От чего измеряются галактические скорости?

Там два отдельных вопроса. Легче всего ответить на вопрос, как мы измеряем скорость Земли, Млечного Пути и т. д., потому что мы измеряем ее относительно космического микроволнового фона (или реликтового излучения ).

Если вы измерите реликтовое излучение во всех направлениях и обнаружите, что оно одинаково во всех направлениях, то вы остаетесь неподвижным в сопутствующих координатах . Однако, если вы обнаружите, что реликтовое излучение смещено в синий цвет в одном направлении, а красное — в противоположном, то вы знаете, что движетесь относительно сопутствующего кадра, а изменение реликтового излучения связано с доплеровским сдвигом. По размеру этого изменения вы можете рассчитать свою скорость. Измерения реликтового излучения с Земли показывают именно этот доплеровский сдвиг , и именно так мы можем вычислить скорость Земли. Получив это, мы можем преобразовать скорости, измеренные относительно Земли, в скорости, измеренные относительно сопутствующей системы отсчета.

Здесь есть ловушки для неосторожных, потому что все скорости относительны, и сопутствующая система отсчета ни в коем случае не является абсолютным способом измерения скорости. Это просто полезная ссылка, которая соответствует нашей инстинктивной интерпретации скорости относительно остальной части Вселенной. Это обсуждается в вопросе. Если предположить, что космологический принцип верен, означает ли это, что вселенная обладает эмпирически привилегированной системой отсчета? .

Наконец вернемся к свету. Скорость света особенная, потому что каждый наблюдатель, производящий локальное измерение скорости света, всегда будет получать одно и то же значение$c$, независимо от того, какова их скорость. Это один из строительных блоков специальной теории относительности.

Существует ряд различных систем отсчета.

Для скоростей небесных объектов мы используем: (i) геоцентрическую систему отсчета: это скорость, измеренная относительно центра Земли. Очевидно, что это весьма полезно для искусственных спутников, а также для таких вещей, как метеоры. (ii) Гелиоцентрическая система отсчета: это скорость, наблюдаемая из центра масс Солнца. Гелиоцентрические поправки к измеренным с Земли скоростям корректируют вращение Земли и движение Земли относительно Солнца (поправки порядка десятков км/с). Эта система часто используется для звездных скоростей. (iii) Барицентрическая система отсчета: похожа на гелиоцентрическую систему отсчета, но теперь относится к центру масс Солнечной системы. Разница между ними всего порядка 10 м/с, но это важно при обсуждении скоростей звезд при поиске доплеровских смещений из-за экзопланет. Также важно при рассмотрении временного анализа пульсаров. (iv) Местный эталон покоя: он установлен, чтобы следовать среднему движению объектов вблизи Солнца. Солнце на самом деле движется со скоростью около 20 км/с по отношению к определенной LSR. На этом кадре часто говорят о движении объектов в нашей Галактике (обращение звезд вокруг центра и т. д.).

Скорости внегалактических объектов обычно являются гелиоцентрическими скоростями - точность обычно не является проблемой. Однако если бы кто-то захотел преобразовать гелиоцентрические/барицентрические скорости в систему покоя космического микроволнового фона, то центр залива Солнечной системы перемещается в$368\pm 2$км/с в направлении$l=263.85 \pm 0.10$,$b=48.25\pm 0.04$, куда$l,b$Галактическая широта и долгота в градусах.

Ответ на ваше последнее предложение есть в комментариях. Скорость света является определенной величиной и одинакова во всех системах отсчета.

Скорость — это расстояние (расстояние между двумя четко определенными точками в пространстве), пройденное за время. Скорость Земли, которую вы цитируете, является орбитальной скоростью. Мы знаем, как далеко находится Солнце, и мы знаем форму орбиты, поэтому мы знаем, какое расстояние Земля проходит относительно Солнца (расстояние) в год (время). Точно так же скорость Млечного Пути также дана относительно другой галактики или созвездия . Ответ на более широкий вопрос заключается в том, что скорость любого объекта относительна и всегда дается по отношению к другому объекту или системе отсчета.

Скорость света также измеряется как расстояние, пройденное светом за время, которое потребовалось свету, чтобы пройти это расстояние. Интересно, что независимо от разделения начальной и конечной точек скорость света в вакууме всегда одинакова.