低速篇:星球人类子弹飞船与光,我们这个宇宙的速度尺度

小火箭出品

本文作者:邢強博士

本文共2171字, 60圖。 預計閱讀時間:5分鐘

今天, 我們聊一聊太空、軍事與科技中的各種速度。

借此機會, 小火箭會分三篇文章, 給出一個跨度從0.000000000000000001米/秒到將近300000000米/秒, 量級跨度為26個0的速度尺度。

本文是三篇系列文章中的第一篇:低速篇。


這是目前人類能夠按照理論給出的一種比較小的速度了。

根據哈勃理論, 在宇宙中的自由空間里, 相隔1米的兩個質點之間相互遠離的速度屬于該量級的速度, 值為2.2。

按這個速度量級, 跑完1米的距離, 需要耗時317.1億年。



這個速度由哈勃常數反推而來。

2018年4月27日, 哈勃望遠鏡公布了最近一長段時間以來對造父變星的持續觀測結果, 暫定哈勃嘗試為73.52±1.62 km/s/Mpc。

由此計算, 按標準宇宙模型,

現在這個規模的宇宙, 其在大爆炸之后, 存續的時間為43.5萬億秒, 換算成地球上的人類對年的概念, 為138億年。


這個量級的速度也是比較慢的, 以這個速度跑1米, 需要花費317098年, 也就是約31.7萬年。



這是我們這顆叫做地球的星球上, 基巖的平均侵蝕速度。

滄海桑田, 巨石抵御歲月的變遷。

每1米, 就是31.7萬年。


最近20年來, 全球海平面上升的平均速度, 屬于該量級, 值為9.8, 也就是3.154毫米/年


紅色為海平面上升6米之后,海岸線被大洋重塑之后的預計情況。


這個速度量級,是地球板塊漂移的平均速度。


上圖為最近2.5億年來,地球板塊的漂移情況。

以這個速度,僅用317年就能夠跑1米


這個速度量級,與月球有關,與我們人類也有切身關系。


上圖為從環繞月球飛行的阿波羅8號飛船上拍攝的地球升起的景象。攝于1968年12月24日。


根據這50年來人類對月球的精確激光測距的研究成果,月球正在緩慢地遠離地球。

遠離的平均速度為每年38毫米。


10的-9次方米每秒的速度,相當于人類指甲生長速度均值的0.86倍,同時也相當于人類頭發生長速度均值的0.2倍。


人類的頭發,平均每天生長0.4毫米(大數均值,因人而異),也就是每年14.6厘米

上圖為泰戈爾老爺子與愛因斯坦博士的合影。


比起小火箭本文開頭的速度,此時,我們已經加速了一萬億倍!




這個速度量級,是細胞囊泡運送營養物質的典型速度:

以這個速度,278小時,也就是12天,可以跑1米。


以這個速度量級飛奔,只需28小時就能跑1米遠。

或者我們換個角度:



竹子,這種在很大程度上承載了中華文化的植物,在梅蘭竹菊中,擁有重要的地位。

而竹子,也是按24小時統計時間尺度來看,地球上生長速度最快的植物。

竹子,在合適的環境中,能夠以0.00001米/秒的速度快速成長。




這是我們這顆星球上冰川的平均移動速度:

每秒100微米,每年3.154公里。


這個速度量級,開始為大多數人的直觀感覺所了解。


我們這顆星球上,有一種動物叫做蝸牛。

0.00275米/秒,即2.75毫米/秒,就是有官方記載的人類有史以來觀測到的跑得最快的一只蝸牛的速度。

以這個速度,每天這只蝸牛可以跑237.6米,每年跑86.72公里。




0.0476米/秒,標準磁帶的運行線速度。


0.08米/秒,也就是每小時288米,是人類觀測到的自然狀態下的樹懶的最快移動速度。


10的-1次方,也就是0.1米/秒,是人類度量單位中的一個關鍵速度量級。

1公里/小時,對應0.2778米/秒;

1英里/小時,也就是1邁,對應0.4470米/秒;

