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若地球只有4厘米,那等比缩小的宇宙有多大?宇宙太大了

2024-09-03科学

在现代人的想法里,地球的大小很清楚地体现了我们所认为的「大」,在地球上咱们只能领略物体的大,很难感受到天体的大。这俩完全不一样。

要把地球和其他大型天体作比较,可能挺难的。首先得清楚天体的「腰围」是多少,然后才能去算它的表面积和体积。

天体的「腰围」指啥?其实就是直径。拿地球来说,它最大的直径在赤道,那是围着它最长的一条纬线。

地球到底有多大呀?太阳的个头又是怎样的?咱们能不能通过把地球按比例缩小,跟宇宙去对比,来瞧瞧宇宙到底有多大?那宇宙之外的相邻星系,距离又是多远?接下来咱们一起放开想象去琢磨科学。要是地球只有 4 厘米,像个乒乓球似的,那按比例缩小的宇宙直径会是多少?宇宙可真是大得没边儿了。

【地球的尺寸】

地球是人类生活的家园,承载着全球 75 亿人,咱们都亲切地叫它「地球母亲」。那地球到底规模如何?地理学家应该最了解地球的大小。有研究显示,地球两头稍扁、赤道稍长,类似球体,但又不是标准的球体。

所以它的半径只能用平均半径来说,地球的平均半径大概是 6371 公里。地球最长的纬线是赤道,这就是地球最长的一圈腰围,差不多 4 万公里。地球的表面积按 4πR2这个公式算,大概是 5.1 亿平方公里。

咱们老是讲地球是个蓝色的星球,因为它有 71%是海洋,剩下 29%才是陆地。把不适合人类居住的沙漠、山地、冰川去掉,感觉人类能住的地方好像没多少。有种说法是,人的祖先其实是鱼。

据说以前人类跟美人鱼似的在海洋里生活,海洋的面积比陆地大不少,能有陆地的 2.3 倍呢,而且海洋很深。要是把陆地看成一块长满人的草坪,那海洋就是一个水槽,它的容量大,能装更多的「美人鱼」。

咱讲水利万物却不长,海洋那可是生命的摇篮。海洋里的生物种类比陆地上的多多了,海洋的空间也比陆地大得多。要是咱能开发海底,弄出个有氧的环境,等地球人口紧张的时候就能有更多生存空间啦。在电影【流浪地球】里,地球因为流浪离太阳越来越远,陆地都变成冰川了,人们只能生活在地下,特别有赛博朋克的味儿。

要是地球的陆地由于一些缘故变得没法住人了,那咱们是不是得回到人鱼先辈生活的海里去,像鱼那样靠腮呼吸呢?咱们始终都没弄明白地球到底啥样,别谈陆地了,更别提那更辽阔的海洋啦。

对于生活在地球上的人类来说,两只脚也就占个几百平方厘米的地儿,要是把人给压缩了,体积也就 0.04 - 0.08 立方米,跟陆地的表面积相比,啥也不是,跟海洋的容积相比,那就更微不足道了。

人类现在是地球上的高智慧生物,让地球变得高度文明,可人类活动的范围也就只是地球上环境不错的那些地方,在海洋探索方面,不管是程度还是深度,都比不上陆地。所以地球的表面积,还有海洋的容积,那是相当大的。

【太阳的尺寸】

说完地球,咱们再讲讲给地球带来光和热的太阳。地球能有水,能有湿度、温度的变化,能有氧气、热量,还能有化合物和单细胞生物,这全是因为有太阳这颗恒星。

太阳不停地放光发热,以它作中心就有了太阳系,里边有八大行星。这些行星都被太阳强大的引力吸着,围着太阳转。地球呢,因为跟太阳的距离恰当,光热条件正好,于是就有了生命。

太阳是个充满电浆(也叫等离子体)并且磁场众多的反应球。它直径大概 1392000 千米,是地球直径的 109 倍,体积为地球的 130 万倍。也就是说,得 130 万个地球才能把太阳填满。拿地球这种小不点儿去熄灭燃烧的太阳,估计 130 万个都不够。

在地球上,咱们感觉不到太阳大,用肉眼看太阳和晚上的月亮差不多。太阳散发着刺眼的金色光芒,月亮散发着安静如水的月光。其实呢,太阳离咱们可远啦,差不多有 1 亿 5 千万千米。

要是往深了琢磨,能知道地球跟太阳的距离是有个范围的。距离太阳最近的那个点叫近日点,大概在 1 月 3 日前后,近日点的距离差不多是 1.471 亿千米。距离太阳最远的点叫远日点,在 7 月 3 日左右,远日距离大概是 1.521 亿千米。

