天上的星星,地球上的沙子,哪个数量更多?

魅力科学君 2025-02-01 12:55:42

天上的星星,地球上的沙子,哪个数量更多?要回答这个问题,我们有必要先来明确一下“天上的星星”的定义。

首先来讲,在地球的夜空中,我们肉眼能看到的星星,几乎全部都是恒星,然而这些恒星的数量其实比想象中的少得多,即使是在观测条件理想的情况下,我们在地球夜空中能直接看到的恒星也就只有几千颗,并且它们绝大多数都位于1千光年的距离范围之内。

所以将“天上的星星”定义为我们能直接在地球夜空中看到的恒星,那显而易见的就是,地球上的沙子肯定多得多,毕竟随便抓几个沙子,沙粒的数量就可以达到几千颗。

另一方面,如果将“天上的星星”定义为宇宙中所有的恒星,那也没办法比,毕竟我们根本不知道宇宙有多大,甚至有理论认为,宇宙可能是无限的。

实际上,由于光速的限制以及宇宙的膨胀,我们其实只能看到宇宙的一部分,这部分也被称为“可观测宇宙”,尽管“可观测宇宙”的直径高达9百多亿光年,但它毕竟是一个有限的范围,其中的恒星数量当然也是有限的,所以如果将“天上的星星”定义为“可观测宇宙”中的所有恒星,那可以比一下了。

根据已知的观测数据,宇宙中的恒星绝大部分都存在于星系之中,而在宏观尺度上,宇宙中的星系分布是均匀的,星系中的恒星数量平均数约为1000亿颗,所以只需要知道一小部分天区的星系数量,就可以据此估算出“可观测宇宙”中的恒星数量。

2012年,NASA发布了“哈勃极深场”(The Hubble eXtreme Deep Field,简称HXDF)的观测结果,其观测区域覆盖了整个天空的大约3120万分之一,其实包含了大约5500个星系。基于这一数据就可以估算出,“可观测宇宙”中恒星数量大约为171.6万亿亿颗(1.716 x 10^22颗)。

但这还没完,因为在2016年10月的时候,《自然》杂志上发布了一篇名为《宇宙中的星系比研究人员想象的多十倍》的论文,研究人员在论文中指出,由于观测水平的限制,我们能直接观测到的星系数量其实只占“可观测宇宙”中的一小部分。

在研究工作中,他们通过对已知星系的亮度、光谱、质量分布以及宇宙宏观结构等信息进行分析,并结合与之相关的理论模型,估算出“可观测宇宙”中星系的数量大约有2万亿个。

在经过后续的多次验证之后,该研究结果目前已得到科学界的普遍认同,所以如果按此计算的话,那么“可观测宇宙”中的恒星数量就大约为2000万亿亿颗(2 x 10^23颗)。

好的,我们再来看看地球上的沙子数量。地球上的沙子广泛分布于沙漠、海滩、海底、河滩以及河床等区域,根据已知测量数据的综合估计,其总质量约为地壳的千分之一。

已知地壳的质量大约是地球质量0.42%,地球质量约为5.965亿亿亿千克(5.965 x 10^24千克),地球上沙粒的平均质量约为0.00015千克,据此我们就可以估算出,地球上的沙子数量,大约有1670万亿亿颗(1.67 x 10^23颗)。

可以看到,如果将“天上的星星”定义为“可观测宇宙”中的所有恒星,那么按照上面的计算,天上的星星数量(2000万亿亿颗)就应该比地球上的沙子(1670万亿亿颗)多一点。不过考虑到计算的误差,我们可以认为,两者的数量应该是差不多的,不得不说,这实在是太巧了,你觉得呢?

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