宇宙質量的到底是怎麼計算出來的,宇宙總質量是多少?科學家是怎麼算的?

時間 2022-03-12 16:56:50

1樓:艾伯史密斯

對於可觀測宇宙的總質量,大概的數量級是10^53千克,這只包含普通物質,在我們宇宙中,暗能量佔了68.3%,暗物質佔了26.8%,普通物質只有4.9%。

我們宇宙非常廣袤,並且有著138億年的歷史,由於宇宙年齡有限,使得較為遙遠的光線還沒有足夠時間到達地球,目前我們能觀測到的宇宙範圍稱之為可觀測宇宙,直徑大約930億光年,而宇宙的實際大小無人知曉。

關於可觀測宇宙(以下均簡稱宇宙)的大小,可以利用萬有引力定律,以及相應的宇宙學原理進行粗略估計,計算是一步一步進行的。

太陽質量

牛頓建立萬有引力定律後,理論上我們就可以根據萬有引力定律推導出地球和太陽的質量,但是萬有引力定律依賴於乙個常數——萬有引力常數g。

英國科學家卡文迪許巧妙地利用扭秤實驗得到了地球的密度,從而計算出地球的質量,卡文迪許也被稱作「第乙個稱量地球的人」,使用卡文迪許的資料就可以得到萬有引力常數。有了萬有引力常數後,我們利用向心力和萬有引力定律,就可以輕鬆計算出太陽的質量,大約是2*10^30kg。

在我們的太陽系中,太陽質量佔了整個太陽系質量的99.86%,至於八大行星、彗星、矮行星、小行星、星際氣體等等的質量,相對於太陽來說可以忽略不計。

銀河系質量

銀河系主要由數以億計的恆星組成,當然還有一些黑洞、中子星、白矮星等等,太陽的質量在銀河系中,屬於中等偏下的恆星(黃矮星)。

宇宙中的恆星分布呈金字塔型,質量越小的恆星數量越多:

恆星的最小質量是0.08倍太陽質量,最大質量大約是300倍太陽質量;最新的資料表明,銀河系中的恆星大約有2000億顆,加上其他天體的質量,以此估算銀河系質量大約是4*10*41kg。

宇宙質量

在現代宇宙學中,有乙個各向同性原理,說無論我們朝著宇宙的哪個方向進行觀測,宇宙中星系的分布都是相似的,也就是說星系在宇宙大尺度下是均勻分布的。

我們所處的銀河系,在宇宙中屬於中等質量星系,銀河系所處的本星系群有50多個星系,佔據著直徑1000萬光年的區域,宇宙中普通物質的質量,主要**於星系,所以只要我們知道了宇宙中的星系數量,就可以得到宇宙質量。

而最新的天文觀測表明,在我們可觀測宇宙中,可能有超過1萬億個星系,以此進行估算的話,宇宙質量大概是:

4*10*41*10^12=4*10^53kg;

也就是說宇宙質量的數量級,大約是10^53kg,宇宙中的普通物質主要由氫元素和氦元素組成,而前者就佔了大約75%,單個氫原子質量為1.674*10^-27kg,以此進行估算的話,宇宙中的原子數目大約是10^80個。

2樓:小王子

我們生活的銀河系屬於宇宙中的中等質量星系。銀河系所在的當地星系群有50多個星系,直徑為1000萬光年。宇宙中普通物質的質量主要來自星系。

只要知道宇宙中恆星係數的數量,就可以得到宇宙的質量。

3樓:我叫王土土豆

關於可觀測宇宙質量的大小,可以利用萬有引力定律,以及相應的宇宙學原理進行粗略估計,計算是一步一步進行的。

4樓:小小喵同學

其實是根據萬有引力計算出來的,這也是牛頓的偉大之處之一。

5樓:你是大大大燈泡

這個問題好像沒法回答,好像是一粒沙那麼沉吧,這個太複雜沒法回答

6樓:的法國人

宇宙質量的到底是怎麼計算出來的,應該很少有人知道。

宇宙總質量是多少?科學家是怎麼算的?

