“年”作为常用计时单位,通常被定义为地球绕太阳公转一圈的时间,为区分其他天体,这一概念严谨来说应称为“地球年”。在太阳系中,不同行星公转周期各异,其“年”的长度也天差地别:海王星的一年约等于164.8个地球年,而水星的一年仅约0.24个地球年。
在更大的宇宙尺度上,太阳并非静止,它正带领整个太阳系围绕银河系中心公转,由此便有了“银河年”的定义——即太阳系绕银河系中心公转一圈的时间。那么,一个银河年究竟有多久,又相当于多少个地球年呢?
要估算银河年,我们可先做简化假设:太阳公转轨道为标准圆形,且公转速度恒定。此时只需知晓轨道周长与公转速度,便能计算出公转周期。已知观测数据显示,太阳系位于银河系猎户座旋臂内侧边缘,距离银心约2.6万光年。若轨道为圆形,其周长约为16.328万光年,换算成公里约为154.5亿亿公里(1光年约等于9.46万亿公里)。
太阳目前正朝着天鹅座方向运动,速度约为每秒230公里,我们以此作为其公转速度。以一个地球年为365.25天(即31557600秒)计算,可得出一个银河年约相当于2.13亿个地球年。但这只是简化模型的结果,太阳在银河系中的实际运动远比这复杂。
天文学家发现,太阳绕银心公转时,还存在垂直于银河系银道面的运动分量。银道面是银河系主要质量形成的盘状平面,这一垂直运动意味着太阳会规律地在银道面上下穿行。推测这一现象源于银河系质量分布不均,太阳经过不同质量区域时,受引力场作用强度与方向不同,最终形成上下振荡的轨迹。
据测算,太阳平均每3200万年穿过一次银道面,振荡总幅度约250光年,这无疑增加了公转一圈的实际路程。加之太阳公转轨道并非标准圆形,速度也并非恒定,因此银河年只能给出大致范围。综合观测数据与理论推演,天文学家认为一个银河年相当于2.25亿至2.5亿个地球年。
对人类而言,银河年是极为漫长的时间尺度。自太阳系诞生至今,仅度过了约20个银河年。回顾过往,上一个银河年时,恐龙才刚刚在地球上出现,而在这漫长的宇宙时光里,地球与人类文明不过是转瞬即逝的印记。