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是天上的星星多,還是地上的沙粒多?

魅力科學君 | 2023-07-29 08:14:52

天上的星星,和地上的沙粒,其數(shù)量都是非常龐大的,那它們中的哪個數(shù)量更多呢?要討論這個問題,我們首先需要對“天上的星星”進行明確的定義,才能夠具體比較到底是天上的星星多,還是地上的沙粒多。

當我們仰望星空的時候,天上的星星幾乎全部都是距離我們?nèi)舾晒饽晖獾暮阈?,由于恒星的視亮度會隨著距離的增加而不斷降低,因此我們所能看到的星星數(shù)量并沒有想象中的那么多,根據(jù)科學家的估算,我們能夠直接用肉眼觀測到的恒星,絕大部分都在1000光年這個范圍之內(nèi),其數(shù)量也就幾千顆。


(資料圖)

所以如果將天上的星星定義為我們?nèi)庋劭梢姷暮阈?,那地球上的沙粒就肯定要多得多,毫不夸張地講,地球上隨便一處沙灘所含的沙粒,其數(shù)量都遠遠地超過了我們?nèi)庋劭梢姷暮阈恰?

另一方面來講,如果我們將“天上的星星”定義為宇宙中所有的恒星,那肯定是天上的星星更多,原因很簡單,根據(jù)目前我們對宇宙的認知,宇宙很可能是無限大的,而在無限大的宇宙中,就應該存在著無限多的恒星,地球上的沙粒數(shù)量就算再多,也終究是有限的,根本無法與之相比。

實際上,由于光速的限制,我們只能看到宇宙的一部分,這一部分也被稱為“可觀測宇宙”,那如果我們將“天上的星星”定義為“可觀測宇宙”中所有的恒星呢?這就可以比較一下了。

觀測數(shù)據(jù)表明,宇宙中的恒星絕大部分都不是孤獨的,它們會聚集在一起,形成各式各樣的星系,平均下來,每個星系的恒星數(shù)量大約為1000億顆,所以我們只需要知道“可觀測宇宙”有多少個星系,就可以估算出“可觀測宇宙”中恒星數(shù)量。

“可觀測宇宙”的直徑高達930億光年,以目前的觀測能力,我們根本就無法仔細地去了解“可觀測宇宙”中的每一處區(qū)域,但好消息是,從宏觀的尺度上來看,“可觀測宇宙”中的星系分布是均勻的,因此我們可以仔細觀測天空中極小一部分區(qū)域中有多少個星系,就可以大致估算出“可觀測宇宙”的星系數(shù)量。

2012年9月25日,NASA發(fā)布了“哈勃極端深場”(The Hubble eXtreme deep field,縮寫為XDF),這是一張由哈勃望遠鏡拍攝的宇宙深處影像,其總曝光時間超過200萬秒,該影像覆蓋的區(qū)域不到滿月直徑的10分之1,僅占整個天空的3000萬分之1,然而在這么小的區(qū)域中,就存在著大約5500個星系。

將5500乘以3000萬再乘以1000億(星系恒星數(shù)量的平均值),我們就可以計算出,“可觀測宇宙”中恒星數(shù)量大約為165萬億億顆(1.65 x 10^22顆)。不得不說,這是一個非常龐大的數(shù)字,那地上的沙粒數(shù)量又是多少呢?這也只能進行大致估算。

盡管地上的沙粒廣泛分布于沙漠、海灘、河床等等不同的區(qū)域,但它們都有一個共同點,那就是它們只存在于地球的地殼之中,為了方便計算,我們不妨將地球上沙粒的總質(zhì)量設(shè)為地殼質(zhì)量的千分之1(這個比例差不了太多)。

已知地殼占地球質(zhì)量的大約0.42%,地球質(zhì)量約為5.965億億億千克(5.965 x 10^24千克),據(jù)此可以計算出,地球上沙粒的總質(zhì)量約為2505億億千克(2.505 x 10^19千克),再將這個數(shù)字除以沙粒的平均質(zhì)量0.00015千克,我們就可以得到,地上的沙粒大約有1670萬億億顆(1.67 x 10^23顆)。

可以看到,按照上述的計算,地上的沙粒數(shù)量就比“可觀測宇宙”中的恒星數(shù)量高出了一個數(shù)量級,因此可以說,如果我們將“天上的星星”定義為“可觀測宇宙”中所有的恒星,那么地上的沙粒就應該比天上的星星更多。

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