从10亿光年到0.1飞米
超震撼！！！图示从10亿光年到0.1飞米！！！！[图]
科学 2008-06-27 21:46:42
10亿光年
这是一个什么概念呢？
光年，光走一年的路程光速！它是速度公认的极限，每秒299792458米，能在眨眼间绕地球七圈半看见么，就这么快的光，让他跑吧，跑个一年，所度量出来的距离就是一光年了现在各位把鼠标移到屏幕的左下角，点开始－程序－附件－计算器，都来动手算算它，这一年是31536000 秒，一秒跑299792458米，乘出来就9454254955488000米，约等于十万亿公里吧你说什么，简直天文数字？废话，天文上的数字当然得是天文数字啦～～～～～但这也仅仅只不过是一光年的长度
当我们看到十亿光年以外的星星时，映入我们眼帘的那束星光已经在茫茫宇宙间飞奔了十亿年换句话说，我们现在看到的仅仅是它十亿年之前的样子！现在的它究竟如何我们只有再等待十亿年才能看到不寒而栗！
普遍认为宇宙诞生到现在有150亿年所以我们可能观察到的最广阔宇宙空间的直径只可能在15
0亿光年这样的范围之内150亿光年远的地方的光被我们看到时已经在宇宙间穿越了150亿年，那是宇宙诞生时的影像！！！

下面这张图是在十亿光年这样的数量级下观测宇宙，上面的每一个象素点所表现的事物都是无比古远的绝大部分空间都如此图所示那样空无一物，遥远的星系发出的光芒就象是一小撮灰尘这种空旷是很平常的，象我们居住的家园那样光明的世界只是例外情况这张照片放大10倍之后我们依然看不到新的结构或者新的空隙；在这个尺度上宇宙大体上是均匀的在这么大的空间范围中，新奇的东西其实存在于时间之中，而不在空间之中所有的剧变都发生在过去这里展示的场景，在至少几十亿年之后，将逐渐黯淡下来；同时，昏暗的星团们将漂移地更为分散
此图所示区域的边长约为10亿光年1光年即光在1年中走过的距离，约为9.5×1015米，大致相当于10万亿公里而10亿光年就大约是10的25次方米由于光速的不可超越性，1光年之外的星星发出的光，需要1年才能到达我们这里依此类推，我们所看到的10亿光年之外的，如图中所示的星系的星光，其实只是它们在10亿年前的影像我们似乎是在朝远处看，实际上是在朝过去看这就是说明中那句存在时间之中，而不在空间之中的意思现在人类能观测的最远距
离约为150亿光年，那已经是非常接近宇宙大爆炸初期的影像了，因为大爆炸就发生在约150亿年前也就是说，上面这张照片的边长如果再扩大4倍的话，就是我们人类有可能观测到的全部宇宙宇宙的全部历史就在其中另外，由于宇宙中所有物质的总质量，现在看来还达不到相对论所要求的下限，所以宇宙的膨胀将无止境地继续下去，所以说明中最后强调了各星团将继续分散下去

 
亿光年
向着我们在银河系中的遥远家乡，我们再前进一步看看但我们至多只看到一个大一些的，很多星系纠缠在一起的星团，这是处女座星团星系按规则是围绕着星团或星运动的有理由相信我们的银河系自身就是处女座大星团的一个组成部分，受到它的持续不断的引力的拉动；处女座星团自身又是一个超星团的组成部分银河系周围，在一个较大范围的空间里没有值得注意的星系
此图所示区域的边长约为1亿光年，即10的24次方米处女座星团（Virgo cluster），由于从地球上看位于黄道上的处女星座而得名，由不到2000个星系组成（银河系即为其中之一）它本身又是所谓本超星团（Local supercluster）的一部分处女座星团的中心地带离银河系约5千万光年


