Przykumaj te słoneczne ruchy

Yoko Kanno – Space Lion


Klawą rzeczą w ruchu jest to, że można go rozkładać na wektory lub różnego typu składowe. Jeśli odpowiednio pokombinować, można czasem pokazać jak skomplikowana trajektoria powstaje z kilku jednoczesnych, prostych ruchów. Tyle tytułem szkolnego wstępu. Typowo pytani o ruch Ziemi, wspomnimy o dobowym obrocie oraz rocznym obiegu dookoła Słońca. To okazja dla mądrali i cwaniaczków do powiedzenia, że poruszamy się też wraz z Układem Słonecznym, przez co Ziemia nie porusza się po okręgu (a raczej elipsie), ale po spłaszczonej spirali. W rzeczywistości to też tylko część prawdy. Ale skoncentrujmy się na Słońcu. Jak porusza się Słońce?

Słońce porusza się względem centrum masy Układu Słonecznego. Choć wszystkie planety, księżyce, asteroidy i komety stanowią mniej niż żałosna jedna dziesiąta procenta masy całego układu (a 90% tej nędznej resztki to Jowisz i Saturn), to i tak wystarcza to by wprawić naszą gwiazdę w ruch wokół wspólnego środka masy. I to ruch nie byle jaki, bo centrum masy niejednokrotnie znajduje się poza naszą dzienną gwiazdą (czyli ponad 700 tysięcy kilometrów od jej centrum). Pozwólcie, że dla ładniejszego efektu w dalszej części przemilczę ten akapit i dla uproszczenia będę mówił o ruchu Słońca utożsamiając go z ruchem całego Układu.

Słońce krąży wokół centrum Drogi Mlecznej. Ten orbitalny ruch odbywa się z prędkością niemal 220 km/s. To chyba nie powinno być niespodzianką, skoro Ziemia krąży wokół swojej gwiazdy, czemu ona nie miałaby krążyć wokół jądra swojej galaktyki... A czy Droga Mleczna krąży wokół czegoś? To już trochę bardziej skomplikowane. Zdecydowanie nie tkwi w miejscu, wszechświat nie lubi bezruchu. Wystarczy powiedzieć, że nasza galaktyka pędzi w kierunku Andromedy z prędkością 300 kilometrów na sekundę.

Słońce porusza się w kierunku jądra Drogi Mlecznej. Ten ruch jest ponad dziesięciokrotnie wolniejszy od tego, który nazwałem orbitalnym - 20 km/s. W rzeczywistości lepiej byłoby powiedzieć „w tym momencie” lub, że odległość Słońca od jądra galaktyki ulega regularnym zmianom. Jest tu kilka czynników, ale najistotniejsze jest to, że podobnie jak orbity planet nie są kołami, tylko elipsami, tak samo jest z orbitami gwiazd, dlatego do poprzedniego ruchu dochodzi jeszcze ten zmieniający odległość od centrum. Ta eliptyczność będzie mieć znaczenie jeszcze za chwilę.

Słońce porusza się względem płaszczyzny dysku Drogi Mlecznej. Obecnie jesteśmy ponad (tak się umówiliśmy, równie dobrze można by uznać, że jesteśmy pod) płaskim dyskiem galaktyki, pędzimy w dół z prędkością około 6 km/s, jak zwykle przelecimy przezeń i wszystkie te gwiazdy (które też tańcują w podobny sposób) zaczną nas hamować aż zaczniemy mknąć ku górze, i tak przez miliony lat. Galaktyka to wielkie, przestronne miejsce, gdzie trudno na coś wpaść lub być przez coś hamowanym. Dlatego oscylujemy sobie tak w górę i w dół...

Słońce porusza się względem spiralnych ramion. Choć mówimy sobie, że leżymy w małym ramieniu Oriona, w rzeczywistości leżymy pomiędzy dwoma głównymi ramionami naszej spiralnej galaktyki. To spokojniejszy region w porównaniu do dużych ramion gdzie jest więcej gazu międzygwiezdnego, powstają młode gwiazdy i w ogóle jest bardziej tłoczno. Wpierw sądzono, że gwiazdy poruszają się w jednym tempie z ramionami, ale wszystkie symulacje pokazywały, że to zupełnie niestabilne. Obecnie wiodąca prym teoria mówi o tym, że ramiona są tylko „falami gęstości”. I tu (w pewnym stopniu) kłaniają się eliptyczne orbity, o których wspominałem. Gwiazdy nie tylko poruszają się wokół jądra po elipsach, ale te elipsy też się poruszają tworząc wzory, które widzicie na obrazku na górze notki. W związku z tym, co jakiś czas gwiazdy przechodzą przez ramiona, czyli obszary większej gęstości. Poruszają się one z prędkością niemal o połowę mniejszą od Słońca (120km/h).

Słońce porusza się względem promieniowania reliktowego. Planeta porusza się względem gwiazdy, gwiazda względem galaktyki, galaktyka względem gromady galaktyk... Czy można tak bez końca? Być może. Na ten moment jednak wydaje się, że najwyżej w tej hierarchii można umieścić mikrofalowe promieniowanie tła, wszechobecną pamiątkę po Wielkim Wybuchu. Pomiary wykazują, że poruszamy się względem echa narodzin Wszechświata z prędkością ponad 600 km/s.

Podsumowanie? Warto przez chwilkę podziwiać geniusz i wysiłek ludzi, którzy wszystko to byli wstanie zrozumieć i zmierzyć. Mierzą, wyznaczają dokładność własnych pomiarów, które najczęściej wykonywane są z pokładu Błękitnej Kropki, która do tego całego cyrku różnych ruchów dodaje kolejne poziomy złożoności - ruch dobowy i orbitalny. Żeby było ciekawiej, Układ Słoneczny nachylony jest do płaszczyzny drogi mlecznej niemal pod kątem prostym. Zatem:

„Woohoo!”

Źródła:
Coplanarity of the Solar System and the Milky Way
Curious about astronomy?

Ta zła i niedobra Wikipedia
Grafika fal gęstości
Genialny, fenomenalnie prowadzony kurs astronomii (darmowy i online)