地球上的沙子和宇宙中的恒星,谁才是最多的?

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科创17
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答案是恒星更多。我们来计算一下就知道了:

关于地球上沙粒总数的估计
地球土地总面积= 148,940,000 平方公里

148,940,000 X(1000/1)^ 2 = 1.4894x10 ^ 14平方米

取沙层覆盖平均深度为6米:

1.4894 x 10 ^ 14 x(6)= 8.9364x10 ^ 14

取砂粒的体积= 1mm3 x (1米/ 1000毫米)^ 3 = 10 ^ -9立方米

地球陆地表面6米深以内的全部沙粒总数为

8.9364x14 / 10 ^ -9 = 8.9364X10 ^ 23 颗

上面是以所有陆地面积来计算的,而且平均按6米深来计算沙层覆盖深度。这可能高估某些覆盖着裸露岩石的地区沙粒的总数的情况。我们也不能把卵石、小石子等大颗粒算成沙粒对吧。

在网上搜了下,网上有关地球上所有沙滩沙漠的沙粒的数量估计为: 7.5 x 10^18粒沙子 。但具体怎么算出来的不大清楚。

上图:不同粒度的颗粒的称谓不同,比较粗的那种才叫沙。最细的就叫黏土了。粒度的标准选取不同,那么计算差异也很大。

但这些估算偏差范围太大了,计算方法,取值的偏差都会带来巨大的差异。

但我们可以做一个上限的估计,即如果地球全部都是沙子最多可能有多少颗沙子,这样有助于我们了解这个问题的极限情况。我们从估算一颗沙子的质量开始,用地球的全部质量除以沙子的质量, 即可得到把地球完全变成沙子会得到的沙粒的总数。

一粒沙子的质量

上图:不同粒度沙子的尺寸

计算方法如下:

由于砂的粒度可以变化,因此单个砂粒的质量可以根据其尺寸和组成而变化。使用直径范围,通过使用球体积的公式获得砂粒的体积= 4 /3π·半径^3。

因为我们知道石英的密度,使用密度公式:

我们可以获得两种直径范围内的单粒沙子的质量。

直径=0.060毫米,体积=2.51 10^-10立方米,质量=6.66 10^-4 克= 0.67毫克

直径=2.10毫米,体积=8.80 10 -9 立方米,质量=23.3 10^-2 克 23毫克

上图:砂石尺寸划分表

我们就取较小的0.67毫克这个值吧,也就是说沙粒非常细。

地球如果完全由沙子构成,总共有多少颗沙子?

所以地球的质量,包括海洋所有生物内部的气体在内完全变成沙子大约是8.9139850746268656716417910447761 10^30颗沙子。

但显然,地球上的沙子远没有这么多。 这里估算出来的是绝对最大极值 。

上图:地球上主要的沙漠。

宇宙中有多少颗恒星呢?
2016年10月,“科学”杂志上的一篇文章(基于哈勃太空望远镜的深场图像)表明,在可观测的宇宙中有大约2万亿个星系(2x10^12),或者比先前提出的星系大约多10倍。英国诺丁汉大学天体物理学教授克里斯托弗·康塞利斯(Christopher Conselice)认为,星系中平均有大约1亿颗恒星。

据估计,银河系的恒星质量为1000亿个“太阳质量”,或者是太阳质量的1000亿倍(1x10^11),因为太阳质量比较接近我们银河系内的恒星的平均质量,按此计算,那么银河系中平均大约就有1000亿颗恒星。然而,这取决于恒星的尺寸,其实有大量的恒星都比太阳小。而根据其他一些资料估计表明,银河系可能拥有2000亿颗星或更多的恒星(1x10^11)。

有学者粗略的估计宇宙中有10万亿个星系,乘以银河系估计的1000亿颗恒星,粗略计算宇宙中大概有:1,000,000,000,000,000,000,000,000颗恒星,1后面24个零的。而其他学者则认为这个数字可能是一个严重的低估,因为更详细的宇宙观测将显示更多的星系。宇宙的星系数量远不止10万亿个,而每个星系的恒星数量也远不止1000亿颗。

