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如果太阳系相当于乒乓球大小,那银河系和可观测的宇宙有多大?

发布时间:2022-08-14 11:09:31

前不久答了一个地球如果缩小为兵乓球,太阳有多大,银河系有多大的问题。现在这个问题依然是个小学生算术题。目前科学界认为太阳系引力半径约1光年,请注意,这只是“约”。对太阳系范围的认定没有一个标准统一的数据,有的认为太阳系的范围以距离最远的行星为界,原来是冥王星轨道为界,半径约59亿公里;后来冥王星被开除出了行星队伍,最远的行星就是海王星了,距离太阳约45亿公里;有的认为应该以太阳风顶层为界,就是太阳风影响的范围,半径约120个天文单位,约180亿公里。

这些与太阳引力半径比就是小巫见大巫了。科学猜想在太阳引力半径边缘,有一个奥尔特云带,这个云带很厚,包裹着太阳(见上图),主要由冰冻的彗星组成,我们现在看到的彗星都是来自这个区域。

这个引力边缘有1光年多。1光年为9.46万亿公里,是太阳风顶层的500多倍。

银河系像一个铁饼,或者一个小孩们玩的旋转风车,中间厚,边缘薄。早些年认为银河系直径约10万光年,随着这些年科学观测能力的不断提升,人们发现原来对银河系直径大大低估了,现在认定银河系直径约20万光年。

这个并非小孩子过家家随意变动,而是不断有新的观测数据支撑,这里不细说。

科学界形成广泛共识的标准宇宙模型认为,宇宙于138.2亿年前由一个奇点大爆炸诞生,一诞生就不断地胀大,经过暴涨阶段和以后不断高速膨胀,现在可观测宇宙半径已经达到465亿光年。

根据这几组数据,我们用小学算术来算一下,如果太阳系缩小为一个乒乓球大小,银河系和可观测宇宙有多大。

我们设太太阳系直径为2光年,银河系直径就是太阳系的10万倍,可观测宇宙直径就是银河系的46.5万倍。乒乓球直径为4厘米,太阳系缩小为直径4厘米,银河系同比例缩小,就成为一个4公里的铁饼状大盘子,而可观测宇宙直径也同比例缩小,就只有186万公里直径了。

186万公里有多少?一个的哥一生如果跑的勤快些,就能跑出这个公里数。地球的引力范围(希尔球半径)约150万公里,这个可观测宇宙也就刚刚摆脱地球引力,太小了点吧。

在这个宇宙的微缩景观里,太阳就是乒乓球中心的一粒尘埃,包裹着这粒尘埃的奥尔特云带就像一个乒乓球,太阳系这个兵乓球漂浮在一个4公里的小城镇中,而这个小城镇则漂浮在一个直径180万公里的大泡泡表面,这个泡泡还在不断膨胀长大。

就是这样,是否算对了,请检验,不过只是数字游戏,不必当真。

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我以前曾以一粒黄豆和标准体育场作比喻来形象的表示宇宙的大小:如果把地球比作一粒黄豆,太阳系的大小就相当于一个标准体育场;如果把太阳系比作一粒黄豆,

那银河系就相当于一个标准体育场;

如果把银河系比作一粒黄豆,总星系(可观测宇宙)就相当于一个标准体育场……。现在题主把太阳系比作乒乓球,问银河系和可观测宇宙有多大?咱们可以先看看乒乓球是黄豆的多少倍,标准体育场是黄豆的多少倍,然后粗略估算一下银河系和可观测宇宙的会变成多大,最后再精确算一下。有一点提前说明一下:这里说的大小当然指的是体积,但为了直观和简化计算,我们只比较直径或半径即可。

如果太阳系相当于乒乓球大小,对银河系和可观测宇宙的粗略估算

我们知道,一颗黄豆直径大约0.4厘米,一个乒乓球的直径有4厘米,乒乓球刚好是黄豆的10倍。一个标准体育场加上四周看台的直径有300米左右,那10倍就是3000米左右。也就是说,按我以前的比较法算出,当太阳系相当于乒乓球大小时,银河系直径是3000米。咱们再看可观测宇宙变成多大了,300米直径的体育场是0.4厘米直径的黄豆的75000倍,这样可观测宇宙就变为3000x75000=225000000米=22.5万千米。

以上就是对银河系和可观测宇宙粗略的估计。

咱们按太阳系和乒乓球的真实比例具体算一下。我们首先要知道太阳系有多大,下面咱们来逐步了解一下。太阳系最外围的大行星――海王星距太阳的距离约为45亿千米,合30个天文单位(1天文单位等于日地平均距离,大小为1.49亿千米)。被开除出太阳系大行星的冥王星平均距太阳为39个天文单位,它是柯伊伯带的一颗矮行星,柯伊伯带是位于海王星之外,

由冰和残骸组成的环带,是短期慧星如哈雷慧星的发源地,扩散在距太阳30――500个天文单位之处,最远处合750亿千米。它是否就是太阳系的最边缘了?答案当然不是。

从科学角度考虑,太阳系到何处结束,应该由太阳风和太阳引力两者来决定。

太阳风能影响到星际介质的距离大概是冥王星到太阳距离的四倍――160个天文单位,即240亿千米。目前美国的“旅行者一号和二号”大概就处于这个距离,即太阳风的顶层,

因此当时有科学家说旅行者号探测器已经飞出太阳系了,进入星际介质了。但太阳引力所能及的有效范围,也就是太阳的“洛希球”的半径是这个距离的千倍以上,有16万天文单位,即24万亿千米,约合2.5光年。

从这个角度讲,旅行者号探测器还远远没有飞出太阳引力范围,也就远远没有飞出太阳系,照目前的速度,还需几万年。

那太阳系直径真的是5光年吗?目前科学家一般以假设存在的、包围着太阳系的“奥尔特云”的最大范围作为太阳系的大小,

奥尔特云距离太阳在50000――100000天文单位,差不多约合1光年,也就是说太阳系的直径为2光年,约合18.9万亿千米。

最后结论:如果太阳系相当于乒乓球大小,那银河系和可观测宇宙到底有多大?知道了太阳系的大小,又知道了乒乓球的大小,我们只要再知道银河系的大小,便很容易算出:

当太阳系相当于乒乓球大小时,银河系相当于多大。最新资料显示,银河系直径由原来的10万光年修改为20万光年,大小(直径)是太阳系直径的10万倍,已知乒乓球为4厘米,则它的10万倍为4000米,即当太阳系相当于乒乓球大小时,银河系就变成4000米。这个数字和上面粗略估计的3000米差不多。

咱们再来看可观测宇宙变成多大了,目前可观测宇宙直径为930亿光年,

是银河系的46.5万多倍,那4000x46.5万=184.2万(千米),即当太阳系相当于乒乓球时,可观测宇宙就是184.2万千米。这个数字和上面的粗略估计的22.5万千米差了几倍,这个差异一部分原因出在银河系大小的修改上。

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