雑学

宇宙の広さを例えると?無限のような大きさをわかりやすく解説!

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2018年は宇宙イヤーって知ってました?

そのため、宇宙に関するイベントが目白押しなんですよ!

さらに2018年は、インドや中国が次々に月面を目指して探査機を飛ばす予定です。

その他にも日本から小惑星に向けて探査機が飛ばされたり、米国からも別の小惑星に着陸予定があったりと、生命の起源を探る宇宙探査が多く行われます。

また、地球にいても宇宙を身近に感じるイベントも盛りだくさんです!

そんな宇宙ですが、宇宙って一体どのくらいの大きさなのでしょう?

そもそも宇宙は大きさが測れるものなのでしょうか?

今回はそんな宇宙の大きさの不思議について解説します!

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宇宙は無限?

宇宙

宇宙

宇宙について考えるとき、ぶつかる問いがあります。

それは

宇宙に果てはあるのか?

という問いです。

この問いに、今まで多くの哲学者や科学者たちが考え、取り組んできました。

ただし

宇宙は今も拡大しつづけている

ということは発見されています。

では、この宇宙はどこまで拡大しつづけることができるのでしょう?

それを知るためには、宇宙の全体的なイメージ、つまり、スタートとゴール(果て)が分かる必要があります。

宇宙の未来に繋がる大きな問いですが、これは未だ誰にもわかりません。

ですが様々な学問から宇宙の全体的なイメージを想像することは可能です。

この宇宙の全体像のイメージを宇宙論モデルといい、大きくまとめて3つのモデルがあります。

モデル1 閉じた宇宙

まずひとつめは

閉じた宇宙

といわれるモデルです。

この考え方は要約すると

宇宙の大きさは有限だが果てはない

という考え方です。

 

「有限だが果てはない?????」

 

言葉に矛盾を感じる人も多いと思います。

この考え方には

宇宙は球体である

という前提があるんです。

球体

球体

球形であれば、大きさに限りはあります。

ぐるっと回って、一周すればまたスタート地点に戻ってきますので、永遠に回り続けることができて距離に果てはありません。

このモデルは、そういう考え方なのです。

この考えでは、宇宙は永遠に膨張するのではなく、

最大点まで到達すると(つまり球体の頂点に達すると)あとは収縮していく(球体のスタート、つまり0地点に向かっていく)

という考え方にもなります。

宇宙は膨張できるところまで膨張しつづけ、限界点に到達すると1点に向って収縮していき、今の宇宙は

最終的には消滅してしまうこと

になるのです!

モデル2 開いた宇宙

閉じた宇宙では、面積に限りがあるとしましたが、この開いた宇宙論では

宇宙空間は無限に広がっている

と考えます。

ちょっと想像しにくいかもしれませんね。

つまり

宇宙はそもそも無限の空間の中でビックバンによって生まれたものなんだから、果てなんてあるわけないじゃん

という考え方です。

開いた宇宙

開いた宇宙

 

もっと要約すると

ある無限の空間の中に宇宙が存在する

という考え方となります。

閉じた宇宙論では、宇宙を球体と仮定しましたが、開いた宇宙論では宇宙を乗馬で馬の背につける鞍のような形に例えます。

モデル3 平坦な宇宙

このモデルは閉じた宇宙と開いた宇宙の中間のようなモデルで、

宇宙はどこまでも続く平坦な空間である

という捉え方で宇宙の全体像を仮定します。

平坦な宇宙

平坦な宇宙

膨張しつづける質量自体は空間より少なく、膨張し続けることができるという考え方です。

球体ではなく平坦ですので、進んでも進んでもぶつかることはありません。

宇宙空間自体に果てはなく、平面の世界ということになります。

ただし膨張する物質(宇宙)の質量には限りがあり、無限の時間をかけて膨張する率は0に近づいていく

という考え方です。

宇宙空間は無限に続きますが、いつかは宇宙の膨張は終わり、その時点が

宇宙の果て

となり得るということですね。

現時点ではこの平坦な宇宙の説が有力とされています。

 

宇宙の広さを例えると?

