詩海文蹤

宇宙中的恆星和地球上的沙粒相比，哪個多？

宇宙中有多少顆恆星？地球上有多少沙粒？這其實是一個很“機車”的話題，因為誰都不會一個個去數恆星的數量，但事實上天文學家還真的數了，而且數星星方法上還真有一套。

南北天區目視可見的星星大約有6000-7000顆，這在十八世紀赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾把天文臺建到澳大利亞時就已經知道這個數目了！但各位知道是誰第一個數了銀河系的星星呢？

赫歇爾的銀河系

就是約翰·赫歇爾的老子威廉·赫歇爾，頂著天王星發現的餘威，赫歇爾用他強大口徑的望遠鏡開始了一項史無前例的工作，記錄他所觀測到的每一顆恆星的位置，繪製出銀河系的形狀！

1776年，經過十多年觀測到117600顆恆星的位置，赫歇爾畫出了銀河系的模樣，猶如一條雙尾巴的魚，如上圖，中心的黑點就是太陽所在，赫歇爾認為銀河系大小7500光年，厚度約1300光年，恆星總數估計約1億顆，當然這和現代銀河系大相徑庭，但各位要知道，此後100年內，再無人比赫歇爾更瞭解銀河系。

現代銀河系

從二十世紀初我們就知道了銀河系和仙女星系一樣是個漩渦星系，但對於銀河系的規模與它的詳細結構卻要到二十世紀中後期才會知道，因為根據人工觀測記錄恆星位置，簡直就是一件不可能的事情，

仙女星系（M31）

隨著計算機技術的進步，恆星位置的測定可以用計算機來代替，而近地軌道的衛星則可以日夜不停的觀測恆星位置，在伊巴谷衛星任務結束時，總共完成了數百萬顆恆星的位置詳細測定，相對於赫歇爾十年觀測了11.7萬顆恆星的位置，伊巴谷衛星則在短短壽命內（未準確入軌，壽命大受影響）就完成了數百萬顆。並且還有其他天體觀測任務。

蓋亞衛星則以前所未有的精度和恆星數量將銀河系篩了一遍，到2018年為止，蓋亞已經給出了超過二十億顆恆星的三維位置，我們得以在前所未有的精度上重建了銀河系的3D結構。當然對於數量仍然有比較大的誤差，據估計銀河系大約有2.5×10^11 ±1.5×10^11顆恆星，通俗的說大概在1000億-4000億之間，因為我們處在銀道面上，被遮擋比例很高，仍然無法準確估計。

現代宇宙星系分佈：各向同性

我們本星系群成員成員分佈稀稀拉拉，再往上是室女超星系團、拉尼亞凱亞超星系團、雙魚-鯨魚座超星系團複合體，那麼問題來了，在遙遠的宇宙中，星系分佈和我們周圍是一致的嗎？哈勃因此在1995年大熊座、1998年杜鵑座、2003年天爐座不務正業的對著一片什麼都沒有的天區，連續曝光十多天到數月不等，結果發現了一個令人震驚的事實，我們的宇宙在任何一個方向上星系分佈都是均勻而且遠超早先估計。

上圖是人類看到宇宙的最遠極限，超過133.5億光年外宇宙的星系分佈，其中大約有超過10000個星系，而這個區域的範圍大小隻有3平方角分，只有全天區的12700000分之一的面積。接下來我們可以根據星系數量×全天區面積×星系恆星數量，算出恆星總數了？恭喜各位，數學滿分，沒錯，就這麼簡單！

但這是一個悲傷的故事，因為宇宙無限大

早在埃德溫·哈勃發現宇宙膨脹之前，蘇聯物理學家弗裡德曼就根據愛因斯坦的引力場方程，假設宇宙在各個方向物質都均勻分佈，依次為基礎計算出了宇宙的幾個形狀。

當然此時宇宙的命運我們並不清楚，但隨著微波背景輻射的發現，更被COBE、WAMP、PLANK衛星一個更比一個高精度的微波背景輻射證明，宇宙在百萬分之六的精度上仍然保持均勻，而1998年兩個科學團隊發現宇宙正以超過原先預估的速度加速膨脹，更有科學團隊以微波背景輻射為基準跨越半個可觀測宇宙測量了宇宙的平坦性，結果發現K=0，請問此時各位有什麼想法？

