G = 萬有引力常數，有時稱為“大 G”，是一個常數，單位為 m3/kg ⋅s2。
質量 = 密度 x 體積。密度 是指物質的緊密程度，並相對於另一種物質（如水）進行測量。換句話說，密度是指物質或物體漂浮或下沉的程度。體積 是物體所佔的空間的立方尺寸。
艾薩克·牛頓 不知道大 G（萬有引力常數）的值，但知道它是一個很小的數字，因為地球的質量和半徑都是非常大的數字，並且等式的結果必須等於 9.8 m/sec2。
尋找大 G 的任務
[edit | edit source]牛頓 的工作激發了新一代科學家試圖確定大 G，即 萬有引力常數。確定大 G 的一種方法是確定地球的密度、體積和半徑。我們可以使用以下公式求解大 G，
其中 g 是 地球上的重力加速度，r 是從地球中心到地表的地球半徑，D 是地球的密度，V 是地球的體積。
艾薩克·牛頓 的同事之一是 埃德蒙·哈雷。哈雷是當時最傑出的科學家之一，他以對彗星週期性的計算而聞名，事實上，哈雷彗星 就以他的名字命名。然而，他以 地球空心 的假說而鮮為人知。他提出，地球的密度，因此質量，遠小於地球由非常緻密的固體核心組成的情況。在 17 世紀後期和 18 世紀早期，科學家們爭論了地球的密度。牛頓 提出平均密度大約是水的 5 倍，而 哈雷 提出地球內部的 平均密度小於水的密度。問題是沒有人知道大 G 的值。
在接下來的一個世紀，人們對地球的密度（D 的值）進行了很多討論。人們前往世界各地的洞穴和黑暗洞穴，試圖找到通往地球傳說中的空心中心的入口。這場辯論引起了名叫 約翰·米歇爾 的矮個子的興趣，他是 英格蘭約克郡 一家教堂的主持人，但他業餘時間研究科學，經常給當時的其他科學家寫信，包括 本傑明·富蘭克林。在業餘時間，他想到了一種用一組巨大的、非常緻密的鉛球放置在靠近一組懸掛在與平衡杆繫結的繩索上的更小的、也非常緻密的鉛球的附近來測量大 G 的實驗。當大鉛球放置在小鉛球旁邊時，重力會使這兩個球相互吸引。這種吸引力會導致平衡杆略微移動。為了測量這種運動或平衡杆角度的變化，一束光被反射到放置在平衡杆頂部的鏡子。知道鉛球的質量和半徑，就可以求解萬有引力常數或大 G，如果已知大 G，就可以用來確定地球的密度。
約翰·米歇爾 的一位密友是 亨利·卡文迪許，一位出身名門望族的富裕科學家的兒子。 亨利 患有如今被稱為自閉症的疾病，他非常害羞，很難與除了他的密友之外的任何人交談。68 歲時，約翰·米歇爾 去世，並將他的實驗留給了 亨利·卡文迪許 完成。在一家大型建築物中，亨利在他家附近重建了這個實驗，並計算出了大 G，即萬有引力常數的精確值，為 6.674×10−11 米3/千克⋅秒2。
使用大 G 的這個數字，證明了 地球不是空心的，而且實際上，它的密度大於地球表面的岩石，岩石的密度約為 3 克/釐米3，平均密度為 5.51 克/釐米3，或水的 5.5 倍。這證明了地球內部不是空心的，而比在地球表面發現的普通岩石的密度要大得多。
亨利·卡文迪許 對 萬有引力常數 的精確計算使您可以計算任何物體的 重力加速度，方法是根據其質量和從其質量中心到表面的半徑。 物體的質量、半徑與 重力加速度 之間的關係是理解地球以及其他行星、衛星和恆星運動的基本概念。 以及將天體彼此吸引的重力。 此外，它解釋了為什麼宇宙中的大型天體在質量中心周圍呈現球形。 重力加速度 也解釋了為什麼我們感受不到地球的自轉，以及為什麼地球上的物體和物質不會被甩入太空。 它們被地球的重力束縛在地球上。
您是否擔心地球的自轉會減慢，將來地球會停止自轉嗎？
一天的長度是地球自轉一圈的時間，在這段時間內每個經度都會朝向太陽一次，並且在這每天的自轉過程中只朝向太陽一次。 如果地球的自轉速度隨著時間的推移而減慢，一天的長度就會增加，導致白天和夜晚更長。 如今，地球完成一次自轉需要 23 小時 56 分 4.1 秒。 （請注意，太陽需要整整 24 小時才能達到當天在天空中的最高點，這比地球的自轉時間略長，因為地球每天相對於太陽移動一點）。