7樓:艾伯史密斯

對於可觀測宇宙的總質量,大概的數量級是10^53千克,這只包含普通物質,在我們宇宙中,暗能量佔了68.3%,暗物質佔了26.8%,普通物質只有4.9%。

我們宇宙非常廣袤,並且有著138億年的歷史,由於宇宙年齡有限,使得較為遙遠的光線還沒有足夠時間到達地球,目前我們能觀測到的宇宙範圍稱之為可觀測宇宙,直徑大約930億光年,而宇宙的實際大小無人知曉。

關於可觀測宇宙(以下均簡稱宇宙)的大小,可以利用萬有引力定律,以及相應的宇宙學原理進行粗略估計,計算是一步一步進行的。

太陽質量

牛頓建立萬有引力定律後,理論上我們就可以根據萬有引力定律推導出地球和太陽的質量,但是萬有引力定律依賴於乙個常數——萬有引力常數g。

英國科學家卡文迪許巧妙地利用扭秤實驗得到了地球的密度,從而計算出地球的質量,卡文迪許也被稱作「第乙個稱量地球的人」,使用卡文迪許的資料就可以得到萬有引力常數。有了萬有引力常數後,我們利用向心力和萬有引力定律,就可以輕鬆計算出太陽的質量,大約是2*10^30kg。

在我們的太陽系中,太陽質量佔了整個太陽系質量的99.86%,至於八大行星、彗星、矮行星、小行星、星際氣體等等的質量,相對於太陽來說可以忽略不計。

銀河系質量

銀河系主要由數以億計的恆星組成,當然還有一些黑洞、中子星、白矮星等等,太陽的質量在銀河系中,屬於中等偏下的恆星(黃矮星)。

宇宙中的恆星分布呈金字塔型,質量越小的恆星數量越多:

恆星的最小質量是0.08倍太陽質量,最大質量大約是300倍太陽質量;最新的資料表明,銀河系中的恆星大約有2000億顆,加上其他天體的質量,以此估算銀河系質量大約是4*10*41kg。

宇宙質量

在現代宇宙學中,有乙個各向同性原理,說無論我們朝著宇宙的哪個方向進行觀測,宇宙中星系的分布都是相似的,也就是說星系在宇宙大尺度下是均勻分布的。

我們所處的銀河系,在宇宙中屬於中等質量星系,銀河系所處的本星系群有50多個星系,佔據著直徑1000萬光年的區域,宇宙中普通物質的質量,主要**於星系,所以只要我們知道了宇宙中的星系數量,就可以得到宇宙質量。

而最新的天文觀測表明,在我們可觀測宇宙中,可能有超過1萬億個星系,以此進行估算的話,宇宙質量大概是:

4*10*41*10^12=4*10^53kg;

也就是說宇宙質量的數量級,大約是10^53kg,宇宙中的普通物質主要由氫元素和氦元素組成,而前者就佔了大約75%,單個氫原子質量為1.674*10^-27kg,以此進行估算的話,宇宙中的原子數目大約是10^80個。

8樓:薔薇

經過科學家各種精密的分析推算,普遍認為宇宙的總重量只有28克,因為宇宙中各種天體之間,都是靠引力的作用下相互牽引的,天體之間就會產生負能量 ,這些能量在一起相互抵消,去掉雜質能量,宇宙的重量也不過是28克 。

9樓:旗木卡卡西的徒弟

宇宙的總質量是十的53次方千克,可以通過估算法,先計算恆星的質量,之後估算星系的質量,再估算整個宇宙的質量。

10樓:職場小吳老師

宇宙的總質量已經達到一百三十億萬噸,科學家是通過數學模型演算的

11樓:匿名使用者

有100億億億億噸呢

科學家們說宇宙總質量約10^55kg,濕著呢樣算出來的?

