如果把地球当做一个直径 1cm 的小球，整个目前观测到的宇宙有多大？

yangjia

目前可知宇宙中至少有 2 万亿个星系，银河系只是其中一个。突然对天文学特别感兴趣了。求解答。
作者：一点资讯

123457000

这个有意思了，很多作者都喜欢建立这样一个模型来体现宇宙的浩瀚和个体的渺小。
地球直径12756千米，把这个数值当成1cm，这是基础。以下数据皆用此基础换算：
月亮——离我们最近的天体，它离我们只有30厘米。不过，此时的它的直径还不到3毫米。
太阳——离我们最近的恒星——117米远！此时它化身一个直径1米多一点的大球球。
比邻星——离太阳系最近的恒星，这个距离可以体现宇宙的空旷和物质的密度之低——31332千米，如果坐飞机（设1000公里/小时），这段距离需要飞31小时。
银河系——汇集了数千亿颗恒星的巨大星系，直径7.4亿公里，如果坐飞机横穿（设1000公里/小时），需要85年。
直接跳到宇宙尽头吧...
可观测宇宙的半径（按“把地球当做直径1cm”等比例缩小）是——345万亿千米——36光年！
现在可以想象了：你面前有个直径1cm的小球，小球上的人已经探测到的宇宙，你需要飞（设1000公里/小时）3900多万年才能到达它的边缘。

aaron_cybertime

谢女票邀。
我觉得题主还是低估了地球和宇宙的相对大小，以米为单位，地球直径在1E+07（即10的7次方）米这个量级，而可观测宇宙的直径是1E+27米，宇宙的大小是地球的
100000000000000000000倍（20个零），两者相差20个数量级。
人脑再强大，恐怕也没办法直接消化20个数量级的差距，于是这两天我做了一个思想实验，既能展现20个数量级意味着什么，也尽可能让整个过程贴合日常生活，方便理解。
首先我们要在脑海里把自己抽离现在这个世界，成为一名观察者，这样子接下来我们对这个世界做的任何改动都不会对作为观察者的我们造成影响。
一阶世界

准备好以后，我们回过头来重新审视现在这个世界。在现实世界中，肉眼是有分辨极限的，这个极限大概是一根头发的厚度——0.1毫米。接下来我们要做第一个操作：把一个正常的成年男性缩小至一根头发厚度的大小。
成年男性的身高我们取1.8米，那么换算的比例就是1:18000，正常人缩小了18000倍以后，整个世界也要跟着缩小18000倍。我们不妨把之前的现实世界称为一阶世界，缩小以后的世界是二阶世界。
二阶世界

在这个二阶世界里，所有人都只有一根头发丝那么高（姚明大概是1.3根头发丝），长颈鹿有三根头发丝那么高，你的书桌能够放下一座城市的三维地图，一场马拉松的距离相当于2.3米，而地球的直径大概是700米，和一阶世界中的哈利法塔（828米）相当。
图︱Wikipedia@Donaldytong
应该说二阶世界还是很有趣的，但我们要继续前进，再把整个世界缩小18000倍，进入三阶世界。
三阶世界

这时候一场马拉松的距离也就是一根头发丝的厚度了，地球直径4厘米，比题主设想的地球稍大。月球的大小是1厘米，木星是43厘米，太阳直径大约4.3米，相当于一阶世界中小轿车的长度。
三阶世界是恒星的乐园，北极星的个头是123米，参宿七300米，著名电灯泡天津四接近1000米，非常亮瞎眼了，著名红超巨星参宿四是个直径4000米的大块头，快赶上一阶世界的珠穆朗玛峰一半高了。
在最接近题主设定的三阶世界里，可观测宇宙有多大？2.87E+18米，近300光年的范围，依然是一个大到无法想象的数字。我们现在只是走过了8个数量级，旅程尚未过半。现在继续把三阶世界缩小18000倍，进入四阶世界。
四阶世界

