Endelige Svar© 2000-2020 Gé P. Michon, Ph. D.

det er noen, Kong Gelon, som tror at antallet av sanden er uendelig i mengde;og jeg mener med sanden ikke bare det som eksisterer om Siracusa og resten Av Sicilia, men også det som finnes i hver region, enten bebodd eller ubebodd.

stranden minner oss om plass.Fine sandkorn, alle mer eller mindre ensartede i størrelse, har blitt produsert fra større bergarter gjennom tider med jostling og gnidning,slitasje og erosjon,igjen drevet gjennom bølger og vær Av den fjerne Månen Og Solen
En håndfull sand inneholder ca 10.000 korn, mer enn antall stjerner vi kan se med det blotte øye på en klar natt.Men antall stjerner vi kan se er bare den minste brøkdel avantall stjerner som er.Det vi ser om natten er den mest smattering av de nærmeste stjernene.I Mellomtiden Er Kosmos rik utover mål:totalt antall stjerner i universet er større enn alle sandkornpå alle strendene på planeten Jorden.
vi kjenner antall stjerner i Melkeveien ganske godt,ved nøye telling av stjerner i små, men representative regioner på himmelen. Det er noen hundre milliarder; noen nyere estimater plasserer det på410 11 Det store flertallet har levetid på milliarder eller flere år hvor de skinner stabilt

For Nær Til Å Ringe ? Våre nåværende estimater Av Sagans antall (totalt antall stjerner i det observerbare universet) skjer for å være nær det totale antall sandkorn det er på Jorden; på strender, ørkener og andre steder.

ved 32 korn per mm3, 1022 korn av medium sandwould bare danne et ganske tynt lag over Hele overflaten Av Jorden (0,6 mm i tykkelse).

Andromedagalaksen havner
om 500 000 000 000 stjerner.

(2002-04-14) Sandregning
Finnes Det flere stjerner I Universet enn sandkorn på stranden?

ja, men en strand er bare en liten mengde sand.En haug av sand med så mange korn som det er stjerner i Han Universewould være omtrent på størrelse Med Fujiyama.

Først, la oss vurdereog: Sand er den disaggregerte typen sedimenthvis korn ermellomliggende i størrelse mellom grus (2 mm eller mer) og silt(2 eller 4 mm til62, 5 mm). Bare de groveste siltpartiklene er synlige for det blotte øye.Leire er noe finere enn silt. Ren leire føles ikke engang gritty på tennene dine.Mud er en våt blanding av silt og leire.

ovennevnte Er Udden-Wentworth karakterskala basert på en 1 mm standard kornstørrelse oget geometrisk forhold på 2 mellom karakterer. Geologer vanligvis kaller Det Wentworthscale, og det strekker seg til grovere grus samt finere silt eller leire. Det ble foreslått I 1898 Av Johan A. Udden og gjort populært rundt 1922 Av C. K. Wentworth.It har vært grunnlaget for den moderne logaritmiske f (phi) skalert av W. C. Krumbein i 1934:

i den siste kolonnen i forrige tabell, antall korn per kubikk millimeterble oppnådd ved å vurdere den tetteste pakkingenav perfekte kuler med diametre lik det geometriske gjennomsnittet avde to ekstremer vist.

Heldigvis viser dette tallet seg å være et helt tall (en kraft på to). Et slikt «matematisk» estimat gir korndensiteter ganske typiskav eksperimentelle data for de ulike sandkarakterene. Vi skal derfor vurdere at det er 32 korn i en kubikk millimeter sand.

den tetteste pakningen av kuler er den kjente kubisk-sentrerte gitteret, hvis tetthet er lik p / Ö 18 = 0.740480489693…Dette mye ble først antatt i 1611 Av Kepler, men bevist bare i 1998 avythomas C. Hales (da Ved University Of Michigan).

