太阳系 人类目前飞行器到达可观测宇宙,和蚂蚁自己拼命爬向太阳,哪个快?


太阳系 人类目前飞行器到达可观测宇宙,和蚂蚁自己拼命爬向太阳,哪个快?
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太阳系 人类目前飞行器到达可观测宇宙,和蚂蚁自己拼命爬向太阳,哪个快?


人类目前飞行器到达可观测宇宙 , 和蚂蚁自己拼命爬向太阳 , 哪个快?
前面有位朋友已经说的不错了 , 但诸如此类的题目很有趣 , 就也来凑凑热闹 。
我们首先了解一下什么是宏观 , 什么是微观 。
严格说起来 , 人们把肉眼能看得见的事物当做宏观事物 , 肉眼看不见的事物叫做微观事物 。
【太阳系|人类目前飞行器到达可观测宇宙,和蚂蚁自己拼命爬向太阳,哪个快?】太阳系和宇宙说起来都是宏观事物 , 但在广袤宇宙面前 , 太阳系就啥都不是了 , 我们完全可以把它当做一个微观事物 。
原子算微观事物吧?如果太阳系是一个原子 , 宇宙就是一个直径约为4.65米的大球 。 原子有多大?直径约10^-10m , 也就是百亿分之一米;太阳系有多大?如果按照太阳引力影响范围的奥尔特云计算 , 半径约1光年;宇宙有多大?可观测宇宙半径465亿光年 。
宇宙直径比太阳系大465亿倍 , 一个原子直径的465亿倍 , 就是一个4.65米直径的球 。
这样说 , 只不过为了说明宇宙怎么弄都还是一个宏观事物 , 别以为4.65米直径的球很小 , 但与原子相比可大了 , 要知道 , 在一个针尖上就可以摆放100亿个原子 。
而地球到太阳的距离就更小了 , 只是这个原子半径的310亿分之一 , 是这个4.65米直径的宇宙球的多少分之一 , 自己算吧 。
现在我们来说说蚂蚁的赛跑速度和散步速度 。
这种竞赛当然比乌龟和兔子赛跑的故事还要惊世骇俗 , 差距太大 。 因为乌龟如果不打瞌睡的话 , 比蚂蚁跑得还是快多了;而兔子与飞船的速度来比更是云里雾里的差距了 。
蚂蚁的速度有多快呢?有研究认为 , 蚂蚁觅食时在食物引诱下 , 爬行的平均速度约0.027m/s , 而在逃生时 , 爬行速度可达0.0343m/s 。 我们把这两个速度当做蚂蚁的小跑和快跑速度吧 。
蚂蚁爬到太阳去 , 当然不能一直跑 , 这样会累死的 。 因此我们可以让它们一边观光一般散着步去 。 蚂蚁的散步速度大概在0.01m/s , 这种速度爬到太阳需要多久呢?我们来算一下 。
计算式为:f=D/v
这里 , f表示所需时间 , 单位s;D为日地距离 , 单位m;v为蚂蚁爬行速度 , 单位m/s 。
日地距离为约1.5亿千米 , D=150000000000m;蚂蚁爬行速度为v=0.01m 。
代入数据计算得:
150000000000/0.01=15000000000000s
一个儒略年为365.25天 , 为31557600秒 , 这样得:15000000000000/31557600≈475321a(年)
现在我们来看看人类目前的宇宙飞船速度 。
载人飞船最远只到过月球 , 因为月球还在地球引力圈内 , 因此飞到月球的飞船不需要达到地球脱离速度 。 脱离速度为11.2km/s , 飞到月球的飞船速度大约为11km/s左右吧 。
现在我们飞得最远的无人探测器是NASA于1977年发射的旅行者1号 , 飞了40多年 , 现在已经飞出了220多亿千米 , 目前还在柯伊伯带 , 正在向太阳系外飞去 , 飞行速度为17km/s 。
按这种速度飞出1光年半径的太阳系引力范围 , 还需要17600多年 。
目前人类发射的无人探测器速度最快的是帕克号太阳探测器 。 这是NASA于2018年发射的人类首艘恒星探测器 , 现在正在围绕着太阳运行 , 在日冕层冒着高温近距离抚摸太阳这只老虎的屁股 , 速度达到每秒100多千米 。
到了2024年 , 帕克号将到达太阳最近轨道 , 距离太阳表面只有600万千米 , 不及水星轨道的9分之一 。 届时速度将达到200km/s , 冒着1400度高温穿梭在太阳大气层 。 完成任务能量耗尽后 , 帕克会在2025年冲向太阳 , 以葬身火海的壮举结束自己7年太阳探索生涯 , 随之而化为太阳金焰的还有存有113.7万人类姓名的内存卡 , 这些名字是NASA向全世界公开征集 , 自愿报名者 , 其中不乏有中国宇宙航天爱好者 。
现在我们来算算宇宙飞船飞到宇宙边际需要多久 。
简单计算公式依然可以沿用蚂蚁爬太阳公式 , 为:F=D'/v'
这里F表示飞到宇宙边际的时间 , 单位a(年);D'为可观测宇宙半径 , 单位ly(光年);v'为宇宙飞船速度 。
现在载人飞船还没有突破第二宇宙速度 , 需要载人登陆火星才能够达到 , 为了快些飞到宇宙边际 , 我们采用现在比较快的无人飞船速度 。 这种速度有17km/s和200km/s两个选选项 , 我们选快的 , 每秒200千米 。

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