12樓:

現在流傳的宇宙總質量只能算乙個估計,當不得真。

即便如此,知道了宇宙大致質量,也是對宇宙的一種認識,可以讓我們對宇宙之巨集大廣袤有乙個直觀了解。

那麼,宇宙質量是怎麼算出來的呢?這裡介紹一種方法,這種方法得從我們的地球說起。

地球這麼大,用什麼秤能夠稱出來有多少質量呢?這是乙個自古以來困擾很多「憂天」者的問題。

古希臘是人類現代文明的發源地,早在西元前300年,就發現創造了了歐幾里得幾何學,人們可以計算各種形狀的面積體積。

這樣根據球體積計算公式,我們很容易可以計算出地球的體積。

球體積計算公式為v=4/3πr

即體積v等於4/3π和球半徑立方的乘積。

但是知道了體積,怎麼知道地球的質量呢?我們根據質量與密度的關係,可以得到公式:

質量m=pv(密度x體積)

我們已經知道地球半徑為6371km,計算出體積為1.0832073×10^12km,密度為5507.85kg/m,得出質量5.965*10^24kg。

那麼地球直徑和密度是怎麼知道的呢?

其實人類最早知道的還是地球直徑。西元前 200多年,古希臘國亞歷山卓圖書館館長埃拉託色尼第一次用測量的方法推算出了地球的大小。

人們是根據太陽直射時的日射角度在兩地的誤差,來計算地球弧度的,通過這個弧度計算出地球的周長,計算出了周長,就很容易計算出地球直徑了。

從這一點,我們可以看出古希臘文明的先進程度,要知道,那個時代,地球上絕大多數地方人們還處於天圓地方的愚昧認知中。

有了地球的直徑,並不能得到地球密度有多大,因為地表每乙個地方的密度都不一樣,而且地表與地層深處的密度也不一樣,因此古代即便有了地球體積,也沒有辦法得到地球準確質量。

一直到牛頓發現了萬有引力。

1687年,牛頓發現了萬有引力的客觀規律,這個規律就是引力大小與質量成正比,與物體之間的距離平方成反比。

這就是萬有引力定律,其表示式為:f=gmm/r

式中,g為引力常量,m和m為引力作用兩個物體的質量,r為物體之間的距離。

因此,現在我們根據這個公式,只要知道了兩個物體之間的引力大小,就可以得到質量是多少了。

大家可能注意到了,計算出物體之間引力大小的關鍵是引力常量g,這個g是多少呢?

在牛頓時代沒有人能夠得到準確的資料,因為引力是弱力,這個弱弱的太小了,很難準確的測量出來。

這樣,地球的質量就一時無法準確得出。

卡文迪許是精確稱出地球質量的第一人。

一直到牛頓萬有引力定律發現110年後的1797年,英國物理學家卡文迪許才有扭秤實驗得到了引力常量g的精確數值,與現代修正的準確數值只相差1%。

引力常量是什麼?就是在真空中,兩個質量為1kg的質點相距1m時,它們之間的引力值。

這個值現在精確定為g=6.67259×10^-11n·m/kg,一般計算時取值6.67×10^-11n·m/kg。

這個值有多大?就是說兩個1kg球質點距離1m的引力只有千億分之6.67n·m/kg,難怪牛頓時代許多科學家窮盡一生也無法得到。

聰明的卡文迪許經過了幾十年的研究,通過一面鏡子反射陽光的方法,將兩個小球在扭秤上的引力移動,放大了很多倍投射到很遠的地方,通過望遠鏡看其移動的刻度,終於得到了精確的結果。

得到了這個g,卡文迪許在第二年宣布了地球的質量,被人們尊為天下稱出地球重量的第一人。

現在人們通過g值,可以很容易精確計算出地球質量。

根據引力定律表示式,可以變通為:gmm/r=mg

得m=gr/g

式中,m為地球質量,r為地球半徑,g為引力常量,m為物體質量,g為重力加速度,取值9.8m/s。

現在地球精確質量為5.965x10^24kg。通過質量與體積的關係,可以得到地球平均密度為5507.

