答案是恒星更多。我們來計算一下就知道了:
關于地球上沙粒總數的估計
地球土地總面積= 148,940,000 平方公里
148,940,000 X(1000/1)^ 2 = 1.4894x10 ^ 14平方米
取沙層覆蓋平均深度為6米:
1.4894 x 10 ^ 14 x(6)= 8.9364x10 ^ 14
取砂粒的體積= 1mm3 x (1米/ 1000毫米)^ 3 = 10 ^ -9立方米
地球陸地表面6米深以內的全部沙粒總數為
8.9364x14 / 10 ^ -9 =8.9364X10 ^ 23 顆
上面是以所有陸地面積來計算的,而且平均按6米深來計算沙層覆蓋深度。這可能高估某些覆蓋著裸露巖石的地區沙粒的總數的情況。我們也不能把卵石、小石子等大顆粒算成沙粒對吧。
在網上搜了下,網上有關地球上所有沙灘沙漠的沙粒的數量估計為:7.5 x 10^18粒沙子。但具體怎么算出來的不大清楚。
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上圖:不同粒度的顆粒的稱謂不同,比較粗的那種才叫沙。最細的就叫黏土了。粒度的標準選取不同,那么計算差異也很大。
但這些估算偏差范圍太大了,計算方法,取值的偏差都會帶來巨大的差異。
但我們可以做一個上限的估計,即如果地球全部都是沙子最多可能有多少顆沙子,這樣有助于我們了解這個問題的極限情況。我們從估算一顆沙子的質量開始,用地球的全部質量除以沙子的質量,即可得到把地球完全變成沙子會得到的沙粒的總數。
一粒沙子的質量
沙是一種由各種類型巖石分解產生的沉積物。一旦與原始烴源巖分開,就會被風、水甚至冰侵蝕和運輸。沙子經常作為沙丘落在湖泊或河流的沉積物上,或者最終到達海洋的深處,在那里它可能會硬化成沉積巖。砂的大小,顏色和成分各不相同。
- 根據《世界圖書百科全書》“科學家們將沙子定義為直徑為1/400英寸(0.06毫米)到1/12英寸(2.1毫米)的顆粒。”,計算出來沙子的質量大約為:0.67-23毫克。
計算方法如下:
由于砂的粒度可以變化,因此單個砂粒的質量可以根據其尺寸和組成而變化。使用直徑范圍,通過使用球體積的公式獲得砂粒的體積= 4 /3π·半徑^3。
因為我們知道石英的密度,使用密度公式:
密度=質量/體積
我們可以獲得兩種直徑范圍內的單粒沙子的質量。
直徑=0.060毫米,體積=2.51×10^-10立方米,質量=6.66×10^-4 克= 0.67毫克
直徑=2.10毫米,體積=8.80×10 -9 立方米,質量=23.3×10^-2 克→23毫克
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上圖:砂石尺寸劃分表
我們就取較小的0.67毫克這個值吧,也就是說沙粒非常細。
地球如果完全由沙子構成,總共有多少顆沙子?
- 地球質量為5.97237×10^24千克(乘以24個零)=5.97237×10^27克
- 一顆沙子0.67毫克,就是0.67×10^-3克
所以地球的質量,包括海洋所有生物內部的氣體在內完全變成沙子大約是8.9139850746268656716417910447761×10^30顆沙子。
但顯然,地球上的沙子遠沒有這么多。這里估算出來的是絕對最大極值。
宇宙中有多少顆恒星呢?
2016年10月,“科學”雜志上的一篇文章(基于哈勃太空望遠鏡的深場圖像)表明,在可觀測的宇宙中有大約2萬億個星系(2x10^12),或者比先前提出的星系大約多10倍。英國諾丁漢大學天體物理學教授克里斯托弗·康塞利斯(Christopher Conselice)認為,星系中平均有大約1億顆恒星。
據估計,銀河系的恒星質量為1000億個“太陽質量”,或者是太陽質量的1000億倍(1x10^11),因為太陽質量比較接近我們銀河系內的恒星的平均質量,按此計算,那么銀河系中平均大約就有1000億顆恒星。然而,這取決于恒星的尺寸,其實有大量的恒星都比太陽小。而根據其他一些資料估計表明,銀河系可能擁有2000億顆星或更多的恒星(1x10^11)。
有學者粗略的估計宇宙中有10萬億個星系,乘以銀河系估計的1000億顆恒星,粗略計算宇宙中大概有:1,000,000,000,000,000,000,000,000顆恒星,1后面24個零的。而其他學者則認為這個數字可能是一個嚴重的低估,因為更詳細的宇宙觀測將顯示更多的星系。宇宙的星系數量遠不止10萬億個,而每個星系的恒星數量也遠不止1000億顆。
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上圖:該圖片概述了于2018年4月25日發布的第二次蓋亞數據發布的內容。包含近17億顆恒星的信息。包括很多恒星在天空中的位置和亮度,它們的顏色,表面溫度和速度的數據。僅僅是人類的太空觀測站短短幾年就可以搜集17億顆恒星的數據。宇宙真的是太浩瀚了。
蓋亞號是歐洲航天局(ESA)的一個空間觀測站,于2013年發射,預計將運行至2022年。該航天器專為天體測量而設計:以前所未有的精度測量恒星的位置,距離和運動等。
結論
從前面用全陸地面積估算和網上搜索到的計算結果來看,地球上的沙粒是遠遠沒有宇宙中恒星數量多的。而且就算地球的所有質量都變成極細的沙粒,最多也只不過比我們在這里估算的宇宙中的總恒星數多出6個數量級(6個0)。而實際上我們在這里估算的也僅僅是可見宇宙的恒星數量,不可見的宇宙部分到底還有多少恒星,天知道呢。所以我們大體可以得出結論,地球上沙粒的數量基本上沒有可能比宇宙中恒星的數量多。
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