宇宙中有哪些鲜为人所知的冷知识？

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宇宙中有哪些鲜为人所知的冷知识？

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这是一张著名的照片。1990年，旅行者1号探测器即将飞出太阳系的时候，在距离地球60亿公里的地方，美国国家航空航天局命令它回头再看一眼，拍摄了60张照片，其中一张上正好包括了地球——图中那个亮点。1996年，天体物理学家、著名科学作家卡尔·萨根就此说过一段非常著名的话：“在这个小点上，每个你爱的人、每个你认识的人、每个你曾经听过的人，以及每个曾经存在的人，都在那里过完一生。这里集合了一切的欢喜与苦难，数千个自信的宗教、意识形态以及经济学说，每个猎人和搜寻者、每个英雄和懦夫、每个文明的创造者与毁灭者、每个国王与农夫、每对相恋中的年轻爱侣、每个充满希望的孩子、每对父母、发明家和探险家，每个教授道德的老师、每个贪污政客、每个超级巨星、每个至高无上的领袖、每个人类历史上的圣人与罪人，都住在这里 —— 一粒悬浮在阳光下的微尘。”

boma

让我们来说说宇宙中令人惊叹的尺度吧。

多图慎点。

1.与最大的恒星相比，我们的太阳——几乎可以忽略不计。

箭头所指的天体，就是我们的地球，太阳可以容纳100万个地球，够大了吧。

箭头所指的天体，就是我们的太阳，与直径4亿千米的Pistol Star相比，我们的太阳，简直就是一个极为渺小的存在。

直径4亿千米的Pistol Star被VY Canis Majoris虐成渣渣。

与最大的恒星——UY Scuti相比，我们的太阳，在它面前，需要放大无数倍，才能看得见。

2.与最大的星系相比，我们的银河系——几乎可以忽略不计。

这是我们的银河系，直径10万光年。

我们的邻居——仙女座星系，直径20万光年，银河系成了小小弟弟。

与直径50万光年的Messier 87相比，银河系和仙女座星系双双成为小弟弟。

目前观测到最大的星系是IC 1101，直径600万光年。

3.与宇宙的年龄相比，我们人类存在的时间——几乎可以忽略不计。
宇宙诞生于138亿年前，当我们每每听到这个数字时，难易想象这138亿年，究竟有多么遥远。

假如自宇宙大爆炸到此时此刻的138亿年，压缩成我们熟知的12个月份，会是什么样的情形？



宇宙诞生之时，就是1月1号，从那时起一直到12月31号的午夜，整个年历表，包含了宇宙诞生后所有的时间。

这个年历和我们平时使用的年历，在时间尺度上，有着天壤之别。


按照这个年历，我们来看从1月1号开始，宇宙在什么时候，会发生什么。

1月1日：宇宙大爆炸
1月10号：第一批恒星发出光芒
1月13号：这些恒星开始聚合，形成第一批小星系
3月15号：银河系诞生
8月31号：太阳诞生
9月21号：生命开始诞生
11月9号：生命开始呼吸、移动
12月17号：海洋生物开始登陆陆地
12月28号：第一朵花开始绽放
12月30号早上6点24分：小行星撞击地球
12月31号最后一小时：人类出现
12月31号23点59分46秒：人类所有记载的历史，都诞生于此

高楼、城堡、寺庙、你、我、他、草原、高山、湖泊、海洋......所有有形的还有无形的，所有物质的和精神的东西，都只是存在于这短短的14秒中。

４.黑洞是一个巨大的怪物，它虽然用肉眼观测不见，但重量却大的惊人。

如果我们把太阳压缩成一个城镇的大小，太阳就会坍塌成一个黑洞，或者把地球压缩成一个花生的大小，地球也会坍塌成一个黑洞。



XTE J1650-500相当于一个曼哈顿的大小（已经可以算是最小的黑洞了），但却包含了3-4个太阳的质量。


M82 X-1相当于火星的大小（黑洞的中等身材），但却包含了1000个太阳的质量。


凤凰星系团的中心存在一个超大型黑洞，你猜猜它包含了多少个太阳的质量？

答案是20000000000个。

人类之渺小，宇宙之洪荒，远远不是我们能够想象的。

但庆幸的是，此时此刻，我们有阳光，有空气，寒冷时有衣物御寒，饥饿时有食物果腹。

仰望茫茫的星空，我们需要手拉着心爱的人，这样才不会心慌。


图片来源：国家地理频道纪录片：宇宙时空之旅
https://www.youtube.com/watch?v=UE8yHySiJ4A
https://www.youtube.com/watch?v=JqAJnrL27OY
https://www.youtube.com/watch?v=QgNDao7m41M

