质量和重量的区别
先给大家做个科普!(没耐心就直接到底。。。)
质量和重量的本质上是两个不同的物理量,但它们又有密切的联系,它们是通过牛顿第二定律公式F=ma建立起来的。
简单来说,“重量”描述的是对物体作用的引力,它会因为引力场的变化而发生改变。
但是质量不会因为引力场的改变而发生改变,质量是恒定不变的。
质量是怎么产生的呢?
将物质不断地进行分割,得到不可再分的粒子,质量应该就是这些粒子质量的集合。
E=mc2,爱因斯坦质能方程
科学人员在探索中发现,按标准定义,我们单测质量只占了宇宙总体质量的不到1%。那剩余99%的质量是从何而来呢?
感谢斯坦哥!质能等价,质量和能量其实是同一个东西的两个物理量。
所以一定的质量对应一定的能量,通过E=mc2可以进行换算。而物质99%的质量,来自于束缚夸克的强力所释放出的能量对应的质量。
所以,想通过天文手段“称量”天体质量,最终还是回到测量物体与其他星球之间的引力。
先称下地球的重量
地球重5.9722 × 10∧24千克。
在1798年英国科学家卡文迪什,将小金属球用线吊起来并在附近放置较重的球体,通过观察线的扭曲,以确定引力的强度。
随后通过比较测量出的引力强度和地球对小球的引力,他利用牛顿方程计算出地球的密度大约为水密度的5.42倍。
根据现代物理学,他和精确数字的误差只有0.7%。
太阳多重?
2×10∧30千克(地球的333,000倍)
算出了地球质量就好办了,太阳对地球产生的引力使地球每365天绕太阳一周,因此就能计算出太阳的质量。
同样,通过把太阳视为和其他太阳系行星匹配的天体,研究人员可以根据行星的公转周期计算其质量。
同样也可以通过这种方法得出月球的质量。7.3477 × 10∧22 kg(地球质量的0.0123倍,1/81)
银河系有多重?
5.8×10∧11×太阳质量
正如可以通过观察地球围绕太阳运行的速度来推断地球的质量一样,研究人员也能通过星系的旋转和运行计算出星系的质量。
正是通过这些计算,科学家在20世纪70年代首次证明了暗物质的存在。
天文学家发现螺旋星系边缘的恒星以惊人的相似速度运动着。将在每个星系中的所有已知的“正常”物质(气体、尘埃和恒星)加起来,发现还远远达不到运动速度要求。
这意味着,还有第二种无形的质量来源也在拉扯它们,即暗物质!
宇宙有多重?
天文学家可以根据光在大爆炸和今天之间传播距离的对比,计算出可观测宇宙的体积的直径为930亿光年。
科学家们使用了威尔金森微波各向异性探测器卫星(WMAP),测量了2001年至2010年宇宙中最早的光中的暖点和冷点。
通过测量宇宙微波背景辐射图谱中显示为明亮和暗淡的区域,可以推测出宇宙的密度。
总体密度:大约为每立方米六个质子。根据这个指标,宇宙中可见物质约占5%,暗物质约占27%,暗能量约占68%。
所以,宇宙重100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000千克。
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