好了，在四阶世界里面我们终于可以把太阳系放进屋子里了，当然，这里指的是一阶世界的屋子。此时太阳只有两根头发丝那么大，水星距离太阳1厘米，金星距离太阳2厘米，地球距离太阳2.6厘米，火星距离太阳差不多4厘米。再往外，木星距离太阳13厘米，土星是24厘米，差不多是1台iPad的长度。天王星50厘米，海王星77厘米。目前飞的最远人造物体——旅行者1号距离地球接近4米。
旅行者1号
4米差不多也是一阶世界的光速走上一天的距离（4.5米），至于1光年，在四阶世界相当于1600米，想要找到除了太阳以外的另一颗恒星，你起码要走上一个小时。
五阶世界

图︱Wikipedia@WilyD
接下来是五阶世界，包括柯伊柏带在内的整个太阳系（直径100AU）被压缩至一根头发丝的大小。五阶世界和一阶世界已经相差了17个数量级，最巨大的恒星也已经无法分辨出大小，但即便如此我们能感受到的也还只是银河系的一角。
何以见得？整个银河系在五阶世界是直径超过10千米的存在。这在一阶世界里也算是一座小城的规模了。在这座小城里，有20厘米大的马头星云：
图︱ESO
有1米宽的蟹状星云，这是1000年前宋代天文官看到的「天关客星」遗留下来的痕迹。
还有和姚明一样高的美丽的猎户座大星云：
六阶世界

在六阶世界，直径24光年的猎户座大星云被压缩成一根头发丝的大小，于是你终于可以把银河系捧在手心了。银河系看着就像是一个直径64厘米的大圆盘，仙女座大星系稍大一些，有80厘米。两者之间的距离接近11米。以银河系为中心的方圆25米的范围（大概半个足球场），属于本星系群，包含大约50个星系，银河系和仙女座星系是其中的核心成员。
图︱Wikipedia@Richard Powell，汉化：WIkipedia@MQQ
以本星系群为中心方圆300米的范围，属于本超星系团（Local Supercluster），这个星系团包含至少100个星系团和星系群。
图︱Wikipedia@Richard Powell
广州塔高600米，图中球形区域相当于六阶世界里的本超星系团范围 图︱兹基派德
而可观测宇宙在六阶世界里依然巨大，直径接近500千米，我们需要更上一层楼。
七阶世界

先说说七阶世界的可观测宇宙有多大——直径27米，这相当于一个标准篮球场的长度，一阶世界的一个篮球馆就能装下七阶世界的可观测宇宙。
丰田中心球馆
走进这个篮球馆，空气中飘荡的每一颗灰尘，都是一个星系。我建议带上口罩，因为篮球馆里的空气......可能有些浑浊，毕竟当中的灰尘总数高达2万亿，可能一不小心就会把好多银河系（约35微米）吸进肺里了。直径不到3万光年的星系可以算是PM10，至于更小的，比如直径只有7000光年的小麦哲伦云，甚至可以归入PM2.5的行列。
不过馆内的灰尘在似乎并不是均匀分布，而是呈纤维状分布，有些地方多，有些地方几乎没有。
图︱Andrew Pontzen and Fabio Governato
你一定好奇七阶世界的篮球相当于多大的空间。篮球的直径我们取24厘米，相当于一阶世界的8.16E+24米，几乎是本超星系团（1.10E+24米）的8倍，和一个叫「双鱼-鲸鱼座超星系团复合体」（1E+25米）的宇宙大尺度结构相当。
一个篮球，就是10亿光年。
你觉得在七阶世界里，地球有多大？


















3.73E-19米，仅仅是质子（1E-15米）的万分之一，这是一个如今没有办法进行测量的长度。
最后分享一个神奇的网站：Scale of the Universe | The Universe in Perspective | Small to Big Fun!
还有一个神奇的视频：https://www.bilibili.com/video/av1908769?from=search&seid=14309484602774422259

