1 d$ |2 Q# e6 a 原标题:若地球只有4厘米,那等比缩小的宇宙有多大?宇宙太大了 % T1 Q2 m2 J) U, ?, j
0 J8 W, }' A- d: f, d! J 在现代人的概念中,地球的大小清晰地反映出了我们对“大”的定义,我们在地球只能体会物体之大,很难感受天体之大。这两者截然不同。对于地球和其他大型天体的比较,也许很困难,首先我们需要知道天体的“腰围”,才能接着计算它的表面积和体积。 # k" [" j8 g9 `. p# Q+ c
地球是目前已知的唯一孕育和支持生命的天体,人类的家园 7 u7 a) o, S6 T- m/ K5 ~- h
/ g4 \8 k3 D B7 t& q. D0 T* H* M9 B 天体的“腰围”是什么呢?它就是直径。对于地球而言,它的最大直径是赤道,这是环绕它最长的一条纬线。 : j2 @; T, X' @1 ?1 z' f8 ?/ ^
地球究竟有多大?太阳的大小又如何?我们能用等比例缩小地球、对比宇宙的方法,来窥探宇宙有多大吗?对于宇宙之外的邻居星系,距离又是多少?下面让我们一起展开天马行空的科学想象。假如地球只有乒乓球一般的4厘米,那等比例缩小的宇宙直径是多少?宇宙可真是太大了。 - ~! r8 V# P+ B0 d0 G$ l
人类在宇宙中又是多么渺小呢?
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地球的尺寸
: {# ^/ h9 S7 S* w3 f: ?5 ` 地球是人类赖以生存的家园,它容纳了全球75亿人口,我们亲切称呼它为“地球母亲”。那么地球到底有多大?地理学家应该对地球的尺寸是最清楚的。据研究表明,地球是一个两端比较扁、赤道略长,近似于球体的形状,但又不是球体。 + Z" K2 I: h. D& U1 l' o
所以它的半径只能用平均半径表示,地球的平均半径约为6371公里,地球最长的一根纬线是赤道,它是地球最长的一条腰围,大约是4万公里。地球的表面积根据公式4πR²计算,大约是5.1亿平方公里。
! o3 Q+ R/ d, [2 N! D3 u 赤道指地球表面的点随自转产生的轨迹中周长最长的圆周线
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我们总说地球是一颗蔚蓝的星球,因为它的71%是海洋,剩下29%是陆地。除去不适宜人类居住的沙漠、山地、冰川,显得人类的居住环境似乎并不多。有一种说法认为人的祖先其实是鱼类。 ! G" ~- J0 \6 \
传说过去人类像美人鱼一样生活在海洋,海洋的面积是陆地的2.3倍,而且海洋是具有深度的,如果把陆地视为一块草坪,上面站满了人,海洋则是一个水槽,它的容积使它可以装入更多的“美人鱼”。
. H! e1 c& i5 D6 v; T 人们心目中的“美人鱼” + E& |& W e- M2 @% C: e
) ^. J# N X1 ?7 A* P: ~ 我们说水利万物而不生,海洋是生命的摇篮。海洋生物种类比陆生生物种类更多,海洋也比陆地空间更大,如果我们能开发海底,建立一个有氧的环境,以便在地球人口数量告急的时候获得更多的生存空间。在电影《流浪地球》中,地球因为流浪逐渐远离太阳,陆地变成了冰川,人们生活在地下,很有赛博朋克的感觉。 8 Q+ U+ C9 s3 h9 @9 Y8 ]4 i
假如地球的陆地因为某些原因不再适宜居住,我们是不是要回到过去人鱼祖先生活的海里,像鱼一样用腮呼吸呢?我们一直没能了解地球的全貌,不用说陆地,更不用说更为广阔的海洋了。 2 b- S+ o9 f( I7 B& J9 R
《流浪地球》中,地球地表冰天雪地
