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宇宙到底有多大,宇宙之外是什么

发表时间:2019-08-23 19:55:24  来源:网络  浏览:次   【】【】【

宇宙的尺度,可以说难以想象

一直以来,天文学家们都不得不面对这样一个事实:宇宙的大小仍然是个未解之谜。在人类历史早期,人们就已经开始探寻地球离月亮、太阳,以及其他星体的距离。随着时间推移,天文学家们发现,宇宙总是比我们想象的更加广阔,但古希腊人认为,星星都固定在并不那么遥远的苍穹之上。而今天的天文学家们都知道宇宙是如此之大,浩瀚无垠。

宇宙到底有多大

今日的宇宙,到底有多大?你能想象得到吗?


公元前3世纪,古希腊天文学家阿里斯塔克斯尝试通过测量上弦月时月球与太阳的角距找出地月距离与地日距离之间的关系。由于测量所提供的数据并不精确,结论指出地日距离仅为地月距离的20倍。今天我们已经知道了实际上是400倍,但在那个时代,这一结果仍然是革命性的,它确立了太阳比人们以为的更加庞大,更为遥远。

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几十年后,另一名古希腊天文学家喜帕恰斯,通过巧妙计算月食发生时月亮穿过地球阴影的时间,成功推算了地月距离,误差小于10%。在此之前另一名天文学家埃拉托斯特尼算出地球直径为42 000km(实际直径为40 000km),这一数字为喜帕恰斯的计算做出了重要贡献。

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公元140年,希腊天文学家克罗狄斯·托勒密提出了第一个准确的天文算法。从简单的几何角度,托勒密解释了如何利用视差计算地球与其他星体之间的距离。

然而在几乎两个世纪之后,各种天文观测设备才逐渐发展完善,更加精确地观测视差。1672年,意大利籍法国天文学家让-多米尼克·卡西尼与同僚让·里歇尔,分别在巴黎和法属圭亚那同时观测火星时,精确测定了日地平均距离(也就是我们今天所称的“一个天文单位”)。

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宇宙到底有多大

第一位测出其他恒星与地球之间距离的天文学家,是德国人弗里德里希·贝塞尔。1838年,他成功推算出天鹅座61星距我们11光年之遥。

如今天文学家们会用很多不同方式去测量宇宙中的距离。如果要观测银河系内部,那么一般都会用视差法衍生出的方法。如果要观测银河系以外,则会利用不同种类的造父变星(名称源于仙王座δ星)。这是一种非常明亮的恒星,亮度程周期性变化。

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另一种测量银河系大小的方法,就是观测1a型超新星。这种恒星在爆炸时总会放出相似且等量的能量,将其可观测亮度与“常规超新星爆炸”的已知强度与亮度比较,即可得出距离。

感谢现有的这些天文观测方法,我们知道了至今宇宙的大小都无法想象。举个例子,现在已知最遥远的星系发出的光,要花100亿年才能到达地球。我们很难意识到这个数字具体代表什么,但可以通过将更小一些的东西具体化,比如我们的太阳系,来尝试让大家明白100亿光年的含义。

太阳,和其他围绕着太阳的行星,以及成千上万无数更小的星体组成了太阳系。围绕着太阳系的奥尔特星云标志着太阳系的外缘,直径1.6光年,布满了彗星。而我们都知道,一光年约等于十万亿公里。

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如果我们拿太阳系中最小最远的冥王星比作一个直径1毫米的大头针顶端,太阳则相当于两个沙滩球那么大(每个直径30厘米),且距离大头针2.6公里开外。而如果把这两个沙滩球放到温哥华,那么奥尔特星云则会在圣约翰(加拿大)!

我们太阳系位处银河系的旋臂上,这一碟形星系集中了大约有2000亿颗恒星。银河系的直径大概是10万光年,在这个尺度上,太阳系根本不值一提。如果我们再次将太阳系(直径1.6光年)比作大头针的话,银河系则相当于一整个冰球场!

银河系和其他同类星系均属于本星系群,目前已知的有35个成员。我们在既没有月亮也没有光污染的夜晚仅凭肉眼就能看到的仙女座,就是其中最大的一员。本星系群中的其他星系如大小麦哲伦星云,都不如银河系大。

本星系群的体积直径有1000万光年,中心位于仙女座与银河系之间。如果我们还将太阳系比作大头针,银河系比作冰球场,那么本星系群的直径则为6.25km。

本星系群又属于更大的超星系团,即本超星系团,由几十个类似本星系群的星系团构成。而室女座超星系团中央的超大质量“食人星系”M87,由于持续拉近吞并相邻的星系,使距银河系5000万光年的室女座超星系团位于本超星系团的中心。

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宇宙之外是什么

超星系团之间由无尽的虚空和极少数星系构成了丝状结构,每个超星系团都相距1000万光年之外,横跨上千万光年。正是这种无边无际的虚空,组成了至少直径130亿光年的宇宙。我们的能力也仅限于此了,超出这一距离,什么也观测不到。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. SylviaBlanc

作者:天文在线