无人岛屿颈

普通人只能借助身边的事物分辨大小。比如：
沙子的直径大约是0.1毫米，
玻璃珠的直径大约是1厘米，
沙发的高度大约是1米，
足球场两个球门之间大约是100米，
从鸟巢到天安门直线距离大约是10公里，
北京到济南的直线距离大约是300公里。
超出这些范围的数字，无论是过大还是过小，普通人都不好理解。宇宙级别的天文数字，动不动就是亿万光年，普通人对这些数字，根本就没有概念，更谈不上去体会宇宙的浩瀚。
所以说，这个问题提的就非常好：为了帮助人们理解宇宙天体，有必要让我们的大脑做一做体操，想象一下，如果地球是个直径1厘米的小球，宇宙会是什么样？


一、如果地球是个直径1厘米的小球。
如果地球是个直径1厘米的玻璃珠，那么月球就是一粒直径3毫米的大葡萄籽。你把这个玻璃珠摆在桌子上，距离玻璃珠大约30厘米的距离——也就是两只笔的长度——有一粒葡萄籽，这粒葡萄籽就是月球。月球这粒葡萄籽围绕着地球这个玻璃珠旋转，每转一圈耗时一个月。
如果地球是个直径1厘米的玻璃珠，太阳就是一个直径1米的大球，有一张单人沙发大小，而地球到太阳距离大约为100米。
想象一下，有一个足球场，你站在球门正下方，手里捧着一个玻璃珠。在另一边的球门里，你的好基友正翘着二郎腿，舒服的坐在一张沙发里。如果你手中的玻璃球是地球，那么，你好基友屁股下面的沙发就是太阳，地球距离太阳正好一个球场那么长。
现在，你带着这个玻璃珠，你的基友扛着那个沙发，你们一起来到了鸟巢体育馆。如果你的基友把那个沙发摆在了鸟巢体育馆正中央。而你站在体育馆的看台上，距离沙发差不多100米那么远。地球就是玻璃珠，太阳就是沙发，你手中这个珠子围绕着鸟巢中央的那张沙发转动，每转一圈耗时一整年。
在太阳系最外围，是一圈围绕太阳旋转的小行星带，人称柯伊伯带。柯伊伯带里面有无数颗小行星，这里也是彗星的发源地。一般来说，把柯伊伯带当成太阳系的最外缘。
如果太阳是鸟巢正中央的沙发，地球是看台上的一个直径1厘米的玻璃珠，那么，柯伊伯带就是距离沙发10公里外的一条很宽很宽的公路。这条公路，以鸟巢为圆心，转了一个大圈，形成了一个圆环。该圆环的最外缘半径10公里，最内缘半径3公里，公路本身宽7公里。我说过了，这是一条很宽很宽的公路。
这条公路往南可能会经过天安门，往北可能会经过天通苑。包含了地球的太阳系八大行星，就悬浮在这个圆环的内环里面。内环半径3公里，和外环半径10公里相比，的确小的多。但对于地球这个小小的玻璃珠来说，半径3公里的圆，还是一个非常大的空间的。
如果地球是个直径1厘米的玻璃珠，太阳是个位于鸟巢正中央的沙发，那么，冥王星就是一粒直径2毫米的葡萄籽，比月亮那个葡萄籽还要小一点。这粒葡萄籽，距离沙发3公里，大约在北京师范大学的位置，围绕着鸟巢旋转。
聪明如你，一定会注意到，冥王星刚好位于柯伊伯带环城公路的最内缘。实际上，冥王星本身就是柯伊伯带里面的一颗小行星，这也正是冥王星被开除太阳系九大行星的理由之一。这粒可怜的葡萄籽！
宇宙中有无数恒星，距离太阳最近的那颗恒星，就叫比邻星，取意为：海内存知己，天涯若比邻。是不是很有诗意的样子。这位给比邻星起名字的天文学家，一直在意淫：在比邻星附近，会存在一个文明，而且这个文明还会是我们地球文明的知己。这种想法真是狂妄之极，我们要坚决打倒程心这种傲慢无知的白左思想，坚决反对叶文洁这种自绝于人民的丑恶行径……扯远了，我们接着说正题。
如果地球是个直径1厘米的玻璃珠，太阳是个直径1米的沙发，那么比邻星距离太阳大约为30000公里。这个数字已经远远超出地球直径，也超出了普通人的理解范围。为了理解太阳比邻星的距离，我们就不能再把地球当做一个直径1厘米的球了，我们需要把太阳当成一个直径1厘米的球。