85kg/m。人們又從地表密度約2~3g/cm,可以推算出地心密度約7~8g/cm。

通過這種方法,人們很快計算出了太陽質量為1.9891x10^30kg,是地球的33萬倍。

太陽是太陽系當然的老大,占有了太陽系全部質量的99.86%。

可在我們看來巨大無比的太陽,在宇宙中只不過是一粒塵埃,只是銀河系裡面2000~4000億顆恆星中的一顆普通恆星。

銀河系還有大量的星團、星雲、星際氣體、星際塵埃,經過測算,總質量約為太陽的2000億倍,即約4x10^41kg。

再根據銀河系質量來測算宇宙質量。

根據大**宇宙標準模型,測算出宇宙年齡約138.2億歲,可觀測宇宙直徑為930億光年,並且根據現代大型光學和射電射線望遠鏡,發現了幾千億個星系,根據模型估算,整個可觀測宇宙有星系1萬億到10萬億個。

如果平均按照銀河系的質量來計算,宇宙總質量在10^53kg~10^54kg。

但這些只是可見物質。現代研究認為,這些可見物質,包括恆星、星系、星雲等一切,才佔宇宙總質量的4.9%,宇宙中暗物質和暗能量佔據了95.

1%的宇宙質量,這些看不見的物質主導著宇宙的執行和生死。

天體的質量 體積 距離是如何計算出來的

利用萬有引力定律可以很容易的算出來 那你了解一些就行了 計算質量的方法 根據運動狀況求出天體的向心加速度,而向心力是由萬有引力提供的,所以列出方程即可求解。設m 是太陽質量,m為某行星質量,r為距離,t是公轉週期,那麼行星做勻速圓周運動所需的向心力為 f mr mr 2 t 行星運動的向心力是由萬有...

股價是怎麼計算出來的,股票的股價是怎麼算出來的?

在中國發行 有兩種方式。如果是固定 新股發行 每股稅後利潤 發行市盈率。在區間尋價的情況下,確定新股發行的上下限,按照集合競價的原則,以符合最大成交量的 作為確定的發行 在當代國際 快速發展的趨勢下,匯率對一國經濟的影響越來越大。1,任何國家的經濟都不同程度地受到匯率變化的影響。而且,匯率變化對一國...

分貝是怎麼計算出來的,分貝的計算方法

分貝是聲壓級單位,記為d b 是計量聲音強度相對大小的單位,分貝值表示的是聲音的量度單位。分貝值每上公升 10 表示音量增加 10 倍用於表示聲音的大小。1 分貝大約是人剛剛能感覺到的聲音。適宜的生活環境不應超過4 5 分貝,不應低於1 5 分貝。按普通人的聽覺 0 2 0 分貝 很靜 幾乎感覺不到...

黃金投資中的盈虧是怎麼計算出來的

倫敦金交易時間 早5 14點 一般及其清淡 這主要是由於亞洲市場的推動力量較小所為!一般 幅度較小,沒有明顯的方向。多為調整和 一般與當天的方向走勢相反,如 若當天走勢 則這段時間多為小幅 的 此時段間,若價位合適可考慮適當進貨。午間14 18點為歐洲上午市場。歐洲開始交易後資金就會增加,且此時段也...

國家gdp是怎麼計算出來的,GDP是怎麼算出來的

gdp是gross domestic product 國內生產總值 是指乙個國家所有常住單位在一定時期內生產的所有最終產品和勞務的市場價值。gdp是國民經濟核算的核心指標,也是衡量乙個國家或地區總體經濟狀況重要指標。實質gdp和名義gdp通常是不等的 只有計算實質gdp的固定 的基數年相等 它們之間...