因為天文學家所有的努力都付諸東流，我們觀測到了133.5億光年以外（忽略宇宙膨脹），大約330億光年（考慮宇宙膨脹）的位置，仍然發現宇宙中有數不清的星系！突然天文學家發現星星真的數不清，不是因為數不清，而是因為：

宇宙無限大，而且遙遠的宇宙正以超過光的速度遠離。

宇宙無限大，因此根據哈勃常數計算出來的宇宙將在144億光年外超過光速膨脹才有了真正的意義，請問對於比光更快遠離的星系，我們能看到嗎？

答案是不能！

那麼有多少個星系我們會知道嗎？

答案是不知道！

我們地球上的沙子能數清楚嗎？

理論上能，因為是一個有限大小的數字！

那麼請問，天上的星星多還是地球上的沙子多？想必不用種花家回答，各位讀者心裡肯定有答案了，當然也歡迎留言討論。

星辰大海路上的種花家

答案是恆星更多。我們來計算一下就知道了：

關於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岩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。但具體怎麼算出來的不大清楚。

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，那麼計算差異也很大。

但這些估算偏差範圍太大了，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，這樣有助於我們瞭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

• 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。

上圖：不同粒度沙子的尺寸

計算方法如下：

由於砂的粒度可以變化，因此單個砂粒的質量可以根據其尺寸和組成而變化。使用直徑範圍，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：

我們可以獲得兩種直徑範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

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麼多。這裡估算出來的是絕對最大極值。

上圖：地球上主要的沙漠。

宇宙中有多少顆恆星呢？

2016年10月，“科學”雜誌上的一篇文章（基於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1億顆恆星。

據估計，銀河系的恆星質量為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恆星的平均質量，按此計算，那麼銀河系中平均大約就有1000億顆恆星。然而，這取決於恆星的尺寸，其實有大量的恆星都比太陽小。而根據其他一些資料估計表明，銀河系可能擁有2000億顆星或更多的恆星（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1000億顆恆星，粗略計算宇宙中大概有：1,000,000,000,000,000,000,000,000顆恆星，1後面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，而每個星系的恆星數量也遠不止1000億顆。

上圖：該圖片概述了於2018年4月25日發佈的第二次蓋亞數據發佈的內容。包含近17億顆恆星的信息。包括很多恆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几年就可以蒐集17億顆恆星的數據。宇宙真的是太浩瀚了。

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恆星數量多的。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裡估算的宇宙中的總恆星數多出6個數量級（6個0）。而實際上我們在這裡估算的也僅僅是可見宇宙的恆星數量，不可見的宇宙部分到底還有多少恆星，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恆星的數量多。

小宇堂

這個問題雖然很冷，但可操作性很強，我來試試看。先給結論，我算之前，就可以下結論，宇宙中的恆星比地球上沙子多得多。

地球上沙子有多少粒？

本貓當然不會去真個數一數，不過這個是工程建築學的問題，真的也沒必要去數一數。

地球上，一粒沙子的平均體積大約是0.0368立方毫米。地球陸地面積是1.5億平方公里。考慮到高山、沙漠、海底等等都有大量沙子存在。按照公推值，取0.36億平方公里。按照沙層平均10米計算，總體積是36萬立方千米。最後可以折算出沙子粒數在10∧24次方這個數量級別。

再來看看宇宙的恆星個數

當我們用肉眼觀測天空，大約可以看到6000顆恆星。

用一臺5CM的小型天文望遠鏡，可以看到30萬顆恆星。

如果使用40CM級別的天文望遠鏡，我們不僅可以數恆星，甚至可以數星系了！天氣條件好的話，大概可以看到5-10萬個星系，每個星系大約包含400-600億顆恆星。

大氣層會濾掉很多可見光，要看清楚恆星，就得用哈勃天文望遠鏡，它放置到地球軌道的太空中。哈勃望遠鏡觀測到的星系數密度大約是3平方角秒，全天4萬平方度，差不多有一萬億個星系！折算一下，也是10的24次方級別！