 
1000万光年
这些就是我们的宇宙区域内的星系，每一个亮点都是由几十亿颗恒星发出的光芒汇集而成恒星间相互的引力把它们聚集为星系，每一个星系都是由运动的恒星组成的复杂的集团
此图所示区域的边长约为1千万光年，即10的23次方米离银河系最近的是仙女座星系（Andromeda Galaxy），约在250万光年之外，应该就是图中小框框之外，左下边的那个由于从地球上看该星系位于仙女星座，故有此名著名的仙女座大星云（仙女座圣斗士瞬的武器的典故？）是其旧名现在已经证实该星系的中心有一个黑洞另外，图中小框框之外，右下边的那个应该是三角座星系（Triangulum Galaxy），那是离银河系第二近的星系，约在260万光年之外它是地球上能用肉眼观察到的最远的天体
100万光年
这个扁扁的饼就是我们的星系银河系，可以看到它的旋臂结构在空间中运行时，银河系还带着它的两个卫星星系大小麦哲伦星系比我们的银河系更大的星系并不多，而比两个麦哲伦星系更小的星系似乎也不多
此图所示区域的边长约为1百万光年，即10的22次方米大小麦哲伦星系，由首次完成环球航行的葡萄牙航海家麦哲伦于1519年发现，故得名它们就是图中框框之外，左下边的那两个不规则亮点由于它们的位置从地球上看非常靠南，北半球的观测者很难直接观察，所以只有接近赤道或者到达南半球时（如麦哲伦的航行那样）才能被发现不过有些阿拉伯的天文学家在公元10世纪就记载了它们的存在，可能这些学者和来往于非洲和阿拉伯的水手们有过接触银河系和两个麦哲伦星系的关系，就象地球和自己的卫星月球一样，所以它们被叫做卫星星系大小麦哲伦星系是围绕着银河系运动的，一般不被视为独立的星系所以，离银河系最近的星系一般都认为是前面提到的仙女座星系两个麦哲伦星系离银河系的距离约为20万光年它们的大小是银河系的1/10，直径约1万光年


 
10万光年
我们正在俯视银河系一千亿颗恒星由于彼此引力的吸引而围绕着银河系中心区域旋转，有些比较靠里，有些靠外我们的太阳，和其他恒星一起围绕着银心作顺时针运动，每3亿年环绕一周图片的背景中还有其他星系，和我们的银河系一样，它们一边在漂移，一边也在缓慢地旋转
此图所示区域的边长约为10万光年，即10的21次方米银河系的直径约为10万光年，其中最核心的直径约3万光年的一部分被称为银核，是恒星较集中的区域银河系包含的恒星总数约2千亿－4千亿颗，大致按照4条旋臂分布

 
1万光年
恒星的星云和发光的气体，以及一小块一小块的暗尘，组成了变化缓慢的银河系饼状结构的旋臂我们的太阳尚在很远之外，这里看不见，但它就在图片的中心，靠近一条旋臂
此图所示区域的边长约为1万光年，即10的20次方米太阳系处在银河系4条旋臂之一的附近，距离银河系的中心约2.5万光年太阳系围绕银核旋转的速度是每秒217米