上图:该图片概述了于2018年4月25日发布的第二次盖亚数据发布的内容。包含近17亿颗恒星的信息。包括很多恒星在天空中的位置和亮度,它们的颜色,表面温度和速度的数据。仅仅是人类的太空观测站短短几年就可以搜集17亿颗恒星的数据。宇宙真的是太浩瀚了。

结论
从前面用全陆地面积估算和网上搜索到的计算结果来看,地球上的沙粒是远远没有宇宙中恒星数量多的。而且就算地球的所有质量都变成极细的沙粒,最多也只不过比我们在这里估算的宇宙中的总恒星数多出6个数量级(6个0)。而实际上我们在这里估算的也仅仅是可见宇宙的恒星数量,不可见的宇宙部分到底还有多少恒星,天知道呢。所以我们大体可以得出结论,地球上沙粒的数量基本上没有可能比宇宙中恒星的数量多。

地球上的沙子和宇宙中的恒星,这两者的数量都是一个巨大的数字。需要指出的是,地球上的沙子数量虽然很多,但它终归是有限的,而从我们现有的科学认知来看,宇宙似乎是无限的。用一个有限的数字去和一个无限的数字来比较大小,是没有意义的。因此,我们需要修改一个这个问题,即地球上的沙子和 可观测宇宙中 的恒星,谁的数量最多?

我们先来看一下地球到底有多少粒沙子,由于我们解决问题总是趋向用最简单的方法,现在我们也抛去那些复杂的计算,单从质量的角度来计算。我们知道地球分为地核、地幔、地壳三大部分,而地壳只是地球表面的很薄的一层,沙子也就是存在于地壳之中。根据相关资料,地球的总质量约为5.965 x 10^24kg,地壳约占地球总质量的0.42%,于是我们可以轻易的计算出地壳的质量为2.505 x 10^22kg。

那么在地壳中沙子所占的比例会是多少呢?地壳主要由岩石构成,其中沙子的含量是很少的,为了方便计算,我们姑且将其计为千分之一吧。那么地球上沙子的总质量就约为2.505 x 10^19kg,用这个数字再除以地球上沙粒的平均质量0.00015kg,于是我们得出 地球上沙子总数量为1.67 x 10^23粒 。

好了,现在我们把目光投向广袤的宇宙,可观测宇宙中的恒星数量又应该怎么来统计呢?通过长期的对宇宙空间的观测,天文科学家认为宇宙中的星系数量,从很大范围来看是大致平均的,也就是说我们只需要知道一部分空间的星系数量,就可以计算出可观测宇宙中的星系总量。

在统计可观测宇宙中的星系数量的工作中,哈勃深空视场(Hubble Deep Field)提供了关键的数据,通过对宇宙空间中的一小块区域的持续观测,我们知道了这块区域的比较精确的星系数量,然后科学家们通过相关的计算,得出了可观测宇宙中的星系数量大约为 1270亿个。将这个数字再乘以可观测宇宙中的星系恒星的平均数量1000亿,于是我们得出了, 可观测宇宙中的恒星数量约为1.27 x 10^22个 。

通过对两个数字的对比,我们可以清楚的看到, 地球上的沙子数量比可观测宇宙中的恒星数量要多出很多! 不过,这里还是要强调一下, 以上计算只是基于可观测宇宙的范围内 ,而实际上,宇宙之大,是我们难以想象的。

宇宙中恒星的数量多还是地球上的沙子多,这是一个令人很为难的问题,因为恒星的数量没法去数,只能估计,就连老家的沙子有多少,依然没法数,还得靠估计,因此,得出来的结果必然还是一个估计值,如果有不准确的地方,请大家纠正。

先来讨论宇宙中有多少恒星?

人类将宇宙划分为可观测宇宙与不可观测宇宙,可观测宇宙是指人类用各种望远镜所能观测到的最远的地方,这个半径大概是465亿光年。做个形象一点的比喻就是一只生活在孤岛上的猴子,四处远眺,比方说它最远能看到5公里之外,那么以5公里为半径,以猴子为圆心画一个圆,这个圆内的范围就是猴子的可观测范围,可观测宇宙也是这个道理。

那么就可以形象的画下面这个图了,你一下就会看明白的。

我们不知道真实的宇宙到底多大,所以在这里只估算可观测宇宙中的恒星数量。

在过去的一些年里,天文学家依靠哈勃望远镜来分析可观测宇宙中有多少的星系,这个数目约为1000亿-2000亿个,而现在随着更深入的观测发现与数学计算,天文学家认为此前的估算没有包含那些较为暗淡的星系,而这些星系占到了可观测宇宙中的90%以上,因此,对于可观测宇宙中有多少星系,这个数值一下子增加了10倍,约2万亿个。

每个星系又包含多少颗恒星呢?

