宇宙到底有多大看完后细思极恐（从人类的角度来看宇宙）

在天气晴朗的夜晚仰望夜空时，我们中的许多人往往会思考宇宙。我们都知道在这种情况下该思考什么样的的问题。有趣的是，即使是像“为什么夜空是黑色的？”以及“宇宙有多大？”这种直截了当的问题都可以引发到更深入的科学领域去。这些问题对我们人类来说是自然而然的，也有可能我们自古以来就在思考这些问题。

银河

最常听到的问题与距离有关：“太阳离我们有多远？” “月亮有多远？” 那颗星有多远？等等。传达这些类型的天文距离具有挑战性，因为它们与我们在人类尺度上习惯使用的任何其他东西相比都是具有挑战性的。

在本文中，我们将尝试透视这些遥远的距离，并在此过程中为您提供一些有趣的见解。

地球到月球的距离是多少？

也许到我们月球的距离是最容易描述的；毕竟，它是距离地球最近的天体。地球和月球之间的实际距离在整个月球轨道上各不相同，但月球的平均距离约为 384,402 公里。

380,000 公里的距离处于人类可以想象的边缘。如果您拥有汽车，请查看您的里程表以了解一些情况。 我们估计，普通人大约需要 10 到 20 年的时间才能达到与月球和地球的平均距离相当的“里程”。

人们会认为，到达月球的方式相当多，但让我们立即将其与火星的距离进行比较，当它最接近地球时，距离约为 54,000,000 公里（月球距离的 142 倍） ).

下图中巧妙地将其置于上下文中。请注意，此处显示的距离是按比例绘制的，但行星体已放大 20 倍，不然它们将不可见。

看看这张的图片，你马上就会明白为什么去火星比去月球更具挑战性。 事实上，地球与火星的距离是如此之远，以至于通信会延迟几分钟，而地球和月球之间的延迟仅以秒而不是分钟表示。

地球到太阳的距离是多少？

让我们再退一步比喻，看看太阳和地球之间的距离。平均而言，您需要行驶大约 149,597,870 公里才能到达太阳。在这些距离上，我们开始遇到难以自行理解的数字。

方便的是，天文学家定义了一个特别适用于这种比例的长度单位，称为 天文单位 或 AU。一个天文单位是 149,597,870 公里，大致等于地球到太阳的距离。以这个长度单位描述，在最近距离处到火星的距离为 0.37 AU。

天文单位特别适用于描述小行星带外天体的距离。例如，土星距离地球 1,201,336,738 公里，最近距离为 8.03 AU。冥王星是一颗更遥远的矮行星，距离最近的距离超过 40 亿公里，更明确地定义为 28.68 AU。40 亿公里听起来比更容易理解的 28 倍太阳距离抽象得多。

您还可以使用另一个长度单位来表达太阳的距离，即 光秒。光以每秒 299,792,458 米的速度穿过真空（大约 300,000 公里/秒或 186,000 英里/秒）。因此，来自太阳的光大约需要 499 秒才能到达我们的星球。换句话说，到太阳的距离是 499 光秒。

一个有趣的事实：虽然“引力速度”在牛顿物理学中被假定为无限大，但它实际上与光速相同。这意味着如果太阳突然消失，我们将在大约 8 分钟后才会在地球上注意到它。

最近的恒星有多远？

让我们进一步缩小到一颗名为 Proxima Centauri 的小恒星，这是我们最近（已知）的邻居恒星。虽然它的位置相对较近，但由于面积小，直到最近（1915 年）才被发现。

比邻星

比邻星是所谓的“三合星系统”的一部分，称为半人马座阿尔法星。它位于大约 40,208,000,000,000 公里（40.2 万亿 公里或 268,770 个天文单位）的距离。距离如此遥远，以至于即使使用天文单位来获得透视图也不再有意义。

在这个尺度上，用于描述距离的最合乎逻辑的长度单位是 光年。光年的定义是光在真空中一年内传播的距离，即9.46万亿公里。比邻星距太阳约 4.2 光年。

在这些距离上有意义的另一个长度单位是 秒差距。 秒差距在《星球大战：新希望》中被滥用是出了名的，汉索罗声称他的船在不到 12 秒差距的时间内完成了 Kessel Run，将秒差距误认为是时间单位，而不是距离单位。一个秒差距约为 3.26 光年或 206,000 个天文单位。Proxima Centauri 距离太阳大约 1.3 秒差距。

Parsec（一个源自一角秒视差的词 ）存在的主要原因是为了让天文学家更方便地根据原始观测数据计算天文距离。但是，透视大距离也很有帮助。鉴于它们非常相似，您可以将秒差距视为我们的太阳与最近的邻近恒星之间的距离。

最近的星系有多远？

从我们的恒星邻域跳到我们的银河邻域是一个巨大的飞跃。离我们最近的星系是大犬座矮星系，距离太阳 236,000,000,000,000,000 公里（25,000 光年）。这个假定的小星系包含相对较高比例的红巨星，并且被认为总共拥有大约 10 亿颗恒星。一些研究人员质疑该星系实际上是我们银河系的一部分的说法。

