【超震撼！！！圖示從10億光年到0.1飛米！！！！ 】

精靈

【超震撼！！！圖示從10億光年到0.1飛米！！！！】
 

轉自網路http://www.sznews.com/tech/content/2008-06/26/content_3067994_42.htm
 

10億光年這是一個什麼概念呢？光年，光走一年的路程。
 
光速！它是速度公認的極限，每秒299792458米，能在眨眼間繞地球七圈半。
 
看見麼，就這麼快的光，讓他跑吧，跑個一年，所度量出來的距離就是一光年了。
 
現在各位把滑鼠移到螢幕的左下角，點“開始”－“程式”－“附件”－“計算器”，都來動手算算它，這一年是31536000 秒，一秒跑299792458米，乘出來就9454254955488000米，約等於十萬億公里吧。
 
你說什麼，簡直天文數字？

廢話，天文上的數位當然得是天文數字啦～～～～～但這也僅僅只不過是一光年的長度。

當我們看到十億光年以外的星星時，映入我們眼簾的那束星光已經在茫茫宇宙間飛奔了十億年。
 
換句話說，我們現在看到的僅僅是它十億年之前的樣子！
 
現在的它究竟如何我們只有再等待十億年才能看到……不寒而慄！

普遍認為宇宙誕生到現在有150億年。
 
所以我們可能觀察到的最廣闊宇宙空間的直徑只可能在150億光年這樣的範圍之內。
 
150億光年遠的地方的光被我們看到時已經在宇宙間穿越了150億年，那是宇宙誕生時的影像！！！
 
下面這張圖是在十億光年這樣的數量級下觀測宇宙，上面的每一個象素點所表現的事物都是無比古遠的。

絕大部分空間都如此圖所示那樣空無一物，遙遠的星系發出的光芒就像是一小撮灰塵。
 
這種空曠是很平常的，象我們居住的家園那樣光明的世界只是例外情況。
 
這張照片放大10倍之後我們依然看不到新的結構或者新的空隙；在這個尺度上宇宙大體上是均勻的。
 
在這麼大的空間範圍中，新奇的東西其實存在於時間之中，而不在空間之中。所有的劇變都發生在過去。
 
這裏展示的場景，在至少幾十億年之後，將逐漸黯淡下來；同時，昏暗的星團們將漂移地更為分散。
 

 

此圖所示區域的邊長約為10億光年。
 
1光年即光在1年中走過的距離，約為9.5×1015米，大致相當於10萬億公里。
 
而10億光年就大約是10的25次方米。
 
由於光速的不可超越性，1光年之外的星星發出的光，需要1年才能到達我們這裡。
 
依此類推，我們所看到的10億光年之外的，如圖中所示的星系的星光，其實只是它們在10億年前的影像。
 
我們似乎是在朝遠處看，實際上是在朝過去看。
 
這就是說明中那句“存在時間之中，而不在空間之中”的意思。
 
現在人類能觀測的最遠距離約為150億光年，那已經是非常接近宇宙大爆炸初期的影像了，因為大爆炸就發生在約150億年前。
 
也就是說，上面這張照片的邊長如果再擴大4倍的話，就是我們人類有可能觀測到的全部宇宙。
 
宇宙的全部歷史就在其中。
 
另外，由於宇宙中所有物質的總品質，現在看來還達不到相對論所要求的下限，所以宇宙的膨脹將無止境地繼續下去，所以說明中最後強調了各星團將繼續“分散”下去。

精靈

1億光年

向著我們在銀河系中的遙遠家鄉，我們再前進一步看看。

 

但我們至多只看到一個大一些的，很多星系糾纏在一起的星團，這是處女座星團。

 

星系按規則是圍繞著星團或星群運動的。

 

有理由相信我們的銀河系自身就是處女座大星團的一個組成部分，受到它的持續不斷的引力的拉動；處女座星團自身又是一個超星團的組成部分。

 

銀河系周圍，在一個較大範圍的空間裡沒有值得注意的星系。

 

 

 
此圖所示區域的邊長約為1億光年，即10的24次方米。

 

