Konečné Odpovědi© 2000-2020 Gérard P. Michon,Ph.d.

Tam jsou některé, Král Gelon, kteří si myslí, že počet písek je nekonečný množství, a myslím tím, že písek není jen to, co existuje o Syracuse a zbytek Sicilybut i té, která se nachází v každé oblasti, zda je obydlená nebo neobydlená.

pláž nám připomíná vesmír.Jemné zrnka písku, všechny více či méně jednotné velikosti, byly vyrobeny fromlarger skály přes věky tlačení a tření, abrazi a erozi,opět řízený přes vlny a počasí na vzdálený Měsíc a Slunce
hrst písku obsahuje asi 10.000 zrna,více, než je počet hvězd můžeme vidět pouhým okem za jasné noci.Ale počet hvězd, které můžeme vidět, je jen nejmenší zlomek počtu hvězd, které jsou.To, co vidíme v noci, je nejsměšnější roztříštění nejbližších hvězd.Mezitím je vesmír bohatý nad míru:celkový počet hvězd ve vesmíru je větší než všechna zrna pískuna všech plážích planety Země.
počet hvězd v galaxii Mléčné dráhy známe poměrně dobře, pečlivým počtem hvězd v malých, ale reprezentativních oblastech oblohy. To je několik set miliard; některé nedávné odhady místě je at410 11 velká většina životů miliardy nebo více let, v nichž jsou svítí stabilně

příliš blízko k volání ? Naše aktuální odhady Sagan číslo (celkový počet starsin pozorovatelného vesmíru) se stane být blízko celkový počet zrnek písku je na Zemi, na pláže, pouště a jinde.

při 32 zrnech na mm3 tvoří 1022 zrn středních sendvičů poměrně tenkou vrstvu po celém povrchu Země (tloušťka 0,6 mm).

galaxie Andromeda obsahuje
asi 500 000 000 000 hvězd.

(2002-04-14) Sand Reckoning
je ve vesmíru více hvězd než zrnka písku na pláži?

Ano, ale pláž je jen malé množství písku.Hromada písku s tolika zrny, kolik je hvězd v he Universewould být jen o velikosti Fujiyama.

za Prvé, pojďme se considersand: Písek je rozložené typ sedimentwhose zrna areintermediate ve velikosti mezi štěrku (2 mm nebo více) a bahna(2 nebo 4 mm to62.5 mm). Pouhým okem jsou viditelné pouze nejhrubší částice bahna.Hlína je něco jemnějšího než bahno. Čistá hlína se ani necítí na zubech.Bahno je vlhká směs bahna a jílu.

výše uvedené je Udden-Wentworth stupeň stupnice na základě 1 mm standardní velikosti zrna anda geometrický poměr 2 mezi známky. Geologové to běžně nazývají Wentworthscale, a rozšiřuje se na hrubší štěrk i jemnější bahno nebo hlínu. Bylo navrženo v roce 1898 Johan A. Udden a populární kolem roku 1922 C. K. Wentworth.To byl základ pro moderní logaritmická f(phi) scaledevised W. C. Krumbein v 1934:

V posledním sloupci předchozí tabulky, počet zrn na krychlový millimeterwas získané vzhledem nejhustší packingof dokonalé koule s průměrem rovným geometrický průměr z dvou extrémů zobrazeny.

naštěstí se ukázalo, že toto číslo je celé číslo (síla dvou). Takový“ matematický “ odhad dává hustoty zrna poměrně typickéexperimentálních dat pro různé stupně písku. Budeme tedy uvažovat o tom, že v kubickém milimetru písku je 32 zrn.

nejpřísnější balení koulí je známá krychlová středová mřížka, jejíž hustota je rovna p / Ö18 = 0,740480489693…To bylo poprvé předpokládáno v roce 1611 Keplerem, ale dokázáno až v roce 1998 Thomasem C. Hales (tehdy na University of Michigan).

