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若地球只有4厘米,那等比縮小的宇宙有多大?宇宙太大了

2024-09-03科學

在現代人的想法裏,地球的大小很清楚地體現了我們所認為的「大」,在地球上咱們只能領略物體的大,很難感受到天體的大。這倆完全不一樣。

要把地球和其他大型天體作比較,可能挺難的。首先得清楚天體的「腰圍」是多少,然後才能去算它的表面積和體積。

天體的「腰圍」指啥?其實就是直徑。拿地球來說,它最大的直徑在赤道,那是圍著它最長的一條緯線。

地球到底有多大呀?太陽的個頭又是怎樣的?咱們能不能透過把地球按比例縮小,跟宇宙去對比,來瞧瞧宇宙到底有多大?那宇宙之外的相鄰星系,距離又是多遠?接下來咱們一起放開想象去琢磨科學。要是地球只有 4 厘米,像個乒乓球似的,那按比例縮小的宇宙直徑會是多少?宇宙可真是大得沒邊兒了。

【地球的尺寸】

地球是人類生活的家園,承載著全球 75 億人,咱們都親切地叫它「地球母親」。那地球到底規模如何?地理學家應該最了解地球的大小。有研究顯示,地球兩頭稍扁、赤道稍長,類似球體,但又不是標準的球體。

所以它的半徑只能用平均半徑來說,地球的平均半徑大概是 6371 公裏。地球最長的緯線是赤道,這就是地球最長的一圈腰圍,差不多 4 萬公裏。地球的表面積按 4πR2這個公式算,大概是 5.1 億平方公裏。

咱們老是講地球是個藍色的星球,因為它有 71%是海洋,剩下 29%才是陸地。把不適合人類居住的沙漠、山地、冰川去掉,感覺人類能住的地方好像沒多少。有種說法是,人的祖先其實是魚。

據說以前人類跟美人魚似的在海洋裏生活,海洋的面積比陸地大不少,能有陸地的 2.3 倍呢,而且海洋很深。要是把陸地看成一塊長滿人的草坪,那海洋就是一個水槽,它的容量大,能裝更多的「美人魚」。

咱講水利萬物卻不長,海洋那可是生命的搖籃。海洋裏的生物種類比陸地上的多多了,海洋的空間也比陸地大得多。要是咱能開發海底,弄出個有氧的環境,等地球人口緊張的時候就能有更多生存空間啦。在電影【流浪地球】裏,地球因為流浪離太陽越來越遠,陸地都變成冰川了,人們只能生活在地下,特別有賽博龐克的味兒。

要是地球的陸地由於一些緣故變得沒法住人了,那咱們是不是得回到人魚先輩生活的海裏去,像魚那樣靠腮呼吸呢?咱們始終都沒弄明白地球到底啥樣,別談陸地了,更別提那更遼闊的海洋啦。

對於生活在地球上的人類來說,兩只腳也就占個幾百平方厘米的地兒,要是把人給壓縮了,體積也就 0.04 - 0.08 立方米,跟陸地的表面積相比,啥也不是,跟海洋的容積相比,那就更微不足道了。

人類現在是地球上的高智慧生物,讓地球變得高度文明,可人類活動的範圍也就只是地球上環境不錯的那些地方,在海洋探索方面,不管是程度還是深度,都比不上陸地。所以地球的表面積,還有海洋的容積,那是相當大的。

【太陽的尺寸】

說完地球,咱們再講講給地球帶來光和熱的太陽。地球能有水,能有濕度、溫度的變化,能有氧氣、熱量,還能有化合物和單細胞生物,這全是因為有太陽這顆恒星。

太陽不停地放光發熱,以它作中心就有了太陽系,裏邊有八大行星。這些行星都被太陽強大的重力吸著,圍著太陽轉。地球呢,因為跟太陽的距離恰當,光熱條件正好,於是就有了生命。

太陽是個充滿電漿(也叫等離子體)並且磁場眾多的反應球。它直徑大概 1392000 千米,是地球直徑的 109 倍,體積為地球的 130 萬倍。也就是說,得 130 萬個地球才能把太陽填滿。拿地球這種小不點兒去熄滅燃燒的太陽,估計 130 萬個都不夠。

在地球上,咱們感覺不到太陽大,用肉眼看太陽和晚上的月亮差不多。太陽散發著刺眼的金色光芒,月亮散發著安靜如水的月光。其實呢,太陽離咱們可遠啦,差不多有 1 億 5 千萬千米。

要是往深了琢磨,能知道地球跟太陽的距離是有個範圍的。距離太陽最近的那個點叫近日點,大概在 1 月 3 日前後,近日點的距離差不多是 1.471 億千米。距離太陽最遠的點叫遠日點,在 7 月 3 日左右,遠日距離大概是 1.521 億千米。

