問伊桑:太空深處有多空曠?
行星際、星際和星系際空間非常廣闊,但那里的密度之低真的令人匪夷所思。
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這張來自詹姆斯韋布空間望遠鏡(JWST)的NIRCam深場圖像,展示了星系系統ZS7周圍環境中不同宇宙距離的各類恒星和星系。雖然我們通常認為太空深處是真空,但星系之間最深處、最稀疏的宇宙空洞,其密度甚至比行星際空間或附近星際空間中最純凈區域的密度還要低數百萬倍。圖片來源:歐洲空間局韋布、美國國家航空航天局、加拿大空間局、J.鄧洛普、H.于布勒、R.邁奧利諾等人。
在地球上,我們可以測量巖石、水和空氣等物質的密度,還能制造出極為空曠的真空環境——這種真空內部的粒子數量比外太空的還要少。但我們觀察得越仔細,就越會發現即使是空無一物的空間也并非真正空著,它包含著塵埃、氣體和等離子體,哪怕我們把視線完全投向太陽系或銀河系之外也是如此。最稀疏的區域存在于巨大的宇宙空洞中,這些空洞不僅位于星系間的空間,甚至遠離任何星系團。在極端情況下,密度甚至可以降到每立方米不到一個質子。
地球上,我們日常接觸到的物質密度存在巨大差異。像金或鎢這樣密實的固體金屬,密度非常高。如果有一個邊長為1米(3英尺3.39英寸)的立方體——也就是1立方米——由金制成,它的重量大約是19公噸,超過42000磅。如果這個立方體換成水制成,重量只有1公噸,即2205磅。若用室溫、海平面條件下的空氣填充這個立方體,重量僅約1.2千克,合2.