茫茫宇宙,如何測量它的大小、距離和速度?這一屆科學家太優秀!

2021-01-09 大狗子的秀

描述宇宙的數字大得讓人難以想像，在人類觀測到的一部分宇宙間就有大約1000億個星系！而每個星系又有數十億顆恆星！其中仙女座星系距離我們大約250萬光年，地球圍繞太陽轉動的速度，約為66000英裡每小時！面對如此巨大的體積，距離和速度我們大多數人都會覺得無法描述，但是有沒有辦法將宇宙的尺度變得通俗具體一些，方便我們了解其大小、距離以及速度的方式呢？

地球雖然地域廣闊，有深深的海洋，也有崇山峻岭！但是與廣袤的宇宙相比較起來不過滄海一慄，這個時候數字就是一個符號，我們已經體會不到它的意義了！人類的大腦擅長處理日常生活中的那種數字規模！我們或許知道每小時移動100英裡是什麼感覺，但每小時1億英裡，像百萬、十億和萬億這樣的數字對我們常人是無法想像的！因為平心而論，大多數人都沒有任何以十億或萬億的概念！所以，如果大腦不能感受宇宙的宏大規模，我們又怎麼能理解這茫茫宇宙呢？

然而今天小編告訴大家，對宇宙物體建立比例模型就很有用！因為這樣能把它們按比例縮小到我們日常生活裡的尺度！我們可以先把太空中的主要角色，行星、恆星和星系縮小到合適的尺度，大小由兩種描述方式！我們可以測量其維度，即高度、長度和寬度！也可以計算它的分量，也就是質量！但是體積不大不總是意味著質量重！

比如說，一個氣球與保齡球體積相同，但保齡球更重，因為它密度大，同樣的體積裡塞進了更重的質量！為幫助我們理解宇宙裡的一些龐然大物，談文學家蘿拉.丹麗參觀了一場怪獸比賽，那裡經常有質量迥異的物體相互碰撞！從小玩具車到特大怪獸車一應俱全，質量也都各不相同，這樣可以幫助我們理解，太陽系裡不同物質的質量對比情況，以及天陽與其他恆星相比質量優勢怎樣的！

首先對比的是木星！它被認為是行星之王是有道理的！因為它的質量超過了4000億億磅，也就是說，數字4後面跟著27個零！換言之，其質量相當於三百多個地球，即便如此，它與太陽相比還是微不足道的，太陽的質量在我們太陽系裡遙遙領先！比其最大行星木星的質量，要大一千倍左右！但科學家試驗的一輛轎車大約是3000磅，而另一架小玩具卡車大約3磅，所以它們的差異與天陽和木星的差異相當，3000磅的車子很好地說明了這種壓倒性的差異！但是我們不能忘記，這是怪獸車比賽！代表我們太陽的是一輛垃圾車，也許它在後悔欺負了小木星！

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    如下圖的示意圖所示，用照相的方法先記錄恆星相對於其周圍恆星的位置，然後6個月之後，再用照相的方法記錄該恆星的位置，而此時的地球已經繞著太陽運行到了軌道的另一側，相當於位置相差了2個日地距離（稱為「天文單位」，符號是AU），這個距離雖然在茫茫宇宙中並不大，但在我們所能感知的範疇內卻已經是非常遠的距離了。
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    有時我們會很疑惑，太空中星體直徑的距離，如此之遠，科學家是怎麼確定的呢？今天我們就來說說幾種測量天體距離的方法，每種方法都有不同的精度，第一種方法最精確叫三角式插法，兩個人相隔一定距離觀察同一個物體時，物體到兩個人間的夾角叫時差角要想求物體到兩個人的距離分別是多少，可以把問題放進一個三角形來解決，兩個人和物體構成一個三角形，兩個人間的距離作為底邊已知底邊長和頂角視覺差就能利用三角法算出距離測量天體的距離也是同樣的原理。
  • 光速是宇宙中最快的速度,那麼科學家是怎麼測量它的呢?
    你想知道自己怎樣測量光速嗎？很簡單，讓我們先了解一下，人們從古至今是怎樣測量光速的！我們都知道，光速是宇宙中最快的速度。1849年，阿曼德·斐索測得了光速大約為298000km/s，離現今的299792458m/s已經算是相差很少了。光速那麼快，在1849年，科學家是怎麼得出來的呢？
  • 行星間的距離是如何測量的,通過測量行星的距離我們發現了什麼?
    除此之外，宇宙之中還有很多的小行星，以及恆星的最終歸宿紅巨星，乃至擁有無窮引力的黑洞。這些種種天體共同構成了我們豐富多彩的宇宙。我們在研究宇宙天體的時候，首先就會測量這些天體的距離。那麼這些距離是如何測定的呢？距離地球非常遙遠的天體距離的測量方式和近距離的天體測量方式是不同的，我們在這裡所說的主要是近距離的天體距離測量，比如地球周邊這些行星的距離。
  • 引力的傳播速度是光速,科學家是如何測量出來的?
    按照牛頓的經典力學來說，引力是瞬間作用的，不過愛因斯坦卻認為引力波與光速一致，而後來終於有科學家們證實了引力波的速度，與光速達到了一致。 首先提出萬有引力的是牛頓，在他看來引力可以描述成兩個物質之間的吸引力，不過後來愛因斯坦提出了廣義相對論，這與牛頓持相反的態度，他主張引力並不是一種單純的力，它其實是物體彎曲時空的結果，雖然現如今的宇宙天體運行都受到萬有引力的制約，但是很明顯它是已知的基本力中最弱的一個，尤其是在分子和原子尺度上。
  • 測量哈勃常數，探索廣闊宇宙
    如今宇宙學中最令人激動的事可能是我們還可以用另一種方法來測量宇宙的膨脹。宇宙一直在膨脹。我們根據可探測到的最遠的電磁輻射測量預測了一個膨脹率值，但這個值與從距離更近的物體處收集到的測量值不同。若這兩個數值真的不相容，可能標誌著目前用來描述宇宙演化的宏大理論被打破了。如今有科學家設計了一種令人興奮的新方法，這種方法不太依賴於人類假設的宇宙運作規律。
  • 光跑的這麼快 它的速度是如何測量的?
    其實光的速度也是有限的，只不過非常大。光在空氣中的速度約為3*10^8 m/s。這個速度有多快呢？光在一秒鐘內前進的距離大約就可以繞地球赤道7圈半，也就是說，幾乎一眨眼的時間光就可以毫不費力的環遊世界。從地球到月球的距離約為38萬公裡，光打個來回也僅僅需要兩秒多（事實上，地球和月球之間的準確距離就是計算雷射來回所花費時間得到的）。