宇宙有多大？我们能看到什么？宇宙究竟是什么？

天使粉粉魏

浩渺宇宙，其之广博，人可探得？

长期以来，宇宙的大小对于天文学家们来说都是一个谜。比如，在早期历史中，人们想知道月球、太阳和其他星星距离地球有多远。随着时间的推移，天文学家发现，宇宙总是比我们想象的要大。古人认为星星是固定在一个并不遥远的天穹上，而今天的天文学家知道，宇宙是如此之大，以至于它的边界是未知的。

天文学家，画家Granger绘于1530（图源：Fine Art America）

公元前3世纪，希腊天文学家萨摩斯的阿里斯塔克斯选择在月亮露出地平线四分之一的时候，试图通过对比月球和太阳之间的视线夹角来确定地月距离与地日距离的比率。基于不精确的数据，他的方法表明地日距离约为地月距离的20倍左右。尽管我们现在知道太阳实际上距离我们比月球远400倍左右，但他的结论在当时是革命性的，因为它说明太阳比以前认为的要大得多，也远得多。

希腊1980年出版的用于纪念阿里斯塔克斯的邮票；这位天文学家有著作《论日月大小和距离》流传至今

（图源：pixers）

几十年后，另一位希腊天文学家，尼西的希帕库斯（Hipparque de Nicée），在这方面取得了真正的突破，他估计的地月距离的误差小于10%。他通过测量月食期间月球穿过地球阴影所需时间，辅以巧妙的几何计算，从而得出这一结果。除此之外，他还依靠了埃拉托斯特尼的工作结果，后者曾估计地球的直径为42 000公里（实际直径为40 000公里）。

第一个可靠的计算方法是公元140年由希腊天文学家克罗狄斯·托勒密调整制定的。他利用了一个简单的几何方法，展示了如何使用视差法来计算我们与恒星间的距离。

三角视差法示意图（图源：Wikipedia）

然而，直到近两千年后，随着天文观测仪器逐渐发展、改进，我们才得以利用视差法进行更精确的测量。地球和太阳之间的平均距离（被称为“天文单位”）是由出生于意大利的法国天文学家让-多米尼克·卡西尼与另一名法国同僚让·里歇尔在1672年首次精确测量而得到。更具体地说，是通过从巴黎和法属圭亚那同时观测火星来实现的。

而德国天文学家弗里德里希·贝塞尔，是第一个测量地球与恒星间（除太阳外）距离的人。1838年，他成功地估计出天鹅座61号星与地球的距离约为11光年。

天鹅座61号星（中国传统名称：天津增廿九）在星空的大致位置（图源：JEAN-BAPTISTE FELDMANN）值得一提的是，它们也被称作贝塞尔星——这是一组双星系统

画像：一个男人站在侧面，左手拿着一个卷好的文件，右手指着一个地球仪和一个建筑物的图纸

今天，天文学家有许多测量距离的方法。对于银河系内的天体，测量距离所使用的大部分方法都是从视差法衍生出来的。而对于河外天体，天文学家则使用造父变星法（根据造父一Delta Cephe命名），这类星体总是以相同方式改变其亮度。

画：在很黑的背景上有蓝色同心圆，中心是米色的光，一个X标志着底部中心的一个位置

另一种测量星系距离的方法则涉及Ia型超新星，它们在发生超新星爆发时总是放出类似的能量。因此，它们被比作 "标准炸弹"：已知强度和亮度的爆炸。于是，通过测量它们的视亮度，我们可以确定它们与地球间的距离。

正得益于这些天文测量方法，我们现在知道，宇宙的大小是不可想象的。举个例子作为参考：来自最遥远的星系的光需要超过100亿年才能到达我们这里。当然，我们不可能对这些代表着什么有很具体的概念，不过，我们总可以尝试通过想象尺度更小的事物（如我们的太阳系）来构建概念。

太阳系由太阳、围绕太阳运行的所有行星和数以百万计的小天体组成。奥尔特云，一个以太阳为中心的巨大的彗星库，是太阳系外围界限的标志；它直径约为1.6光年。不要忘了，一光年大约是10万亿公里。

奥尔特云和太阳（图源：Astronomy，Roen Kelly）

如果我们将太阳系中最小和最遥远的行星冥王星视作一个直径1毫米的针头，那么太阳会有两个沙滩球（直径30厘米）那么大，并且距离针头2.6公里。如果把太阳放在温哥华，那么奥尔特云的外侧边界将在纽芬兰的圣约翰（约7000公里）！

我们所在的太阳系位于漩涡星系银河系中。据估计，银河系大约包含2000亿颗恒星，它们都聚集在一个“圆盘”中。银河系的直径是10万光年；在这种尺度下，太阳系也显得微不足道。如果我们这次把太阳系（直径约1.6光年）视作一个针头，那么银河系会有一个曲棍球场（标准曲棍球场面积约为5000平方米）那么大。

一个中心光点的照片，周围有分散的光点和紫色环，在黑暗的星空中形成一个大的同心圆

银河系是一个被称为“本星系群”的星系群的一部分，其中一共有超过35个星系。仙女座星系是这之中最大的，哪怕是在无月和无光的夜晚，都可以肉眼看到它。该星系群中的其他星系，如大麦哲伦云和小麦哲伦云，一般都比银河系小。

本星系群直径约1000万光年，其中心位于仙女座星系和银河系之间。如果我们把太阳系视作针头，把我们的银河系看作曲棍球场，那么本星系群的直径将会是6.25公里。

照片：黄色光点，周围有光环和其他小光点，背景是非常黑的

照片：在一个很黑的背景上有几个明亮的白点，有些被环状物包围着

本星系群本身也是一个超级星系团的一部分，即本超星系团（也称室女座超星系团）。本超星系团包括几十个像本星系群一样的小型星系团。整个本超星系团以巨大的室女星系团为中心，后者距离银河系5000万光年。在室女座星系团的中心，有一个“吃人”的超级星系——M87，它吸引并吞噬其邻近的星系。

超星系团们聚集在一起，形成长长的丝状，绵延数亿光年。它们彼此之间被巨大的空隙隔开，这些空隙中只有非常少的星系。而且这些空隙的尺寸非常巨大—— 1亿光年。宇宙以这种方式延展到至少130亿光年之外。而在此之外，我们无法直接观测到那里有什么。

By: astro-canada

FY: 萧

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