 
1千光年
在这张照片里，我们已经深入了银河系内部，周围是一的恒星，它们已经可以被单独地分辨出来了几乎所有的上千颗被古代观天者定位并归纳为星座的恒星，都在这里，它们就是我们的银河系邻居这里还有上千颗另外的恒星，只是由于太暗而看不见
此图所示区域的边长约为1000光年，即10的19次方米在太阳系周围的这些恒星当然都是银河系的一员是我们在地球上看到的星空的主要部分由于它们比较集中在银河系的饼状结构之中，所以从地球上看它们在一个方向上才那么集中，才形成所谓银河的形状只是因为它们离我们这么近，所以它们的光我们看起来这么亮
100光年
满天的点点繁星它们之中的一个，在正中间，不过由于太暗而看不到，就是我们的太阳在北半球的天空很显著的大角星，在这里闪耀着大角星本来就比我们的太阳更亮，而且我们在这里离它也更近
此图所示区域的边长约为100光年，即10的18次方米大角星（Arcturus），位于牧夫座（Bo鰐es），沿北斗七星（即大熊座，Ursa Major）的斗柄三星的延长线，可以到的一颗红亮星大角星是全天第3亮星（不算日月以及太阳系内的各行星），仅次于天狼星（Sirius）和南极老人星（Canopus）由于另两颗主要在南半球才可看到，所以大角星是北半球常见的最亮的星它离太阳约36光年，其直径是太阳的10倍，绝对亮度比太阳亮190倍
10光年
我们所知的绝大部分物质都形成了恒星内部的核火焰蕴育出的气体团，通常可以持续燃烧很长的时间在旅程的这个阶段，附近是没有恒星的，我们在图片中看到的星星都是距离非常遥远的恒星背景，和我们在地球上看到的景象没有区别前后好几张图片的恒星背景都没有变化由于它们在背景很远的地方，而我们一步一步前进的步伐相比之下又太小，所以它们的位置没有明显的移动
此图所示区域的边长约为10光年，即10的17次方米很可惜这里没看到天狼星天狼星是全天第一亮星，位于大犬座（Canis Major，南天的著名星座），距离太阳约8.7光年，体积比太阳大2倍，亮度比太阳亮20倍另外，离太阳最近的恒星是比邻星（Proxima Centauri），位于半人马座（Centaurus），距离太阳约4.2光年，直径约为太阳的1/7，地球上肉眼不可见
光年
在这里，我们看到中心有一颗比其他恒星都亮的星，只是因为它离我们近得多那就是太阳昼与夜，冷冷的星空与赐予我们生命的温暖，都源于我们的行星坐落于一颗中等的恒星附近一旦我们离开太阳远一点，就会认识到它只是一颗普通的恒星，那些遥远的恒星在某种意义上都是太阳
此图所示区域的边长约为1光年，即10万亿公里，10的16次方米
1万亿公里
在和上一张相比更黯淡的恒星背景下，只有太阳可以看见曾经我们以为太阳系的边界就是这样的我们现在知道这里有一大由冰组成的彗星在缓慢地围绕太阳运行，不过由于阳光太微弱我们看不见我们只是在年复一年的等待中看到几颗彗星进入地球附近的更亮一些的区域在那里我们瞥见它们，象临时的行星，太阳的火焰为它们烤出了长长的微弱的尾巴
此图所示区域的边长约为1万亿公里，即10的15次方米
1千亿公里
  太阳所有的行星都在图中的小框框内运行在地球上看行星总是能把它们分辨出来：在满天的一成不变的程式下，这几个永不停歇的游荡者从外太空的这里看过去，行星们表现出哥白尼学说指出的特性：它们沿着同心椭圆轨道（已用彩线条标出）围绕着太阳运动
此图所示区域的边长约为1千亿公里，即10的14次方米人类的飞行器中，已知的飞行距离最远的，是美国的NASA在1977年发射的旅行者1号飞船（Voyager 1，其使命就是飞出太阳系，飞向外太空）发射近30年后的今天，它离开我们大约有150亿公里，大概就在图中的框框外附近的地方




100亿公里
外行星的轨道占据了这张图片那严重倾斜的轨道属于小而怪异的冥王星另外4条轨道（由外向内）分别属于海王星天王星土星木星，以及它们各自的众多卫星在木星轨道和太阳之间是沿更小的轨道运行的内行星行星在这里都是逆时针旋转的，基本上都在同一平面上（照片不是垂直俯拍下去的）：除了冥王星之外，整个行星系统就好像一张薄饼那么平
此图所示区域的边长约为1百亿公里，即10的13次方米著名的哈雷彗星应该就在这张图片中，虽然无法辨别因为哈雷彗星的远日点距离太阳约50亿公里，就在海王星和冥王星之间另外，哈雷彗星的近日点离太阳仅约5千万公里，比金星还接近太阳



10亿公里
被庞大的木星的轨道所包围的，是小一些的类地近日行星的轨道（从外向内）：火星地球金星水星还有一大天体由于太小而且太暗，除了用望远镜就无法观察到，不过它们也在这里：小行星带和流星带让木星和火星轨道之间的空间变暗了
此图所示区域的边长约为10亿公里，即10的12次方米



1亿公里
现在我们看到的是内太阳系的一部分这段绿的弧线是地球在九十月间的大概6个星期内走过的路程
此图所示区域的边长约为1亿公里，即10的11次方米


1000万公里
这一段是地球在十月的4天内走过的路程，而月球相对于地球的轨道也标出了月球一直在那个小小的椭圆轨道上和地球一起运动
此图所示区域的边长约为1千万公里，即10的10次方米


100万公里
我们人类所访问的最远的地方，就是地球的伴侣：月球离我们最近的天体邻居明亮的月光还有潮汐，见证着它有多近
此图所示区域的边长约为1百万公里，即10的9次方米以上都是天文学研究的领域，以下是航天科学的主要研究领域


