一个纬度多少公里
一个纬度多少公里推荐文章1:最遥远的恒星,距离地球280亿光年,为何光传到地球只用129亿年?
哈勃太空望远镜自从开始启用后,就给人类带来了许多的惊喜。举个例子,1995年,有个组织决定用哈勃望远镜朝着天空中,最暗的一个天区进行长达10天的曝光,就是下图中黄色边框的这一小块区域。
当时的天文学家十分愤怒,因为哈勃望远镜作为珍贵的观测资源,天文学家们都在排着队等着使用这个望远镜来完成科研项目,可却要用来拍摄最暗的天区,在他们看来这无疑是在浪费资源,根本不会有什么成果。可是随着拍摄照片的公布,整个天文学界都震惊了。因为就在这么小的一个区域内,哈勃望远镜拍摄到了3000多个星系,下图中每一个小点都是一个和银河系同等级别的星系。
随后在2003年,哈勃望远镜又进行了一次尝试,这次朝着天炉座的一小片区域进行了长达4个月的观测,结果拍到了10000多个星系。
哈勃望远镜的这几次尝试,一次次颠覆了天文学家对宇宙的看法。2022年3月30日,《自然》(nature)杂志上刊登了一项利用哈勃望远镜观测的研究成果,这次哈勃望远镜又给科学家带来了新的惊喜。
这个惊喜就是哈勃望远镜观测到了一颗遥远的恒星,并把它命名为:埃伦德尔(Earendel),这个单词“Earendel”是个古英语单词,它的原意是“晨星”或“冉冉升起的光芒”。
埃伦德尔是迄今为止观测到的距离我们最远的一颗恒星,距离地球280亿光年,打破了哈勃在2018年创造的观测记录。
研究团队经过研究发现,这颗恒星的质量可能比我们的太阳大50到500倍,亮度可能是太阳的数百万倍。
这颗恒星大概是在宇宙大爆炸9亿年后诞生的。而我们要知道的是,根据宇宙学的研究,宇宙大爆炸大概诞生在137.99(± 0.21)亿年前,为了方便,我们可以近似看成是138亿年前。
那么这就意味着,这颗恒星是诞生于129亿年前,而我们观测到它的星光正是在它诞生的时候,也就是说,这个星光传播了129亿年前,抵达地球,然后被哈勃望远镜观测到了。
那这就会带来一个巨大的悖论。我们都知道,根据爱因斯坦的相对论,光速不变原理可以推导得到,物质、能量和信息传递的极限速度是光速,也就是近似3*10^8m/s。
这个恒星的星光只用了129亿年就传到了地球,照理说,129亿年,只够光跑129亿光年的,而这颗恒星现在距离地球是280亿光年,整整多出了151亿光年。而光还不能变得更快,那么多出来的151亿光年到底是咋来的?难道是爱因斯坦的相对论错了吗?
宇宙大爆炸要了解这个问题,我们还得从宇宙大爆炸理论说起。相信很多人第一次听说宇宙大爆炸都会觉得这个理论有点离谱,甚至有点胡扯的意味。可是在近100多年来的发展中,宇宙大爆炸已经成为了主流的科学理论,是天文学分支中宇宙学的一个基石性理论。
这个理论的起源也和爱因斯坦有关。话说当初爱因斯坦在1915年提出广义相对论时,就得到了一个很奇葩的方程。这个方程意味着宇宙应该是随着时间变化而发生变化的,也就是说,宇宙是动态的,不是静态的。
但是爱因斯坦认为,宇宙在大尺度上就应该是静态的。于是,他按照自己的意愿往方程里加了一个参数:宇宙常数,只要参数取值合理,那宇宙就会在大尺度上静态。
不过,后来一些科学家认为,这个做法不靠谱。不仅如此,还有人拿出了证据,巧的是这个人就是天文学家爱德温·哈勃,哈勃望远镜就是以他的名字命名的。
哈勃一直观测银河系外的星系,他就发现一个奇怪的现象,这些星系绝大多数都在远离我们,而且距离越远,远离的速度就越快。那这能说明什么呢?