i 1983 movieLocal Helten,olje utøvende Mac MacIntyre (Peter Riegert) er ute etter å kjøpe hele Skotske fiskerlandsbyen ofFerness. Bare En person nekter å selge: Gamle Ben Knox (Fulton Mackay), en eneboer som eier den lokale stranden. I en herlig scene plager Ben Mac Om Å være «god med tall» og tilbyr å selge sin strandfora pris proporsjonal med antall sandkorn i en håndfull. Til Slutt, Mac rygger ned fra det som ville ha vært en svært liten pris å betale for stranden…

hvis det er 32korn sandi en kubikk millimeter har vivi32 000 per kubikkcentimeter( cc), 32 000 000 per liter, 32 000 000 000 per kubikkmeter.

en kubikkmeter av slik sand har derfor omtrent like mange korn i det som det er stjerner ien typisk galakse: Vår Egen melkeveigalakse er større enn gjennomsnittet; det anslås å havne grovt 400 000 000 000 stjerner, som er mindre Enn Den store Andromedagalaksen (M31),men omtrent 10 ganger mer enn Triangulumgalaksen (M33), den tredje største i vår «lokale gruppe» på omtrent 3 dusin galakser. Med 30 eller 40 milliarder stjerner kan Triangulumgalaksen dermed være en ganske typisk galakse.

de siste estimatene indikerer at totalenantall galakser minst 100 000 000 000. Det er så mange kubikkmeter i en terning 4642 m på en side (ca 3 miles).Bilde en slik kube av sand; den inneholder omtrent like mange sandkorn som det erstjerner I Universet. Det er en imponerende mengde sand. Dette er et imponerende Univers.

faktisk kan en haug med tørr sand Ikke ha en helling som overstiger 34°… Med den skråningen er volumet av en sirkulær kjegle med høyde h omtrent2, 3 h3. Vår haug kan derfor ligne en stor vulkan som kulminerer på 3515 mover en omkringliggende slette og strekker seg 5212 m fra sentrum i alle horisontale retninger. Faktisk vil en faktisk vulkansk slaggkegle (dannet av tørr rusk kalt slagg, deponert nær sentrum, i stedet for flytende lava) også ha en skråning som svinger rundt 34°, fordi fysikken involvert ikke er avhengig av kornstørrelse. Med andre ord, en haug med sand med så mange korn som det er stjerner iuniverset ville være omtrent Størrelsen Og formen På Fujiyama (3776 m).

Likevel Har Sahara-ørkenen (Verdens største) et areal på ca. 9000 000 kvadratkilometer, og selv så mye sand vil bare representere en hellertynn frakk (ca. 11 mm tykk) over hele overflaten.

vårt estimat(3.2 1021 = 3200 000 000 000 000 000 000)av antall stjerner I Universetkan lett være av med en faktor på 2 (i begge retninger), og høyden på den tilsvarende sandhøyden kan da variere med 26% eller mer…Men vi kunne da bestemme oss for å «bruke» en annen klasse sand, så det hele ville fortsatt passe akkurat Volumet Av Fujiyama: Det er et fint fjell!

for å se en verden i et sandkorn
og en himmel i en wildflower,
hold uendelighet i håndflaten
og evigheten i en time.
(William Blake)

det er bare veldig nylig at vi har kunnet estimere med noen tillitdet totale antall stjerner i Universet. I århundrer kunne menneskeheten bare observere de 6000 stjernene eller så som er synligetil det blotte øye…

på den annen side er det en distinkt historie til å telle korn ofsand, som begynner med Et berømt essay Av Arkimedes Av Syrakus(ca. 287 F. KR. – 212 F. KR.), som er kjent under tittelen The Sand Reckoner. For Arkimedes var Et stort hinder å uttrykke store tall på en tid da et riktig system for å gjøre det ennå ikke var i vanlig bruk. Faktisk var hovedpunktet i essayet å introdusere et slikt system og å formidleideen om at svært store tall kunne gripes og «navngitt» med relativ letthet.

