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想当“宇宙尘埃”啊,你还要再吃胖点哟

2017-04-06 共青团中央


来源:微信公众号“中科院之声”、“全球创新论坛”

作者:王铮 中国科学院国家空间科学中心助理研究员


恭喜你,打开这条微信

你找到了自己发胖的终极理由

再也不用担心男友指责你“逛吃逛吃”了

再也不用看售货员爱莫能助的表情了


因为

你想当“宇宙尘埃”

还要再胖点哟



信息化、城市化的生活方式让许多朋友对巨大的数字变得越来越不敏感。一些修仙小说人物动不动就活了几万年、几亿年,一些网页游戏里跳的伤害数字动不动就几千万、几百亿,而我们讲天文知识的时候动不动就谈到几万、几亿光年。


人们听了这些数字并没有什么感慨。然而,在这些非常巨大的数字面前,人类是非常渺小的。

 

游戏中的伤害数字

 

比方说,一座连绵不断、巨大无比的大山,人们攀登几天都没法走遍,它通常不过几千万吨到几亿吨重;而一次太阳爆发活动抛出到宇宙空间中的物质的平均质量是16亿吨。


这个质量有多大?14吨以上即为重型卡车,100吨以上是非常少见的超重型卡车。而即使是如下图的世界上最大400吨载重的超重型卡车,车轮比人还高,也要浩浩荡荡的40万辆车,才能把这些物质拉走。

 

400吨载重的超重型卡车

 

如此巨大的质量,仅仅几分钟到几小时就被太阳灼热的大气扔出来,称为“日冕物质抛射”。用这个速度,从北京到上海最快1秒种就到了,可以想象一下香山从北京1秒飞到上海的感觉。


所谓日冕,是太阳大气的最外层,厚度有几百万千米,有时延伸的比太阳直径还大。我们平时抬头看到的白云,高度大约是2千米,而太阳大气的厚度是这个高度的上百万倍。


举一个例子:打篮球的朋友知道篮筐的高度有3.05米高,弹跳好的朋友轻松就能摸到;如果篮筐距离地面高度相当于太阳大气厚度,那么地球就相当于一颗花生。


我们人类在上面像细菌一样小吗?想得美……按照这个比例,一些常见的细菌,比如大肠杆菌,平均大小都跟北京香山差不多了。

 

日冕物质抛射

 

和太阳的各种特征比起来,听上去地球仿佛很渺小一样,毕竟我们现在的年轻人很少出去体验大自然,而是看着电视、电脑进行想象。地球已经是非常巨大、壮丽的了。


如果我们每个人平均体重算60千克,全世界人总共大约是4.2亿吨,人体的密度和水差不多,换算成水的话大概就是4.2亿立方米。


这是一个什么概念呢?光是三峡水库,总库容就高达393亿立方米。全地球的人一起蹦一下,也就和飞虫撞火车一个感觉,地球纹丝不动。

 

火车驶过一望无际的田野

 

当宇宙中的天体质量如此之大的时候,它们之间所能吸引的距离也非常惊人。


比如,北京到上海直线距离大约接近1100千米,路程可能接近1500千米,一个人骑自行车大约要走12-15天,而地球到太阳之间的距离大约是这个距离的10万倍,骑自行车大约要走3500年以上。


如果太阳是一张我们家里或办公室常见到的1米宽的书桌,那么地球就相当于在一个足球场的另一端伸出我们的拇指,看我们的指甲盖——太阳的直径大约是地球的109倍,而太阳到地球的距离大约是地球直径的1万2千倍。



可以容纳10万人的诺坎普足球场,如果太阳是球场一端的一张书桌,地球就是球场另一端的指甲盖


按照这个比例,八大行星的边缘海王星与太阳的距离大约要30个足球场那么长,太阳系天体边缘(受太阳吸引的球状天体区域)——奥尔特云的范围大约相当于中国东西跨度再大一点,太阳的引力范围大约相当于太平洋南北端距离,离太阳最近的恒星比邻星到我们的距离则大概是走了地球赤道的3/4那么远。

 

太阳系的奥尔特云,受太阳吸引的球状天体区域

 

然而,在银河系中,太阳系就和尘埃一样。我们所处的银河系是直径大约9万光年(1光年=9460730472580800米)的圆盘,厚度1万光年,最少有1000亿颗恒星。


也就是说,像太阳这么巨大的天体,在银河系中的数量至少是地球上人口的几十倍。


如果把银河系看成是天安门广场大小——已经非常大了,是世界上最大的城市广场,是一般足球场的60倍大,可以容纳100万人——太阳系奥尔特云的范围也不过是乒乓球大小。

 

天安门广场,太阳系在银河系中相当于在这里看乒乓球

 

太阳系只是银河系4个悬臂当中的一个不起眼的小区域

 

可是,在宇宙中,用尘埃都不足以形容银河系了。哈勃空间望远镜的观测说明宇宙至少包含500亿个星系。我们可以观测到的宇宙的尺度是银河系直径的50万倍以上。仍然用天安门广场做例子的话,银河系只不过相当于天安门广场上的一块砖。


哈勃空间望远镜观测制成的 NGC2683 星系距离我们约2000万光年(美国航天局NASA)


在138亿年的历史演变中,人类只不过是沧海一粟。对宇宙进行溯源同时,我们也看到了宇宙的未来……


六分钟的短片带你穿越回138亿年前

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