二、如果太阳是个直径1厘米的小球。
现在，你把基友赶跑，你自个站在北京鸟巢正中央，手里还是捧着那个直径1厘米的玻璃珠。只不过，现在那个玻璃珠是太阳。于此同时，地球变成一粒直径0.1毫米的沙子，肉眼几乎不能见。
可不要小看了这粒沙子，就是这个沙子，诸子百家在上面争吵、耶稣在上面牧羊、秦始皇在上面砌墙、哥伦布在上面开船、牛顿在上面吃苹果、美苏在上面争霸……
地球这粒有点闹腾的沙子，就距离你大约1米远，也就是两步的距离。而柯伊伯带的最外缘，距离你100米，就在鸟巢的看台上。
如果太阳是你手中的的玻璃珠，位于鸟巢正中央，那么比邻星就是山东省济南市蓝翔技校操场地上的一粒葡萄籽，而且是个直径稍微大于1毫米的小葡萄籽。
从北京到济南大约300公里。以你手中的玻璃球为中心，前后左右上下300公里之内的空间里，完全是空旷的，不会存在任何其他的恒星葡萄籽、或者恒星玻璃珠、或者恒星西红柿。
这个空间在平面上的投影，整整有三十万平方公里，相当于两个河北省的面积。想象一下，整整两个河北省，里面只有一颗玻璃珠。
既然已经理解了太阳到比邻星的距离，那么，我们将要去理解银河系。为了理解银河系有多大，我们需要更激进一些，我们将会假设太阳系是一个直径1厘米的小球。