På Nettet og I Media :

• 2003-07-23:AustralianNational University (7 1022 stjerner)
• 1998-10-13: The New York Times, Q&A: Starsand Sand (1021 stjerner).
• Undervurder: 7.5 1018 sandkorn i alle strender. (Mer i ørkener!)
• Tilse Universet i Et Korn Av Taranaki Sand Av Glen Mackie.
• hvor mangealaksier I Universet?
• Stjerner I Timeglass:Earth and Sky show (2002-01-08).
• Ekstragalaktiskastronomi & Kosmologi.

(2002-05-08)
Hvor mange galakser i Universet? Hvor mange stjerner?

Det er et populært spørsmål, som for mange peoplegive opp på.

Rundt 1980 var en av de som ikke ga opp lateCarl Sagan (1934-1996): Sagan anslått at det er ca 100 000 000 000 galakser og at hver typisk havner rundt 100 000 000 000 stjerner. Det totale antall stjerner i Universet vil dermed svinge rundt1022 (Sagans Nummer).

tallet 1022 skjer også å være omtrent lik antall molekyleri et menneskelig pust og tilfeldigvis også til antallslike puste i Hele atmosfæren På Jorden (det er ca 1.068 1044 molekyleri atmosfæren). I fysikkens folklore uttrykkes denne observasjonen ofte ved å siat hver gang du inhalerer, tar du inn om et av molekylene fra»Caesars Siste Pust»…

Mer enn 20 år Etter Sagan er vi i stand til å bekrefte hans grove estimatog gi et noe mer presist tall:

La oss starte med vårt eget nabolag. Det er 33 stjerner hvis avstand fra Solen ermindre enn 12,5 lysår.

et lysår er nøyaktig lik et helt antall meter, nemlig9460730472580800 m eller ca. 9,46073 1015 m.Det er avstanden som er reist av lys iet vakuum, med en hastighet på 299792458 m / s, i løpet av et «vitenskapelig år»på 31557600 s. alle disse tallene er nøyaktige… Spesielt er»Einsteins Konstant» nøyaktig c = 299792458 m/s, på grunn av den siste definisjonen av måleren, offisielt vedtatt i 1983.

fra det som observeres i denne skalaen, eller en litt større, anslås det at80% av stjernene er røde dverger. Vanligvis er en rød dverg ti ganger mindre massiv Enn Solen, og hundre ganger mindre lysende. Mindre massive (og flere tallrike) enn røde dverger er den såkaltebrune dverger, som ikke er stjerner i det hele tatt, siden de ikke er massive nok til å antennes atomkjernefusjon i deres kjerner (ca 8% Av solens masse er nødvendig for det). Brune dverger er vanligvis 15 til 80 ganger så massive Som Jupiter. De skinner ved gravitasjonskontraksjon hellerenn kjernefysisk fusjon. Til tross for det store antallet antas den totale massen av alle brune dverger i Melkeveien å bidra med mindre enn 0,1 % av halomassen.

Vår lokale gruppe av galakser domineres av to store spiralgalakser: Melkeveien, som huser Vårt Solsystem, ogandromedagalaksen (M31 ELLER NGC 224).Hvilken av disse to er større, avhenger av hvilket mål du bruker. Andromedas diameter (200 000 lysår) er omtrent det dobbelte Av Milky Way (100 000 lysår), Men Milky Way er mye tettere og viser seg å ha større masse: Den totale halomassen Til Milky Way er estimert til å være 3, 8 1042 kg, mens andromedagalaksen bare er 2, 5 1042 kg(henholdsvis 1, 9 og 1, 23 billioner solmasser).

resten av den lokale gruppen er ikke så godt kjent som man kunne forvente. Dette skyldes delvis at vår egen galakse blokkerer vårt syn på merenn 20 % av den himmelske sfæren. Blokkeringen er mindre grundig med infrarødt lys enn det er for den synlige delen av thespectrum. Dette har gjort det mulig for den ganske nylige oppdagelsen avgalaksierbak Milky Way, inkludert en hvis senter bare er 78000 lysår unna, noe som gjør det til vår nærmeste neigbor ennå: den ble oppdaget i 1994 og går under navnet»SagittariusDwarf Elliptisk Galakse» eller «SagDEG»(ikke forvekslet med skagittarius Dwarf Irregular Galaxy, forkortet SagDIG).Den forrige plateholderen var den fremtredendestor Magellanic Cloud,som er iøynefallende for det blotte øye fra den sørlige halvkule, og ligger i en avstand på ca 179000 lysår.

