宇宙大猜想：一個一光年直徑的星球是個什麼樣的世界

2020-10-03 靈西居

在很多的科幻作品，以及一些其他作品當中，光年都是一個頻繁出現的詞；甚至可以說這些年來這個詞都已經快被用爛了。

首先要理解一個誤區，「年」雖然是一個時間單位，但是「光年」卻並非是時間單位，它是一個長度單位；正確的解釋是「光在真空中前進一年的距離」。

那麼我們先來了解一下，光前真空中進一年的距離到底是多長。

我們可以查詢到光速約為每秒 30萬千米（每秒299,792,458米），1光年為9,460,730,472,580，800米。

通常意義上我們所理解的星球都是行星，就是類似於地球這樣的星體。

那麼這個行星的直徑就是一光年，約9.4607萬億公裡（單位換算，方便後續運算），根據球體體積公式V=(4/3)πr³，得出體積是443.37217651775立方萬億公裡。

對於這一連串的數字大夥肯定沒有什麼概念。

為了加強這個天文數字的概念，我們可以來看幾張對比圖。

人和汽車的大小比對

一個成年人的平均身高約為170cm，一輛家用轎車的平均車長約為4米。

這是我們的偉大母親

一個擁有960萬平方公裡，東西相距約5000公裡的偉大國度。

就東西相距的距離，可以並排放下125萬輛家用轎車；車輛以八十公裡每小時的速度開，就算直線距離想要自東向西穿越也要62.5個小時，兩天零15個小時。

地球，一個直徑為12756KM的球體

然後是我們的地球，直徑是我們祖國母親東西相距的2.5倍左右；一個赤道直徑為12756公裡的巨大球體。

太陽與地球的大小對比

一個直徑為1392000公裡的巨大球體，直徑距離上可以並排放下約109個地球；如果單純用球體體積計算，它的體積約130萬個地球。

太陽很大了吧，但是在宇宙中並非如此。光從太陽的一頭到另外一頭，用時不到5秒。

來看看更大的。

恆星尺寸比較圖

現在北半球夜空最亮的恆星大角星（曾經是天狼星）。直徑約為29232000千米太陽的21倍，體積約為太陽的38792倍。以此計算光從一頭到另一頭（直徑距離），依舊只需要約97秒，即1分鐘零37秒。

最亮的是大角星，那最大的呢？（之所以亮是因為離我們更近）

我們已知最大的恆星是盾牌座UY，但是它的尺寸過大，與大角星的比對是這樣的

太陽與大角星、盾牌座UY的對比

所以我們來對比一下其他的恆星，加深了解。

大角星與大犬座UY的比較，圖中數據僅為參考，非百科正規數據

大犬座VY與盾牌座UY的比較

讓我們來詳細了解一下這個最大的恆星究竟有多大。

百度百科的描述如下：盾牌座 UY 的半徑約為 755 R⊙，如果將盾牌座 UY 放在太陽系的中心，它的表面將接近木星軌道（半徑約為 5.204267 AU，約等於 7.785472 × 10^8 km）。光環繞這顆恆星的赤道一周需時 3 ~ 4 h，而光環繞太陽赤道一周僅需時 14.5 s。這顆恆星能容納約 1.8 × 10^9個太陽，即約 2.34 × 10^15 個地球。

755 R⊙表示755個天文單位（一個天文單位是太陽到地球的平均距離，約為149598000千米），根據換算後可得這麼大的一個恆星，光從它的一極到另一極（球體直徑距離）也只需要86分鐘30秒，即1小時26分鐘30秒。

還有比盾牌座UY更加好衡量億光年大小的嗎？盾牌座UY是已知的最大恆星星體。再大就是星系了。

比方我們的太陽系。

太陽系

這是我們的太陽系，太陽與地球的平均距離約為149598000千米，光從太陽到達地球的時間約是498.66秒即8分鐘又18秒。

很多時候，我們把柯伊伯帶當成是太陽系的邊界。不過這裡所說的並不是太陽到柯伊伯帶的距離，這個距離也就只有約30個天文單位，光抵達柯伊伯帶也只需要約250分鐘左右，即3小時零10分鐘；也遠遠達不到一光年的大小。


外圈的小行星就是柯伊伯帶，但比圖示更加廣闊，此圖僅僅作為形象表達

那麼所說的太陽系中可以用光年描述的究竟是什麼，它就是奧爾特雲。

藍色小方框就是柯伊伯帶範圍

百度百科描述如下：奧爾特雲（Oort Cloud）是一個假設包圍著太陽系的球體雲團，布滿著不少不活躍的彗星，距離太陽約50000～100000個天文單位，最大半徑差不多為1光年，即太陽與比鄰星距離的四分之一。

這裡所說的比鄰星就是大劉筆下三體星人的故鄉，距離太遠4.2光年。

知道大小之後，假設真的有這麼一個直徑一光年的行星，它在星系中的表現就是如下圖這樣的。

中間的紅圈大致就是一光年

開頭就說過，通常意義上對於星球的理解就是類地行星；所以這個一光年直徑的星球應該也是一樣類地。

也許會有人覺得這麼大的一個類地星球，上面的世界一定非常精彩吧，肯定有各種千奇百怪的東西存在；甚至就算是出現魔法文明、修仙文明都不足為奇；而且我們那些玄幻小說中的世界，不就是這麼無比巨大嗎？！

系外行星推測圖

也可能有人會說上面的各種東西都很矮小，各式各樣的事物都很重，因為引力巨大。

可是要讓實際上大夥可能要失望了。

如果是類地行星的話，那麼就當它的密度也和地球差不多好了。

前面我們計算過這一個行星的直徑約是9.46萬億公裡，體積約是443.37立方萬億公裡。

我們可以查詢到地球的密度是5507.85千克每立方米。

假設該行星也是類地行星，密度與地球一致。

經過單位換算後，在用質量公式m=pv可以得出這個星球的質量將是2.442×10^39千克；百度百科可以查詢我們太陽的質量也就只有1.9891×10³⁰ 千克；那麼這個星體的質量將是太陽的12.27億倍。

其質量已經非常之大了。

在黑洞的形成條件中，恆星的質量只要大於太陽的幾十倍，就有機會可以在恆星發生超新星爆炸時形成黑洞。

宇宙中比太陽質量大幾十倍的恆星比比皆是，之所以能夠長久存在，是因為恆星核聚變釋放的輻射能量與內部的引力相互抵消。

而行星並沒有核聚變的輻射能量。所以一個直徑一光年的行星，不會有特殊的事物出現，它最直接的結果就是坍塌成為黑洞。

黑洞

參考資料：

https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E7%90%83/6431

https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%AA%E9%98%B3/24010

https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E8%A7%92%E6%98%9F

https://baike.baidu.com/item/%E7%9B%BE%E7%89%8C%E5%BA%A7UY

https://baike.baidu.com/item/%E5%85%89%E5%B9%B4/70940

https://baike.baidu.com/item/%E6%9F%AF%E4%BC%8A%E4%BC%AF%E5%B8%A6

https://baike.baidu.com/item/%E5%A5%A5%E5%B0%94%E7%89%B9%E4%BA%91

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