是天上的星星多,還是地上的沙粒多?

2023-07-28     魅力科學君

原標題:是天上的星星多,還是地上的沙粒多?

天上的星星,和地上的沙粒,其數量都是非常龐大的,那它們中的哪個數量更多呢?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若干光年外的恆星,由於恆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量並沒有想像中的那麼多,根據科學家的估算,我們能夠直接用肉眼觀測到的恆星,絕大部分都在1000光年這個範圍之內,其數量也就幾千顆。

所以如果將天上的星星定義為我們肉眼可見的恆星,那地球上的沙粒就肯定要多得多,毫不誇張地講,地球上隨便一處沙灘所含的沙粒,其數量都遠遠地超過了我們肉眼可見的恆星。

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恆星,那肯定是天上的星星更多,原因很簡單,根據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恆星,地球上的沙粒數量就算再多,也終究是有限的,根本無法與之相比。

實際上,由於光速的限制,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」中所有的恆星呢?這就可以比較一下了。

觀測數據表明,宇宙中的恆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,每個星系的恆星數量大約為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」中恆星數量。

「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域中有多少個星系,就可以大致估算出「可觀測宇宙」的星係數量。

2012年9月25日,NASA發布了「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,然而在這麼小的區域中,就存在著大約5500個星系。

將5500乘以3000萬再乘以1000億(星系恆星數量的平均值),我們就可以計算出,「可觀測宇宙」中恆星數量大約為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字,那地上的沙粒數量又是多少呢?這也只能進行大致估算。

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

已知地殼占地球質量的大約0.42%,地球質量約為5.965億億億千克(5.965 x 10^24千克),據此可以計算出,地球上沙粒的總質量約為2505億億千克(2.505 x 10^19千克),再將這個數字除以沙粒的平均質量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,地上的沙粒數量就比「可觀測宇宙」中的恆星數量高出了一個數量級,因此可以說,如果我們將「天上的星星」定義為「可觀測宇宙」中所有的恆星,那麼地上的沙粒就應該比天上的星星更多。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/1718043c0d0bf3727c24a4ffb3cea9d1.html