處女座星團（Virgo cluster），由於從地球上看位於黃道上的處女星座而得名，由不到2000個星系組成（銀河系即為其中之一）。

 

它本身又是所謂“本超星團”（Local supercluster）的一部分。

 

處女座星團的中心地帶離銀河系約5千萬光年。

精靈

100萬光年

這個扁扁的餅就是我們的星系——銀河系，可以看到它的旋臂結構。

 

在空間中運行時，銀河系還帶著它的兩個衛星星系——大小麥哲倫星系。

 

比我們的銀河系更大的星系並不多，而比兩個麥哲倫星系更小的星系似乎也不多。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1百萬光年，即10的22次方米。

 

大小麥哲倫星系，由首次完成環球航行的葡萄牙航海家麥哲倫於1519年發現，故得名。

 

它們就是圖中框框之外，左下邊的那兩個不規則亮點。

 

由於它們的位置從地球上看非常靠南，北半球的觀測者很難直接觀察，所以只有接近赤道或者到達南半球時（如麥哲倫的航行那樣）才能被發現。

 

不過有些阿拉伯的天文學家在西元10世紀就記載了它們的存在，可能這些學者和來往于非洲和阿拉伯的水手們有過接觸。

 

銀河系和兩個麥哲倫星系的關係，就象地球和自己的衛星月球一樣，所以它們被叫做衛星星系。

 

大小麥哲倫星系是圍繞著銀河系運動的，一般不被視為獨立的星系。

 

所以，離銀河系最近的星系一般都認為是前面提到的仙女座星系。

 

兩個麥哲倫星系離銀河系的距離約為20萬光年。它們的大小是銀河系的1/10，直徑約1萬光年。

精靈

1萬光年

        恒星的星雲和發光的氣體，以及一小塊一小塊的暗塵，組成了變化緩慢的、銀河系“餅狀結構”的旋臂。

 

我們的太陽尚在很遠之外，這裡看不見，但它就在圖片的中心，靠近一條旋臂。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1萬光年，即10的20次方米。

 

太陽系處在銀河系4條旋臂之一的附近，距離銀河系的中心約2.5萬光年。

 

太陽系圍繞“銀核”旋轉的速度是每秒217米。

精靈

1千光年

在這張照片裡，我們已經深入了銀河系內部，周圍是一群群的恒星，它們已經可以被單獨地分辨出來了。

 

幾乎所有的上千顆被古代觀天者定位並歸納為星座的恒星，都在這裏，它們就是我們的銀河系鄰居。這裡還有上千顆另外的恒星，只是由於太暗而看不見。

此圖所示區域的邊長約為1000光年，即10的19次方米。

在太陽系周圍的這些恒星——當然都是銀河系的一員——是我們在地球上看到的星空的主要部分。

 

由於它們比較集中在銀河系的“餅狀結構”之中，所以從地球上看它們在一個方向上才那麼集中，才形成所謂“銀河”的形狀。

 

只是因為它們離我們這麼近，所以它們的光我們看起來這麼亮。

精靈

100光年

滿天的點點繁星。

 

它們之中的一個，在正中間，不過由於太暗而看不到，就是我們的太陽。

 

在北半球的天空很顯著的大角星，在這裏閃耀著。

 

大角星本來就比我們的太陽更亮，而且我們在這裏離它也更近。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為100光年，即10的18次方米。

 

大角星（Arcturus），位於牧夫座（Bo鰐es），沿“北斗七星”（即大熊座，Ursa Major）的斗柄三星的延長線，可以找到的一顆紅色亮星。

 

大角星是全天第3亮星（不算日、月以及太陽系內的各行星），僅次於天狼星（Sirius）和“南極老人星”（Canopus）。

 

由於另兩顆主要在南半球才可看到，所以大角星是北半球常見的最亮的星。

 

它離太陽約36光年，其直徑是太陽的10倍，絕對亮度比太陽亮190倍。

精靈

10光年

我們所知的絕大部分物質都形成了恒星——內部的核火焰蘊育出的氣體團，通常可以持續燃燒很長的時間。

 

