天文学家在对宇宙进行研究的过程中,经常会遇到一些非常巨大的数字,这种数字通常只有一两位有效数字,后面跟着长长的一串0。像这种数字一般都被我们称为“天文数字”。天文数字写起来非常不方便,也正是因为这个原因,天文学家对乘方这种数学运算的运用非常广泛。
拿地球到仙女座星云的距离来说,如果使用普通的写法来写的话,就是:
95 000 000 000 000 000 000千米
在天文计算中,千米是过大的单位,研究者们通常并不是用千米来表示天体间的距离,而是用厘米。于是,在计算过程中,上面的数字后要再添加5个0:
9 500 000 000 000 000 000 000 000厘米
这个数字已经非常庞大了,但是跟恒星的质量还是没法比。在天文计算中,恒星的质量是以克为单位的。以克为单位时,太阳的质量就是:
1 983 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000克
显然,如果我们用这么大的数字进行计算,不仅非常复杂,而且很容易出错。更何况,比上面我们提到的天文数字大得多的数字还有很多。
这个时候,只要使用乘方,我们计算过程中所遇到的困难就能迎刃而解。凡是1后面带着一些0的数字,我们都可以用10的若干次方来表示:
10=10 1 ,100=10 2 ,1 000=10 3 ,10 000=10 4 ,…
按照这种方式,我们前面所列举的那些天文数字就能写成如下的形式:
地球到仙女座星云的距离
95×10 23 厘米
太阳的质量
1 983×10 30 克
这种表示方法不仅便于书写,而且计算起来也非常容易。比如,当我们想把上面两个数乘起来的时候,只需要用乘法算出95×1 983=188 385,然后再在后面写上因数10 23+30 =10 53 就可以了。整个计算过程如下:
95×10 23 ×1 983×10 30 =188 385×10 53
这种计算方法当然比直接拿一个有23个0的数字乘上一个有30个0的数字方便得多。而且这种方法会更可靠,因为当0的数量非常多时,我们不可避免地就会发生一些漏写的情况,这样得出的结果就是错误的。