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太阳系究竟有多空旷?太阳系比实验室超高真空还要空,咋回事?

你敢相信吗?我们所在的太阳系非常的空旷,其空旷程度甚至比实验室制造出来的超高真空还要“空”!太阳系究竟有多空旷呢?咱们从

你敢相信吗?我们所在的太阳系非常的空旷,其空旷程度甚至比实验室制造出来的超高真空还要“空”!太阳系究竟有多空旷呢?咱们从三个方面来聊一聊太阳系那超乎想象的空旷。

天体分布

太阳系

我们经常会看到这样的太阳系示意图:太阳系中的行星和其他天体围绕在太阳周围,看上去很拥挤的样子。其实这些示意图的比例是严重失调的。这是为什么?因为真实比例的太阳系几乎无法呈现在我们的眼前。

如果你对此表示怀疑,那么我们就来做一个等比例缩小的太阳系模型,感受一下太阳系难以想象的空旷。

太阳的实际直径为139.2万公里。假如我们把太阳缩小成一个标准的篮球(直径约24厘米),那么它的直径缩小了大约58亿倍,同等比例下的太阳系天体大小和分布情况是这样的:

太阳和八大行星比较

离太阳最近的水星直径4880公里,是太阳直径的1/285;距离太阳约5790万公里,是太阳直径的41.6倍。因而,同比例缩小后的水星直径约为0.8毫米,如同一粒细沙;距离篮球(缩小后的太阳)大约10米。

同样的方法,等比缩小后的金星直径约2毫米,距离篮球大约18.7米;地球直径约为2毫米,距离篮球大约25.8米;火星直径大约1.2毫米,距离篮球大约39.3米;木星直径大约24毫米,距离篮球大约134.3米;土星直径大约20毫米,距离篮球大约247.2米;天王星直径大约8.7毫米,距离篮球大约495.4米;海王星直径大约8.5毫米,距离篮球大约775.3米。

太阳和八大行星

这就是等比例缩小后的太阳和八大行星的分布情况。在这个模型中,水星如同一粒细沙,而金星、地球、火星就像一粒小米或者芝麻,大一点的木星和土星就像一个玻璃弹珠,天王星和海王星如同一颗黄豆大小。而缩小后的行星与太阳的距离以及空间更加震撼。你需要从篮球那里向外走出775米才能把一粒黄豆(海王星)放下;若以此为半径画一个圆圈(缩小后的海王星轨道),其面积约为188.7万平方米!在这个巨大的圆中,只有一个篮球,一粒细沙、三粒小米、两颗玻璃弹珠,两颗黄豆!若以此为半径画出一个球体空间,则有大约19.5亿立方米,相当于866个标准游泳池。

太阳系外层是奥尔特云

经过这些比较,你是否被太阳系的空旷程度给震惊到了呢?先不要急着震惊!从空间上看,海王星以内的太阳系只是整个太阳系及其微小的一部分,其半径大约只占整个太阳系的0.48‰。太阳系真正的辽阔空间在海王星轨道以外,那里还有辽阔的柯伊伯带和奥尔特云。科学家认为太阳系的半径达到了1光年。如果再加上这部分,在太阳为篮球大小的缩小模型中,太阳系的半径范围可达1632公里。这相当于哈尔滨到南京的直线距离,或者跟月球的半径(1737公里)相当啊!

质量分布

太阳强大的引力将它的控制力延伸到了1光年以外。太阳如此强大的控制力源自它惊人的质量。太阳的质量约为2×10^30千克,占到了太阳系总质量的99.86%;而太阳系中包括八大行星在内的其他所有天体质量加起来约占太阳系总质量的0.16%。此外,科学家估计,海王星以外的所有天体(柯伊伯带天体、奥尔特云天体等)质量加起来只有地球质量的5~20倍,跟整个太阳系的总质量比起来可以忽略不计。

也就是说,假如太阳系的总质量是1000克,那么太阳的质量就是998.6克,太阳以外的其他天体总质量一共只有1.4克,仅仅是太阳质量的一个零头。太阳系拥有一个质量极大的中心(太阳)和一群质量极小、散步于极其广阔空间中的“碎屑”。所以从太阳系物质质量分布情况来看,太阳系也是极其空旷的。

平均密度

太阳系

太阳系究竟空旷到了什么程度?要是算算太阳系的平均密度那会更加惊人!太阳系的质量几乎都集中到了太阳上面,因而我们可以认为,太阳的质量就是太阳系的质量,即2×10^30千克。以奥尔特云为太阳系的边界,其半径约为1光年,通过计算可知太阳系所在球体空间体积约为3.56×10^48米³。用太阳系的质量除以其体积就得出了太阳系的平均密度,约为5.61×10^-19千克/米³。

奥尔特云天体

这是什么概念呢?这意味着在太阳系的平均密度下,每立方米所含物质的质量相当于大约3.36亿个氢原子。这要比实验室制造的超高真空(UHV)环境还要空啊!不过,太阳系这种看似“空”到极点的平均密度仍要比星际空间高约100倍,比宇宙的平均密度高大约1亿倍!这么看来,不只是太阳系,整个宇宙都是极致的“虚空”啊!

我们从太阳系的天体分布、质量分布和平均密度上来看太阳系,它几乎是无物的虚空啊!这个观点你认同吗?一起聊一聊吧!