當然，日照時間和夜晚時間長短會因您的位置和時間而異，因為地球繞著極軸自轉，而極軸相對於太陽傾斜了 23.5°。 這就是為什麼阿拉斯加（緯度較高）在 7 月份的白天時間比赤道附近的人更長，而在 12 月份的白天時間比赤道附近的人更短。 現在要問的問題是，地球的自轉週期是否始終保持在 23 小時 56 分 4.1 秒？
就像一個旋轉的陀螺，地球的自轉速度可能會減慢。 測量地球每次自轉的時長需要每天使用一個非常精確的秒錶來計時，並記錄地球完成一次自轉所需的時間。 大部分情況下，它都非常接近 23 小時 56 分 4.1 秒。 但是，時長會波動約 4 到 5 毫秒。 換句話說，每天都會增加或減少 0.004 到 0.005 秒。 這些波動似乎以十年為週期，因此 1860 年代的日期比 1920 年代的日期短 0.006 秒。 這些十年週期波動被認為是地球流體外核和周圍固體地幔之間角動量傳遞的結果，以及海洋在自轉過程中在 地球表面來回晃動時產生的潮汐摩擦力。 一年週期內會出現較弱的波動，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。 這些較弱的波動是由於地球自轉時大氣和海洋的摩擦力產生的，從而產生了一種稱為 “錢德勒擺動” 的振盪，其名稱源於美國科學家 S. C. 錢德勒。 事實上，地球不僅僅是一個固體岩石，我們還有液態海洋和氣態大氣，它們會影響每天的時長。 這就像你在一個裝滿溼衣服的洗衣機裡旋轉，根據衣服在每次旋轉週期中的位置，旋轉速度本身會有一些變化。
氣候變化也會對一天的時長產生相當重要的影響。 如果我們將最後一次冰河時期（25,000 年前）的平均日長與今天相比，你會發現當時的日長更短。 這是因為地球的極地慣性矩減小了。 當覆蓋極地大部分地區的巨大極地冰蓋開始融化時，地球質量的分佈發生了變化，從極地地區（冰蓋）靠近旋轉地球的中心移動到赤道（融化的海水）。 這種慣性矩的變化與您觀察到的現象相同，即花樣滑冰運動員在旋轉時伸展手臂。 旋轉速度會減慢。 因此，隨著地球的巨大冰蓋在過去 25,000 年裡融化，地球就像旋轉的花樣滑冰運動員一樣，將更多的質量從中心向外投射到赤道，因為所有極地冰都融化了，從而減慢了旋轉速度。
雖然這些波動很有趣，但它們很小（幾毫秒），但我們感興趣的是找出地球什麼時候會停止自轉，為此我們需要一個更長的時間長度記錄，追溯到數百萬年前。
化石生物記錄了地球過去數百萬年裡每年、每月和每一天的長度。 生活在海洋潮間帶的化石珊瑚會受到地球自轉和月球引力產生的每天兩次潮汐的影響，太陽的相對位置會放大這種影響。 這些水深變化會在生長環中留下記錄，以及迴圈沉積物，例如 潮汐韻律巖 和 條帶狀鐵建造。 使用這些資訊，地球的自轉速度每百萬年增加了 15.84 秒。
艾薩克·牛頓 提出，運動中的物體將保持運動狀態，除非受到其他力的作用。 那麼是什麼力導致地球的自轉速度減慢呢？
答案是我們的近鄰——月球！
月球是地球唯一的天然衛星，赤道周長為 10,921 公里（或 6,786 英里），大約是地球大小的 27%。 它繞地球旋轉，每個朔望月為 27.32 天，採用一種稱為 同步自轉 的不尋常軌道。 這導致了一個奇怪的事實，即月球總是將幾乎相同的一面或表面指向地球。 月球背面的那部分，我們從地球上的夜空中看不到，被錯誤地稱為月球的“背面”。
兩側每隔 29.5 個地球日被照亮一次，因為月球繞地球旋轉，導致太陽照射月球的不同照明階段。 月球的自轉軸相對於太陽的傾斜度僅為 5.14°，並且一直在由於地球的自轉而減慢，最終與地球“潮汐鎖定”。
