Чи так багато; зірки в; Всесвіт - піщинки на Землі; Дивовижна наука
Все це нагадує мені фразу, яку батько сказав мені на літніх канікулах, коли мені мало бути близько 6 років: "У Всесвіті зірок стільки, скільки піщинок на Землі! "
Думаю, у той час я не повинен був занадто вірити в це. Мене вже здивувала величезна кількість піщинок на пляжі Грау-Дю-Руа, тож по всій Землі, просто подумайте !
Сьогодні я вирішив перевірити, чи мій тато мав рацію.
Скільки зірок у Всесвіті ?
Відповідь на це запитання дуже проста: ми не знаємо! Ми не знаємо розмірів Всесвіту, можливо, він навіть нескінченний! З іншого боку, можна задатися питанням, скільки зірок у спостережуваному Всесвіті. Для цього ми обчислимо це дуже просто, запитуючи себе:
- скільки галактик у спостережуваному Всесвіті ?
- скільки зірок містить галактика (в середньому) ?
Друге питання досить просте, ми це знаємо, наприклад наша галактика, Чумацький Шлях, містить від 200 до 400 мільярдів зірок. Це вже багато! Якщо Террани вирішать поділитися Чумацьким Шляхом, це означає, що кожен з нас отримає близько 40 зірок собі, мабуть, кілька сотень планет. !
Питання про кількість галактик у спостережуваному Всесвіті є більш складним. Але на щастя є Хаббл! У період з 2003 по 2004 рік астрономи весело вказували Хабблю в надзвичайно темний куточок неба і намагалися отримати максимально точну картину того, що вони бачили.
І це вони побачили. Перш ніж дивитись на це зображення, потримайте кілька секунд мовчання, тому що ви споглядаєте одну з найдивовижніших фотографій, коли-небудь зроблених людиною (і клацніть на ньому, щоб побачити його в цілому):
Отже, це те, що може побачити телескоп Хаббл, дивлячись у крихітний темний куточок неба. Це не видно на фотографії, а завдяки тонкому аналізу всіх даних, астрономи змогли ідентифікувати на цьому знімку не менше 10 000 галактик ! Дивовижно, що це зображення охоплює лише крихітний шматочок неба: приблизно розміром із шпильку, яку ви тримаєте на відстані витягнутої руки !
Якщо бути точним, поле зору цього зображення становить приблизно 0,04 °, що означаєдля покриття всього неба знадобиться близько 23 мільйонів таких фотографій. Оскільки на цьому зображенні було виявлено 10 000 галактик, це означає, що, безумовно, існує принаймні 23 мільйони х 10 000 = 230 мільярдів галактик. Оскільки це "середній" розрахунок, припустимоу спостережуваному Всесвіті є кілька сотень мільярдів галактик.
Ми знаходимося в кінці нашого розрахунку, якщо на галактику припадає кілька сотень мільярдів зірок і кілька сотень мільярдів галактик, беручи добуток двох, ми знаходимо, щоу нашому спостережуваному Всесвіті є приблизно 10 ^ 23 (від 10 до 23-ї потужності) зірок !
Для порівняння з кількістю піщинок на Землі перейдемо до пляжу !
Скільки піщинок на Землі ?
Це питання, мабуть, трохи складніше попереднього, тож я здогадаюсь. У будь-якому випадку ми шукаємо порядок величини.
Будемо вважати, що всі узбережжя світу межує з пляжем шириною 100 метрів та глибиною 10 метрів. З того, що я міг знайти, ми можемо оцінити на Загальна довжина 1 мільйон кілометрів узбережжя світу. Так це ставить нас із загальний обсяг піску на Землі 1000 млрд м3.
А скільки піщинок на м3? Це, звичайно, залежить від розміру зерен! З мого досвіду, зерна дуже часто менше міліметра, але ви все одно можете побачити їх неозброєним оком. У класифікації геологів ми можемо назвати "піском" те, що йде від 1/16 міліметра до 2 міліметрів. Я дам вам в середньому 200 мікрон! При цьому середній розмір зерна, ми можемо нарахувати близько 100 мільярдів піщинок на кубічний метр.
Завершіть розрахунок самостійно: 10 ^ 12 м3 з 10 ^ 11 зерен на кубічний метр, на Землі є 10 ^ 23 зерен піску. Той самий порядок величини, що і кількість зірок у Всесвіті !
Мораль історії ?
Молодці тату, твердження було напрочуд правильним! Навіть у ті часи, коли Hubble ще не запускали! Для аналогії зверніть увагу, що в 1 кубічному метрі є приблизно стільки піщинок, скільки в галактиці зірок, і стільки кубічних метрів піску на Землі, скільки галактик у спостережуваному Всесвіті. 1 м3 піску = 1 галактика.
А також пам’ятайте, що ці астрономічні цифри (це можна сказати інакше) також приблизно відповідають кількості молекул у склянці води.
Я не знаю про вас, але я почуваюся дуже маленькою !
Для подальшого ...
Очевидно, що всі подібні розрахунки порядків величини так чи інакше викликають сумніви, але пам’ятайте, що ми припускаємо, щонайменше, коефіцієнт 10.
Мабуть, одним із найскладніших моментів міркувань є довжина ребер. Як ви можете знати, визначення довжини узбережжя взагалі не має сенсу, оскільки це фрактальний об'єкт. Тому довжина ребер визначається лише "в певному масштабі". Але в моїх міркуваннях ми природно вводимо масштаб, припускаючи пляжі шириною 100 метрів. Отже, нам потрібна загальна довжина узбережжя суші, розглянута при характерному розмірі 100 метрів. Я думаю, цифра в 1 мільйон кілометрів повинна бути обґрунтованою.