massene som er oppført i tabellen ovenfor er de siste estimatene vi kunne finne for de totale massene av de listede galakser. En stor galakse har ofte en massiv mørk halo, noe som bidrar til det meste av sin masse. Tilstedeværelsen av en slik halo avsløres ved å studere hvordan stjernens orbitalhastigheter varierermed avstander fra det galaktiske sentrum. Andre galakser,som Den Store Magellanske Sky (LMC), ser ut til å ha en mindre massiv halo (et «masse til lys» – forhold på ca 4)…

frem til April 2002 ble Vårt dypeste bilde av Universet gitt av to dramatiske bilder Fra Hubble Space Telescope (HST). Den første var en dyp utsikt over En liten lapp Av Den Nordlige Himmelen Oppnådd fra 342 eksponeringstatt Med Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2)i 10 påfølgende dager mellom 18. og 28. desember 1995. Det ble kjent Som Hubble Deep Field (HDF). Et lignende «bilde» ble tatt i oktober 1998 til fordel for sørlige observatører (Hubble Deep Field South, HDF-S). WFPC2 som ble brukt i begge tilfeller ble installert på HST for å korrigere sfærisk aberrasjon av primarymirror; den erstatter en tidligere versjon som ikke forventet aberrasjonen(dermed «2» i denominasjonen).

instrumentet består av 4 separate CCD-kameraer, hver med en oppløsning på800 x 800 piksler. En splitter i form av en firkantet pyramide brukes, slik at hver av4 kameraer kan håndtere en fjerdedel av synsfeltet. Det såkalte planetariske kameraet (PC) har en høyere oppløsning ennandre tre «brede felt» kameraer, og dekker dermed en mindre lapp Av Himmelen. Dette gir det totale synsfeltet den merkelige» chevron » – formen på bildet ovenfor. Det er vanlig å uttrykke oppløsningen til et teleskopisk CCD-kamerai milli-arcsecond (mas) per piksel. Dette er 45,5 mas / piksel for planetkameraet (PC) og96. 6 mas / piksel for de brede feltkameraene (WF2, WF3 og WF4). 800 ganger vinkelen per piksel gir vinkelbredden på det firkantede synsfeltet til hvert instrument (henholdsvis 36,4 og 77,28 arcsec). Uttrykt i steradians(sr) er HELE synsfeltet TIL WFPC2 derfor:

(p/648000)2 » 4p / 27.8 106 («5.345 arcmin2 )

Dette ville bli subtended av en disk omtrent 0.66 mm i diameteri en avstand på 0.75 m; som media beskrev som»et sandkorn i armlengde».

med andre ord er hele himmelkulen(4p sr) omtrent 27,8 millioner ganger større enn synsfeltet TIL WFPC2. 1686 galakser har blitt funnet I HDF-bildet (litt mindre enn i de påfølgende HDF-S),men det anslås at om lag 4500 ville bli oppdaget med bedre følsomhet. Denne gjetningen oversetter til en samlet total på ca. 125 milliarder(125 000 000 000) galakser. På kosmologiske avstander vil BARE 2 galakser (Milky Way og Andromeda) bli oppdaget AV WFPC2 blant de tre dusinvis av Vår Lokale Gruppe, så vi kan gjette at det totale antall galakser i det observerbare Universet kan være 20 ganger så store,hvis mindre galakser skal telles. (Også unge galakser kan kollidere for å danne større, slik at galakser forventes å være flere tallrike på svært store avstander hvor vi observerer et yngre Univers.)