隨著月球繞地球以更慢的朔望月速度自轉，它就像一個緩慢的剎車，作用於地球的自轉。 地球會減速以匹配月球 27.32 天或 559.68 小時的軌道。 此時，地球的自轉速度將與月球繞地球軌道執行的速度相同。
如果地球的自轉週期與目前的朔望月相同，那麼地球上的白天將持續 27.32 天，導致白天和夜晚的極端溫度，就像今天月球表面上所經歷的那樣！ 這需要擔心嗎？
在不久的將來，地球會由於月球的制動而每百萬年只減速幾秒，因此，地球將在未來 1210 億年後才與月球鎖定在死亡軌道上，到那時，地球和月球很可能已經被膨脹的太陽吞噬了！
月球繞地球軌道執行的影響可以在海洋潮汐的變化中觀察到。 當月球直接位於地球上的某個位置（地心）時，該位置的海洋會由於月球的引力而被拉向月球，從而在海岸線上產生高潮。 地球的另一側或對蹠點處也會感受到同樣高度的高潮。 當月球不在地球的地心或對蹠點時，就會觀察到低潮。 由於液體水比構成地球固體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，它會導致地球在月球運動的影響下隆起。 太陽也會對地球施加一些引力，並且會根據季節的變化而改變潮汐的大小。 現在您可以解釋一天的長度、一個朔望月的長度和潮汐，但是什麼導致一年時間的長度？
地球作為一個整體，不僅在自轉，還在圍繞太陽執行的軌道上穿越太空。與月球不同，地球的極軸相對於太陽有 23.5° 的傾斜，這種傾斜非常顯著。在繞太陽執行的旅程中，地球的一半時間北極朝向太陽，另一半時間南極朝向太陽。地球 23.5° 的自轉傾斜導致北半球在靠近太陽時（6 月、7 月、8 月）白天時間更長，南半球白天時間更短，而北半球白天時間更短（11 月、12 月、1 月）則對應南半球白天時間更長。由於地球軸線的傾斜，我們擁有夏季、秋季、冬季和春季四個季節，每個半球的不同位置季節也有所不同。
你可能會驚訝地發現，地球繞太陽執行的軌道並非如太陽系插圖中經常描繪的那樣是完美的圓形，而是以橢圓形軌道圍繞太陽執行。這可以透過記錄一年中每天太陽在正午的位置來證明，這將在天空上描繪出一個 8 字形，被稱為天體週年運動圖。8 字形頂部正午的太陽位置將發生在夏至日，而 8 字形底部正午的太陽位置將發生在冬至日，天空中的兩個點之間的距離反映了地球的 23.5° 傾斜度。然而，8 字形的寬度是由於地球繞太陽執行的橢圓形路徑造成的。8 字形不是完美的 8 字形，而是其中一個環比另一個環更大。
這是由於太陽並不直接位於地球繞其執行的橢圓軌道的中心。在 12 月至 1 月期間，地球距離太陽更近，而在 6 月至 7 月期間，地球距離太陽更遠。地球距離太陽最近的時期被稱為近日點，而地球距離太陽最遠的時期被稱為遠日點。
這與你可能的想法相反，因為在北半球，你是在寒冷的冬季月份距離太陽更近，而在炎熱的夏季月份距離太陽更遠。
地球與太陽之間的距離從 0.9833 個天文單位到 1.0167 個天文單位不等，其中天文單位是天文單位，它定義為地球與太陽之間的平均距離，即 1.5 億公里（9300 萬英里）。因此，地球與太陽之間的距離每年大約相差 500 萬公里（310 萬英里）。
雖然地球繞太陽執行的軌道看起來像是要記住的一堆數字和事實，但太陽而不是地球是太陽系中心的發現是一個重大的科學發現。這場思想革命的原因是，幾個世紀以來，人們提出了一個同樣合理的解釋來解釋地球軌道週期的現象。
托勒密錯誤的地心說太陽系模型
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在埃及法老克利奧帕特拉去世後不久，埃及亞歷山大城被羅馬吞併，一位名叫克勞狄烏斯·托勒密的天文學家在該城市提出了一個太陽系模型。托勒密的興趣是繪製星空圖，他注意到，每晚火星相對於夜空中其他恆星的路徑會發生變化。在公元 58 年左右的幾年時間裡，他記錄了火星在夜空中的路徑，證明了火星在幾個月的時間裡在夜空中迴圈移動。例如，火星會在幾個星期的時間裡與恆星一起移動，然後在幾個星期裡迴旋，然後再次迴圈移動，最後再沿著它開始的方向前進。
