人有多渺小?宇宙有多大?已飞245亿公里探测器拍的照片让人绝望

星空承载梦想 2024-10-19 10:28:18
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千百年来宇宙的起源问题始终困扰着人类,科学家们认为,宇宙诞生于100亿到200亿年间,当时有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过漫长的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后诞生的,为了了解宇宙诞生的过程和其中发生的事件,科学家们用计算机模拟、粒子对撞等各种手段,把时间甚至精确到了普朗克时间(有意义的最小时间长度,大约是10的-43次方秒)。记录了宇宙诞生之后的模样,普朗克时间:宇宙大爆炸的一瞬间,温度达到了有宇宙以来最高值——普朗克温度,大约是1.4*10^32摄氏度。

这个数字如果用文字来说就明确一点了:1.4亿亿亿亿摄氏度!这个时候,宇宙中甚至连四大基本力中的其他三个都还没有诞生,只有引力能够发挥一点点作用。大爆炸后10^-35秒:宇宙进入暴涨期,在仅仅10^-33秒内,宇宙膨胀了2^100倍,这个数字堪称恐怖。整个宇宙也随着膨胀迅速降温,来到了10^27摄氏度。好吧,依然是滚烫滚烫的。在这个时候,夸克、玻色子(如光子、胶子)、轻子(如中微子、电子)诞生。经过了138亿年的时间,宇宙才变成我们现在所看到的样子,地球作为一颗拥有生命存在的星球,上面生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物、有微生物等等,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够飞出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快。

当人类走出地球之后,人类被浩瀚的宇宙所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是还存在外星生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,并且科学家还发射了很多探测器,其中比较著名的有旅行者1号探测器,旅行者1号探测器是人类迄今为止距离地球最远的探测器,飞行了半个世纪之久,距离地球有240亿公里之远,旅行者1号的发射也是基于当时罕见的天文景观,根据科学家的研究,在上世纪70年代的时候,太阳系的四颗巨行星木星、土星、天王星和海王星呈现出罕见的几何排列,这种排列大约每170多年才会出现一次,探测器能够利用这四颗行星的引力弹弓效应,沿着特定的路径从一颗行星飞往另一颗行星,这样能够大大提升飞船的速度。

也可以说,这是一次千载难逢的机会,在1977年9月5日,一个质量为815千克,展开最大尺寸为8.6米的名为“旅行者1号”探测器从卡纳维拉尔角空军基地41号发射台搭载泰坦3E运载火箭出发,向外太空开始了冒险,从1978年4月到1980年11月,旅行者1号先后成功飞越了木星和土星,在整个飞越过程中,旅行者1号陆续完成了对木星和土星的近距离探测任务,1979年3月5日,旅行者1号在距离木星27.5万公里处和木星会合,拍摄了木星及其卫星的几千张照片并传回地球,通过这些照片。人类首次发现木星周围也有一个光环,在此之前,木星是不是存在光环一直不为人知,这一发现打破了人类对木星的传统认知,为木星的研究提供了新的方向。木星的大气层有着复杂且剧烈的活动。

探测器拍摄到的照片显示,木星表面的云层呈现红、褐、白等五彩缤纷的颜色,这些云层的运动夹杂着强烈的东西风,通过对木星大气层的观测,科学家们对木星的大气结构、成分以及大气环流等方面有更加深入的了解,旅行者1号的观测数据让人类第一次确认了木星背面存在极光,极光是一种高纬度地区出现的特殊大气发光现象,通常是由太阳风和行星的磁场和大气层相互作用产生的,木星的极光发现,对于研究木星的磁场结构以及太阳风和木星的相互作用有很重要的意义,在观测为木星之后,旅行者1号探测器借助木星的引力弹弓效应前往土星,引力弹弓效应是基于爱因斯坦的广义相对论。它利用天体的引力场来改变宇宙飞船的速度和轨道,当宇宙飞船接近天体时,天体的引力对飞船产生作用。

使得飞船的轨道发生弯曲,同时也改变了飞船的速度,以下是旅行者1号在经过引力弹弓过程后的速度变化(相对于太阳):

经过木星引力弹弓过程后,旅行者1号速度增加了约16.5千米/秒。

经过土星引力弹弓过程后,旅行者1号速度增加了约5.5千米/秒。

经过天王星引力弹弓过程后,旅行者1号速度增加了约2.5千米/秒。

经过海王星引力弹弓过程后,旅行者1号速度增加了约1.8千米/秒。

经过多次加速,旅行者一号最终的速度达到17千米/秒,这速度足够逃逸太阳系。通过加速,旅行者1号探测器来到了土星附近,旅行者1号掠过土星时,发现了成千上万的光环群,这些光环形成一组交错在一起的环形彩带,呈现出非常复杂的结构,在此之前,人类对土星的了解是非常少的,土星光环在地球上我们无法通过肉眼一睹它的真容,只能通过天文望远镜得以观测,关于土星光环的观测最早可追溯到1610年,当时著名天文学家伽利略在发明望远镜之后,第一次将目光对准土星便发现了他的存在。不过当时伽利略并不知道土星环是什么,后来惠更斯利用更高倍望远镜发现他是围绕土星的盘状结构!