10万公里
地球的全身照：看上去那么孤独优雅脆弱我们看到我们的地球是孤悬在太空中的，就象一艘太空飞船，没有神话中的阿特拉斯或者大海龟驮着它它平稳迅速地围绕着太阳运动，每1小时就越过这张图片所显示的这么一大片空间
此图所示区域的边长约为10万公里，即10的8次方米地球自转的速度（赤道附近）是每秒0.5公里，地球围绕太阳公转的速度是每秒30公里围绕地球的各种人造卫星中，离地球最远的恐怕是所谓地球同步卫星，它们的轨道半径约为3万6千公里，是月球轨道半径的约1/10



1万公里
地球的近照：蓝天白云深的海洋褐的大地，一个向东旋转的大球体地图绘制者们为了给我们提供这样一张图，准备了3个世纪，但是要等到1967年，这一场景才被人类目睹，并随之深入人心
此图所示区域的边长约为1万公里，即10的7次方米地球的直径约1.2万公里，所以超出了此图的范围从这个尺度往下是航空科学气象学地质学等等的研究领域


1000公里
从低轨道拍摄的这一张照片所示的区域，展现的是密歇根湖的全貌大陆冰川孕育出这一大片水域，以及其周围的淤积平原，是距今最近的一次地质事件，发生在几万年前排列成行累积成块的云决定了这一天的天气虽然我们俯视着上千万人的居住地，但出自人手的建筑几乎看不见
此图所示区域的边长约为1千公里，即10的6次方米低轨道即普通的卫星，以及载人航空器飞行的轨道，距地面约200－300公里而大气现象主要发生在对流层，即距地面不到10公里的一层大气从这个尺度往下，是我们日常的各种科学的主要研究领域，其中最重要的可能是物理学



100公里
芝加哥的市中心就坐落在密歇根湖的南端在这样的一天里，街上的行人也许会抬头看看蓝天，但拍照的飞机飞得太高，几乎不可能被发现在那么多模糊的街道中，我们可以看见一些格子，那些是一英里见方的芝加哥林荫大道网络
此图所示区域的边长约为1百公里，即10的5次方米芝加哥是美国第三大城市，位于伊利诺斯州，市区面积约600平方公里，人口约400万
10公里
城市的心脏出现在我们眼前，这里是几百万人工作和居住的地方照片所展示的城区公园港口，对于他们是很熟悉的被1871年芝加哥大火所烧毁的木制房屋，原先就处于本图所包括的区域里图中所示的绝大部分细节都是后来的建筑物，不过街道和铁路在大火中幸存了下来，它们也将比大部分私人建筑使用寿命更长
此图所示区域的边长约为10公里，即10的4次方米1871年10月8日晚开始燃烧的芝加哥大火，是美国历史上最令人恐怖的灾难之一大火整整燃烧了30个小时，造成约300人死亡，10万人无家可归，全城2/3的房屋被烧毁，最后扑灭这场大火的是一场迟来的大雨


1千米
现在我们看到的可不是地图上的那些个符号这里是城市里很平常的一副场景：湖边的快车道士兵的驻地一段飞机跑道泊船的码头以及博物馆
此图所示区域的边长约为1公里，即1000米从这个尺度往下是我们日常生活的尺度


100米
公园中的野餐距离喧嚣的高速公路和码头上的游艇都不太远野餐的人尽可以自得其乐，因为附近没有什么人如果地球上的所有人全部平均分布到所有陆地上的话，这两位能分到的大约是本图所示土地的6倍而要为他们提供谷物的话，他们只需耕种图中的草地部分就行了
此图所示区域的边长约为100米
10米
1光年等于多少年一男一女正在公园中野餐这场野餐是以上从外太空开始的所有照片的中心
此图所示区域的边长约为10米从这里往下是生物学的主要研究领域


1米
这就是人类交往谈话接触的尺度一个男人在10月里的温暖一天中小睡他周围是满足其身心需要和愉悦的生活用品在这一张照片和下一张照片之间，照片本身的尺度和它们拍摄对象的尺度唯一一次大小相当人是万物的尺度，智者普罗泰戈拉如是写到
此图所示区域的边长约为1米普罗泰戈拉（Protagoras）是古希腊哲学中智者派的代表人物之一，生活的年代大约在481 BC到411 BC之间

1分米
现在这个尺度就有点个人化了这是你的手背的照片，有点放大手，这个生机勃勃的结构，在大脑和眼睛的指导下，时不时还得到人体其他部分的帮助，创造了我们在这个世界上所有代表性的成就，包括这张拍摄它自己的照片
此图所示区域的边长约为1分米，即1/10米从这个尺度开始，生物学（包括医学）是最重要的科学

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