宇宙膨胀就像一个真在吹气的气球,在气球的表面有密密麻麻的星系,随着气球越吹越大,这些密密麻麻的星系就会间隔得越来越宽。但距离很近的星系分开速度并不是很快,而且根据万有引力的影响,还有可能会相互靠近,比如我们银河系和仙女座星系,就在以每秒数百公里得速度相互吸引着靠近。
我们现在用插竹竿来比喻,我们每隔1米插一根竹竿,一条直线上插了100根竹竿,最远的那根竹竿就距离我们为100米。如果这些竹竿在膨胀的时空中(气球表面),均匀的分开,距离我们最近的那根竹竿离开了1米,距离我们就成了2米,而每一根竹竿都以同样的速度膨胀分开,第二根就距离我们4米,第三根距离我们6米,余此类推,最远的那根竹竿距离我们就200米远了。
如果这个时间用了1秒钟,最近的1秒钟就分开了1米,而最远的那根1秒钟就离开了我们100米。再远呢?若干光年以外呢?事实上,宇宙膨胀速度远远没这么快。
Mpc表示百万秒差距,大约为326万光年。这个数据是普朗克卫星长期跟踪测量得出来的。这个数据通俗的说就是在距离我们326万光年的地方,星系离开我们的速度每秒钟约67.8公里,正负误差为0.77公里。
然后越远越快,越近越慢,而且是各向同步均匀膨胀的。
看起来这个膨胀速度是很慢的,每秒钟才约68公里,光速是每秒30万公里,差远了。但我们想一想,我们的宇宙已经有930亿光年的可视范围,还不算不可视范围。即使按照这个可视范围半径来测算,就是465亿光年,是326万光年的14264倍,用这个数值乘以67.8公里,就是每秒约96.7万公里,3倍多光速!
但距离我们最近的天体膨胀速度有多快呢?我们也可以计算出来。326万光年的地方膨胀速度为每秒67.8公里,那么一光年的地方就是67.8公里/326万,等于约21.2厘米。
旅行者1号的飞行速度现在约17公里/每秒,宇宙膨胀速度在1光年的地方才21.2厘米每秒,在我们附近几乎就可以忽略不计了。
按照现在的速度,旅行者1号飞出太阳系引力范围(约半径1光年)还需要7万多年的时间,而每年1光年的地方宇宙膨胀哈勃常数为669公里(21.1x3600x24x365.25/1000000)/年,7万多年就膨胀了4683万公里而已。旅行者1号只要多飞40几天就能抵消宇宙膨胀的速度了。
而且旅行者号探测器在飞行中也享受着宇宙膨胀带来的空间移动,抵消时间还可以缩短。
所以,宇宙膨胀对于我们人类现在近距离的航天(相对于宇宙大尺度来说)几乎没有什么影响。旅行者1号距离我们现在有215亿公里了,只是1光年的440分之一,在这个地方宇宙膨胀的速度0.048厘米/秒,也就是半个毫米,完全可以忽略不计。
这就是时空通讯对宇宙膨胀的理解,也是宇宙膨胀与现阶段航天飞船关系及影响的理解,愿与大家共享。