若地球只有4厘米,那等比缩小的宇宙有多大?宇宙太大了
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。
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
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。
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。
人类在宇宙中又是多么渺小呢?地球的尺寸
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。
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。
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
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 。
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" 。
人们心目中的"美人鱼"
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。
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。
《流浪地球》中,地球地表冰天雪地
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 。
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。
深海占海洋面积的92.4%和地球面积的65.4%太阳的尺寸
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。
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。
太阳系:以太阳为中心并受其引力维持运转的天体系统
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。
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 。
太阳采用核聚变的方式向太空释放光和热
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 。
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。
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
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。
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?
太阳系的八大行星"大家族"宇宙多大?
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。
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 。
天狼星的系统质心距离地球约为8.6光年
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?
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。
太阳系位于距银河系中心大约2.4~2.7万光年的位置
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。
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 。
奥尔特云距离太阳约50000 100000个天文单位
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。探索宇宙之外
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。
太阳在银河系中的位置
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。
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 。
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
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。
"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!
宇宙中的地球概念图人之渺小,活出色彩
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 。
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
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 。