因此,80邁的車速,對應著128.75公里/小時。


另外,在航海中,還有節的概念,也就是1海里/小時。

1節,相當于0.5144米/秒。


這個速度量級,也就是1米/秒的量級,離我們就更近了。




在我們的大腦中,神經細胞在軸突的動作電位傳遞的速度,為1.2米/秒。

當然,神經元內部傳輸信號的速度要快得多,為100米/秒。


光盤讀取數據的探頭,相對于數據存儲區的線速度,同樣為1.2米/秒。


成年地球人類的步行速度為1米/秒到1.5米/秒之間。

2米/秒是人體動力學的步行-跑步效率分水嶺。

按人類的平均身高,這樣的兩足動物,在地球這樣的引力環境中,低于2米/秒的水平移動速度,采取走的方式比跑的方式對能量的利用效率更高。

高于2米/秒(7.2公里/小時)的速度,則最好是用跑的方式。


2.39米/秒,人類50米自由游速度的世界紀錄。


5.72米/秒,人類馬拉松賽跑速度的世界紀錄。



1988年4月23日,一架人力飛機從克里特島飛到了桑托里尼,耗時3小時54分鐘,飛行距離115.112公里。

該飛機一舉創造了人力飛行器的直線飛行距離、累計飛行距離和累計留空時間共三項世界紀錄。

平均速度:8.20米/秒。


10米/秒,這個速度就更宏觀了。



地球上的雨滴的典型速度,為9.8米/秒

雨滴的典型形狀為小于5毫米的扁球體。




12.42米/秒(44.71公里/小時),是目前已知的,這個星球上跑得最快的人類尤賽恩·博爾特,在100米短跑比賽中的峰值速度。


14米/秒,貓咪的平均奔跑極速。

嗯,跑得最快的人類在貓咪族里,算是中下水平了。


17米/秒,賽馬的典型速度。


25米/秒,人類無髓鞘感覺神經元的信息傳輸速度。


28米/秒,一般輕型飛機的起飛速度,(63英里/小時,101.4公里/小時),比如上圖這架塞斯納 150輕型飛機。



30米/秒(108公里/小時),人類已知的陸地上奔跑速度最快的哺乳動物獵豹的速度。


35米/秒,人類以前認為最快的魚類,旗魚的預估最快速度。

不過,自2016年開始,有海洋學家開始給出旗魚的最大速度一般不會超過15米/秒的說法。



46.94米/秒,有記錄的比賽里面出現的最快的棒球速度。


67米/秒,世界上最快的過山車 羅莎方程式 的速度(240公里/小時)。

這座位于阿布扎比的過山車使用了類似航母蒸汽彈射器的技術,從0到240公里/小時,加速只需5秒。


91米/秒,有正式記錄的比賽中,最快的高爾夫球速度。

版權聲明:

本文是邢強博士原創文章,騰訊獨家內容。歡迎朋友圈轉發。

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紅色為海平面上升6米之后,海岸線被大洋重塑之后的預計情況。


這個速度量級,是地球板塊漂移的平均速度。


上圖為最近2.5億年來,地球板塊的漂移情況。

以這個速度,僅用317年就能夠跑1米


這個速度量級,與月球有關,與我們人類也有切身關系。


上圖為從環繞月球飛行的阿波羅8號飛船上拍攝的地球升起的景象。攝于1968年12月24日。


根據這50年來人類對月球的精確激光測距的研究成果,月球正在緩慢地遠離地球。

遠離的平均速度為每年38毫米。


10的-9次方米每秒的速度,相當于人類指甲生長速度均值的0.86倍,同時也相當于人類頭發生長速度均值的0.2倍。


人類的頭發,平均每天生長0.4毫米(大數均值,因人而異),也就是每年14.6厘米

上圖為泰戈爾老爺子與愛因斯坦博士的合影。


比起小火箭本文開頭的速度,此時,我們已經加速了一萬億倍!




