@ 2014.02.17 , 10:47

WHAT IF: 把星星堆成“沙滩”会怎样

如果用银河系中星星大小的颗粒堆出一个沙滩,这片沙滩会是什么样子的呢?
——Jeff Wartes

沙子是种很有意思的东西。

“星星多还是沙子多”是个颇引人争议的话题。这个问题的答案是:在可见的宇宙范围中,行星的数量大概比地球上沙子的总数要多。

在人们对这类问题进行探究之时,在星星数量的问题上通常更容易得到一些令人满意的数据,而对地球上沙子数目的计算则大多是通过沙粒大小进行估算。不过这并不是我们今天要探讨的问题。在回答 Jeff 的问题之前,我们需要先了解一些关于沙子的知识。特别是理清楚黏土、泥沙、细砂、粗砂和碎石指的是多大的颗粒,这样比较有助于想象“银河沙滩”的外观和质感。

幸运的是,美国地质调查局有一张现成的图表(PDF),可以供我们了解上述那些问题。这张表格相当棒,简直就是地质版的电磁波谱图。

根据一些针对沙子的调查报告(PDF),沙滩上沙子的颗粒大小基本在0.2毫米到0.5毫米之间。也就是图表中的中砂到粗砂大小的颗粒。这些沙子的大小大概就是下图中的这个尺寸:

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如果将太阳的体积设为常见沙粒的大小,再乘以银河系中星星的数量,那么就可以得到一大堆沙子。

但是,这种计算方法是错误的,因为星星的体积是不同的。

YouTube 上有许多比较行星体积的视频。通过这些视频,我们可以很直观地感受到宇宙中有些体积极大的星星。虽然视频可能会让人有点晕头转向,不过我们只要知道一点就够了,那就是:我们的“银河沙滩”上会有很多大石块。

主要的“星砂”大小如下图所示:
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它们大多处在“沙子”的定义范围之内,而再大些的星星就超出了沙子的界限成了“颗粒”或是“小石子”。

而这些都还只是矮星,濒死恒星可比它们要大得多。
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当一颗恒星能源耗尽之时,它会扩大成红巨星。哪怕是颗普通的恒星也会变成巨大的红巨星,而那些本身就很巨大的星星进入这个阶段之后,就会变成“大怪物”。这些红超巨星就是宇宙中最大的星星。
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这种沙滩球大小的“星砂”会很稀有,但是葡萄大小和棒球大小的红巨星会很普遍。不过它们的数量无法与太阳或是红矮星这种大小的星星数量相提并论,巨大的体积势必只能成为我们“银河沙滩”的小群体,而成不了主体。我们的沙滩将会缀满沙砾绵延数里。
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沙滩上99%都是沙子,但它们所占的体积不到1%。我们的太阳不会是一粒躺在柔软沙滩上的沙子,银河将会是一片含有少量沙子的戈壁滩。

但是,正如地球上真正的海岸,石缝中的那些沙子才是真正的乐趣之所在。
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本文译自 XKCD,由译者 小脑袋 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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