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5 W# ^: x( c' ~ 站在地球上的人类,人类两只脚只不过占了几百平方厘米的面积,把人类压缩,体积也不过是0.04-0.08m³,和陆地的表面积比起来不值一提,和海洋的容积比起来,更加显得渺小。
1 C( r7 l2 ?. @ 人类虽然是目前地球的高智慧生物,使地球成为高度文明的一颗星球,但人类涉足的领域还只局限于地球上环境较好的地理区域,对于海洋的探索,程度和深度都不及陆地。所以地球的表面积,再加上海洋容积,是非常之大的。 7 \$ N# P' g: E2 J
深海占海洋面积的92.4%和地球面积的65.4% & |& f+ T. w# m4 a/ m- o
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太阳的尺寸 & F6 \1 f& S& {5 n4 u
说完地球我们再来说说为地球带来光和热的太阳。地球之所以存在水,有湿度和温度的变化,有氧气、热量,使地球出现化合物和单细胞生物。都是因为有太阳这颗恒星的存在。
3 y5 W4 j. s0 m6 x1 @0 w7 z 太阳散发着光和热,以它为中心的太阳系,形成了八大行星。它们受到太阳巨大引力的吸引,围绕太阳公转,地球因为距离太阳的位置拥有合适的光热条件,所以形成了生命。
' i, V) E& C1 W( F9 j- n 太阳系:以太阳为中心并受其引力维持运转的天体系统 & d% T: E ^# X5 ~
6 E z0 Q; }! p% {3 h$ c% d$ j 太阳是一颗饱含电浆(又叫等离子体)和有着众多磁场的反应球体。它的直径大约是1392000千米,是地球直径的109倍,体积是地球的130万倍。换句话说,要填满整个太阳,需要130万个地球。用地球这样的小不点,用来熄灭燃烧的太阳,估计还不止130万个吧。
J o/ s5 G) J9 o 在地球上,我们之所以感受不到太阳的大,凭肉眼观察到的太阳和晚上的月亮看起来差不多。一个散发刺眼夺目的金色光辉,一个散发静谧皓然的如水月光。实际上,太阳离我们很远,大概是1亿5千万千米。 / e' s6 S. D+ D% H- `/ O
太阳采用核聚变的方式向太空释放光和热 ' z1 r1 U. u# X
" [- M+ R, x+ [, j. \! Z8 s 如果要深究下去,可以发现地球距离太阳是一个范围,距离太阳最近距离的那个点叫做近日点,大约是在1月3日左右,近日点的近日距离是约1.471亿千米。距离太阳最远距离的点叫做远日点,在7月3日左右,远日距离大约1.521亿千米。
; v6 V3 i0 q6 f) W 我们距离月球才多远?——平均距离38万公里。月球绕地球的飞行轨迹是一个近似椭圆的形状,和近日点、远日点一样,月球也有近地点和远地点,但时间不太固定,比如2019年是2月的农历十五前后,迎来月球的近地点,距地球约35.7万千米,9月的农历十五前后迎来远地点,约40.6万千米。 ; O3 T7 Y5 T4 L5 g$ E
月球是围绕地球旋转的球形天体,同时也是地球的天然卫星
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不管是观测距离地球较近的月球,还是观测遥远的太阳,我们都必须使用天文距离、天文数字来测量和记录,不然就会显得力不从心。但是我们熟悉的厘米和米真的无法使用了吗?要想让普通人理解,需要使用普通的概念,我们可以进行假设,把假设建立在等比例缩放的前提下。 * Q* h; H: P" X( o( h* W4 I" |
那么问题便来了,如果我们把地球想象成一颗直径4厘米的乒乓球,那太阳的直径大概是4.3米,这样一来,是不是更容易去想象和比较了呢? - [- `% B! ]2 |5 ^% _/ z. {8 ^
太阳系的八大行星“大家族” $ p0 \; w+ Q4 ^9 Z
* J: w5 O" U L& [' x 宇宙多大?