兩者比較一下吧！

按照計算，可以看出，天上的恆星數目和地上沙子數目在同一數量級。

但是地球上沙子總數不會有多大的出入了。而隨著人類觀測手段的提高，天上恆星的數目，隨時仍有暴漲的可能。

結語

天上星星，必定多於沙子！我早說過不用數的啦😄

貓先生內涵科普

地球上的沙子和宇宙中的恆星，這兩者的數量都是一個巨大的數字。需要指出的是，地球上的沙子數量雖然很多，但它終歸是有限的，而從我們現有的科學認知來看，宇宙似乎是無限的。用一個有限的數字去和一個無限的數字來比較大小，是沒有意義的。因此，我們需要修改一個這個問題，即地球上的沙子和可觀測宇宙中的恆星，誰的數量最多？

我們先來看一下地球到底有多少粒沙子，由於我們解決問題總是趨向用最簡單的方法，現在我們也拋去那些複雜的計算，單從質量的角度來計算。我們知道地球分為地核、地幔、地殼三大部分，而地殼只是地球表面的很薄的一層，沙子也就是存在於地殼之中。根據相關資料，地球的總質量約為5.965 x 10^24kg，地殼約佔地球總質量的0.42%，於是我們可以輕易的計算出地殼的質量為2.505 x 10^22kg。

那麼在地殼中沙子所佔的比例會是多少呢？地殼主要由岩石構成，其中沙子的含量是很少的，為了方便計算，我們姑且將其計為千分之一吧。那麼地球上沙子的總質量就約為2.505 x 10^19kg，用這個數字再除以地球上沙粒的平均質量0.00015kg，於是我們得出地球上沙子總數量為1.67 x 10^23粒。

好了，現在我們把目光投向廣袤的宇宙，可觀測宇宙中的恆星數量又應該怎麼來統計呢？通過長期的對宇宙空間的觀測，天文科學家認為宇宙中的星系數量，從很大範圍來看是大致平均的，也就是說我們只需要知道一部分空間的星系數量，就可以計算出可觀測宇宙中的星系總量。

在統計可觀測宇宙中的星系數量的工作中，哈勃深空視場（Hubble Deep Field）提供了關鍵的數據，通過對宇宙空間中的一小塊區域的持續觀測，我們知道了這塊區域的比較精確的星系數量，然後科學家們通過相關的計算，得出了可觀測宇宙中的星系數量大約為 1270億個。將這個數字再乘以可觀測宇宙中的星系恆星的平均數量1000億，於是我們得出了，可觀測宇宙中的恆星數量約為1.27 x 10^22個。

通過對兩個數字的對比，我們可以清楚的看到，地球上的沙子數量比可觀測宇宙中的恆星數量要多出很多！不過，這裡還是要強調一下，以上計算只是基於可觀測宇宙的範圍內，而實際上，宇宙之大，是我們難以想象的。

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魅力科學君

浩瀚的宇宙中擁有無數星系，每個星系中又有數不清的恆星。地球上沙漠分佈廣泛，沙子又及其微小。那麼，是宇宙中的恆星多，還是地球上的沙子多呢？要想準確的算出兩者的具體值，我想任何人都無能為力，我們姑且用粗略估算的方式算算看吧。

先看一下宇宙中的恆星。由於宇宙是不斷膨脹的，目前我們的觀測手段還不足以看到宇宙的全貌，況且宇宙膨脹的速度超過光速，從現有理論看，即使觀測手段再先進，也無法觀測到整個宇宙。這裡天文學領域引入了一個概念，就是“可觀測宇宙”，它是理論狀態下，宇宙光線或其他信號從被觀測物體到觀測者的範圍，目前“可觀測宇宙”的半徑為465億光年。

銀河系的恆星數量大約有2000億顆，那麼可觀測宇宙中的恆星總數大約為：

10萬億*2000億=2*10^24。

再看一下地球上的沙子。地球上的沙子可不僅僅沙漠中才有，土壤、山地、海底、海灘、建築物等裡面都有，要統計還真是費勁，因為沙漠中基本都是由沙子組成，其它地方都是沙子和其它物質的混合物，我們可以用沙漠作為最高值，即地球表面全都是沙子，厚度取平均值5米，看看有多少沙子。