咱們離月球能有多遠?平均也就 38 萬公裏。月球圍著地球轉的軌跡差不多是個橢圓,就像有近日點、遠日點似的,月球也有近地點和遠地點,不過時間不怎麽固定。像 2019 年,2 月農歷十五前後是月球的近地點,離地球大概 35.7 萬千米,9 月農歷十五前後是遠地點,約 40.6 萬千米。

不管是觀察離地球近點的月球,還是遠點的太陽,都得拿天文距離、天文數碼去測量和記錄,不然根本搞不定。可咱們熟悉的厘米和米就真沒法用啦?要讓普通人能明白,得用普通的概念,咱可以假設,這假設得建立在等比例縮放的基礎上。

那問題就來了哈,如果咱們把地球當作一顆直徑 4 厘米的乒乓球,那太陽的直徑差不多就是 4.3 米,這麽一想,是不是就更好想象和比較啦?

【宇宙多大?】

宇宙裏有好多恒星都比太陽大,它們又亮個頭又大,很容易被看到,像天狼星,常常被當作「座標」,給科學家指引探索的路,它比太陽的體積都大。這是不是讓你覺得對宇宙的認識都變了,本來覺得太陽在咱們眼裏就是超級大了,沒想到真是「強中自有強中手」啊!

比如說,「盾牌座 UY」,這可是已知體積最大的恒星之一。要是把它放到太陽的位置,它的光球層能淹沒木星軌域,都快逼近土星軌域啦。它的半徑大概是 1708 個太陽半徑,體積有太陽的 50 倍呢。再來說說乒乓球假設的事兒,如果地球縮小成直徑 4 厘米的球,那這盾牌座的直徑差不多得有 7460 米。

要是把理論放到更誇張的宇宙層面上呢?想想看,沖出太陽系,越過銀河系,朝著星系軌域的外邊一直延伸,會有啥讓人驚掉下巴的發現?那些藏著億萬天體的神秘星團、星雲,是不是另有乾坤?

咱不說太長遠的,就拿地球的大小,還有「圍著」地球的太陽系、「圍著」太陽系的,這依次疊加的三個級別,做個等比例縮小的處理。

要是地球只有 4 厘米,跟個蹦跶的乒乓球似的,那咱們要是從太陽系的這頭蹦到那頭,這蹦跳的距離大概得有 29700 公裏。這距離啊,比地球直徑的 12756 公裏可多多了。

太陽系差不多由十萬個天文單位組成,一個天文單位就是地球到太陽的距離,咱把零頭去掉取個整,就是 1.5 億。這個計量長度把外圍的凱伯帶和奧爾特星雲也包含了。

凱伯帶被奧爾特雲圍著,奧爾特雲的跨度能達到凱伯帶半徑的 10 倍呢。這奧爾特雲還分內外,聽說它是太陽系形成早期星雲的殘留物演變來的,是個或許有有機物的神秘地方。

【探索宇宙之外】

咱說完太陽系,再講講銀河系。太陽系本就夠大的了,可在銀河系面前,太陽系沒啥地位,就跟個「邊緣角色」似的,太陽系不在銀河系中心,而太陽系的太陽,在宇宙裏更是小得很,不過就是顆稍亮點兒的恒星而已。

註意啦,咱們的等比例縮放又開始了,這可不是演習!要是地球變成 4 厘米的乒乓球,那銀河系的直徑大概有 55 億公裏,太陽系離銀河系中心大概是 7.7 億公裏。

咱這還是縮小了來比的,就已經到億這個計數級別啦。那要是其他銀河系呢,是不是會更嚇人?室女座超星系跟只有「4 厘米」的乒乓球一比,直徑居然能誇張到萬億級,有 3.2 萬億公裏。

宇宙似乎是沒邊沒沿的,所以咱們老是講平行宇宙,一個宇宙就相當於是一個世界。宇宙是從宇宙大爆炸開始的,好比一個氣球,在上面畫些黑點當作天體和星系,給氣球吹氣,這宇宙的氣球就越變越大,黑點彼此距離越來越遠,到最後,黑點的顆粒和像素都能看清了。

「4 厘米」的地球只是其中一份子,宇宙的直徑大概有 292 光年呢。從厘米、千米,到億、億萬,再到光年。能看出宇宙沒邊沒沿,宇宙實在是太遼闊啦,根本沒法形容!

【人之渺小,活出色彩】

透過那些漫無邊際的假設,咱們越來越覺得人類太渺小啦,而宇宙卻是那麽廣闊無邊。

就像古人說的「羨慕長江沒有盡頭,哀嘆自己生命短暫」那樣,咱們死後沒法帶走所有的功績,只有活著的時候盡力去做,才不會留遺憾,才算沒白活這輩子。