在旅程的這個階段，附近是沒有恒星的，我們在圖片中看到的星星都是距離非常遙遠的恒星背景，和我們在地球上看到的景象沒有區別。

 

前後好幾張圖片的恒星背景都沒有變化。

 

由於它們在背景很遠的地方，而我們一步一步前進的步伐相比之下又太小，所以它們的位置沒有明顯的移動。

 

 

此圖所示區域的邊長約為10光年，即10的17次方米。

 

很可惜這裏沒看到天狼星。

 

天狼星是全天第一亮星，位於大犬座（Canis Major，南天的著名星座），距離太陽約8.7光年，體積比太陽大2倍，亮度比太陽亮20倍。

 

另外，離太陽最近的恒星是比鄰星（Proxima Centauri），位於半人馬座（Centaurus），距離太陽約4.2光年，直徑約為太陽的1/7，地球上肉眼不可見。

 

精靈

1光年

在這裡，我們看到中心有一顆比其他恒星都亮的星，只是因為它離我們近得多。

 

那就是太陽。

 

晝與夜，冷冷的星空與賜予我們生命的溫暖，都源於我們的行星坐落於一顆中等的恒星附近。

 

一旦我們離開太陽遠一點，就會認識到它只是一顆普通的恒星，那些遙遠的恒星在某種意義上都是太陽。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1光年，即10萬億公里，10的16次方米。

 

精靈

1萬億公里

在和上一張相比更黯淡的恒星背景下，只有太陽可以看見。

 

曾經我們以為太陽系的邊界就是這樣的。

 

我們現在知道這裏有一大群由冰組成的彗星在緩慢地圍繞太陽運行，不過由於陽光太微弱我們看不見。

 

我們只是在年復一年的等待中看到幾顆彗星進入地球附近的更亮一些的區域。

 

在那裏我們瞥見它們，象臨時的行星，太陽的火焰為它們烤出了長長的、微弱的尾巴。
　　

 

 

此圖所示區域的邊長約為1萬億公里，即10的15次方米。

精靈

1千億公里

太陽所有的行星都在圖中的小框框內運行。

 

在地球上看行星總是能把它們分辨出來：在滿天的一成不變的程式下，這幾個永不停歇的遊蕩者。

 

從外太空的這裏看過去，行星們表現出哥白尼學說指出的特性：它們沿著同心橢圓軌道（已用彩色線條標出）圍繞著太陽運動。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為1千億公里，即10的14次方米。

 

人類的飛行器中，已知的飛行距離最遠的，是美國的NASA在1977年發射的旅行者1號飛船（Voyager 1，其使命就是飛出太陽系，飛向外太空）。

 

發射近30年後的今天，它離開我們大約有150億公里，大概就在圖中的框框外附近的地方。

精靈

100億公里

外行星的軌道佔據了這張圖片。

 

那嚴重傾斜的軌道屬於小而怪異的冥王星。

 

另外4條軌道（由外向內）分別屬於海王星、天王星、土星、木星，以及它們各自的眾多衛星。

 

在木星軌道和太陽之間是沿更小的軌道運行的內行星。

 

行星在這裏都是逆時針旋轉的，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，整個行星系統就好像一張薄餅那麼平。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1百億公里，即10的13次方米。

 

著名的哈雷彗星應該就在這張圖片中，雖然無法辨別。

 

因為哈雷彗星的遠日點距離太陽約50億公里，就在海王星和冥王星之間。

 

另外，哈雷彗星的近日點離太陽僅約5千萬公里，比金星還接近太陽。

精靈

10億公里

 

被龐大的木星的軌道所包圍的，是小一些的類地近日行星的軌道（從外向內）：火星、地球、金星、水星。

 

還有一大群天體由於太小而且太暗，除了用望遠鏡就無法觀察到，不過它們也在這裡：小行星帶和流星帶讓木星和火星軌道之間的空間變暗了。

 

 

此圖所示區域的邊長約為10億公里，即10的12次方米。

精靈

1億公里

現在我們看到的是內太陽系的一部分。

 