地球表面積為5.1億平方公里，假設每粒沙子體積為1立方毫米，那麼地球上沙子的最高值為：

5.1億平方公里*5米/1立方毫米=2.55*10^24

可見，可觀測宇宙的恆星數量和地球上沙子的數量是如此的接近。但是大家不要忘了，我們在計算時，恆星數量是取的可觀測範圍，沙子取得是最高值，真正全部的宇宙到底是可觀測宇宙的多少倍還不得而知，因此，宇宙中的恆星數量一定會比地球上沙子數量多。

優美生態環境保衛者

答：地球上的沙粒數始終是有限的，而宇宙中的天體數不盡數，即便在我們可觀測宇宙之內，恆星數量也可能比地球沙漠中的沙粒多。

在2003年到2004年期間，哈勃太空望遠鏡對準天爐座中一小塊黑暗的天空，經歷113天的曝光後，得到了著名的哈勃超深空，曝光區域只佔了全天空的1270萬分之一（大約是滿月面積的十分之一）。

在這張哈勃超深空中，有著10000多個可見的星系，最遠的距離地球130多億年，要知道每個星系中都有數千億顆恆星，由此可見宇宙的深邃。

恆星數量級

由於宇宙年齡是有限的，較遠天體發出的光線還沒有足夠時間到達地球，我們能看到的區域叫做可觀測宇宙，目前直徑大約是930億光年。

宇宙具有各向同性，天文學家以此估計，在我們可觀測宇宙中，有超過1萬億個的星系（不包括矮星系），每個星系中都有數千億顆恆星，比如我們銀河系就有近2000億顆恆星，我們粗略估計的話，在我們可觀測宇宙中的恆星數量級為：

1萬億*2000億=2*10^23。

沙漠中的沙粒數

地球上沙漠面積佔陸地面積的五分之一，大約就是3000萬平方公里，全世界沙漠的平均厚度大約為3.5米，每粒沙子的平均體積大約是0.04立方毫米，然後我們可以估算出地球沙漠中的沙粒數量級：

(3000*10^10)*3.5/(0.04*10^-9)=2.6*10^24；

簡單對比兩個數字，幾乎是在同一個數量級，於是可以認為沙漠中的沙粒數和可觀測宇宙中的恆星幾乎是一樣多的。

然而可觀測宇宙只是實際宇宙的一部分，目前科學家還無法準確推測出實際宇宙的大小，也許在實際宇宙中，我們的可觀測宇宙只是滄海一粟而已。

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艾伯史密斯

找到宇宙中恆星數量的答案涉及到產生一個宇宙比例的數學問題。銀河系介於100～4000億顆恆星。宇宙中有1000多億個星系，一些研究人員估計這個數字約為5000億。宇宙中能找到的最低恆星數量是100億顆～200顆更高的恆星。這些數字是地球上任何東西都無法比擬的。

海灘上發現的一粒沙子直徑只有半毫米。二十粒組成大約一釐米，八千粒組成一立方厘米。要計算沙子的體積，你需要確定由沙灘組成的海岸線的數量。估計海灘的體積為700萬億立方米。從數學上來說，這個數字相當於五粒六次方的沙子。這只是一個估計，這個數字可能會以2的因子變化，低到2.5，高到10次方。

結論是恆星的最少數量等於地球沙粒的最大數量。然而，海灘上看到的星星可能是沙子的五到十倍。2016年，研究人員從哈勃太空望遠鏡觀察到的圖像表明，在可觀察的宇宙中可能有超過2萬億個星系，這是最高預期數的十倍多。除此之外，地球上的任何望遠鏡都無法觀測到整個宇宙。

軍機處留級大學士

宇宙是一個非常神奇的地方，我們的地球只不過是在太陽系的一個小角落而已，而太陽系只不過在銀河系的一個小角落而已，而銀河系則是宇宙的滄海一粟。因此宇宙非常大，那麼宇宙中的所有的恆星和地球上的沙子比起來誰多呢？