由於火星的路徑迴環，托勒密認為這種運動是逆行運動，而當火星以正常方式與恆星一起移動時，則被稱為順行運動。托勒密遵循亞里士多德的希臘傳統，認為地球是宇宙的中心。那麼為什麼火星和金星會出現在夜空中迴圈移動？它們應該在夜空中沿直線移動，因為它們是圍繞地球而不是太陽執行的？他設計了一個複雜的地心說太陽系模型，該模型表明火星以及其他已知行星（如金星）的軌道遵循本輪，即除了繞地球執行的軌道之外，還存在額外的圓形軌道路徑。直到一千五百多年後，托勒密的太陽系模型才被證偽。
哥白尼正確的日心說太陽系模型
[edit | edit source]尼古拉·哥白尼在 1543 年出版了他的著作《天體執行論》（On the Revolutions of the Heavenly Spheres）。日心說太陽系模型將太陽而不是地球放在太陽系的中心。哥白尼透過這樣做，證明了本輪軌道實際上是由地球觀察火星在自身繞太陽執行的軌道上的移動所產生的。
哥白尼將太陽系視為行星在一個圓形軌道上競速。地球在內側軌道上，而火星在外側軌道上。當地球沿著內側軌道移動時，對外側軌道上火星的觀察角度會發生變化。逆行運動是由於從移動的地球上觀察移動的火星而自然產生的。哥白尼拒絕了產生逆行運動所需的本輪，而是認為行星以圓形軌道圍繞太陽執行。哥白尼的著作是有史以來最重要的科學著作之一，但仍然需要一些修改，例如地球和其他行星圍繞太陽執行的軌道是橢圓形而不是圓形。
你在太空中以多快的速度移動？
[edit | edit source]在本模組的開頭，我們討論了你以多快的速度在太空中移動，並使用了地球的自轉，現在我們可以加上地球繞太陽執行的軌道速度。地球繞太陽執行的距離為 9.4 億公里（5.84 億英里），它每 365.256 天完成一次。一年不能被平均地分成天數，因此日曆必須每 4 年增加一天，或者“閏日”。我們可以確定地球繞太陽執行的速度，並發現地球及其表面的一切物體以驚人的速度繞太陽執行，速度為每小時 66,619.94 英里或每小時 107,230.73 公里。想象一下，當你坐在那裡閱讀本文時，你正以如此快的速度，乘坐一顆行星，以 30 倍於最快的飛機的速度，圍繞一顆恆星旋轉。因為你正在做這些事！
這個驚人的事實，即你正搭乘一個高速物體在太空飛馳，啟發了理查德·巴克敏斯特·富勒，他在 1969 年創造了地球只是一艘在浩瀚宇宙中航行的宇宙飛船的概念。富勒將我們的星球稱為地球號宇宙飛船，他認為地球只是一個巨大的容器，就像一艘在空曠的太空海洋中航行的戰艦。他警告說，你和這艘“宇宙飛船”上的所有生命都應該為漫長的旅程做好準備。
地球的星系之旅
[edit | edit source]來自英格蘭約克郡的矮胖牧師約翰·米歇爾設計了一個實驗，證明了地球並非空心。他在 1784 年的一封信中提出，宇宙中可能存在一些物體，它們的質量如此之大，其引力加速足以將光線吸入，他將這些神秘的超大質量物體稱為“暗星”。如今，我們稱它們為 **黑洞**。他提出這些物體的引力效應可能在附近可見天體中觀察到，這增強了人們尋找宇宙中這些神秘超大質量物體的願望。然而，它們仍然只是一個數學上的好奇，僅僅是將牛頓的方程外推到具有巨大質量的物體上——質量是太陽的數百萬倍。