ve filmu z roku 1983 se ropný manažer Mac MacIntyre (Peter Riegert) chystá koupit celou skotskou rybářskou vesnici ofFerness. Pouze jedna osoba odmítá prodat: starý Ben Knox (Fulton Mackay), samotář, který vlastní místní pláž. V nádherné scéně, Ben škádlí Mac o tom, že je „dobrý s čísly“ a nabízí prodat svou pláž fora cenu úměrnou počtu zrn písku v hrsti. Nakonec Mac ustoupí od toho,co by bylo velmi malou cenou za Pláž…

pokud existuje 32zrnky pískuv milimetru krychlovém, máme32 000 na kubický centimetr (cc), 32 000 000 na litr, 32 000 000 000 na metr krychlový.

krychlový metr jako písek má proto asi tolik obilovin v tom, jak tam jsou hvězdy ina typické galaxy: Naše vlastní galaxie Mléčné dráhy je větší, než průměrná; odhaduje se, do přístavu roughly400 000 000 000 hvězd,což je méně než velká galaxie v Andromedě (M31), ale o 10 krát více než v Trojúhelníku galaxie (M33),třetí největší v naší „místní skupiny“ cca 3 desítek galaxií. S 30 nebo 40 miliardami hvězd může být Triangulumgalaxy poměrně typickou galaxií.

nejnovější odhady naznačují, že celkempočet galaxiíje nejméně 100 000 000 000. Existuje mnoho metrů krychlových v krychli 4642 m na straně (asi 3 míle).Představte si takovou kostku písku; obsahuje zhruba tolik zrn písku, kolik existujehvězdy ve vesmíru. To je impozantní množství písku. To je působivý vesmír.

ve skutečnosti hromada suchého písku nemůže mít sklon vyšší než 34°… S tímto sklonem je objem kruhového kužele výšky h přibližně2, 3 h3. Naše haldy by proto se podobají velké sopky, které vyvrcholily v 3515 mover okolní prostý a extending5212 m od centra ve všech horizontálních směrech. Ve skutečnosti, skutečné sopečná škvára kužel (tvoří suché nečistoty nazývá popel,která je uložena v blízkosti centra, spíše než fluid lava) by také mít sklon pohybuje kolem 34°, protože fyziky, podílející není závislá na velikosti zrna. Jinými slovy, hromada písku s tolika zrny, kolik je hvězduniverzita by byla jen o velikosti a tvaru Fujiyamy(3776 m).

Přesto, Sahara (největší na Světě) má rozlohu about9000 000 čtverečních kilometrů, a dokonce i to, kolik písku by se představují pouze ratherthin kabát (asi 11 mm) po celé jeho ploše.

Náš odhad(3.2 1021 = 3200 000 000 000 000 000 000)počet hvězd v Universecould být snadno vypnout faktorem 2 (v obou směrech),a výška odpovídající hromadu písku, pak může lišit o 26% nebo více…Nicméně, můžeme pak se rozhodnout, na „použít“ jiný stupeň písku,takže celá věc by stillfit přesně objem Fujiyama: To je takové hezké hory!

vidět svět v zrnku písku
a nebe v polní květině,
držet nekonečno v dlani
a věčnost v hodině.
(William Blake)

teprve nedávno jsme byli schopni s jistotou odhadnoutcelkový počet hvězd ve vesmíru. Po staletí mohlo lidstvo pozorovat pouze 6000 hvězd, které jsou viditelné pouhým okem…

Na druhou stranu,tam je význačný historie cvičení počítání zrn ofsand, počínaje slavnou esej archimédovy Syrakusy(c.287 PŘ.N.L. – 212 PŘ.N.L.), který je známý tím, že titul z Písku Reckoner. Pro Archiméda, hlavní překážkou bylo vyjádřit velká čísla v době, kdy k tomu ještě nebyl běžný systém. Ve skutečnosti bylo hlavním bodem eseje zavést takový systém a předatmyšlenka, že velmi velké množství by mohlo být uchopeno a „pojmenováno“ relativně snadno.