這段綠色的弧線是地球在九、十月間的大概6個星期內走過的路程。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1億公里，即10的11次方米。

精靈

1000萬公里

這一段是地球在十月的4天內走過的路程，而月球相對於地球的軌道也標出了。

 

月球一直在那個小小的橢圓軌道上和地球一起運動。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為1千萬公里，即10的10次方米。

精靈

100萬公里

 

我們人類所訪問的最遠的地方，就是地球的伴侶：月球——離我們最近的天體鄰居。

 

明亮的月光、還有潮汐，見證著它有多近。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為1百萬公里，即10的9次方米。

 

以上都是天文學研究的領域，以下是航太科學的主要研究領域。

精靈

10萬公里

 

地球的全身照：看上去那麼孤獨、優雅、脆弱。

 

我們看到我們的地球是孤懸在太空中的，就象一艘太空飛船，沒有神話中的阿特拉斯或者大海龜馱著它。

 

它平穩、迅速地圍繞著太陽運動，每1小時就越過這張圖片所顯示的這麼一大片空間。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為10萬公里，即10的8次方米。

 

地球自轉的速度（赤道附近）是每秒0.5公里，地球圍繞太陽公轉的速度是每秒30公里。

 

圍繞地球的各種人造衛星中，離地球最遠的恐怕是所謂“地球同步衛星”，它們的軌道半徑約為3萬6千公里，是月球軌道半徑的約1/10。

精靈

1万公里

 

地球的近照：藍天、白雲、深色的海洋、褐色的大地，一個向東旋轉的大球體。

 

地圖繪製者們為了給我們提供這樣一張圖，準備了3個世紀，但是要等到1967年，這一場景才被人類目睹，並隨之深入人心。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1萬公里，即10的7次方米。地球的直徑約1.2萬公里，所以超出了此圖的範圍。

 

從這個尺度往下是航空科學、氣象學、地質學等等的研究領域。

精靈

1000公里

 

從低軌道拍攝的這一張照片所示的區域，展現的是密歇根湖的全貌。

 

大陸冰川孕育出這一大片水域，以及其周圍的淤積平原，是距今最近的一次地質事件，發生在幾萬年前。排列成行、累積成塊的雲決定了這一天的天氣。

 

雖然我們俯視著上千萬人的居住地，但出自人手的建築幾乎看不見。

 

 

此圖所示區域的邊長約為1千公里，即10的6次方米。低軌道即普通的衛星，以及載人航空器飛行的軌道，距地面約200－300公里。

 

而大氣現象主要發生在對流層，即距地面不到10公里的一層大氣。

 

從這個尺度往下，是我們日常的各種科學的主要研究領域，其中最重要的可能是物理學。

精靈

100公里

 

芝加哥的市中心就坐落在密歇根湖的南端。

 

在這樣的一天裡，街上的行人也許會抬頭看看藍天，但拍照的飛機飛得太高，幾乎不可能被發現。

 

在那麼多模糊的街道中，我們可以看見一些格子，那些是一英里見方的芝加哥林蔭大道網路。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為1百公里，即10的5次方米。芝加哥是美國第三大城市，位於伊利諾斯州，市區面積約600平方公里，人口約400萬。

精靈

10公里

 

城市的心臟出現在我們眼前，這裏是幾百萬人工作和居住的地方。

 

照片所展示的城區、公園、港口，對於他們是很熟悉的。

 

被1871年芝加哥大火所燒毀的木制房屋，原先就處於本圖所包括的區域裏。

 

圖中所示的絕大部分細節都是後來的建築物，不過街道和鐵路在大火中倖存了下來，它們也將比大部分私人建築使用壽命更長。

 

 

 

此圖所示區域的邊長約為10公里，即10的4次方米。1871年10月8日晚開始燃燒的芝加哥大火，是美國歷史上最令人恐怖的災難之一。

 

大火整整燃燒了30個小時，造成約300人死亡，10萬人無家可歸，全城2/3的房屋被燒毀，最後撲滅這場大火的是一場遲來的大雨。