千秒差距表示 1,000 秒差距（3,262 光年） 。天文学家通常使用千秒差距来表示星系各部分之间或星系群之间的空间。它使更远的距离变得易于管理。使用这个长度单位，大犬座矮星系“站立”的距离为 7.7 千秒差距。一些观点：我们的银河系估计（可见）直径为 150,000 光年或 46 千秒差距。这些数字可以理解为什么很难将大犬座矮星系区分为一个单独的实体。

让我们跳到本星系群中最大的星系——仙女座星系，这是一个华丽的棒状螺旋星系 ，估计包含 1 万亿颗恒星（是银河系的 2 到 10 倍）。 它距地球约 2,500,000 光年或 770 千秒差距。

仙女座

有趣的事实：根据蓝移测量结果，仙女座星系正以每小时 396,000 公里的惊人速度在碰撞过程中接近银河系。 以这个速度，预计星系将在大约 45 亿年内发生碰撞。

让我们看一下我们银河系邻域的概况，类似于我们之前的恒星邻域。我们的银河系邻域由所谓的“本星系群”组成，直径约为 10,000,000 光年（或 3,000 千秒差距）。

“本星系群”由两个呈“哑铃”形状的星系集合组成：银河系及其卫星构成一个叶瓣，而上述仙女座星系及其卫星构成另一个。

在这个尺度下，即使是千秒差距使用起来也有点混乱。这就是为什么天文学家通常用百万秒差距 (Mpc)表示相邻星系和星系团之间的距离 。百万秒差距是一百万秒差距或大约 3,260,000 光年。使用这个长度单位，本地群的直径约为 3 Mpc。

室女座超星系团

让我们进一步缩小，看看星系超星系团。星系超星系团是一个巨大的结构，通常包含数千个星系。（每个包含数十亿到数万亿颗恒星）。

我们所属的本星系群是处女座超星系团的一部分，这是一个估计包含超过 47,000 个星系的星系超星系团！然而，这还没有结束，在 2014 年，天文学家确定室女座超星系团实际上是一个更大的超星系团拉尼亚凯亚（Laniakea ）的组成部分。

Laniakea 在夏威夷语中意为“开阔的天空”或“无垠的天堂”，这个名字非常适合这座巨大的建筑。拉尼亚凯亚超星系团估计包含 100,000 到 150,000 个星系。研究表明拉尼亚凯亚超星系团没有引力连接；它可能会分散而不是继续维持自己。

拉尼亚凯亚超星系团

估计直径为 5 亿光年或 153 兆秒差距，这几乎是不可能理解的——尽管如此，让我们尝试画出某种形式的透视图。 如果我们要在我们自己的超星系团的外围发现智能生命，将它们连接起来的尝试将需要数百万年（至少使用受物理定律约束的现代通信方法）。当我们的信号最终到达目的地时，我们自己甚至可能不复存在。

自然地，“光速滞后”是双向的。例如，来自我们太阳系的光需要将近 7000 万年才能到达星系 NGC 2525，这是位于船尾座的另一个令人惊叹的棒旋星系。 如果 NGC 2525 中存在智慧生命，那么它看到的地球将是 7000 万年前的样子。不会有人类生命的迹象；相反，他们将观察白垩纪晚期，恐龙仍在地球上漫游。

北冕座长城

尽管拉尼亚凯亚超星系团是一个异常巨大的结构，但更大的“宇宙超大质量结构”已被确认为最大，其中包括所谓的 大力神-北冕座长城。 它于 2013 年被发现，是（目前）可观测宇宙中已知的最大结构。

这堵墙的平均大小估计为 100 亿（10,000,000,000 光年）。老实说，在这种尺度下，除了 千兆秒差距经常被天文学家用来表达这些令人心碎 的距离之外，再也不可能提供有意义的观点了。1 千兆秒差距 (Gpc) 等于 10 亿秒差距/32.6 亿光年。以这个长度单位表示，墙的平均尺寸约为 3 Gpc。大力神-北冕座长城非常广阔，覆盖了可观测宇宙地平线距离的五分之一。

北冕座长城

可观测宇宙

再次退后一步，我们终于达到了我们所能看到的极限。可观测宇宙是宇宙的一个球状部分，包含此刻可以从地球上观测到的所有物质。这个区域由光速和自大爆炸以来光到达我们的时间定义。

可观测宇宙的直径为 93,000,000,000 光年或 28.5 千兆秒差距。最近根据 NASA 星际空间探测器新视野号的数据进行的评估预测，可见宇宙中的星系总数达到数千亿个。

由于未知原因（通常称为暗能量），宇宙正在以越来越快的速度膨胀。在适当的时候，所有目前可观察到的物体似乎都会及时冻结并最终从我们的视野中消失。也就是说，当然，除非暗能量的特性会随着时间而改变。

不可观测的 宇宙？

在我们可观测的宇宙之外有什么东西吗？没有充分的科学理由认为宇宙在我们可见的地平线处结束。整个宇宙的大小是未知的，它的范围可能是无限的；根据他的许多天体物理学家的说法，宇宙实际上可能是无限的……

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