咱们离月球能有多远?平均也就 38 万公里。月球围着地球转的轨迹差不多是个椭圆,就像有近日点、远日点似的,月球也有近地点和远地点,不过时间不怎么固定。像 2019 年,2 月农历十五前后是月球的近地点,离地球大概 35.7 万千米,9 月农历十五前后是远地点,约 40.6 万千米。

不管是观察离地球近点的月球,还是远点的太阳,都得拿天文距离、天文数字去测量和记录,不然根本搞不定。可咱们熟悉的厘米和米就真没法用啦?要让普通人能明白,得用普通的概念,咱可以假设,这假设得建立在等比例缩放的基础上。

那问题就来了哈,如果咱们把地球当作一颗直径 4 厘米的乒乓球,那太阳的直径差不多就是 4.3 米,这么一想,是不是就更好想象和比较啦?

【宇宙多大?】

宇宙里有好多恒星都比太阳大,它们又亮个头又大,很容易被看到,像天狼星,常常被当作「坐标」,给科学家指引探索的路,它比太阳的体积都大。这是不是让你觉得对宇宙的认识都变了,本来觉得太阳在咱们眼里就是超级大了,没想到真是「强中自有强中手」啊!

比如说,「盾牌座 UY」,这可是已知体积最大的恒星之一。要是把它放到太阳的位置,它的光球层能淹没木星轨道,都快逼近土星轨道啦。它的半径大概是 1708 个太阳半径,体积有太阳的 50 倍呢。再来说说乒乓球假设的事儿,如果地球缩小成直径 4 厘米的球,那这盾牌座的直径差不多得有 7460 米。

要是把理论放到更夸张的宇宙层面上呢?想想看,冲出太阳系,越过银河系,朝着星系轨道的外边一直延伸,会有啥让人惊掉下巴的发现?那些藏着亿万天体的神秘星团、星云,是不是另有乾坤?

咱不说太长远的,就拿地球的大小,还有「围着」地球的太阳系、「围着」太阳系的,这依次叠加的三个级别,做个等比例缩小的处理。

要是地球只有 4 厘米,跟个蹦跶的乒乓球似的,那咱们要是从太阳系的这头蹦到那头,这蹦跳的距离大概得有 29700 公里。这距离啊,比地球直径的 12756 公里可多多了。

太阳系差不多由十万个天文单位组成,一个天文单位就是地球到太阳的距离,咱把零头去掉取个整,就是 1.5 亿。这个计量长度把外围的柯伊伯带和奥尔特星云也包含了。

柯伊伯带被奥尔特云围着,奥尔特云的跨度能达到柯伊伯带半径的 10 倍呢。这奥尔特云还分内外,听说它是太阳系形成早期星云的残留物演变来的,是个或许有有机物的神秘地方。

【探索宇宙之外】

咱说完太阳系,再讲讲银河系。太阳系本就够大的了,可在银河系面前,太阳系没啥地位,就跟个「边缘角色」似的,太阳系不在银河系中心,而太阳系的太阳,在宇宙里更是小得很,不过就是颗稍亮点儿的恒星而已。

注意啦,咱们的等比例缩放又开始了,这可不是演习!要是地球变成 4 厘米的乒乓球,那银河系的直径大概有 55 亿公里,太阳系离银河系中心大概是 7.7 亿公里。

咱这还是缩小了来比的,就已经到亿这个计数级别啦。那要是其他银河系呢,是不是会更吓人?室女座超星系跟只有「4 厘米」的乒乓球一比,直径居然能夸张到万亿级,有 3.2 万亿公里。

宇宙似乎是没边没沿的,所以咱们老是讲平行宇宙,一个宇宙就相当于是一个世界。宇宙是从宇宙大爆炸开始的,好比一个气球,在上面画些黑点当作天体和星系,给气球吹气,这宇宙的气球就越变越大,黑点彼此距离越来越远,到最后,黑点的颗粒和像素都能看清了。

「4 厘米」的地球只是其中一份子,宇宙的直径大概有 292 光年呢。从厘米、千米,到亿、亿万,再到光年。能看出宇宙没边没沿,宇宙实在是太辽阔啦,根本没法形容!

【人之渺小,活出色彩】

通过那些漫无边际的假设,咱们越来越觉得人类太渺小啦,而宇宙却是那么广阔无边。

就像古人说的「羡慕长江没有尽头,哀叹自己生命短暂」那样,咱们死后没法带走所有的功绩,只有活着的时候尽力去做,才不会留遗憾,才算没白活这辈子。