CICC科普栏目｜宇宙空间——几乎是空空的

中国指挥与控制学会

如果你来到一个没有光污染的荒郊野外，仰望星空，也许会觉得，这是一个多么拥挤的宇宙啊！

然而，宇宙实际上十分空旷。我们甚至可以认为，宇宙几乎空无一物。

我们先从微观世界开始。组成我们周围世界和我们自己的是原子。我们知道，原子很小。

如果把一个原子放大到一颗玻璃球那么大。

你的拳头会有多大呢？

答案是：和地球一样大。

然而，原子内部基本上是空的。原子包含原子核和电子，剩下的是大量一无所有的空间，大概有这么多：

如果把这些空间都压缩掉，全世界人口只有这么一勺：

再来看看空旷的太空。

关于地球和月球，我们常常看到这样的图片。

但是，它并没有体现出真实的比例。真实的比例是这样的：

我们熟悉的太阳系主要包括太阳和八大行星，其中最远的海王星距离太阳30个天文单位，即地球-太阳距离的30倍。其实，所有这些大行星都可以排列到地球和月球之间这0.0026天文单位的距离内：

这个范围内包含了太阳系的绝大部分物质，但是却远远不是太阳系的边界。来看看现在认识到的太阳系有多大吧。

1. 内太阳系。最外层的行星是木星
2. 外太阳系。最外层是柯依伯带和冥王星。
3. 小行星Sedna的轨道。
4. 奥尔特云的内层。

下面来看看银河系。

恒星密度指单位空间中恒星的数量，这个概念可以告诉我们银河系有多空旷。

太阳附近的恒星密度是每立方光年有0.004颗恒星，也就是说250立方光年才会有一颗恒星。太阳的体积是1.41 x 10^18立方公里。就是说，这个空间的大小是太阳的1.5 x 10^23倍。

这相当于在地球这么大的空间里，只有一个足球。

银河系中有超过70%的是比太阳更小的红矮星，放在这样的空间中，它们相当于乒乓球的大小。

银河系中心和球状星团都是恒星最密集的地区，可以达到太阳附近物质密度的500倍。相当于在地球这么大的空间中放500个球。

银河系以外，是以十万或百万光年计算的虚无。下图是我们知道的所有宇宙空间。

如果把所有的物质分摊到这个空间，它的密度是每立方米6个质子。地球这么大的空间，它的质量只有1粒沙。

最后，我们眼中一无所有的真空，其实充满了量子起伏，无数的粒子和反粒子在其中出现，消失。从某种角度来看，其实这是一个喧嚣的宇宙。

来源：宇宙生命和一切，以上文章观点仅代表文章作者，仅供参考，以抛砖引玉！

转自：数学加油吧

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