宇宙上看长城(宇宙空中美景从地球到史隆长城,可观测宇宙的尺度,远超出人类的想象)
好奇的人类的天性,远古时期的人类也常会抬头仰望星空,思考着天外的世界会是什么样子。
在科技没有走进人类世界之前,人们大多认为地球是宇宙的中心,头顶的星星和太阳都是地球的一部分,现在我们知道,相对于浩瀚的宇宙来说,地球和人类都渺小的像尘埃一样,可具体有多渺小,我们始终很难有清晰的认知,不过一些直观的数据可以帮助我们理解。
1972年,阿波罗17号登月舱升空,这是阿波罗计划的最后一次任务,前往月球的途中,宇航员在距离地球2.9万公里的地方拍摄了这张著名的照片:蓝色弹珠,这是一张地球的全景图,在宇宙一片漆黑的背景下,一颗蓝色的星球静静地悬在空中。
在此之前,阿波罗8号也同样给地球拍过全景图,与蓝色弹珠不同的是,这次的地球是在月球表面拍摄的,月球是距离地球最近的一个天体,只有38万公里,这点距离在地球上来说可能很远了,但在宇宙的背景下几乎是微不足道的。
这时在月球上观看地球升起,这颗为蓝色的星球是如此美丽,但似乎也有些脆弱。
离开月球,向更深的太空前进
我们会遇到已经飞行了44年的旅行者一号,旅行者一号是人类有史以来的首个星际探测器,为人类做出了巨大的贡献,后来虽然也发射了其他许多探测器,但只有旅行者一号走得最远。
1990年2月24日,旅行者一号已经完成了它的主要任务,要向更广阔的星际空间探索,在天文学家卡尔.萨根的提议下,旅行者一号在距离地球64亿公里远的地方回头看了一下,朝太阳系内侧拍了一组照片,组成了太阳系的全家福。
其中有一张照片特别有名,它被命名为“暗淡蓝点”,站在摄影师的角度来看,这张照片无疑是个失败的作品,它大部分面积呈一片漆黑,还有几道干扰条纹,但当我们把照片放大时,就可以发现在中间的彩色条纹中隐藏了一颗有些暗淡的蓝色光点。
这个光点只占了整个照片的0.12个像素,几乎快要和噪点融为一体,但实际上它就是人类的家园:我们赖以生存的地球,这张照片让无数沉浸在繁忙生活中的人得以向外太空瞥一眼,思考人类和地球在宇宙中的意义。
通过这张照片,我们直观地感受到了地球在宇宙中的渺小,但事实还要远超我们的想象。
因为这张照片距离地球只有64亿公里,而旅行者一号在拍完这张照片后又继续飞了31年,时至今日它仍然没有飞出太阳系,保守估计旅行者一号至少还要3万年才能彻底飞出太阳系,到达星际空间。
而且太阳系也非常小,虽然太阳系的直径达到了两光年,对人类来说这几乎是不可逾越的距离,但当我们站在银河系的角度,就会发现银河系的直径足有18万光年,像太阳这样的恒星大约有1000亿到4000亿颗左右,行星更是不计其数。
在人类看来不可逾越的距离,只是银河系的亿分之一。
我们把视角再次拉远,看看银河系之外,会发现银河系实际上也非常渺小,银河系和仙女座大星系等十几个星系共同归属于本星系群,它的直径达到了1000万光年,我们以为的广阔无比的银河系,甚至都不是本星系群最大的星系。
再次前往宇宙的更深处,我们发现本星系群也不算大,太阳系的上级是银河系,银河系的上级是本星系群,同样的本星系群也有它的上级:室女座星系团,我们的本星系群和附近的1000多个同等级星系群组成了室女座星系团。
从外形上看,它就像一块轮廓不规则的薄饼,而这块薄饼的覆盖面积直径足有1.1亿光年。
后来我们发现,我们的室女座星系团,身处在浩瀚到有些恐怖的拉尼亚凯亚超星系团,拉尼亚凯亚超星系团的直径大约有5.2亿光年,其中囊括了近十万个像银河系一样的星系,它外观看上去像一片轻盈的羽毛,但实际上它的质量达到了10^17个太阳质量。
拉尼亚凯亚超星系团还不是目前已知的最大宇宙结构,目前发现的最大宇宙结构是史隆长城,直径达到了13.7亿光年,可能还有些更大的结构尚没有被发现,但在它们之外,都有着人类观察的上限:可观测宇宙。
理论上来说,人类目前能够观测到的宇宙最大范围直径为930亿光年,但可观测宇宙并不是宇宙的全貌,宇宙边缘的空间膨胀速度已经超过光速,那些光永远也到达不了地球,我们永远也观察不到它。