地球、太阳和银河系有多重,全宇宙又有多重?( 二 )


艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在17宿世纪曾证实 , 所有物体都对其他物体有引力 , 而那些质量更大的物体的引力更大 。 卡文迪什将小金属球用线吊起来 , 在四周放置较重的球体 , 不雅察线的扭曲 , 以确定引力的强度 。 随后经由过程比力测量出的引力强度和地球对小球的引力 , 他操纵牛顿方程计较出地球的密度大约为水密度的5.42倍 。 按照现代物理学 , 他和切确数字的误差只有0.7% 。
02 太阳和其他行星有多重?
质量的界说与两个物体彼此引力的强度有关 。 是以 , 一旦牛顿和卡文迪什计较出了地球上重力的强度 , 从而得出了地球的质量 , 科学家们就拥有了对宇宙其他天体“称重”所需的东西 。

地球、太阳和银河系有多重,全宇宙又有多重?

文章插图

经由过程公转周期可以计较出太阳系其他天体的质量
太阳对地球发生的引力使地球每365天绕太阳一周 , 是以就能计较出太阳的质量 。 同样 , 经由过程把太阳视为和其他太阳系行星匹配的天体 , 研究人员可以按照行星的公转周期计较其质量 。 同样也可以经由过程这种方式得出月球的质量 。
但对小行星质量的估量仍然是基于对密度和体积的合理猜测 。
03 银河系有多重?
正如可以经由过程不雅察地球环绕太阳运行的速度来揣度地球的质量一样 , 研究人员也能经由过程星系的扭转和运行计较出星系的质量 。
恰是经由过程这些计较 , 科学家在20宿世纪70年月初次证实了暗物质的存在 。 希瑟·戈斯(Heather Goss)在Air and Space杂志中诠释道 , 在我们的太阳系中 , 水星的活动速度比海王星快近九倍 , 因为它离太阳系绝大大都质量的来历更近 。 研究人员估计 , 近似的模式应该呈现在其他星系中 , 即在星系中的远轨道的恒星运行速度比近轨道的恒星要慢 。
地球、太阳和银河系有多重,全宇宙又有多重?

文章插图

宇宙中还有良多我们无法不雅测的暗物质
这种关系在大大都星系中都当作立 , 但科学家们也发现了一些破例 。 当距离跨越必然限度时 , 天文学家发现螺旋星系边缘的恒星以惊人的相似速度活动着 。 科学家们追踪了恒星在螺旋星系边缘的活动 , 并确定每个星系中必需有几多物质才能让这些恒星在它们的轨道上运行 。 然后将在每个星系中的所有已知的“正常”物质(气体、尘埃和恒星)加起来 , 发现还远远达不到要求 。
这意味着 , 还有第二种无形的质量来历也在拉扯它们 。
但不管如何 , 天文学家经由过程对恒星和星系的类比阐发来权衡我们的星系质量 。 比来的研究操纵了数据库中近3000个被追踪的天体 , 如环绕银河系中间的恒星 , 星团和气体云 , 计较出星系的质量 。
04 宇宙到底有多重?
在宇宙的标准 , 您很难找到一对扭转的参照物 , 是以并不克不及经由过程上述的方式进行计较 。
宇宙的绝对大小是未知的 , 而且宇宙是在不竭膨胀中 , 所以它的质量同样是不得而知的 。
可是 , 按照美国天文学家埃德温·哈勃的发现 , 距离地球较远的星系都在远离地球 , 离得越远 , 远离的速度就越快(注:在物理学和天文学范畴 , 指物体的电磁辐射因为某种原因波长增添的现象 , 在可见光波段 , 表示为光谱的谱线朝红端移动了一段距离 , 即波长变长、频率降低 。 20宿世纪初 , 哈勃发现 , 不雅测到的绝大大都星系的光谱线存在红移现象 。 这是因为宇宙空间在膨胀 , 使天体发出的光波被拉长 , 谱线是以“变红” , 这称为宇宙学红移 , 并由此获得哈勃定律) , 所以天文学家可以按照光在大爆炸和今天之间传布距离的对比 , 计较出可不雅测宇宙的体积的直径为930亿光年 。

推荐阅读