这个事情说明:宇宙应该是在膨胀的,如果只是天体自己在运动,星系应该是有的在远离我们,有的在靠近我们,不可能出现哈勃发现的这种现象。也就是说,哈勃直接从观测的角度证明了宇宙应该是动态的。
后来,一群以伽莫夫为代表的核物理学家在前人的基础上,做出了宇宙大爆炸模型。他们认为按照哈勃的观测来看,如果逆着时间倒推回去,宇宙应该是起源于一个“奇点”的大爆炸,随后宇宙的空间开始剧烈的膨胀。
这些核物理学家还提出了两大证据,一个是宇宙大爆炸留下的“余温”:宇宙微波背景辐射,一个是宇宙的元素质量比例:氦元素丰度。后来,这两个关键证据也被科学家们找到。这才使得宇宙大爆炸成为了主流的科学理论。
后来,宇宙大爆炸理论又经历了多次进化和迭代,成为了宇宙学中标准宇宙模型的基础。根据现在我们对于宇宙大爆炸的了解,我们知道,宇宙在诞生之后的一秒内发生了很多事情,其中有一个事情就是:空间的剧烈膨胀。
由于空间不是物质、信息、能量,它是不受光速限制的,是可以超光速的。而在宇宙早期,膨胀速度也异常的猛烈,比如,根据科学家阿兰古斯等人的研究,宇宙经历过暴胀时期,此时的膨胀是呈指数增长的, 从大爆炸后10^(?36)秒开始,持续到大爆炸后10^(?33)至10^(?32)秒之间,宇宙经历了100次加倍,变大到了原本的10^30倍。
不仅如此,在过去的138亿年里,宇宙是一直都在发生膨胀的,膨胀到现在,依然还在膨胀。而且根据1998年两个科研团队的研究来看,宇宙大概40亿年前,从原本的减速膨胀,转变成了加速膨胀,这两个科研团队的主要成员因此获得了2011年的诺贝尔物理学奖。
需要考虑宇宙膨胀所以,这颗恒星的星光虽然是经历了129亿年才抵达地球,但如果我们考虑到宇宙膨胀效应,那么结果就完全不同了。根据研究团队的研究发现,这颗恒星是在宇宙年龄的6%时诞生的,当时它距离银河系的距离是40亿光年。
而此时它产生的一部分星光就朝着银河系传过来,但由于宇宙一直在膨胀,所以虽然当时的距离只有40亿光年,但这光整整跑了129亿年才抵达地球,而此时由于空间膨胀也在带着这颗恒星退行,所以在过去的129亿年里,它也在逐步离我们远去,根据测算,它现在的位置已经退行到了距离我们280亿光年的位置。
不仅如此,这颗恒星还会继续退行,离我们越来越远。中国先秦诸子中有一位名为:尸子。他就曾经在他的著作《尸子》中有过一段对于宇宙的描述:
上下四方为宇,古往今来为宙。
意思是“宇”指的是空间,“宙”指的是时间,宇宙就是空间和时间的集合,这已经比较接近于现代科学对于宇宙的定义了。
这也给我们一个启示,在了解宇宙的一些现象时,空间和时间两个维度都是重要的参数,不同的时间对应着不同的空间,反之亦然。
根据现在的科学理论,最早的一批恒星应该是诞生于宇宙大爆炸发生后2亿年前后,也就是说距今136亿年前后。
所以,虽然这颗恒星已经是我们观测到距离我们最远的恒星,但理论上还存在着很多距离更远的恒星,只是由于技术等原因,我们还没有观测到它们的存在。
哈勃望远镜已经服役了30多年,而它的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜已经成功发射,抵达预定地点,并拍摄了一些照片。或许,在未来,詹姆斯·韦伯太空望远镜可以观测到那些距离我们更遥远的恒星。
#宇宙##地球#
一个纬度多少公里推荐文章2:1海里有多少公里?它们有何区别?为何海上用海里而不用公里?
在陆地上我们用公里来测量长度,那在海上为什么要用海里呢?陆地和大海的单位长度有所区别吗?