flkin

多图预警。

宇宙探索之路，开启：


最好应该做一个视频来回答这个问题。但是知乎只允许图片形式，所以我还是尽力用图片来表达。。。

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这里推荐Space Engine这个软件，先讲讲它的优先画质和准确性



这是一张地球的图。可以放大到地球上任何一个城市等等很清晰。这一点并不特别。

特别的是：
１）这不只是针对地球，宇宙中任何对象都可以无限放大，可以登陆。

２）上图：地球的黑夜跟白天完全是根据太阳的位置来模拟。其他星球的位置和移动旋转什么的也都是这样模拟的。时间可以很容易控制到几几年几月几日甚至几分几秒。想看０９年日食？调整好时间，就能看到当时所有星球的位置了，以及月球的影子等等。想看几万年以后的某个彗星的位置？也ok。时间速度可以随便挑选，也可以暂停，后退。

３）可以完全自由用鼠标和键盘移动。控制起来很顺手。移动速度可以控制从（一秒一米）一直到（一秒百万光年以上）。换任何角度都很容易。

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但是我们不是来看地球了：

看一个大家也许不知道的小星球。



这样的小行星都在软件里面。我们太阳系的好几万个天体数据都在里面了。每一个也可以登陆研究各种上面的山之类的。虽然有很多内容都是自然生成（猜想）的，但是有数据的细节都被加进去了。很强大的一个人的功劳。

我们看看一些太阳系比较遥远的最近被发现的小星球。



其实目前有一个理论是说太阳系一光年外有一大层（oort cloud）全是小彗星小星球等等。都很小，而且太远了所以看不到。但是也许有巨大的还未发现。他们认为这些小球虽有几万亿，加起来就比木星的重量还大一些。然后大部分只是安安静静的走自己几百万年的遥远轨道。可是每几千万年，太阳经过其他恒星，所以偶尔会有一部分小球被影响到了。然后其中一些小球开始飞往太阳系内部了，这才成为彗星了。每两三亿年，太阳会经过银河系恒星特别密集的地方，所以会有一段时间彗星较多。然后地球每过两三亿年又莫名其妙很规律的物种大灭绝事件－－是巧合吗？其实都满有道理的。
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我们这里提到的一光年其实在ＳＥ里面是一个很小很小的单位了。所以我们搜索一些十光年以内离我们比较近的恒星吧：



意思就是：就算从这些邻居角度来看，太阳已经是小小忽略不计的。
这些其他星系也都可以模拟的。各种具体数据会显示在边上的一个筐里面。
也有很强大的搜索功能。

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给自己一个比较大的挑战怎么样：

能否找到一个超级大的黑洞？





我感觉这已经足以证明ＳＥ的强大。这是一个很自由探索的软件。随便想找什么都行。到银河系任何一个位置，一般都能搜到附近的小黑洞。有时候还能找到几个黑洞在一起。

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继续做另外一种小探索:

我们银河系应该至少有几千万个星球和地球差不多。目前被找到的太阳系外的星球只有几千个，也能在ＳＥ里面搜到。可是更好玩的是引擎会自动添加许多根据科学的内容。每一颗恒星放大都可以看到它边上随机的几个各种各样的行星，小星球，月球，彗星等等。

而且你会发现大部分恒星是一双一双的。有时候还会有三四个恒星在一个系里面。像我们这样的很孤独的太阳真的不是那么多的。

我们去找一些有趣的：



好吧，这有点失败。而且这个星球看上去很无聊。在上面登陆后也没发现植物什么的，一大片沙漠。可是之前有找到过非常绿化的（很久以前很碰巧找到的）。每次探索都能找到自己的星球，所以每个人每次的体验都不一样了。