这些小颗粒大小从微米到几米不等,密集的主环带从赤道7000公里绵延至20万公里处,厚度约30米左右。而这些颗粒主要成分都是碎冰块,还有一些尘埃和其它的化学物质。因此在太阳光的照射下,其反射的光可以看出非常的明亮!除此之外,旅行者1号着重探测了土卫六,不过从拍回的照片上发现土卫六的直径只有4828公里,而不是过去认为的5760公里,因此判定他小于木卫二,旅行者1号的观测还发现了土星的几颗新的卫星,这增加了人类对土星卫星系统的认识,为后续对土星及其卫星的研究提供了更多的观测数据。不过旅行者1号在靠近探测土卫六的时候,受到了土卫六额外的引力影响,旅行者1号偏离了原计划的轨道,这使得它无缘继续探测天王星和海王星,而是朝着银河系中心方向前进,开始了星际探索任务。

在1990年的时候,旅行者1号已经飞离地球60亿公里,向荒凉的太阳系边缘前进,在它的有生之年,很可能不会在遇到任何一个天体,于是在它为了节能而永久关闭摄像头之前,美国国家航空航天局NASA操控它回望太阳和八大行星,拍摄了太阳系的第一张全家福,在这张全家福上面,我们的地球只是一个0.12像素的暗淡蓝点,这是旅行者1号拍摄到的著名地球照片之一,显示了地球悬浮在太阳系漆黑的背景中,这张照片使得美国著名天文学家卡尔.萨根博士因而得到了灵感,写成了《Pale Blue Dot》,2020年,为纪念“暗淡蓝点”拍摄30周年,NASA使用现代图像处理软件,同时尊重了原始数据以及当年计划拍摄这张照片的人的意愿,发布了新版本“暗淡蓝点”图像。

天文学家卡尔.萨根不由得感叹道:那就是这里。这是家园。这是我们。每一个你听说过的人,每一个曾经活着的人,都在上面度过了他们的一生。我们所有的欢乐和痛苦的总和,成千上万自信的宗教、意识形态和经济学说,每一个猎人和觅食者,每一个英雄和懦夫,每一个文明的创造者和毁灭者,每一个国王和农民,每一对恋爱中的年轻夫妇,每一个充满希望的孩子,每一个母亲和父亲,每一个发明家和探险家,每一个道德教师,每一个腐败的政治家,每一个超级明星,每一个最高领导人,我们人类历史上的每一个圣人和罪人……我们的一切一切,全部都存在于这样一粒悬浮在一束阳光中的尘埃上。

地球的脆弱,人类文明的脆弱,在这张照片上面一览无余,只需要一次小行星撞击,或者临近的超新星爆发,人类文明就可能消失,很多人看到暗淡蓝点之后,都会强烈的意识到人类的孤独和脆弱,在广阔的宇宙空间中,地球就像是沧海一粟,我们所珍视的一切——生命、文明、历史、情感似乎都变得微不足道,这种强烈的反差会让人觉得人类在宇宙面临非常渺小,我们的存在很可能随时被宇宙的浩瀚所吞噬,未来充满了不确定性,让人感到绝望,而且这仅仅是距离地球60亿公里拍摄的照片。对于人类来说,60亿公里是非常遥远的距离,但是站在宇宙的尺度上,60亿公里可以忽略不计,到现在为止,旅行者1号探测器已经在宇宙中飞行了几十年,依然没有飞出太阳系。

太阳系是银河系中一个小星系,银河系的直径大约是20万光年,在银河系中,大约存在1000亿到4000亿颗恒星,400亿到1000亿颗行星,像银河系这样的星系,在宇宙中多的数不过来,不过在银河系的上面,还有更广阔的空间,比银河系更高一级的天体叫做:星系群或者星系团。我们所在的,叫做本星系群。在这当中,像银河系这样的星系,大概有几十个。而比本星系群更高一级的天体叫做:超星系群或者星系团,我们所在的叫做:室女座超星系团。在这其中,你猜有多少像银河系这样的星系?大概有4.7万个!到了室女座超星系团的尺度,银河系就已经可以忽略不计了。不过室女座超星系团存在于一个更大的超星系团,它叫做:拉尼亚凯亚超星系团,在这其中,像银河系这样的星系,至少有10万个!

而拉尼亚凯亚超星系团有存在于一个叫做双鱼-鲸鱼座超星系团复合体的天体中,而我们其实可以继续往下列举。原理也很简单,双鱼-鲸鱼座超星系团复合体,长10亿光年,宽1.5亿光年,听起来很大,但和宇宙比起来,那真的也可以忽略不计。因为目前人类能够观察到的宇宙直径达到了930亿光年,大家都应该知道可观测是什么意思吧,真正的宇宙到底有多大?目前科学家也不清楚,我们能确定的是,可观测宇宙也仅仅是整个宇宙的一小部分。宇宙到底有多大?科学家也在积极的研究 当中,而更让人绝望的是,我们的宇宙在快速的膨胀当中,而且膨胀的速度已经超过了光速,如果说宇宙一直膨胀下去,那么人类或许永远都找不到宇宙的尽头。

不过即便如此,人类依然对未来充满了幻想和希望,只要人类能够坚持不懈的努力下去,人类的科技一定会变得越来越强大,到时候人类的飞行速度一定会越来越快,有朝一日,希望人类能够早日实现自己的梦想,希望这一天能够早日到来,对此大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章