I Mars 2002 ble det såkalte advanced Camera For Surveys(ACS) installert på NASA/ESA Hubble Space Telescope,i rommet som Ble forlatt av Faint Object Camera (FOC). ACS ER et instrument med finere oppløsning (49 mas / pixel)Enn Wfpc2 Og et synsfelt (202″ 202″)omtrent 2,12 ganger så stort. CCD detektorer består av to butted arrays of2048 4096 piksler, hver 15 mm på en side (1/10 bredden av et menneskehår).Instrumentet er også omtrent 5 ganger mer følsomt ENN WFPC2, slik at observasjoner i dyp himmel kan fullføres mye raskere. Den 1. og 9. April fikk DEN nylig installerte ACS et dramatisk bilde Av Tadpole Galaxy (UGC 10214,i en avstand på 420 millioner lysår, I konstellasjonen Draco)via 3 separate eksponeringer gjennom nær-infrarøde, oransje og blå filtre. Det resulterende fargebildet varutgitt 30. April 2002 og viser en bakgrunn på ca 6000 individuelle galakser. For et synsfelt omtrent dobbelt så stort, oversetter dette til samedensity som de estimerte 3000 galakser sett i en av «Hubble Deep Field» – bildene (HDF og HDF-S) oppnådd MED WFPC2 i 1995 og 1998. (Merk at ACS totale eksponering for Tadpole bildet var 12 ganger kortere enn den totale eksponering for ENTEN WFPC2 bilde.)

Fotometriske rødforskyvningerkan brukes til å oppnå en samlet fordeling av tallet N(z) av galakser observert ved en viss rødforskyvning. Fra en slik fordeling kan antall uoppdagede galakser bli bedre estimert.

(2002-05-29)
Hvor mange sandkorn er Det på Jorden?

en poet sa en gang at «sandkornene vokser stadig i antall,og ørkenene blir større». Ved første øyekast synes dikteren å fortelle sannheten: Hver gang et sandkorn bryter, øker antall korn med minst en(la oss ignorere, for nå, det faktum at veldig fin sand kan bliteknisk silt, gjørme eller leire i prosessen).

på en geologisk tidsskala, men denne fine poetiske observasjonen faller kort av riktig regnskap,for det er prosesser som reduserer antall sandkorn også. Over lengre tid kan sand bli sandstein,siltstein, mudstein eller skifer… Over lengre perioder fortsatt, materialet av noen av disse sedimentære bergartene kan sakte resirkuleres og til slutt dukke opp igjen som solid stein fra Innsiden Av Jorden. Dette er hva platetektonikk til slutt innebærer: med mulig unntak av noen få zirkonkrystaller i begrensede regionerav noen kontinentale plater ,observert hvert mikroskopisk korn av hver stein veldig mye yngre enn Selve Jorden. Spesielt den eldste havbunnen er ikke mye eldre enn 200 millioner år (mindre enn 5% Av Jordens alder).

la oss derfor ignorere dikterens betenkeligheter og bare vurdere sandensom for tiden er på forsiden av vår modne Jord. Antallet korn har vært omtrent konstant i en stund…

(2002-05-11)
Hvor mye materie i Universet? Hvor mange elementærpartikler?

den totale massen til en galakse kan estimeres svært nøyaktig ut fra hastigheten til stjerner som går i bane i en viss avstand fra kjernen. Videre viser måten slike hastigheter varierer med avstand hvordan massen fordeles inni galaksen. Problemet er at denne massen er funnet å være omtrent 10 ganger større enn den totale massen avalt vi ser eller gjetter (stjerner og interstellar gass eller støv). 90% av massen i eller rundt galakser er dermed uklart for og har blitt kjent som mørk materie. Siden åpenbare mulige løsninger på problemet (som mange knapt påviselige brune dverger) blir utelukket, tyder noen på at vanlig materie (såkalt baryonisk materie)ikke er alt det er. Tvert imot kan det meste av ting i Universet være noe annet somvi har ennå ikke vært i stand til å oppdage på grunn av sin tilsynelatende mangel på samspill med alt annet vi ser, bortsett fra gravitasjonseffekter… Naturen til mørk materie kan fortsatt være uklar,men nyere fremskritt bekrefter det grunnleggende faktum at ca 90% av den totale massen I Universet er mørk materie.

Universets Tetthet