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天上的恒星与地上的沙子,到底哪个更多呢?我们先从宇宙中有多少恒星
天上的恒星与地上的沙子,到底哪个更多呢?我们先从宇宙中有多少恒星开始说起。

在宇宙中,恒星被分为若干星系,当我们用肉眼观察夜空的时候,所有可以被观察到的恒星都属于同一个星系,也就是银河系。在银河系中,我们太阳系的中心,也就是太阳,只是其中微不足道的恒星之一。

一个多世纪以来,我们已经知道了宇宙中有着数量众多的星系,但是它们都需要借助天文望远镜的帮助才能被观察到,除了距离我们最近的仙女座星系,它就位于我们可以在夜空中用肉眼观测到的同名星座附近。

仙女座星系,由星系演化探测器望远镜拍摄,它因为坐落在仙女座“附近”而得名,是一个通过肉眼或者简单的双筒望远镜就可以被观察到的星系。

当然,这个在天空中看起来所谓的“附近”也没有那么近:构成仙女座的恒星都属于银河系,距离我们不过几百光年,而仙女座星系距离我们却有250万光年。

想要确定宇宙中恒星的数量,我们需要回答两个问题:一是一个星系大约能容纳多少颗恒星,二是宇宙中有多少星系。

根据天文学家对仙女座星系的观测发现,这个星系大约包含1万亿(10的12次方)颗恒星。而对于银河系来说,确定恒星的数量有点儿困难(因为我们正在其中)。不过我们也可以估计一下,银河系中大概有4000亿颗恒星。

这可真是个相当巨大的数字!想象一下,如果我们所有的地球人可以平分银河系中的所有恒星,那么我们每个人将会得到50颗恒星。

当然了,所有这些星系的大小并不是相同的:我们已经知道的星系当中就有规模是我们银河系100倍的星系。

不过,仙女座星系和银河系看上去都是很典型的星系,我们就假设一个星系包含的恒星大概有1万亿颗。

那么宇宙中又有多少个星系呢?以目前的观测数据,还无法确定宇宙的边界,也就是说我们还不知道宇宙到底有多大,那么也就很难弄清楚宇宙中有多少个星系了。

不过通过哈勃天文望远镜,天文学家们对准天空中一个极其黯淡的小角落,将望远镜设置为最高倍数并拍下了一张照片。这张照片是由将近300个小时的曝光叠加而成,上面有非常多的光点,而这些光点几乎都是一个星系。

在这张很小的照片中,天文学家们统计出的星系超过了1万个,而这张照片所覆盖的,仅仅是太空中极其微小的一块。如果把太空比作人的手臂,那么这张照片所占的面积就相当于手臂上的一个针孔那么大。

这片区域是如此之小,以至于如果想要拍摄我们头顶之上的夜空全景,则需要拍摄1000万张这样的照片叠加在一起才能办到。

也就是说,我们头顶上的这片星空之中,大约有1000亿个星系,而这仅仅是在哈勃望远镜的观测范围之下我们可以观测到的星系总数。

现在我们能大致算出宇宙中恒星的数量了:宇宙中大约有1000亿个星系,每个星系中大约有1万亿颗恒星。将两个数字相乘,我们就得到宇宙中的恒星总数有:100 000 000 000 000 000 000 000(23个零)。

那么地球上有多少粒沙子呢?这个问题其实比宇宙有多少恒星还要难回答,我们也只能估算。

为了方便计算,让我们假设整个世界的海岸线上都均匀分布着一道笔直的、100米宽、10米深的沙滩,而全球海岸线的总长度约为100万千米(卫星观测所得)。

100万千米长,100米宽,10米深:将这三个数据相乘,我们算出了地球上所有海滩之上大约容纳有总和为1万亿立方米的沙子。

现在,我们需要估算一下1立方米的容积之内,会有多少粒沙子。当然了,这也和沙子的个头大小有关:在海滩上抓起满满一把沙子,我们可以通过肉眼来大致估算一下,大部分沙子的直径还不到1毫米。

那么让我们假设沙子的平均直径为0.25毫米,于是可以算出,1立方米的沙立方中应该包含大约1000亿粒沙子。

让我们进行最后一步计算,地球上大约共有1万亿立方米的沙立方,每1立方米沙立方中包含大约1000亿粒沙子,将3个数据相乘可以得出我们地球上沙子的总数量,也是100 000 000 000 000 000 000 000,一个1后面23个0。

也就是说地球上的沙子数量与宇宙中的恒星数量,处于同样的数量级。你可能会说,我们只是计算了沙滩上的沙子数量,而沙漠里还有无数颗沙子,把这些沙子加上会不会比宇宙中的恒星数量多呢?

答案是否定的,因为我们计算恒星数量时,是通过统计哈勃望远镜拍摄的那张照片上的光点得出的,但宇宙中还有无数我们看不到的光点或者恒星。

上文中我们也提到,以人类目前的技术,我们还无法观测到宇宙的边界,而目前能够观测到的宇宙直径为930亿光年,这只是能观测到的边界大小。

事实上,宇宙从诞生之初就一直处于膨胀之中,而宇宙的膨胀速度是可以超过光速的,也就是说在宇宙的边缘之外,有无数恒星正以超过光速的速度在远离我们,那么无论再过多久,我们也不可能观测到那些恒星。

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