這個速度量級,是細胞囊泡運送營養物質的典型速度:

以這個速度,278小時,也就是12天,可以跑1米。


以這個速度量級飛奔,只需28小時就能跑1米遠。

或者我們換個角度:



竹子,這種在很大程度上承載了中華文化的植物,在梅蘭竹菊中,擁有重要的地位。

而竹子,也是按24小時統計時間尺度來看,地球上生長速度最快的植物。

竹子,在合適的環境中,能夠以0.00001米/秒的速度快速成長。




這是我們這顆星球上冰川的平均移動速度:

每秒100微米,每年3.154公里。


這個速度量級,開始為大多數人的直觀感覺所了解。


我們這顆星球上,有一種動物叫做蝸牛。

0.00275米/秒,即2.75毫米/秒,就是有官方記載的人類有史以來觀測到的跑得最快的一只蝸牛的速度。

以這個速度,每天這只蝸牛可以跑237.6米,每年跑86.72公里。




0.0476米/秒,標準磁帶的運行線速度。


0.08米/秒,也就是每小時288米,是人類觀測到的自然狀態下的樹懶的最快移動速度。


10的-1次方,也就是0.1米/秒,是人類度量單位中的一個關鍵速度量級。

1公里/小時,對應0.2778米/秒;

1英里/小時,也就是1邁,對應0.4470米/秒;

因此,80邁的車速,對應著128.75公里/小時。


另外,在航海中,還有節的概念,也就是1海里/小時。

1節,相當于0.5144米/秒。


這個速度量級,也就是1米/秒的量級,離我們就更近了。




在我們的大腦中,神經細胞在軸突的動作電位傳遞的速度,為1.2米/秒。

當然,神經元內部傳輸信號的速度要快得多,為100米/秒。


光盤讀取數據的探頭,相對于數據存儲區的線速度,同樣為1.2米/秒。


成年地球人類的步行速度為1米/秒到1.5米/秒之間。

2米/秒是人體動力學的步行-跑步效率分水嶺。

按人類的平均身高,這樣的兩足動物,在地球這樣的引力環境中,低于2米/秒的水平移動速度,采取走的方式比跑的方式對能量的利用效率更高。

高于2米/秒(7.2公里/小時)的速度,則最好是用跑的方式。


2.39米/秒,人類50米自由游速度的世界紀錄。


5.72米/秒,人類馬拉松賽跑速度的世界紀錄。



1988年4月23日,一架人力飛機從克里特島飛到了桑托里尼,耗時3小時54分鐘,飛行距離115.112公里。

該飛機一舉創造了人力飛行器的直線飛行距離、累計飛行距離和累計留空時間共三項世界紀錄。

平均速度:8.20米/秒。


10米/秒,這個速度就更宏觀了。



地球上的雨滴的典型速度,為9.8米/秒

雨滴的典型形狀為小于5毫米的扁球體。




12.42米/秒(44.71公里/小時),是目前已知的,這個星球上跑得最快的人類尤賽恩·博爾特,在100米短跑比賽中的峰值速度。


14米/秒,貓咪的平均奔跑極速。

嗯,跑得最快的人類在貓咪族里,算是中下水平了。


17米/秒,賽馬的典型速度。


25米/秒,人類無髓鞘感覺神經元的信息傳輸速度。


28米/秒,一般輕型飛機的起飛速度,(63英里/小時,101.4公里/小時),比如上圖這架塞斯納 150輕型飛機。



30米/秒(108公里/小時),人類已知的陸地上奔跑速度最快的哺乳動物獵豹的速度。


35米/秒,人類以前認為最快的魚類,旗魚的預估最快速度。

不過,自2016年開始,有海洋學家開始給出旗魚的最大速度一般不會超過15米/秒的說法。



46.94米/秒,有記錄的比賽里面出現的最快的棒球速度。


67米/秒,世界上最快的過山車 羅莎方程式 的速度(240公里/小時)。

這座位于阿布扎比的過山車使用了類似航母蒸汽彈射器的技術,從0到240公里/小時,加速只需5秒。


91米/秒,有正式記錄的比賽中,最快的高爾夫球速度。

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