我们日常熟悉的长度单位为“米”和“公里”,但在海上却用“海里”来形容长度距离。“海里”的概念是从哪里来的?一般来讲,我们在陆地上测量物体长度就用测量尺寸,或者寻找参照物。这在陆地上也比较容易实现。但在大海上,参照物特别少,唯有船、海岛、飞鸟等。且因为这些参照物不是静止不动的,那就很难做到和在陆地上测量。另外,海上的波浪翻滚,人们不能完全控制速度,从而就诞生了探寻海上测量的想法。
公元前5世纪,在前人航行的时候就发现了海平面
是弧形的,那个时候已经推测出地球不是平的,是
一个球形。16世纪,随着航海技术的发展,人们通过航海仪器测量除了大海的经纬度。这个时候地理上的经线圈等概念就出现了。熟知地理的小伙伴都知道,地球上任意一点穿过南北极就表示是一圈,一圈是360度,1度分成60份,1份就是1分。这1分就是1海里的距离。值得注意的是,地球本身就是一个不规则的球体,有点像橄榄球。那么计算海里的时候,在不同的位置计算出来的海里距离有时候也会不同。海里和公里有什么不同?我们有时在一些新闻道中,为了方便理解,会把海里转化为公里。其实海里和公里并没有出现什么明确的区分,只要能让大众能理解到长度和距离,用海里和公里都是可以的。
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从经线圈概念来理解海里,那到底1海里转化成公里是怎么转化的呢?1海里究竟是多长?
经过前人探索,海里的概念诞生了,那到底1海里是多远的距离?这就要涉及到米制的概念。我们先来看看1米的长度是多少?经过前人科学家不断探索,利用光速来定义1米长度。那就是1米长度相当于光在真空直线行走的299792458分之1秒的距离。接着我们再来结合经线圈来换算一下。假设巴黎的经线是北极到经线圈的1/4,那经线圈长度就是4千万米,也就是4万公里。根据海里定义,那么1海里等于4千万米除以360再除以60,得出的结果是1852米。这里就能算出1海里等于1.852公里。但又因为地球不是标准球形,所以如果不同纬度那么1海里距离就会存有差异。
例如赤道区域的1海里大约是1.84
3公里,然而在两级区域1海里就是1.862公里。但在国际使用上,采用但是国际水文地理学会议上的标准。最终我们确定1海里就是1.852公里。海里的诞生凝聚着前人的智慧,其实目前因为时代的发展,测量大海长度宽度和距离的工具已经被研发出来。例如我们经常听到的声波探测和飞行探测等技术。现在只需要用一个航海记录仪就可以测算出船只航行距离和速度。传统的海里计算方式就显得不够先进,但不能否认技术的发展也是从前人智慧灵感而来的。
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虽然现在要测量海里非常简单,那在没有海里测算的时代,海上航行是如何测量的呢?
没有先进的GPS,古代的人们只能在近海航行,通过岸上的参照物来确定自己所在的位置和方向。但因为人们的冒险精神和征服欲,想要去探索远洋,于是经过长期的经验积累,发现了可以通过白天观测的太阳光高度角和晚上的北极星来确定船只纬度。这样也就慢慢诞生了测量仪器。历史上,中国的航海家郑和下西洋就是带着航行仪器测量,而如果想要计算海里,那么就需要使用六分仪器来确定船只的位置,也就是经纬度来换算成海里。
六分仪器是手提式的测角仪器,可以用来测出目标的方
位角和距离。利用它测出两个目标间的水平夹角和垂直夹角,就可以测出天体高度,就此查找天文历,就能得出天地的地理位置。在这个基础上再测量出船只位置,得到船只位置后,再用海里定义的计算方式换算就可以算出海里了。六分仪的原理其实是牛顿提出来的。早在1932年代时候,英国海军海上测量的角度是90度,该仪器被称为八分仪。而到了1757年,有一个叫约翰的船长把测量夹角提到了120度,就变成了现在的六分仪。
但如今六分仪的测量夹角变成了144度,只是名字没有变。六分仪仪器简单好用,不受区域限制,即便目前科技发达,依然被现代海军所使用。从海里的概念出发,到发展航海测算仪器,人类对海洋的探索从未停止。
一个纬度多少公里推荐文章3:从1维到11维,宇宙到底几维?引力波给出了答案