1950 年，還沒有人觀察到宇宙中任何一個這樣的超大質量物體。當時，喬瑟琳·貝爾，一位在英格蘭寄宿學校的年輕女孩，正在為以烹飪和縫紉等家政科目為中心的女生課程而苦惱。當開設了 *科學* 課程時，只有男孩被允許參加。她和她父母對此感到憤怒，並提出抗議，最終她被允許和其他兩名女學生一起參加科學課。喬瑟琳·貝爾最喜歡物理學，並在 1965 年前往劍橋大學學習物理學。她加入了一個研究小組，負責監聽來自外太空的無線電波。他們一直從微弱的恆星中接收無線電波的閃爍和尖嘯聲。科學家將這些訊號稱為類星體射電源，美國天文學家丘宏義將其簡稱為類星體。在 1967 年的夏天，喬瑟琳·貝爾和她的教授安東尼·休伊什正在檢視新建造的無線電望遠鏡陣列的列印結果，這些望遠鏡旨在探測來自太空的類星體訊號。她注意到每隔 1.3373 秒就會出現一個規律的閃爍模式，雖然她一度想將這些無線電波模式歸因於外星人，但他們開玩笑地將這些規律的脈衝訊號稱為“小綠人”，但和其他人的想法一樣，他們意識到這個無線電訊號是由一個具有巨大引力的超大質量物體產生的。透過望遠鏡觀察，訊號來自一顆暗淡的恆星，被認定為中子星，一顆極其巨大的恆星，以極快的速度旋轉，每隔 1.3373 秒就會發射出一束電磁輻射。人們認為這些無線電訊號是由於星雲狀的氣體雲被拉入這些超大質量恆星，形成一個吸積盤，當這些氣體穿過吸積盤落入中子星時，吸積盤會發出強大的磁場和無線電波，就像巨大的閃電一樣。
科學家意識到，可以透過使用大型無線電望遠鏡陣列來繪製這些來自太空的訊號對映到天空中，從而探測到這些超大質量物體。
研究人員將注意力集中在夜空中最亮恆星之一的中心，這實際上是一個名為M87的星團，也被稱為室女座 A，是室女座中最亮的一點。它在 1781 年被查爾斯·梅西耶認定為星團，並被埃德溫·哈勃在 1931 年歸類為橢圓星雲。如今它被稱為包含數十億顆恆星的星系。
來自M87的無線電波表明，在其中心附近存在一個超大質量物體，代表著一個黑洞。2019 年，事件視界望遠鏡，一個無線電望遠鏡網路，將目光聚焦於此，並對來自其中心的訊號成像，從而產生了第一個黑洞影像，它看起來像一個幽靈般的黑暗斑點，周圍環繞著光。黑暗斑點中心的物體是太陽質量的 65 億倍，距離我們 5500 萬光年。
事件視界望遠鏡也集中於夜空中一個點，該點在 1974 年首次被無線電波探測到，人們認為它是我們自己的星系——銀河系——的中心。在夜空中，在特別黑暗的夜晚，一條星光帶似乎掃過夜空。這些恆星是你最接近的恆星鄰居，存在於你自己的星系中。銀河系是一個包含數十億顆恆星的集合，包括太陽，它們繞著一箇中心點旋轉。銀河系的中心位於人馬座 A* （讀作人馬座 A 星）附近，位於人馬座。在那裡，人們已經觀察到附近的恆星繞著一個點旋轉，這個點是另一個黑洞的位置，該黑洞的質量是太陽的 400 萬倍，距離我們只有 25000 光年。它是距離你最近的超大質量黑洞。
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天文學家已經測量了太陽繞銀河系中心點的旋轉速度，並確定整個太陽系需要大約 2.4 億到 2.3 億年才能完成繞這個黑洞的銀河軌道執行。上一次我們太陽系佔據與人馬座 A*相對位置的太空是在地球上恐龍出現之前！
然而，不要認為太陽系繞這個點的執行速度很慢。地球和整個太陽系正以驚人的速度沿著這條路徑前進。
考慮到 1 光年等於 5.879 × 10¹² 英里，並且完成 1.5708 億光年的周長，或者 9.23471 × 10¹⁷ 英里的路徑需要 2.4 億年，即 2.1024 × 10¹² 小時，我們的太陽系正在以 **每小時 439,246 英里** 的速度繞這個黑洞執行！
你確實在一艘非常快的宇宙飛船上，地球相對於其極軸的運動速度在每小時 0 到 1040.45 英里（每小時 1674.44 公里）之間，具體取決於你的緯度。地球相對於太陽的運動速度為每小時 66,620 英里（每小時 107,214.5 公里），地球相對於人馬座 A*的銀河系運動速度為每小時 439,246 英里（每小時 706,898 公里）。
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