三、如果太阳系是个直径1厘米的小球。
这里请你一定一定一定注意太阳和太阳系的区别。
你手里依然捧着这个玻璃珠。现在，这个玻璃珠代表了整个太阳系，柯伊伯带就在这个玻璃珠里面。太阳就是这个玻璃珠的中心，是一个极为细小、发光发热的点。
有人会问：在这个玻璃珠里面，地球在什么位置？
地球在什么位置有什么关系么？这个问题并不重要耶。在地球还是个玻璃球的时候，太阳系覆盖了半个北京城。给你半个北京城，你会关心里面的一颗玻璃球么？所以说，我们还是需要把时间花在值得一提的东西上去，比如说，比邻星。
可能比邻星也有她的柯伊伯带，但科学家尚未证实这一条。我不是科学家，所以这里我就可以大胆假设，比邻星也有她的柯伊伯带。以比邻星为中心的恒星系，包含了比邻星的柯伊伯带，就是一个小一号的玻璃珠。这个珠子就距离你15米那么远，刚好是一个羽毛球球场的长度。
如果把银河系中心就放在鸟巢正中央，你就必须带着太阳系这个玻璃球跑路了。你必须一直跑到天津海河广场，现在你和你的玻璃珠距离鸟巢大约100公里。但银河系的边缘还要延伸，向东南能延伸到天津滨海区，大约150公里的样子。以鸟巢为中心，银河系在西北方向的延伸，能延伸到张家口，也是150公里。银河系形状有点像一个月饼，如果这个月饼直径是300公里，那么厚度只有36公里。也就是地上18公里，地下18公里。18公里是差不多两个喜马拉雅山的高度。
你把太阳系玻璃珠放在海河广场，任由她悬浮在空中。然后你一个乾坤大挪移瞬间穿越到张家口。从这里，你将要驾车横穿整个银河系。
你的计划是从张家口出发，以每小时60公里的速度，途径鸟巢体育馆、海河广场，一路直奔天津滨海新区。汽车刚刚启动，你就发现：在你汽车前后左右上下，每隔若干米就会悬浮着一个玻璃珠，每一个玻璃珠就是一个恒星系，每一个恒星系都闪烁着微弱的光芒。当然，你的汽车具有穿越这些玻璃珠的特异功能，行驶途中不会受到任何影响。（敲黑板！玻璃珠是恒星系不是恒星，恒星只是这个玻璃珠中心位置的一点尘埃！）
刚刚离开张家口，你还位于银河系的边缘位置，恒星系们非常稀疏，每两个玻璃珠间隔有好几十米。随着你的车驶向北京鸟巢，你发现玻璃珠慢慢变的越来越稠密，这是由于你正在逐渐接近银河系中心。在两个半小后，你到达了鸟巢。在这里，玻璃珠的密度达到了顶峰，密密麻麻的，如同冰雹一样，分散在你的四面八方。尽管每个玻璃球中心所发出的光芒依然非常微弱，但在这里，由于光点十分密集，他们就汇成了光的海洋。
告别了鸟巢，你继续向银河系的另一端行驶。由于离开了银河系中心，玻璃珠开始变得越来越稀疏。又过了一个多小时，大约在第四个小时结束后，你到达了天津海河广场。整个途中，你驶过了无数个玻璃珠，但在这里，你一眼就瞅见了太阳系，毕竟这个玻璃球不久前还躺在你手心里。距离太阳系玻璃球15米远，就是另一个孤独的小玻璃珠——比邻星星系。
为了完成横穿银河系的壮举，你必须离开太阳系继续前行，太阳系玻璃球在车窗外一晃而过，银河系的边缘还在前方。不过，旅程已经接近结束了。你又行驶大约一个小时，在第五个小时结束后，你到了达天津滨海新区，来到了银河系的另一端。恭喜你，你终于横穿了整个银河系！
接下来，我们将要试图理解可观测宇宙的空间。
宇宙中一部分天体的光线，已经到达地球，这部分天体就被科学家称为可观测宇宙。宇宙其他部分的天体的光线，还在奔往地球的路上，对科学家们来说，现在还观测不到，这部分就是不可观测宇宙。
或许这部分天体的一些特殊射线、波、场、粒子、量子感应早就把地球洞穿了个遍，而愚蠢的科学家们根本观测不到。他们就欺骗我们，说那是不可观测的。这都是完全有可能的事。某大牛作家或许能根据这个写出一篇不错的科幻小说……
先不管这些，我们接着说正题。按照惯例，为了理解宇宙，我们先把银河系假想成一个小球。


四、如果银河系是个直径1厘米的小球。
又是球！又是球！我已经讨厌这个小破球了，我要换个高端大气上档次的比喻。


四、如果可观测宇宙就是一套100平米的商品房。
是四环以内么？
是精装修的么？
是学区房么？
这些，宇宙都不会在乎的。
如果可观测宇宙就是一套100平米的商品房，那么银河系就是直径0.01毫米的尘埃，也就是PM10，是一粒沙子体积的千分之一。
你掏出钥匙，打开防盗门，走进这套房子。然后，你拉开窗帘，让阳光直射进来，你就能看见，房间里充满了到处漂浮的、令人生厌的尘埃。其中的一个，或许就是我们的银河系。





