宇宙空间——几乎是空空的
如果你来到一个没有光污染的荒郊野外,仰望星空,也许会觉得,这是一个多么拥挤的宇宙啊!
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然而,宇宙实际上十分空旷。我们甚至可以认为,宇宙几乎空无一物。
我们先从微观世界开始。组成我们周围世界和我们自己的是原子。我们知道,原子很小。
如果把一个原子放大到一颗玻璃球那么大。
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你的拳头会有多大呢?
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答案是:和地球一样大。
然而,原子内部基本上是空的。原子包含原子核和电子,剩下的是大量一无所有的空间,大概有这么多:
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如果把这些空间都压缩掉,全世界人口只有这么一勺:
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再来看看空旷的太空。
关于地球和月球,我们常常看到这样的图片。
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但是,它并没有体现出真实的比例。真实的比例是这样的:
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我们熟悉的太阳系主要包括太阳和八大行星,其中最远的海王星距离太阳30个天文单位,即地球-太阳距离的30倍。其实,所有这些大行星都可以排列到地球和月球之间这0.0026天文单位的距离内:
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这个范围内包含了太阳系的绝大部分物质,但是却远远不是太阳系的边界。来看看现在认识到的太阳系有多大吧。
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1. 内太阳系。最外层的行星是木星
2. 外太阳系。最外层是柯依伯带和冥王星。
3. 小行星Sedna的轨道。
4. 奥尔特云的内层。
下面来看看银河系。
恒星密度指单位空间中恒星的数量,这个概念可以告诉我们银河系有多空旷。
太阳附近的恒星密度是每立方光年有0.004颗恒星,也就是说250立方光年才会有一颗恒星。太阳的体积是1.41 x 10^18立方公里。就是说,这个空间的大小是太阳的1.5 x 10^23倍。
这相当于在地球这么大的空间里,只有一个足球。
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银河系中有超过70%的是比太阳更小的红矮星,放在这样的空间中,它们相当于乒乓球的大小。
银河系中心和球状星团都是恒星最密集的地区,可以达到太阳附近物质密度的500倍。相当于在地球这么大的空间中放500个球。
银河系以外,是以十万或百万光年计算的虚无。下图是我们知道的所有宇宙空间。
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如果把所有的物质分摊到这个空间,它的密度是每立方米6个质子。地球这么大的空间,它的质量只有1粒沙。
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最后,我们眼中一无所有的真空,其实充满了量子起伏,无数的粒子和反粒子在其中出现,消失。从某种角度来看,其实这是一个喧嚣的宇宙。