Na Webu a v Médiích :

• 2003-07-23:AustralianNational University (7 1022 hvězd)
• 1998-10-13:New York Times, Q&: Starsand Písek (1021 hvězdy).
• podceňujte: 7,5 1018 zrnek písku na všech plážích. (Více v pouštích!)
• vidět vesmír v zrnku Taranaki písku Glen Mackie.
• kolikgalaxie ve vesmíru?
• hvězdy v Hourglass: Earth and Sky show (2002-01-08).
• ExtragalacticAstronomy & Kosmologie.

(2002-05-08)
kolik galaxií ve vesmíru? Kolik hvězd?

to je populární otázka, na kterou se příliš mnoho lidí staví.

kolem roku 1980 byl jedním z lidí, kteří se nevzdali, pozdní Carl Sagan (1934-1996): Sagan odhadl, že existuje asi 100 000 000 000 galaxií a že každá obvykle ukrývá kolem 100 000 000 000 hvězd. Celkový počet hvězd ve vesmíru by se tak pohyboval kolem 1022 (Saganovo číslo).

číslo 1022 také se stane být zhruba roven počtu moleculesin lidský dech a, shodou okolností, také počet těchto dechů v celé atmosféře Země(existují o výši 1,068 1044 moleculesin atmosféry). Ve folklóru fyziky je toto pozorování často vyjádřeno prohlášenímže pokaždé, když vdechujete, vezmete asi jednu z molekul z „Caesarova posledního dechu“…

více než 20 let po Saganovi jsme schopni potvrdit jeho hrubý odhada uveďte poněkud přesnější číslo:

začněme s vlastním sousedstvím. Existuje 33 hvězd, jejichž vzdálenost od Slunce jeméně než 12,5 světelných let.

světelný rok se přesně rovná celému počtu metrů, jmenovitě9460730472580800 m nebo přibližně9. 46073 1015 m.To je vzdálenost ujetá světlemvakuum, rychlostí 299792458 m / s, během „vědeckého roku“ 31557600 s. všechna tato čísla jsou přesná… Zejména „Einsteinova konstanta“ je přesně c = 299792458 m / s, kvůli nejnovější definici měřiče, oficiálně přijaté v roce 1983.

z toho, co je pozorováno v tomto měřítku, nebo o něco větší, se odhaduje, že 80% hvězd jsou červení trpaslíci. Obvykle je červený trpaslík desetkrát méně masivní než Slunce a stokrát méně svítivý. Méně masivní (a početnější) než červení trpaslíci jsou tak calledbrown trpaslíků,které nejsou hvězdy vůbec, protože nejsou dost masivní, aby se vznítit nuclearfusion v jejich jader (asi 8% hmotnosti Slunce, je nutné pro to). Hnědí trpaslíci jsou obvykle 15 až 80krát hmotnější než Jupiter. Svítí spíše gravitační kontrakcínež jaderná fúze. I přes jejich velký počet, celková hmotnost všech hnědých trpaslíků v MilkyWay je, že přispět méně než 0,1% z halo hmoty.

naší místní skupině galaxií dominují dvě velké spirální galaxie: Mléčná dráha, která ukrývá naši sluneční soustavu, Aandromeda galaxie (M31 nebo NGC 224).Který z těchto dvou je větší, závisí na tom, jaké opatření používáte. Průměr Andromeda (200 000 světelných let) je asi dvakrát, že z Mléčné dráhy (100 000 světelných let), ale Mléčná dráha je mnohem denserand ukázalo se, že mají alarger hmotnost: celková halo hmoty Mléčné dráhy se odhaduje na be3.8 1042 kg,vzhledem k tomu, že andromeda Galaxy je pouze 2,5 1042 kg(respektive 1,9 a 1,23 bilionů sluncí).

zbytek místní skupiny není tak známý, jak by se dalo očekávat. To je částečně způsobeno skutečností, že naše vlastní galaxie blokuje náš pohled na vícenež 20 % nebeské sféry. Blokování je u infračerveného světla méně důkladné než u viditelné části spektra. To umožnilo poměrně nedávný objev ofGalaxiesbehind Mléčné dráhy, včetně jednoho, jehož střed je only78000 světelných let daleko, což je náš nejbližší neigbor přesto: byla objevena v roce 1994 a nese název“SagittariusDwarf Eliptické Galaxie“, nebo „SagDEG“(nesmí být zaměňována s theSagittarius Trpasličí Nepravidelné Galaxie, zkráceně SagDIG).Předchozí držitel záznamu byl prominentnívelký Magellanův mrak, který je viditelný pouhým okem z jižní polokoule a Nachází se ve vzdálenosti asi 179000 světelných let.