拿银河系为例,银河系包含了2500亿颗恒星以上,但星系有大有小,小的星系只含有数千颗恒星,大的星系足足含有百万亿颗恒星,差距过大,而宇宙中又是以矮星系居多,比如本星系群中,约50个星系,但像银河系这种规模的,也就仙女星系,再小一点的就是三角星系,剩下的则是一些矮星系,规模较小。

因此只能以数量较多的矮星系为标准,就算每个星系只含有一亿颗恒星,当然这也算是比较保守的估计了,毕竟含有恒星数量在1亿颗以上的多了去了,单单银河系就可以分出2500多个来,但这里就按比较保守的算,那么在可观测宇宙中也得含有2万亿亿颗恒星。

接下来开始估算一下地球上的沙子数目,有的沙粒大,有的沙粒小,只能取平均值,而且不仅是地面有沙子,包括江河湖海中都会存在沙子,曾经有人做过计算,地球上总计有10^16-10^18粒沙子,也就是大约1亿亿颗-100亿亿颗之间,从中可以看出,远远小于此前较为保守估计的恒星数量。

而这只是可观测宇宙中可能含有的恒星数量,真实的宇宙有多大呢?可能远比可观测宇宙大得多,因此不管怎么说,天上的星星总要比沙子多。

地球上的沙子和宇宙中的恒星相比较,说明宇宙浩瀚大,恒星多的无数,但地球上沙子,按颗粒计数,地球上的沙子也旡数,恒星的体积有多大,宇宙无限大,地球上的沙子无限多,恒星和地球上的沙子都不少。就是恒星没有沙子多,也说明宇宙中的恒星也不算少了,宇宙有多大,恒星有多少,人们也无法估量。

浩瀚的宇宙中拥有无数星系,每个星系中又有数不清的恒星。地球上沙漠分布广泛,沙子又及其微小。那么,是宇宙中的恒星多,还是地球上的沙子多呢?要想准确的算出两者的具体值,我想任何人都无能为力,我们姑且用粗略估算的方式算算看吧。

先看一下宇宙中的恒星。 由于宇宙是不断膨胀的,目前我们的观测手段还不足以看到宇宙的全貌,况且宇宙膨胀的速度超过光速,从现有理论看,即使观测手段再先进,也无法观测到整个宇宙。这里天文学领域引入了一个概念,就是“可观测宇宙”,它是理论状态下,宇宙光线或其他信号从被观测物体到观测者的范围,目前“可观测宇宙”的半径为465亿光年。

而在可观测宇宙中,至少存在着10万亿个星系,每个星系中的恒星数量依据自身规模大小有很大的差异,多的有几十亿颗,少的(矮星系)仅有上千颗,我们无法一一累加,这里就用银河系作为平均,因为银河系的规模在所有星系中可以看做中等。

银河系的恒星数量大约有2000亿颗,那么可观测宇宙中的恒星总数大约为:

10万亿*2000亿=2*10^24。

再看一下地球上的沙子。 地球上的沙子可不仅仅沙漠中才有,土壤、山地、海底、海滩、建筑物等里面都有,要统计还真是费劲,因为沙漠中基本都是由沙子组成,其它地方都是沙子和其它物质的混合物,我们可以用沙漠作为最高值,即地球表面全都是沙子,厚度取平均值5米,看看有多少沙子。

地球表面积为5.1亿平方公里,假设每粒沙子体积为1立方毫米,那么地球上沙子的最高值为:

5.1亿平方公里*5米/1立方毫米=2.55*10^24

可见, 可观测宇宙的恒星数量和地球上沙子的数量是如此的接近。但是大家不要忘了,我们在计算时,恒星数量是取的可观测范围,沙子取得是最高值,真正全部的宇宙到底是可观测宇宙的多少倍还不得而知,因此,宇宙中的恒星数量一定会比地球上沙子数量多。

这个问题虽然很冷,但可操作性很强,我来试试看。先给结论,我算之前,就可以下结论,宇宙中的恒星比地球上沙子多得多。
地球上沙子有多少粒?