90年代,刘易斯、亚伦(Louis Allen)提出的M理论, 从1维到11维度宇宙这个说法正是起源于很早就被提出来一个名为M理论中。
而在物理学中,如果想要描述一种变化着的事物,那么这个变化的参数就叫做维,至于1维到11维表示什么,就很好理解了,那就是有几个参数就有一个维。
众所周知,我们生活在一个3+1维度的宇宙中,这个宇宙包括三个物理维度和一个时间维度。我们可以在三维空间中保持静止,但它在时间维度上是单向的、不可逆的,而这并不是宇宙的巅峰,从1维到11维的出现,让我们对宇宙空间又了崭新的认知。
1、首先我们从1维开始:1维:点
已经存在的0维中的一个无限小的点,它拥有无限大的质量和引力,没有我们所认知的长宽高和形状,这时对应面又存在一个相同的点,将两点连成线就是1维,它有长度,没有宽度和深度的线,只是有很多很多的点组成的一条直线。
因此,我们可以理解为,1维是没有宽度,只有长度的线,它的截面是一个点,就是0维。
2维:面
2维空间,也是我们所熟知的,我们可以把它理解为一个平面图,其实它就是一个面,我们可以看到它的宽度和长度,由无数的线组成的面,却没有高度,比如三条线可以围成一个三角形,四条线可以围成一个长方形,只是这个2维平面,它不限制是多少线组成的,无数个也可以,而且由于它只是一个平面,就不存在高度3维空间最好理解。
3维:体
3维便是我们所生活的空间,由无数个面组成,是长高的立体,比如六个正方形的面可以组成一个正方体,我们人体就是由多个面形成的3维空间,是我们现在所看到、所感受到的世界。
那么,也就是说,目前我们所在的现实世界其实就是一个3维空间,它具有长度,宽度也有高度,3维空间可以说是一个标杆,我们后面所说到的由物理和数学这些学科引进的多维空间概念,都是以3维空间为基础,在此之上做的科学抽象。
以此类推,每增加一个维度,都是有规律可循的,简单来说就是建立在原有的参数中,又增加的维度。
4维:一个时空的概念
4维就是一个时空概念了,就相当于在我们前面说到的3维空间的基础上增加了一条时间轴,并且我们所说的这一条时间轴是一条虚数值的轴,也就是并不确定时间,也正是因为4维空间时间的不确定,所以在所有时间上都有无限可能。
简单来说,4维就是某一个维度的截面,而且一定是比该维度低一维度的维度,因此,4维的截面应该是一个3维空间。
简单地来说,人类是生活在4维时空的3维生物,我们从现代到未来的时间线是有规律的直线,而4维生物就比较牛了,可以从出生就能够看到未来的所有事情,并且可以在任何一个维度里来回穿越。
对于4维生物来说,可以选择任何时间段,可以是开心的,也可以是少年时期的那段,4维生物没有生命限制,并不像生活在3维空间的我们。
看到这里,你是不是有离永生只有1维的挫败感呢,聊完牛叉的4维,我们再接着说5维。
5维:平行宇宙
5维是建立在4维的基础上,又增加的一个维度,我们可以理解我和平行宇宙的概念。
而对于存在5年的生物来说,好比他们的人生不需要面对太多的选择,只是在每一个人生的岔口停留几分钟,然后根据每一个岔口的结果,来选择对应的人生就可以了,对于5维的生物,只需要记住命运掌握着自己手里就一个OK了。
6维:时间轴
要说5维的生物是命运的主宰,那么6维生物就是时间的主人了,直接跳跃人生的努力过程,只需要享受名利双收,豪宅豪车的富裕生活就可以了。
可以说6维,就是任意跳跃所有可能性的时间轴,来回与时间之间穿梭在各种平行宇宙之内。
7维:跨度
关于宇宙大爆炸理论的成立之前,假设一个存在多种可能的宇宙,那么7维的角度,就会让我们看到宇宙以外的地方。
7维存在的生物,不再是只是选择自己的命运和享受人生,而是跨度到宇宙以外,可以说他们是见证宇宙自诞生到终结的生物。
8维:超越
8维就需要我们把一切不可能变为可能,超越平行宇宙范围的更多宇宙可能性,以宇宙光速为例,30万到达光速,在8维空间中,增加了成千上万的倍数,使得8维生物可以直线到达任何他们想要去的各个种类的宇宙。
从9维到11维,那就需要跳出我们的想象,估计是另外一个新的世界维度,这就需要你在评论区的讨论了。
以上讲述了从1维到11维,我们再来说说宇宙到底是几维吧?