mas uvedeny ve výše uvedené tabulce jsou poslední odhady, které jsme mohli najít pro celkovou hmotností uvedených galaxií. Velká galaxie má často masivní tmavý halo, který přispívá k většině jeho hmoty. Přítomnost takového halo je odhalena studiem toho, jak se mění orbitální rychlosti hvězds jejich vzdálenostmi od galaktického centra. Jiné galaxie, jako velký Magellanův mrak (LMC), se objevujímají méně masivní halo (poměr „hmotnost ke světlu“ asi 4)…

až do dubna 2002 byl náš nejhlubší obraz vesmíru poskytován dvěma dramatickými snímky z Hubbleova vesmírného dalekohledu (HST). První protíná hluboký pohled na malý kousek Severní Skyobtained od 342 exposurestaken s Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2)na 10 po sobě jdoucích dnů mezi 18. prosince a 28, 1995. To stalo se známé jako Hubble Deep Field (HDF). Podobný „snímek“ byl pořízen v říjnu 1998 ve prospěch jižních pozorovatelů (Hubble Deep Field South, HDF-S). WFPC2 použitý v obou případech byl instalovánna HST opravit sférickou aberaci primarymirror; nahrazuje dřívější verzi, která neočekávala aberaci(odtud“ 2 “ v označení).

přístroj se skládá ze 4 samostatných CCD kamer, z nichž každá má rozlišení 800 x 800 pixelů. Používá se rozdělovač ve tvaru čtvercové pyramidy, takže každá z kamer může zpracovat čtvrtinu zorného pole. Takzvaný planetární kamera (PC) má vyšší rozlišení, než ostatní tři „široké pole“ kamery, a tak pokrývá menší patch z Nebe. To dává celkovému zornému poli podivný tvar „chevron“ na obrázku výše. Obvykle je vyjádřeno rozlišení teleskopické kamery CCDV miliarcsekundách (mas) na pixel. To je 45,5 mas/pixel pro planetární kamera (PC) and96.6 mas/pixel pro široké pole kamery (WF2, WF3 a WF4). 800 násobek úhlu na pixel udává úhlovou šířku čtvercového zorného pole každého přístroje (respektive 36,4 a 77,28 arcsec). Vyjádřeno v steradians (sr),celé zorné pole WFPC2 je tedy:

(p/648000)2 “ 4p / 27.8 106 (“ 5.345 arcmin2 )

To by bylo protilehlý disku zhruba 0.66 mm v diameterat vzdálenosti 0,75 m; která média popsal jako“zrnko písku na délku paže“.

jinými slovy, celá nebeská sféra (4p sr) je asi 27,8 milionkrát větší než pole pohledu WFPC2. 1686 galaxiebyly nalezeny na obrázku HDF (o něco méně než v následujících HDF-S), ale odhaduje se, že asi 4500 by bylo detekováno s lepší citlivostí. Tento odhad se promítá do celkového součtu asi 125 miliard (125 000 000 000) galaxií. V kosmologické vzdálenosti, pouze 2 galaxie (Mléčná dráha a Andromeda) by bedetectable pomocí WFPC2 mezi tři desítky naše Místní Skupina, takže můžeme odhadnout, že celkový počet galaxií v pozorovatelném Vesmíru může být 20 krát větší,pokud je menší galaxie jsou zaznamenány. (Také mladé galaxie se mohou srazit a vytvořit větší, takže se očekává, že galaxie budou početnější na velmi velkých vzdálenostech, kde pozorujeme mladší vesmír.)