出场演员表
（片尾曲为《一闪一闪亮晶晶》，各位请自行脑补）

月球直径                3.476e+3
地球直径                1.276e+4
地月距离                3.844e+5
太阳直径                1.368e+6
地日距离                1.496e+8
冥王星直径            2.322e+3
冥王星至太阳距离              0.45e+10
柯伊伯带内缘至太阳距离  0.45e+10（30个天文单位）
柯伊伯带外缘至太阳距离  1.496e+10（100个天文单位）
比邻星直径                       1.954e+5
比邻星至太阳距离 3.992e+13（4.22光年)
银河系直径 9.46e+17（10万光年）
银河系厚度 1.14e+17（1.2万光年）
太阳距离银河系中心距离 2.46e+17（2.6万光年）
可观测宇宙直径    8.798e+23（930亿光年）
单位：kM

gongjingwe

这是一个有标准答案的问题，所以我做一下补充吧。大部分回答说的可观测宇宙指的是我们现在的可观测宇宙。


但是如果算上时间尺度，“可观测宇宙”更精确的定义是“在整个时间轴上能与我们产生因果交互的宇宙空间总和”。
是的，可观测宇宙的范围是一直在增加的。
比如，现在每过一秒，我们的可观测宇宙半径就扩大了90万公里（近似公式：距离D=3ct），而存在这么一个“未来可见极限”，到了这个极限，可观测宇宙将不再会扩大。


我们的宇宙年龄大约是137亿年，如果按照相对论的光速限制，我们最远能够看到的距离应该是137亿光年才对，但是为什么我们现在计算出的可观测宇宙最远距离是467亿光年？
宇宙的膨胀
这是因为宇宙在膨胀，下图是最远的光子到达地球的过程。
宇宙大爆炸后38万年，光子诞生，那时候有一个光子，向着地球所在的位置移动，但是因为空间在膨胀，所以这个光子跑了137亿年才终于到达地球，对于这个光子来说，前面的地球在逃跑，后面发出光子的物质也在向后远离，此消彼长之下，在它到达地球的时候，发出这个光子的物质已经离地球很远了，因为空间膨胀的原因，它向着与地球相反的方向远离，而这个它目前所在的位置到我们的距离就是可观测宇宙的半径，也就是467亿光年。


也就是说可观测宇宙半径指的是这些星系现在和我们的距离，而不是发出光线时到我们的距离。


因为宇宙的年龄只有137亿年，所以刚刚来得及让这个光子到达地球，在未来，远处的星系发出的光线将会有更长的时间穿越时空，我们的可观测宇宙将越来越大。


可观测宇宙会一直增大下去吗？


有这么一种情况，一个正好比光快一点远离我们的星系可能刚好把光线传递到我们这里，这个星系把光传递到地球的那一刻，它距离我们的实际距离就是“未来可见极限”，在我们眼中的具体体验就是看到一颗新的星星刚刚诞生马上就消失了，而且从此不会再有新的星星诞生。这也就是我们的可观测宇宙的全部。


宇宙膨胀的速度是可以超过光速的，相对论限制的是能量和信息的超光速传递，而空间本身的膨胀是可以超光速的。


这个“未来可见极限”的计算结果是630亿光年，也就是可观测宇宙的极限半径。有兴趣看具体计算过程的同学可以看这个回答：如何计算可观测宇宙的大小？


我们可以在无尽的未来中看到的星系数目将比现在看到的星系多出2.36倍。


如果地球是直径1cm的小球的话，这个极限的可观测宇宙半径就是49光年左右。


另一种情况
还有一种很有意思的假说，就是实际的宇宙是小于我们的可观测宇宙的。


请你想象一下这么一个场景，你在一个半径10米的圆球内，你朝任何方向看都是你自己的背影，你往任何方向跑都会回到原地，这个圆球就是全部，没有外面，然后，把这个圆球无限放大到宇宙这个尺度，这就是有限无界的宇宙模型。


在这种情况下，我们看上去很远的星系可能是我们背面星系的光线绕宇宙一周所看到的幻象，也就是说我们向东能够看到这些星系的正面，而向西看到的是这些星系的背面。因为星系正面和背面的光到达地球的时间存在很大的差异，所以我们没有觉察出来这些其实是处在不同年龄阶段的同一些星系。


科学家们得到的有限无界宇宙最小半径是390亿光年，比我们目前的可观测宇宙还要小。
这就不是可观测宇宙了，而是全部宇宙的大小，如果地球是直径1cm的小球的话，宇宙的半径就是30光年左右。