* W* K0 Z( H0 R2 m+ Z 宇宙中还有很多比太阳更大的恒星,它们的亮度和体积让其变得易于观察,比如天狼星,它经常被作为“坐标”,用来指引科学家探索的方向,它的体积比太阳还大。是不是让你感觉刷新了对宇宙的认知观念,明明太阳就是我们眼中的巨无霸了,结果“山外有山,天外有天”,强中更有强中手。
1 Z+ e" O1 ^2 G6 j# S 举例来说明吧,“盾牌座UY”,它是已知体积最大的恒星之一,如果把它放在太阳的位置,它的光球层会淹没木星轨道,甚至直逼土星轨道。它的半径估计有1708个太阳半径那么大,体积是太阳的50倍。现在我们回到乒乓球假设问题,如果地球缩小成一颗4厘米直径的球体,那么这里提到的盾牌座,直径大概是7460米。
' P& \* r! P, Q 天狼星的系统质心距离地球约为8.6光年 ! K1 ~' o7 B( X# Y9 V0 K
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如果把理论放在更夸张的宇宙级别上呢?想象一下,突破太阳系,超越银河系,向星系轨道的外围延伸下去,又会有怎样让人吃惊的发现呢?那些神秘的蕴藏了亿万颗天体的星团、星云,它们是否别有洞天? $ R+ I. r) n; P/ x @/ ^- r
咱们也不说远了,就拿地球的体量和“包围”地球的太阳系、“包围”太阳系的,这三个依次叠加的级别,来个等比例缩小吧。
3 J. K2 k- W- Y8 ~2 \% Z9 i 太阳系位于距银河系中心大约2.4~2.7万光年的位置
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4 R2 h- ?0 r2 f: ~; e2 k! k" ^ f 假如地球只有4厘米,小成一颗蹦蹦跳跳的乒乓球,那如果我们要从太阳系的一端蹦到另一端,这个弹跳的距离大约是29700公里。这个距离,超过了地球的直径12756公里。 ! d* C" B9 t4 f) t2 v: S4 k5 Y. O
太阳系是十万个天文单位的集合体,一个天文单位是地球和太阳的距离,我们去掉零头取整,得到1.5亿这个天文单位。这个计量长度也包括外围的柯伊伯带和奥尔特星云。
( p$ n/ I3 d) n: ] 奥尔特云距离太阳约50000~100000个天文单位
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奥尔特云包围着柯伊伯带,跨度是柯伊伯带半径的10倍。这个星云又分内外奥尔特云,据了解,奥尔特云是太阳系形成初期星云的残留物演化的产物,是个可能存在有机物的神秘地带。 . y" K( a: O( z' h. n! o% j9 a
探索宇宙之外 * N& q& n l! q" a+ ^
说了太阳系再来说说银河系。太阳系已经让人觉得很大了,结果在银河系的眼中,太阳系没什么存在感,有点像是个“边缘人”,太阳系没有位于银河系的中心,太阳系的太阳,在宇宙中则显得更加渺小,只是一颗稍微亮一点的恒星罢了。 q v+ q+ C; n9 M1 ~
太阳在银河系中的位置
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注意,我们的等比例缩放又开始了,这不是演习!在地球成为4厘米乒乓球之后,银河系的直径大约是55亿公里的样子,太阳系距离银河系中心,大约7.7亿公里。 2 Y5 y" P& c Z% W, e$ v
我们尚且是缩放之后进行比较,都已经来到了亿级别的计数。如果是其他银河系呢,会不会更夸张?室女座超星系,和只有“4厘米”的乒乓球作比较,直径居然达到了夸张的万亿级别——3.2万亿公里。
' C4 Z! L5 y& x+ H6 n" U3 X7 x 室女座超星系团:由银河系所在的本星系群和其他星系组成 8 k. p- P! h% n1 z$ g3 t
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宇宙好像是无限的,怪不得我们总说平行宇宙,一个宇宙就是一个世界。宇宙起源于宇宙大爆炸,就像一个气球,在上面画一些黑点表示天体和星系,向气球吹气,宇宙的气球越来越大,黑点距离越来越远到最后,黑点的颗粒和像素都显现出来了。
, l1 N0 ^% E. q. ^0 i! ~# S* x “4厘米”地球是其中之一,宇宙的直径大约是292光年。从厘米、千米到亿、亿万,最后到光年。可见宇宙的无边无际,宇宙之浩瀚,无法言说! 0 J) {* H* w0 H. j) w) z* c* ~
宇宙中的地球概念图 1 L! C3 z; c/ U! S6 p
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人之渺小,活出色彩 $ E6 `+ U, r9 a. U6 e
经过天马行空的假设,我们越发感到人类的渺小,和宇宙的浩瀚。
' w% y. [3 n9 Q, v 也许现在人类在宇宙中是孤独的,但终会有不孤独的那一天 / E6 |8 M+ e! A1 J
1 m) [1 G* K" z 就像古人发出的“羡长江之无穷、哀吾生之须臾”一般,我们虽不能把所有的丰功伟绩死后带走,只有在有生之年尽力而为,才能不抱遗憾,不枉此生。返回搜狐,查看更多 ) t. _! {1 N2 Q2 m
I; \$ R1 a2 \3 r( t 责任编辑:
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