wq2zz2的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/wq2zz2

博文

【宇宙中的恒星数】>【地球上的沙子数】毛估比较

已有 762 次阅读 2022-9-17 23:33 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

是宇宙中的恒星多,还是地球上的沙子多?具体算一下得出结果

In perhaps simpler, though still incomprehensible terms, that is 7 quintillion, 500 quadrillion grains. Or in terms simpler still: a lot. In the 1980 bestseller, Cosmos, astronomer Carl Sagan famously wrote: The total number of stars in the Universe is larger than all the grains of sand on all the beaches of the planet Earth.

More stars in the universe than grains of sand on earth?

image.png

图1

地球上的沙子,宇宙中的恒星,二者的数量都极为庞大,只能用不可计量来形容,如果非要较真,问它们到底谁更多一些,你们的答案是什么?可能很多小伙伴认为,因为沙子和恒星都不能准确计算,所以根本就不可能进行比较,那么我们今天就用一种较为科学的方法,替大家解决掉这个疑难杂症,虽然不能准确计数,但大致估算的数量级却是没有问题的。

image.png

图2

我们首先预估地球上沙子的数量,地球是一颗岩石星球,从内到外分为三部分,地核、地幔、地壳。地壳的成分是铁、镍等金属元素,内核为致密的固态,外核为流动的液态,并且在做规律性的运动,从而诞生出了地球的磁场,地幔由致密的造岩物质构成,沙子则位于最外边的地壳层,但地壳并不全是沙子,还充斥着大量的岩石、土壤、金属以及水,地球的质量为60万亿亿吨,地壳只占总质量的0.42%,地壳差不多千分之一为沙子。

image.png

图2

因此大略计算了一下得到沙子的质量为2.52亿亿吨,一颗沙子的平均质量约为0.1克,用2.52亿亿吨除以0.1克,即求出沙子的数量大概为2520万亿亿颗。

接下来估算一下宇宙中恒星的数量,光我们的银河系就存在着2000-4000亿颗恒星(star/sun),距离我们254万光年的仙女座星系则含有至少1万亿颗恒星,更大的天体引力结构,本星系群又含有50个银河系和仙女座星系这样的星系,之上的室女座超星系团则囊括了4.7万个星系,而室女座超星系团则又是宇宙的冰山一角,宇宙中还有无数个如同室女座超星系团这样的天体结构,那么我们到底应该怎样估算宇宙中恒星的数量呢?

image.png

图3

首先需要一个可靠的参照物,哈勃超深空场2003924日至2004116日,哈勃望远镜连续113天对天炉座一个极小范围进行曝光区域,最终拍摄出一张震撼人心的太空照片,被界内称作哈勃超深空场,这张照片拍摄的天球范围是3平方角分,相当于全天面积的1270万分之1。该照片显示了该区域内的1万个星系,那么我们用1万乘以1270万等于1270亿,即在哈勃能看见的天球范围内至少存在着1270亿个星系。

image.png

图4

现在假设每个星系拥有3000亿颗恒星,所以哈勃可以看见天球范围内至少分布着1270亿乘3000亿等于381万亿亿颗恒星,然而哈勃的视力也是有限的,它虽然能够看见130亿年前的宇宙景象,但是看到的距离却只有270亿光年远,目前可观测宇宙的半径早已达到了465亿光年,因此在可观测宇宙中,哈勃还有很长的距离都看不见,那里隐藏着更多的星系,即使在哈勃的可视距离内也遍布着很多暗淡的星系,由于它们到达地球的光线太微弱了,就连哈勃都很难察觉到这一部分星系的数量,想必也十分庞大。

image.png

图5

不过我们也不用灰心丧气,哈勃的目光还是很敏锐的,它观察到了最暗星系的亮度为30星等,即哈勃的镜头每分钟只接收1粒来自该星系的光子,我们假设可观测宇宙中包含的恒星数量是哈勃可以看见恒星数量的10倍,那么可观测宇宙中至少囊括了3810万亿亿颗恒星,这早已经超过了地球上沙子数量的2520亿亿颗,但是可观测宇宙却也只是整个宇宙的一隅。

宇宙正在加速膨胀,遥远地区的膨胀速度早已经超过了光速,导致那里星系发射的光芒永远也到达不了地球之上,所以我们永远看不见它们,因此宇宙中恒星的数量还真是不可计量,地球上的沙子无法去比较。

image.png

图6

最后我们由衷感叹,宇宙太大,地球太小,人类则微如蝼蚁,永远被禁锢在攀登天穹的旅途中,一直看不到路的尽头,不过那又如何?我们人类为登天而生,同样为登天而死,这便是智慧物种诞生于宇宙的终极使命。

参考链接






https://blog.sciencenet.cn/blog-504669-1355782.html

上一篇:【恒与衡】 词义辨析 甲骨文
下一篇:Prehistoric Monster IG Fabio 【史前怪兽IG法本】
收藏 IP: 223.81.144.*| 热度|

3 张学文 孙颉 周少祥

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-11-28 13:22

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部