晴朗的傍晚时分,你都能在西南天的方向看到明亮的金星。等到夜色逐渐加深,天空中不同方位的星星先后出现,看着它们明亮不等的状态,你肯定会想地球它们究竟有多远。#图文万粉激励计划#

金星和地球同处于太阳系内,如果从水平轨道看,实际上它比太阳到地球的距离还要近一些。但是,我们看到的太阳很大,而金星仅仅是个明亮的小点儿。

没办法,太阳的体积和行星比起来要大的多,这就导致其虽然距离我们远,可人们看它依然会觉得很大的缘故。

而在夜空的更深处,类似太阳这样的恒星多到不胜枚举,所以这深邃的宇宙究竟有多大,也着实超出了人们的想象。

如果将天体和宇宙按照一定比例缩小,或许就能直观感受出这大小和远近的差距来。不过,我们得首先搞清楚,每天晚上看到的夜空,它究竟有多大。

宇宙的“可观测半径”

按照大爆炸的理论,宇宙诞生于亿年前,再加上光速这个指标,人们自然而然会得出,宇宙的半径应该是亿光年。

但实际的情况是,宇宙自爆炸后一直在持续膨胀,过去一个多世纪里,科学家们已经过了反复的论证。

除了膨胀的因素外,在大爆炸后的37.8万年内,混沌一片的宇宙只是带电的粒子场,整个区域都是高温高密度的电浆云,这种特点光子是不能跑远的。

再后来粒子冷却到一定程度,原子开始生成,光子才能在宇宙空间内移动。所以按照膨胀、重组事件等各种变量因素考虑,科学家最终得出宇宙的半径可能为.6亿光年,那么它的直径就是.2亿光年。

而且需要指出的是,这个数据是指可观测宇宙的半径。近年来根据最新的数据,科学家又将宇宙的半径调整为.4亿光年。

从整个宇宙尺度来看,减少3.2亿光年实在不算什么,但是在科学家看来,这样的宇宙感知才更加协调。也有科学家认为,因为幽灵粒子的存在,宇宙的半径或许能达到.1亿光年。但由于幽灵粒子很难探测,所以相关猜测还有待未来去证实。

不管怎么样,在科学界内,给目前已知宇宙的范围确实划定了边界。那么在这个基础范围内,将各个天体缩小,它们的状态又会是什么样呢?

太阳和地球,篮球和胡椒粒

先从太阳系看起,虽然太阳系有八个行星,还有其他一系列更小的天体,但整个太阳系看起来相当的空旷。

我们先把地球缩小,让它变成胡椒粒大小,这样它的直径最多只有几毫米。地球压缩的这么小了,你可能会觉得太阳也应该很小才对,可实际上按照同等比例压缩的话,太阳压缩后的大小相当于一个篮球。

篮球和胡椒粒比起来,两者的差距还是很明显的。现在体积缩小了,我们再来缩小它们之间的距离。

在体积缩小了的情况下,同样我们可能会认为,两者之间的距离没多远,而实际上两者之间的距离很远。

将篮球放在一个位置,成年人迈大步要走26步,才能将胡椒粒放下。好了,此刻胡椒粒到篮球之间的距离,大约就是我们到太阳之间的实际距离。

这个距离的范围有多大呢,相当于一个标准网球场的长度。而在这么远的距离之间,中间只隔着金星和水星。金星的大小和地球类似,水星的体积缩小后比胡椒粒还要小。

此刻再来看火星,它缩小后的体积只有胡椒粒大小的一半,而地球到火星的距离,缩小后是14步。火星的外侧是木星,它是太阳系内体积最大的行星,但缩小后也只相当于一颗葡萄。

这颗葡萄和火星之间的距离很远,要至少走步才能到达。而从木星的距离再往外走步,就走到了土星的位置,它的大小像一粒橡子。

太阳系中,距离最远的行星是天王星和海王星,它们的体积相似,缩小后只有葡萄干大小,缩小后距离太阳大概有米远。

想象一下,在米远的范围内,中心位置摆了一个篮球,其余距离不等的位置上,是胡椒粒、葡萄、橡子和葡萄干。这一切,就构成了太阳系内恒星和行星的全部。

当然,一切都还在可视范围内。那么,接下来如果我们将银河系搬过来,会发生什么呢?

