天上的星星,地球上的沙子,哪個數(shù)量更多?要回答這個問題,我們有必要先來明確一下“天上的星星”的定義。
首先來講,在地球的夜空中,我們?nèi)庋勰芸吹降男切牵瑤缀跞慷际呛阈牵欢@些恒星的數(shù)量其實(shí)比想象中的少得多,即使是在觀測條件理想的情況下,我們在地球夜空中能直接看到的恒星也就只有幾千顆,并且它們絕大多數(shù)都位于1千光年的距離范圍之內(nèi)。
所以將“天上的星星”定義為我們能直接在地球夜空中看到的恒星,那顯而易見的就是,地球上的沙子肯定多得多,畢竟隨便抓幾個沙子,沙粒的數(shù)量就可以達(dá)到幾千顆。
另一方面,如果將“天上的星星”定義為宇宙中所有的恒星,那也沒辦法比,畢竟我們根本不知道宇宙有多大,甚至有理論認(rèn)為,宇宙可能是無限的。
實(shí)際上,由于光速的限制以及宇宙的膨脹,我們其實(shí)只能看到宇宙的一部分,這部分也被稱為“可觀測宇宙”,盡管“可觀測宇宙”的直徑高達(dá)9百多億光年,但它畢竟是一個有限的范圍,其中的恒星數(shù)量當(dāng)然也是有限的,所以如果將“天上的星星”定義為“可觀測宇宙”中的所有恒星,那可以比一下了。
根據(jù)已知的觀測數(shù)據(jù),宇宙中的恒星絕大部分都存在于星系之中,而在宏觀尺度上,宇宙中的星系分布是均勻的,星系中的恒星數(shù)量平均數(shù)約為1000億顆,所以只需要知道一小部分天區(qū)的星系數(shù)量,就可以據(jù)此估算出“可觀測宇宙”中的恒星數(shù)量。
2012年,NASA發(fā)布了“哈勃極深場”(The Hubble eXtreme Deep Field,簡稱HXDF)的觀測結(jié)果,其觀測區(qū)域覆蓋了整個天空的大約3120萬分之一,其實(shí)包含了大約5500個星系。基于這一數(shù)據(jù)就可以估算出,“可觀測宇宙”中恒星數(shù)量大約為171.6萬億億顆(1.716 x 10^22顆)。
但這還沒完,因?yàn)樵?016年10月的時候,《自然》雜志上發(fā)布了一篇名為《宇宙中的星系比研究人員想象的多十倍》的論文,研究人員在論文中指出,由于觀測水平的限制,我們能直接觀測到的星系數(shù)量其實(shí)只占“可觀測宇宙”中的一小部分。
在研究工作中,他們通過對已知星系的亮度、光譜、質(zhì)量分布以及宇宙宏觀結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行分析,并結(jié)合與之相關(guān)的理論模型,估算出“可觀測宇宙”中星系的數(shù)量大約有2萬億個。
在經(jīng)過后續(xù)的多次驗(yàn)證之后,該研究結(jié)果目前已得到科學(xué)界的普遍認(rèn)同,所以如果按此計算的話,那么“可觀測宇宙”中的恒星數(shù)量就大約為2000萬億億顆(2 x 10^23顆)。
好的,我們再來看看地球上的沙子數(shù)量。地球上的沙子廣泛分布于沙漠、海灘、海底、河灘以及河床等區(qū)域,根據(jù)已知測量數(shù)據(jù)的綜合估計,其總質(zhì)量約為地殼的千分之一。
已知地殼的質(zhì)量大約是地球質(zhì)量0.42%,地球質(zhì)量約為5.965億億億千克(5.965 x 10^24千克),地球上沙粒的平均質(zhì)量約為0.00015千克,據(jù)此我們就可以估算出,地球上的沙子數(shù)量,大約有1670萬億億顆(1.67 x 10^23顆)。
可以看到,如果將“天上的星星”定義為“可觀測宇宙”中的所有恒星,那么按照上面的計算,天上的星星數(shù)量(2000萬億億顆)就應(yīng)該比地球上的沙子(1670萬億億顆)多一點(diǎn)。不過考慮到計算的誤差,我們可以認(rèn)為,兩者的數(shù)量應(yīng)該是差不多的,不得不說,這實(shí)在是太巧了,你覺得呢?
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