v březnu 2002 byla do prostoru uvolněného kamerou Faint Object Camera(FOC) instalována tzv. pokročilá kamera pro průzkumy (ACS). ACS je nástroj s jemnějším rozlišením (49 mas / pixel) než Wfpc2a zorné pole (202″ 202″)asi 2,12 krát větší. CCD detektory se skládají ze dvou tupých polí2048 4096 pixelů, každý 15 mm na straně (1/10 šířky lidského vlasu).Přístroj je také asi 5krát citlivější než WFPC2, což umožňuje mnohem rychlejší dokončení pozorování hluboké oblohy. Na 1. dubna a 9, nově nainstalovaný ACS získané dramatický obraz z Pulce Galaxy (UGC 10214,ve vzdálenosti 420 milionů světelných let, v souhvězdí Draka), a to prostřednictvím 3 samostatných expozic přes blízké infračervené, oranžové a modré filtry. Výsledný barevný obrázek bylvydáno 30. dubna 2002 a ukazuje pozadí asi 6000 jednotlivých galaxií. Pro zorné pole asi dvakrát tak velký, to se promítá do samedensity jako odhad 3000 galaxií vidět buď „Hubble Deep Field“ snímky(HDF a HDF-S) získané pomocí WFPC2 v roce 1995 a 1998. (Všimněte si, že celková expozice ACS pro obraz Pulec byla 12krát kratší než celková expozice pro jeden obrázek WFPC2.)

Fotometrické redshiftsmay být použity k získání anoverall sektoru číslo N(z) galaxií pozorované v určitém rudý posuv. Z takového rozdělení lze lépe odhadnout počet nezjištěných galaxií.

(2002-05-29)
kolik zrn písku je na Zemi?

básník jednou řekl, že „zrna písku neustále rostou a pouště se zvětšují“. Na první pohled se zdá, že básník říká pravdu: Pokaždé, když se rozbije zrnko písku, počet zrnek se zvýší alespoň o jedno (prozatím ignorujme fakt, že velmi jemný písek se může při procesu stát bahnem, bahnem nebo jílem).

v geologickém časovém horizontu však toto pěkné poetické pozorování nedosahuje správného účetnictví, protože existují procesy, které také snižují počet zrn písku. Po dlouhou dobu se písek může stát pískovcem, prachovcem, bahnem nebo břidlicí… Po delší dobu, materiál některých z těchto sedimentárních hornin může být pomalu recyklován a nakonec se znovu objeví jako pevná hornina zevnitř země. To je to, co deskové tektoniky nakonec znamená: S výjimkou několika zirkon krystaly v omezeném regionsof některé kontinentální desky ,každý mikroskopické zrnko každý kámen, někdy observedis velmi mnohem mladší, než sama Země. Zejména nejstarší mořské dno není o moc starší než 200 milionů let (méně než 5 % věku Země).

ignorujme tedy básníkovy výčitky a uvažujme pouze o písku, který je v současné době na tváři naší zralé země. Počet zrn je již nějakou dobu téměř konstantní…

(2002-05-11)
kolik hmoty ve vesmíru? Kolik elementárních částic?

celkovou hmotnost galaxie lze velmi přesně odhadnout z rychlostí hvězd, které obíhají v určité vzdálenosti od jejího jádra. Kromě toho způsob, jakým se tyto rychlosti mění se vzdáleností, ukazuje, jak je hmota distribuována v galaxii. Problém je v tom, že tato hmotnost je asi 10krát větší než celková hmotnost všeho, co vidíme nebo hádáme (hvězdy a mezihvězdný plyn nebo prach). 90% hmoty v galaxiích nebo kolem nich je tedy nezvěstné a stalo se známýmjako temná hmota. Od zjevné možných řešení problému(jako četné sotva zjistitelné hnědé trpaslíky) jsou vyloučeny,některé jsou o tom, že obyčejná hmota (tzv. baryonic matter)není všechno tam je. Naopak, většina věcí ve vesmíru může být něco jiného, co jsme dosud nebyli schopni detekovat kvůli jeho zjevné nedostatečné interakci se vším, co vidíme, kromě gravitačních účinků… Povaha temné hmoty může být stále nejasná, ale nedávné události potvrzují základní skutečnost, že asi 90% celkové hmotnosti ve vesmíru je temná hmota.

hustota vesmíru