首先這是一個沒有答案的答案。因為我們不可能去數地球上的沙子，同樣的，我們也沒有辦法去數天空中的星星。通過哈勃望遠鏡的觀測數據來看，我們目前所觀測的最遠的星系，距離我們約為是131億光年，而在這個距離之內，我們宇宙中存在著大約10萬億顆星系，每一個星系，又蘊含著將近數千億顆恆星，推算一下，宇宙中究竟有多少顆行星。

實際上，地球的沙子是有數量的。但是宇宙的恆星卻沒有數量，因為恆星在不斷地生成，每天每時每刻每秒，在整個龐大的宇宙中都會有新的恆星誕生，當然也會有新的恆星死亡。目前來看，總星系的直徑約為是300億光年，那麼簡單的來說，哈勃太空望遠鏡只看到了一半，那麼我們就可以算一下，如果把哈勃未觀測到總星系的另一半加起來，宇宙中又擁有者多少顆星系和恆星呢！

值得一提的是，我們現在所處的宇宙還是一個可觀測宇宙，那可觀測宇宙之外，還存在著另一個未觀測的宇宙。未觀測宇宙究竟多麼大呢？沒有人知道，因此，這個問題沒有答案。不過我認為，宇宙中的星星數量要大於地球上的沙子。你認為我說的對嗎？

宇宙V空間

晴朗的晚上一抬頭我們看到的是滿天的星星，在一閃一閃的每一顆星星大部分都是一顆恆星。我們銀河系是一個直徑大約20萬光年的星系，宇宙中又有很多這樣的星系。

問題中，宇宙中的恆星多還是地球上的沙粒多呢？答案肯定是宇宙中的恆星多了！

我們先來大致算一下沙粒的數量，每一顆沙粒的直徑按照0.5毫米來計算，那麼1立方厘米的沙子就有8000個沙粒，換算成1立方米那就是有80億顆沙子。

據統計，地球上所有海灘的沙粒數量相加有7000億立方米，然後乘以每立方米沙粒的數量，得到的沙子大概是56萬億億個沙子，雖然不是精確的但是也差不了多少了。

接下來就是計算宇宙中的恆星了，單單是銀河系裡的恆星數量就在1000億到4000億之間，而且宇宙中星系總數就已經超過了1000億，由於宇宙還在膨脹，那麼這個數字就是在不完全的情況下，現在將每個星系中的恆星數量和宇宙中所有星系的數量相乘，得到恆星的數量也有100萬億億顆。

我們拿100萬億億顆和56萬億億顆兩個數據兩比，結果很明顯了！

星球上的科學

距離地球1.5億公里之外有一顆名叫太陽的恆星，距離太陽4.22光年之外有一顆名叫比鄰星的恆星

比鄰星和太陽都屬於一個名為“銀河系”的天體系統，這個天體系統內有1000億到4000億顆恆星，我們的太陽至少其中一顆普普通通發黃矮星，再有50億年就要壽終正寢了。

銀河系是本星系群內一個棒旋星系，本星系群是本星系團的一部分，本星系團是本朝星系團的一部分，本超星系團是室女座超星系團的一部分，室女座超星系團是拉尼亞凱亞超星系團的一部分，拉尼亞凱亞超星系團是“雙魚-鯨魚座”超星系團複合體的一部分，這個複合體之上就是宇宙長城。

宇宙長城之上是宇宙大尺度纖維結構，纖維結構之上是可觀測宇宙，可觀測宇宙之上是包含未觀測宇宙的“全宇宙”

根據哈勃望遠鏡歷次長時間曝光獲得的星系照片來看，半徑465億光年可觀測宇宙內至少有一萬億個星系，而每個星系至少有1000億顆恆星，兩個數字相乘就是可觀測宇宙恆星總量的下限，而地球上的沙子滿打滿算也才10的24次方粒。

最重要的是地球上的沙子本質上是一個確定值，因為地球的原子總量是一個確定值，而宇宙中新的恆星每時每刻都在誕生，天文學家發現的任何一片星雲在未來都有可能坍塌成一顆新的恆星。

關鍵字: 宇宙 恆星 沙粒