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天文數字是形容非常大的數字,已經無法用一個確切的數來形容,通常都是億以上,因此叫“天文數字”。因為天文學上所用的數字都很大,所以常用天文數字來表示極大的數,同時還有誇大、難以實現的含義在內。現實生活中經常用到“天文數字”的說法是“不定量詞”,意為自身能力無法企及的,天文數字只是相對而言的,無具體的數值。

從宏觀上了解天文數字

生活中衡量距離單位通常是:米、公里(千米),比如:足球場長120米,寬90米;北京市東西寬約160公里,南北長約176公里;地球直徑12742公里;這些在人類腦中很容易想象出來,那麼太陽離地球距離呢?比鄰星離地球距離呢?無法想象了吧。這些都是透過天文單位來計量距離了。

常用的天文計量單位

天文單位(AU):是天文學中測量距離的基本單位,即以地球到太陽的平均距離為一個天文單位。一天文單位約等於1.496億千米。這個距離你腦中可能沒有概念,光(光速:300000千米/秒)8分多鐘才能到達,人類最快探測器新視野號(最高:22千米/秒)需要81天到達,人類最快的火箭北美X-15(最高:7274千米/小時)需要880多天到達;

地球與太陽系中的各行星的距離如下:

❶水星:0.917億公里(0.61AU)

❷金星:0.414億公里(0.28AU)

❸火星:0.783億公里(0.52AU)

❹木星:6.29億公里(4.2AU)

❺土星:12.8億公里(8.5AU)

❻天王星:27.2億公里(18.2AU)

❼海王星:43.5億公里(29.1AU)

❽冥王星:70.5億公里(47.1AU),冥王星已經被行星除名。

光年:它指的是光在一年時間裡跑過的全部路程。如果真要換算成常用單位,那大概就是294600億公里。離我們最近比鄰星4.2光年,銀河系直徑10萬光年,宇宙930億光年。人類現在去火星都費勁,不要說去比鄰星了,暢遊銀河系更加不可能,想想是否喪氣;反過來想幾千年前人類活動半徑幾百公里,現在人類都能登月了,假以時日宇宙遨遊也是可能的,我猜想我們這代人肯定能登入火星。

秒差距:是一種很古老同時也是最標準的測量恆星距離的單位。假設一顆非常遙遠的恆星,它與太陽和地球分別連成的兩條線,所形成的夾角剛好為一角秒時,它到地球的距離就被定義為一秒差距。恆星和我們距離越遠,夾角也會越小。而且一秒差距就等於3.26光年,等於206265個天文單位。

從微觀上了解天文數字

1900年,物理學家馬克斯·普朗克發現,能量可以分為不可再分割的單位,並將其命名為“量子”。為了描述量子的體積,人們通常使用基本量子即普朗克量子來形容。這一發現標誌著量子力學的誕生,其對科學發展起的作用超出普朗克本人的想像。把普朗克量子同光速和其他常數結合在一起,就可以得出空間和時間方面不可分割的量子,也就是最短的距離單位和最短的時間單位。

最小長度單位:普朗克長度為10的-35次方米。最小時間單位:普朗克時間為10的-43次方秒。

目前認為所有的基本粒子(光子,電子,中微子,夸克,玻色子,膠子,希格斯玻色子)沒有內部結構,不能繼續分解,是點粒子,沒有體積大小的(現在弦理論認為還可以分解)。

原子是由質子、中子、電子組成,質子和中子構成了原子核,電子環繞原子核運動。如果電子相當於米粒大小,那麼質子就有足球大小,原子就有城市大小

我們都知道水分子是一個氧原子兩個氫原子組成的,一共三個原子,水分子的直徑是4×10^-10米,也就是0.4奈米,水分子的直徑還不到1個奈米,比病毒小了幾百甚至幾千倍;現在晶片技術達到3奈米,達到分子級別,已經很難向下發展了,因為再小的話量子效應會很顯著。

納諾比是一種微小的絲狀結構,最初在一些岩石和沉積物中發現。一些科學家認為納諾比是最小的生命形式,它的大小隻有已知最小細菌的1/10。

納諾比:大約有20奈米

艾滋病毒:90奈米

新冠病毒:90-120奈米

PM 2.5標準:2.5微米 = 2500奈米

頭髮絲直徑:60微米 = 60000奈米

卵細胞原始大小:0.1毫米 = 100000奈米,成熟後大小:20毫米 = 20000000奈米

綜上所述我們知道了,天文學研究處理的數字都很大,所以人們用“天文數字”表示數目極大,同時又寓以“難以實現”之意。實際上,天文數字不僅僅是“非常大”,還有各種量級,從極大到極小,其內容非常豐富有趣,值得我們深入瞭解。

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