以整个银河系的尺度来说,我们登上月球相当于我们从卧室走到哪里?
取决于你如何选择比例尺。
把全世界盖在身上是什么体验
如果把地球变成卧室里面的某个物件,谁最合适呢?考虑到我们每天都从床上醒来,把地球看成床或者被子都是不错的选择。不过地球是个球,和床还有被子的形状不匹配,这里要稍作转换——把床或者被子的大小看作是地球表面,再根据地球表面大小倒推对应的地球半径。
以单人被/单人床1.5米×2米的大小换算,相当于地球是一个半径约0.5米[1]的球,此时的比例尺为1:12740000,同一比例尺下月球直径大小为27.27厘米,略短于一张A4纸的场边(29.7厘米),距离地球约30米——如果你财力雄厚,正住着一套面积超过一千平方米的大平层,那么此时月球应该在你家的某个角落。对于大部分人的而言,30米相当于去邻居家串门的距离,如果你家正好在5~7层,30米差不多是从地面到家门口的垂直高度。
在这个比例尺下,太阳的直径约109米,这是标准足球场的长度,太阳和地球的距离约12千米,太阳系(以海王星轨道为界)是一个直径700千米的圆。
地球的半周长(2万千米)在这个比例尺下相当于约1700天文单位,假设有一颗周期彗星的远日点在这个位置,近日点与地球轨道半径相当,那么彗星的公转周期会达到2.5万年。
如果你好奇这一比例尺下银河系的大小,我们也可以稍作换算:取银河系直径为10万光年,得到缩小的银河系半径依然很大——大约相当于现实中的250天文单位,目前飞得最远的人造航天器旅行者一号也就跨越了这个距离的三分之二。
地球在床头,月球在床尾
显然用以上的比例尺表示银河系还是过大了,如果把床的长度视为地月距离会怎么样呢?这样一来我们从床头走到床尾就算是「登上」月球了,此时的比例尺相当于1:192200000,地球直径6.6厘米,月球直径1.8厘米,太阳约7.2米。
海王星轨道半径进一步被压缩到25千米以内,而银河系直径为33天文单位,略大于现实中海王星的轨道半径(30天文单位)。
如果银河系=地月系
目前人类亲身触及的最远距离是地月距离,如果以这个范围(地月系)作为缩小后的银河系大小,又会是怎么一番景象呢?首先这时候的比例尺会来到1:1234500000000(8个零),海王星的轨道半径相当于3.65米,理论上可以把太阳和八大行星都放进卧室,而旅行者1号属于刚刚走出卧室的水平。此时太阳直径仅1.1毫米,地球和月球均小于肉眼分辨极限——前者大约10微米,后者约2.8微米,两者相距0.3毫米。
0.3毫米大概是几根头发丝并排的宽度,而地球和月球的大小恰好对应大气颗粒物中的PM10与PM2.5颗粒,某种意义上呼应了著名天文学家卡尔·萨根那一句「地球只是宇宙中一粒微不足道的尘埃」。
其实这个变换比例尺的思想实验还能继续下去,只不过大多数人对于特别小的尺度不会有特别清晰的概念,就是有种看不见又摸不着的朦胧美。
比方说我们大可以将银河系压缩到与我国疆域相当,中国版图南北和东西跨度都在5000千米左右,那么把直径10万光年的银河系缩小到直径5000千米的圆形范围内,此时地月距离是2微米——交通灯发出的红光波长大概是这个数字的三分之一大。
海王星轨道直径相当于5厘米不到——「一手掌握太阳和八大行星是什么体验」。
从床头到床尾大约相当于0.04光年,最近的恒星距离卧室约220米,可以想象一下你家只有卧室里有一盏灯(太阳),同时方圆200米范围内没有任何灯光的场景。
卧室以外约1200千米是银河系中心。
如果银河系在中国,著名的仙女座大星系相当于在哪个国家呢?你可能会想到美国,或者巴西、阿根廷等等,这些都算是距离中国较远的国家。但在这个比例尺之下,仙女座大星系不在地球上。
它距离你家卧室接近13万千米,这个距离是地球静止轨道高度(35786千米)的3.6倍,地月距离的三分之一。