但是还好；这次我们找到了三体！

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最后，想表示这ＳＥ还做到更高的境界了。我们还可以离开银河系，更自由。



修改：刚刚脑子进水了；一个星系平均会有几千亿恒星和星球（图片里不小心写少了100倍）。而且平均每五十个恒星就有一个类似地球的（和地球气候和大小差不多的）。所以一个星系适合人类居h或支持生命的星球也至少有好几个亿。一个星系啊！再想象宇宙目前星系几万个亿。。。


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总之：通过这个有趣的软件，可以学到很多冷知识，而且很好玩。自由控制的这种角度，远远超过任何图片和视频所能提供的角度。最重要是有立体感！

这Space Engine是一位俄罗斯太空行业的人自己一个人做出来的，花了十年。这个人才很理解宇宙各种物理规律，又懂计算机编程到绝对无敌的那种境界，又非常有艺术感。

无论从哪个角度去讲，这个模拟引擎完爆任何宇宙游戏、google sky，等等。那些与ＳＥ对比，就像对比鲨鱼和萨丁鱼一样。或许必须亲自试一下才能真正感触。

ＳＥ的音乐和其他功能也都很不错；但是哦不认为这是一种游戏。里面有太多太多的科学内容。一个无敌强大的掌握知识感触科学和宇宙的工具。

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发现图片里面很多术语可能用错了吧。

星球＝planet＝行星？
星星＝star＝恒星？
星系＝galaxy?
solar system呢　－　好像完全没概念

不好意思，不知道中文里具体的这些天文术语怎么表达。
希望知友们可以告诉我。

传奇私服cdegeq

20/05/2016 更新，增加了一部分内容。


1. 夜空中比月亮大的天体

月球看上去是夜空中最大的天体。实际上，还有其他的天体从地球上观察视角大于月球，只是它们的亮度不够，肉眼只能看到它们的一部分。所以看上去，它们比月球小得多，甚至和普通的星星一样。下面来看看它们的真实面目吧。

1.1  猎户座星云

图片来自Orion Nebula

猎户座星云位于猎户的腰带下面，是这位猎户的佩剑。它距离地球1300多光年，长度约24光年。从地球上观察，它的视角大小是65 x 60角分，月球在我们眼中的视角大约是30角分。如果把猎户座星云和月球放在一起，它们的大小比例应该是这样的：

图片来自Orion Nebula

1.2 仙女座星系

仙女座星系距离我们250万光年，直径是银河系的两倍，所以，虽然离我们距离遥远，但是从地球上观察，它的视角仍然很大——3.167 x 1度。从视觉上看，它的长度是月球直径的6倍。如果把仙女座星系和月球放在一起，它们的大小比例是这样的：

图片来自 Andromeda Galaxy

2. 马蹄形轨道

当大行星和小行星在同一公转轨道运行的时候，小行星会受到大行星的引力干扰，轨道周期性的发生变化。这个变化总体来看非常小，但是从大行星的角度来看，小行星的轨道却会变得十分奇怪。

图片来自 Horseshoe orbit

开始，小行星的轨道低于地球，也就是说它运行在地球和太阳之间。这时候它的公转角速度速度高于地球。从地球的角度来看，它不断向地球靠拢。
当它赶上地球，到达A点的时候，地球的引力把它拉向远离太阳的轨道。
这样小行星经过B点，到达C点。这时候，它的轨道高于地球（比地球离太阳远）。根据开普勒第三定律，它的公转角速度低于地球。从地球的角度来看，它开始后退。
几百年以后，当小行星到达D点时，地球的引力把它拉向太阳的方向，到达E点，进入第轨道，它的角速度高于地球。从地球上看，它在地球的前方逐渐远离。直到几百年后，回到A点。

从地球的角度观察，这颗小行星的轨道就是上面图中的马蹄形。当然，从太阳的角度来看，小行星始终沿着同样的方向公转，只是在靠近地球时，轨道高度和速度有微小的变化。

地球轨道上有不少小行星都在这样的马蹄形轨道上运行，包括54509 YORP, 2002 AA29, 2010 SO16和2015 SO2。