太空有多空？

时间：2023-09-24 11:25:09   来源：IT之家   阅读量：5356   

“宇宙真谦虚，明明拥有一切，却说自己太空。”宇宙到底有多空呢？

说到宇宙的空旷，我们脑海中可能会浮现出这样的画面:太空中，八颗行星在围绕着太阳公转，周围是浩瀚的星际空间。

其实宇宙的空旷远超我们的想象。就拿地月系统来说，很多人想象中的画面可能是这样:月球就像一个小跟班一样，在地球身边围着地球转圈。

但实际上，月球到地球的平均距离超过了 38 万公里，是地球直径的 30 倍，即使让八大行星排排站也没一点问题。

这还只是小小的地月系统，这个系统对于环太阳的地球轨道甚至可以简化地近似成一个点。而对于这个“点”来说，与它最近的另一个“点”，它俩之间的距离足足有地月距离的 100 倍。那里便是除地球外距离我们最近的行星 —— 金星和它所在的轨道。

地月距离的 100 倍也就是将近 4000 万公里，这是距离最近的行星。而距离最近的恒星，也就是地球到太阳的距离有 1.5 亿公里，这个距离也被称为 1 个“天文单位”。

在这样的 1 个天文单位的广袤空间里，却只有水星和金星这两个小点儿。即使在 1.5 个天文单位的内太阳系中，包括地球、火星以及它们各自的卫星在内，一共也才 7 个天体。

但是作为八大行星，水金地火的轨道已经算是挨得非常近的了。对于外太阳系的那几个气态行星来说，它们之间的距离更为夸张。

木星与土星轨道之间的平均距离有 4.3 个天文单位，几乎等同于 3 个内太阳系的宽度。而土星与天王星、天王星和海王星轨道之间更是达到了 10 个天文单位的距离。

怎么样，太空是不是远比你想象的更空旷？

同样和想象中不一样的还有火星和木星之间的小行星带。在你的想象中，小行星带是不是一片遍布着各种碎石的区域？航天器从中穿过还要担心如何躲避？

小行星带确实被认为是太阳系中天体最密集的区域。这里的小行星可能多达几十万，甚至上百万颗。但是即使这样，这里的天体也远不是大家想象的那样密密麻麻一颗挨一颗，因为这片区域实在是太大了。

小行星带的宽度几乎达到了 1.5 个天文单位，差不多相当于整个内太阳系的宽度。再加上它 3 个天文单位左右的半径，可想而知这片环形区域的面积有多大。想想在这么大的一片空间中，区区百万个天体算得了什么。换算下来，这里两个天体之间的距离至少和地球到月球的距离相当。所以呢，小行星带的空旷使得通过这里的航天器想发生碰撞都难。

怎么样，这样来看太阳系的结构图是不是和你之前想的不太一样？

然而小行星带以及八大行星所在的区域还只是整个太阳系的一小块儿，但这已经是太阳系中天体最密集的区域了。如果以奥尔特云为界，上面说的这些统统加起来也不过是个点而已。因为奥尔特云的半径可以达到上万个天文单位，几乎要以“光年”来计。

也就是说，太阳发出的光大约需要一年左右才能出了太阳系的门，而要照到距离它最近的邻居恒星，则要花费长达 4 年多的时间。而在这 4 光年的范围内，除了一些奥陌陌这样流浪的星际天体外，再没有其他天体了。

这个 4 光年的距离，差不多也是银河系中太阳系周围空间恒星的平均密度。就是说，在一颗恒星周围 4 到 5 光年范围内，几乎不存在第二颗恒星。

这个密度有多小呢？如果把这片空间缩小到地球大小，那么这里唯一的那颗恒星大概只有一个足球那么大。

这么看来，即使是银河系中恒星最密集的地方，比如星系中心的核球附近或者球状星团中，那也不过是多了几百个“足球”而已，宏观来看没有任何区别。

然而这还只是银河系中的星际空间，相较于银河系外的星系际空间，星际空间的密度已经非常大了。

出了银河系，要到达另外的其他星系，一般要以十万甚至百万光年来计。比如距离银河系最近的大星系邻居 —— 仙女座星系，它与我们之间的距离超过了 200 万光年。

当然，在这中间还存在一些卫星星系等矮星系。但就算加上这些矮星系，在 1000 万光年的范围内，星系的数量一共也就几十个，除此之外皆是虚空。

然而我们所在的这片宇宙空间，已经算是星系比较密集的区域了。

纵观全局，在由星系和星系团连成的大尺度纤维状结构中，纤维和纤维之间不乏存在一些看起来空荡荡的区域。这些被称为“空洞”的地方，或许才是宇宙中真正的空旷之处。

比如著名的牧夫座空洞，目前我们在它里面只发现了几十个星系，但它的直径足有 2.5 亿光年。位于猎犬座的超级空洞更为夸张，直径更是达到了 10~13 亿光年。生活在这里外星文明，但凡天文学差点意思，估计都会以为宇宙也就这么大了。

当然，这种空洞只是特例，宇宙中还有很多地方是像星系长城这样的物质密集区。那假如把宇宙中的这些物质全部打散然后均摊，你猜猜宇宙的每个立方米会有多少物质？

答案是:仅有 6 个氢原子！这就相当于在地球这么大的空间里，只有一粒沙！

话说回来，假如你从微观观察这些原子的话，你会发现原子里竟然也是如此空旷。因为除了原子核以及核外电子，原子中 99.99999……% 的空间也都是空的。如果原子是一个足球场的话，原子核和电子加起来也不过乒乓球大小。如此看来，宇宙的空不仅体现在宏观的天文尺度，同时也体现在微观的量子尺度。

虽然宇宙之空超乎想象，但这片虚空或许并不寂静，相反它可能充满了量子涨落这种看不见的喧嚣。也许宇宙的“空”不是一种缺失，而是另一种的存在，它让我们知道我们所看到的可能只是冰山一角，宇宙还有更多的奥秘等待着我们去发现。