2、答案:4维!
目前我们的理解和认知中宇宙就是4维时空,与其说宇宙是4维,不如说宇宙存在4维,因此也有“人类是生活在4维时空的3维生物”的说法存在。
具体依据:对于地球来说,人类在远古时期的理解是“天圆地方”,对于古时候的祖先来说,他们脚踏“实地”,从平行线视野的角度看整个地球,具有千里眼的话,也只不过是千里而已,更何况普通的人类,视野有局限性,最多也只能够看到数十上百公里左右。
而对于周长40000公里的地球来说,人类单从视线的角度看的话,只是看到了几百分之一的长度而已,就算把当今人类所有已知的科技全堆起来,也没办法让你加速到光速的千分之一。
对此,科学家们还做过一个不太严谨的统计,就是说如果从公元前5万年开始计算,截止到2017年,在这个世界上曾经生活过的人类的总数量大概是1080亿。
那么,在这1080亿人里面,只有12个人到达过距离地球一光秒以外的地方,也就是指月球,而它距离地球38万公里,光要走1.28秒,而光速度大于我们极限速度的千分之一,鉴于这一点,可以说我们根本走不到一光秒以外的地方,自然也就无法理解4维空间。
人类的实际的经历和直观的感受,使得我们无法直观地去看到3维以外的维度,但是这并不代表,就阻拦了我们的对宇宙的想象力,宇宙对于人类来说,从古至今,都是一种神秘的存在,让我们对宇宙充满了无限的遐想空间。
可以说,不论是我们的知识面,还是我们的想象,宇宙从一开始的定义就是4维的,因此你也可以把自己定义成3维以外的生物。
既然宇宙是4维,那么也可以说是4维时空,这并不是指数学和几何中的4维,而是物理中的4维空间,有着很大的区别。
而既然是物理学的4维时空,除了方程式以外,还需要有真实依据,那具体是什么呢?
众所周知,牛顿为物理学打下了地基,在狭义相对论出来之前,那就是“经典力学”,指万有引力、电磁力、强核力和弱核力,而强核力和弱核力的作用距离非常短,小于1纳米=10的负9次方。
这样的结果,也就是说4个力只剩下两个,万有引力和电磁力,而如果排除万有引力不说的话,我们曾经学过的所有经典力学问题的本质上都是电磁力。
电磁力的物理基础是麦克斯韦方程组:
这组公式是整个电磁学的基础,包揽了世界万物,比如你和我,有了于麦克斯韦方程组,也就有了4维时空的出现,而在这之前,有电和磁,只不过像超距作用的静电力、磁力和引力一样,在麦克斯韦方程组公式里,没有出现过速度和时间的概念。
而宇宙的极限速度是光宗洛伦兹变化,第四个轴是时间轴,而光宗洛伦兹变化的出现,有了狭义相对论和4维时空,就是这个所谓的宏观宇宙。
而在刘慈欣的著作《三体-死神永生》中所写道:
“你是说,田园时代的宇宙是4维的,那时的真空光速比现在高许多?”