本猫当然不会去真个数一数,不过这个是工程建筑学的问题,真的也没必要去数一数。

地球上,一粒沙子的平均体积大约是0.0368立方毫米。地球陆地面积是1.5亿平方公里。考虑到高山、沙漠、海底等等都有大量沙子存在。按照公推值,取0.36亿平方公里。按照沙层平均10米计算,总体积是36万立方千米。最后可以折算出沙子粒数在10 24次方这个数量级别。
再来看看宇宙的恒星个数

当我们用肉眼观测天空,大约可以看到6000颗恒星。

用一台5CM的小型天文望远镜,可以看到30万颗恒星。

如果使用40CM级别的天文望远镜,我们不仅可以数恒星,甚至可以数星系了!天气条件好的话,大概可以看到5-10万个星系,每个星系大约包含400-600亿颗恒星。

大气层会滤掉很多可见光,要看清楚恒星,就得用哈勃天文望远镜,它放置到地球轨道的太空中。哈勃望远镜观测到的星系数密度大约是3平方角秒,全天4万平方度,差不多有一万亿个星系!折算一下,也是10的24次方级别!
两者比较一下吧!

按照计算,可以看出,天上的恒星数目和地上沙子数目在同一数量级。

但是地球上沙子总数不会有多大的出入了。而随着人类观测手段的提高,天上恒星的数目,随时仍有暴涨的可能。
结语
天上星星,必定多于沙子!我早说过不用数的啦

我是猫先生,感谢阅读。

宇宙的恒星数量和地球上的沙子没法比

因为宇宙恒星的数量多的不记其数 多的不可想象

宇宙中的恒星数量永远也超不过地球上的沙粒。我敢肯定地说亿万分之一都到不了。不管宇宙如何之大,恒星的数量大普气是推测的。说得比现代天文科学家给的数字大十倍,或者大一百倍,恒星的数量也不及地球沙粒亿万分之一。地球上沙粒的数量可以说是无法用数字表示的。
地球沙子有多少颗?
地球总质量为5.965 10^24千克,地壳质量0.42%。所以地壳质量为2.5 10^22千克。

沙子主要成分为二氧化硅(SiO2),约占地壳质量的12%,地壳二氧化硅量为3 10^21千克。

由于6%的地球被沙子覆盖,且地壳平均厚度17千米,这些沙子平均厚度10米,所以沙子的质量为1.06 10^17千克。

二氧化硅密度为2.2 10^3Kg/m³,所以地球上沙子总体积为4.8 10^13m³

沙子有粗有细,我们以中沙平均粒径500微米计算。沙子近似模型为球型,则估算一粒沙子体积为6.5 10^-11m³

由此可知沙子的数量大约为
宇宙中恒星有多少颗?
银河系约有4000亿颗恒星,误差为 50%(即2000亿颗~6000亿颗之间),宇宙中有1000亿~2000亿个像银河系这样的星系。取银河系中间值4000亿颗计,则宇宙中的恒星数量为4 10^22~8 10^22颗,

两者只相差一个数量级,沙子略多于恒星数,但地球上的沙子是有限的,而宇宙是无限的,以无限对有限,沙子必败。

地球的表面积是5.1亿平方公里。

5.1*10^8KM2=5.1*10^14M2=5.1*10^20mm2。

假设地球沙子平均厚度为10米,则体积为:

5.1*10^20mm * 10000mm=5.1*10^24mm3

假设一粒沙子体积为1mm3,则沙子数量级就是10^24。

银河系恒星数量为10^11,宇宙中的星系数量约为万亿,即10^12,合计为10^23。

看上去应该数量差10倍,但毕竟地球沙子数量级比较精确了,除非沙子平均厚度达到100以上才能多一个数量级,而宇宙星系数是目前已知情况下预计的,最后到10^13也不好说。
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