ここまで宇宙理論モデルに沿って、宇宙全体の形を解説してきました。

ところで宇宙には観測可能な宇宙という区分けがあることを知っていましたか?

宇宙理論モデルでは実際に観測できないものまでイメージする必要がありました。

観測できる宇宙とは、観測者を中心として観測できうる宇宙の範囲のことを指します。

理論上地球から観測できる宇宙の範囲は、地球を中心として

半径約465億光年

といわれています。

もはや単位からして意味がわかりませんね…。

1光年

宇宙の測定で使われる単位は『光年』といわれる単位になります。

これは光の進む速さを単位にしたものです。

光

1光年=9兆4600億キロメートル

といわれ、これは

光が1年間で進む距離

です。

ちなみに光は毎秒約30万キロメートル進むとされており、これは地球7周半に相当します。

観測可能な宇宙の全体図

観測可能な宇宙の広さを体感するため、小さい単位から追っていきましょう。

地球から国際宇宙ステーション

地球からみて、上空100キロメートルを超えると宇宙といわれています。

宇宙飛行士たちは、だいたい国際宇宙ステーションを目指すことが多いため、とりあえず最初の目的地は国際宇宙ステーションとしましょう。

地球と国際宇宙ステーションの距離は

約400キロメートル。

図にすると大体こんなかんじです。

地球から宇宙ステーション

地球から宇宙ステーション

地球から月

次に人類が有人でたどり着いた一番遠い地点が月です。

地球から月までの距離は平均で

約38万5000キロメートル

くらいです。

月

地球から宇宙ステーションまでの距離の約960倍の距離です!

もうなんだか、すでに気が遠くなりそうですが、ここから一気にスケールアップしていきます。

太陽系と銀河

地球は太陽系に属します。

水金地火木土天海

という星々は、聞いたことがあるのではないでしょうか。

その星々の集まりのことを太陽系といいます。

太陽系

太陽系

そして、その太陽系はさらに太陽系の外に散らばる星々のあつまりである、天の川銀河に属します。

天の川銀河の直径は

約10万光年!!

ここまでくると、地球なんてもう豆粒より小さい存在ですね!

この銀河系だけでも気が遠くなるような話ですが、さらにこの天の川銀河周辺に、同じように星々が集まった銀河系が複数存在します。

これらをまとめて局部銀河群といいます。

ちなみに、銀河群より大きいものを銀河団とよびます。

超銀河団

銀河郡や銀河団があつまってできたものを

超銀河団

といいます。

どの銀河群、銀河団も、必ずなにかしらの超銀河団に属するといわれています。

天の川銀河

天の川銀河

最新の研究で、地球の属する局部銀河は

ラニアケア超銀河団

に属することが判明しました!

このラニアケア超銀河団の直径は

約5億光年!!!!

観測可能な宇宙の広さ

わたしたちの住む地球から、超銀河団までのまとまりに集約できたところで、観測可能な宇宙の広さに戻りましょう。

最初にもお話したとおり、地球から観測できる宇宙の範囲は、地球を中心として半径約465億光年です。

これでいくと、ラニアケア超銀河団を横に並べて

約186個分

の広さになるのです。

これが、現在わかっている宇宙の広さです。

もう話が大きすぎて怖いくらいですね!

宇宙ってすごい!

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まとめ

今回は、宇宙の広さについて解説しました。

宇宙について考え出すと、自分という存在が、とてもとてもちっぽけなものに思えますね!

2018年は宇宙イヤー。

7月には皆既月食や火星の接近を観測できたり、8月、12月に流星群の肉眼で観測に恵まれる予定などイベントが盛りだくさんです。

この機会に是非、宇宙へ思いを馳せてみませんか?

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