而通过光速c,也就是宇宙限速的30万公里/秒,才有了 E=mc^2,我们又进一步了解了太阳的工作方式,才了解了核聚变,而又因为有了时间膨胀,我们的卫星定位才能如此精确等等的。
3、宇宙是4维,引力波给出答案!然而,仅仅基于这些证据,我们无法更准确地确定,我们需要进一步找到答案,这时,引力波出现了。在爱因斯坦预言引力波存在100年后,2015年9月14日,激光干涉引力波天文台发现了距离我们13亿光年以外,由两个黑洞合并产生的引力波,这是人类首次发现引力波的存在,为宇宙到底是几维的答案,奠定了基础。
只是没有具体的数据,并不能更好地证实黑洞合并这个说法,,直到2017年8月17日,从探测到两颗中子星的合并中找到了答案,因为中子星的合并有电磁现象,这也是人类天文学史上第一次可以利用引力和电磁波分别分析观测结果,然后进行交叉验证,这也标志着人类天文学进入了一个全新的时代,叫做多信使天文学。
而这一观察结果,得出了两个结论:
1、这两颗合并的中子星位于银河系之外,位于蛇夫座的椭圆星系NGC4993,距离地球1.3亿光年,尺寸上足够大。
2、当我们观察引力波时,我们在天空的同一位置探测到了短暂的伽马风暴,伽马风暴到达地球的时间比引力波短1.7秒,这是1.3亿光年的距离,这说明在大尺度上,引力波的传播速度仍然等于光子的传播速度,最后,通过引力波的频率、两颗中子星的质量和传播距离,科学家最终可以测量出引力波的强度变化。
以此类推,我们也从而得出了一个结论,4维时空并非是想象出来的事物,而是真实存在的,它也就像我们渐渐地所熟知的宇宙时空一样,是有依据可循,可以探索的,因此宇宙存在4维。
总的来说宇宙浩瀚无边,对于我们来说,它充满着无尽的吸引力,总是让我们不断地去探索未知的宇宙世界,而目前的人类所能够看到的一切事物,都只是过去式,未来对于我们来说,有无限可能,宇宙是4维,我们在不断的用科学知识所证实。
至于是不是存在5、11维度,甚至是更高维度呢?那么需要时间和科学家们来证实了,而想要发现新的维度,说不定N年之后,你在评论区的言论,正好是新维度的答案呢!
一个纬度多少公里推荐文章4:宇宙直径930亿光年,一张纸对折几次,可以填满宇宙?一张纸能填满整个宇宙吗?
常见的A4纸厚度是0.104毫米,可观测宇宙的直径是930亿光年,虽然其外还有空间,但受限于每秒30万公里的光速,天文学家暂时只能看这么多。
在关于对折纸张的纪录里,美国人创下了4公里长卫生纸,对折13次的世界之最,而日常生活中的普通纸张,最多只能对折6到8次。
按照每对折一次厚度就会增加一倍的的膨胀速度,当一张纸折叠到14次,它就会厚达1.64米,继续折叠下去的话,就将触发数学上的指数爆炸效应。
不过生活中除了周期超长的复利,人们很少能领会到指数爆炸的恐怖,所以在接下来的折叠过程中,我将为这张纸提供参照物。
对折23次后的纸张,厚度为838.36米,这个数字已经超过了人类目前的最高建筑,阿联酋迪拜哈利法塔的828米。
对折27次后,纸张厚度或者说高度将达到1.3万米,取代8848.86米的珠穆朗玛峰,成为地表之上最高的物体,而第28次对折,又会将高度提升到2.6万米。
对折36次时,高度将达到6871千米,这个数字已经超过了6371千米的地球半径,但地球只不过是宇宙中的一粒沙子而已,一张纸真的能填满整个宇宙吗?
让我们继续往下看地球和月球之间的距离是38万公里,而对折42次后的纸张厚度,将达到近44万公里,也就是说从第42次开始,这张纸就已经冲出地月系了,接下来将开始在直径两光年的太阳系内膨胀。
地球和火星之间的最短距离是5500万公里,折叠49次后的纸张厚度为5629万公里,也就是说一张纸就能连接地球和火星,第51次折叠后,2.25亿公里厚的纸张,将能连接平均距离1.5亿公里的地球和太阳。
对折56次后,纸张厚度为72亿公里,此时这张纸已经甩开了59亿公里外的冥王星,开始向太阳系外侧的“无人区”前进,第68次折叠后,纸张的厚度就会超过半径一光年的太阳系,进入真正的星际空间。
69次折叠后,厚达6.24光年的纸张将连接4.22光年外的比邻星,这之后的每一次折叠,都会让这张纸以光年速度爆炸性增长。
按照太阳系所在的猎户座旋臂来看,地球距离银河系中心黑洞2.56万光年,一张纸对折81次就能从地球到达这个黑洞,对折84次后,厚达20万光年的纸,将贯穿整个银河系,因为银河系的直径也才20万光年。
银河系之上的宇宙结构,被天文学家称为本星系群,它的直径是1000万光年,而对折90次后,一张纸的厚度就会达到1300万光年,再然后就是2600万光年,5200万光年,1.04亿光年,2.08亿光年。
本文标题:一个纬度多少公里
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