太阳系变成了胡椒粒

10万光年,这是银河系大概的直径。在它的势力覆盖范围之内,像太阳这样的恒星数量多达数千亿颗。

如果按照比例缩小,把银河系缩小成一个标准篮球场大小,这时候不要说搜寻太阳和地球,就是整个太阳系都看不到了。

因为按照比例同等缩小的话,整个太阳系的大小,就只相当于胡椒粒了。整个太阳系都变得这么小了,地球就已经看不到了。

别着急,咱们再从更大的范围内往小了缩。

银河系变成了一张光盘

宇宙中,银河系被更大的本星系群所囊括,后者的直径在0万光年左右。在本星系群内,有比银河系大的仙女星系,也有比银河系小的卫星星系——大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。

如果将本星系群缩小到篮球场大小,银河系在其中只有一张光盘大小。仙女星系比银河系大一些,但也仅仅只有锅盖大小。更小的大小麦哲伦星系,大的看起来像葡萄,小的就像颗花生米。

这时候还想找到太阳甚至是地球,就别想了,一张光盘的范围就将其囊括在其中了。

本星系群变成了一个西瓜

本星系群之上,还有更大范围的超星系团,而超星系团之上,又有范围更大的拉尼亚凯亚超星系团。

这时候果断把该超星系团缩小成一个篮球场大小,本星系群在其中,看起就只有一个西瓜大小。这种情况下,本星系群下的银河系、仙女星系也都统统看不见了。

拉尼亚凯亚超星系团变成了一块饼干

当我们把可观测宇宙按比例压缩,将其压缩成一个篮球场大小的范围,这时候再看原本很大的超星系团,在篮球场内,就只是一块饼干大小了。

所以,如果按照比例缩小的话,不用到银河系那一步,只在太阳系内,无论是大小还是范围,将地球缩小到只有胡椒粒大小的时候,肉眼可视范围就已经达到极限了。

若是不进一步压缩,就按照地球是胡椒粒大小来缩,那么即便是缩小了,接下来的银河、本星系群、超星系团乃至宇宙,其范围还是很大,大到我们用肉眼根本看不过来。

反过来说,我们将宇宙缩小到篮球场大小,按照比例银河系乃至地球等等,小到只能用显微镜去看了。

这说明什么,说明我们即使按照可视范围的比例去压缩,我们依然无法看清宇宙的全貌。换言之,宇宙的大看不出来,只能存在于我们的想象中。

那么问题也就出现了,既然宇宙的尺度大到无法想象,科学家们又是靠什么来测定的呢?

测量宇宙尺度的5种办法

第一种方法是无线电反射。贵州的天眼,就是大型的射电望远镜,该类型的设备,可以向距离地球较近的天体发射无线电波,然后又能接收到反射信号。

通过计算发射和接收之间的时间,就能计算出地球到该天体之间的距离。通常,这种办法只适应于测量太阳系周围区域的天体。如果范围扩大了,这种测量方法就不够用了。

第二种方法是利用三角视差进行计算。该方法人们在平时也会运用,利用眼睛看到的各个物体间的视察差距,进而计算彼此间的距离。

只不过在宇宙中,科学家是用望远镜而不是肉眼来看的。望远镜里看到的天体,同样也会体现出远近的差距,进而根据这种差距,就能计算出距离。

和第一种方法一样,这种办法随着范围的扩大也会失效。当范围大到超过光年外,望远镜内观察到的视差就不明显了,这时候就又得搭配新的计算方法了。

第三种方法是主序拟合。该方法利用恒星在不同年龄段表现出来的颜色和亮度差来计算。等得到相关数值后,再将其跟此前已利用视差法计算出距离的主序星进行对比,这样就能计算出遥远天体的距离。

该计算方式中的主序星,又被称之为宇宙标准烛光,可以将其简单理解为一种对比坐标,只不过这个坐标体现出来的,不仅仅有距离,还有亮度和色差。

第四种办法是运用造父变星结合宇宙标准烛光来测距。造父变星是一种特殊的恒星,时间让它的亮度发生变化,亮度的变化周期,又和真实的亮度存在关联。

通过亮度周期的长短变化,再利用宇宙标准烛光,进而就能成为科学家测量宇宙尺度的工具。

第五种办法是红移。生活中,声音的远近差距存在变化,宇宙中的光波也存在类似的变化。

因为宇宙膨胀,所有星系之间都在彼此远离,其光波的拉伸过程也会存在差距,其光谱中表现出来的差异被称为红移。而后再利用哈勃定律,得出红移量也存在差异。如此反过来求证,天体之间的距离差异也就显现出来了。

正是利用上述几种不同的方法,科学家观测的范围才会越来越大。

结语

无论是想象还是现实中,宇宙都很大,科学家利用一切技术上的进步,经过观测和分析,才构筑起了我们所知的宇宙坐标。

我们的视野范围有限,但无限延伸的想象,似乎暗合了宇宙的范围。也正是靠着这种想象,靠着思想,人类才一步步的抵达了宇宙的更深处。



转载请注明地址:http://www.hujiaoe.com/hjzz/13164.html