Zehnerpotenzen: vom Proton zum beobachtbaren Universum

Wie viel größer ist das Universum als ein Proton?

Ein Proton misst etwa 1,68 Femtometer oder 1,68 × 10⁻¹⁵ m im Durchmesser. Das beobachtbare Universum ist rund 93 Milliarden Lichtjahre breit, also 8,8 × 10²⁶ m. Teilt man das eine durch das andere, erhält man eine Zahl mit 42 Stellen. Solche Zahlen sagen schon nach den ersten Nullen nichts mehr aus. Deshalb macht dieses Exponat es wie Charles und Ray Eames in ihrem Film von 1977: Es geht in Zehnerschritten vor. Mit jedem Schritt wird der Bildausschnitt zehnmal breiter. Zweiundvierzig Schritte führen vom Inneren eines Protons bis an den Rand von allem, was wir sehen können.

Unterwegs kommen Sie an 24 ineinandergeschachtelten Szenen und 115 vermessenen Objekten vorbei. Die Szenen sind 3D-Modelle, die im Code gebaut sind, und jede liegt in der nächstgrößeren: Quarks im Proton, das Proton im Zentrum eines Wasserstoffatoms, das Atom auf einem DNA-Strang, die DNA zusammengepackt im Kopf eines Virus, das Virus auf einem Bakterium, das Bakterium auf einem Haar, das Haar unter einer Ameise, die Ameise zu Füßen eines Menschen und so weiter bis zur Milchstraße in ihrer Galaxiengruppe und dieser Gruppe in einem Superhaufen. Jede Größe, die die Bühne zeigt, stammt von einer genannten Institution oder aus einer veröffentlichten Arbeit; die Quellen stehen am Ende dieser Seite.

Die Bühne hat drei Felder. Die Führung geht mit Ihnen durch 19 Stationen. Die Teileliste nennt jedes Modell; wählen Sie eines aus, um dorthin zu fliegen. Der Reiter „Steuerung“ enthält die Regler der Skala, eine Karte zur Szene, die Sie gerade sehen, sechs Aufgaben, ein Werkzeug zum Vergleichen zweier beliebiger Objekte und den vollständigen Größenkatalog.

Warum die Skala logarithmisch sein muss

Auf einem gewöhnlichen Lineal kommt mit jedem Zentimeter dieselbe Länge hinzu. Auf der Skala am unteren Rand der Bühne wird mit jeder Marke mit zehn multipliziert. Die Marke 10⁰ steht für einen Meter, 10³ für einen Kilometer und 10⁻³ für einen Millimeter. Das ist eine logarithmische Skala: Gleiche Abstände stehen für gleiche Verhältnisse, nicht für gleiche Differenzen.

Zeichnet man dieselbe Reise auf einer gewöhnlichen Skala, sieht man, warum. Wäre ein Wasserstoffatom auf Ihrem Bildschirm einen Millimeter breit, wäre ein Haar etwa 850 Meter breit und ein Mensch etwa 16.000 km groß, mehr als der Durchmesser der Erde. An beiden Enden würde nichts mehr hineinpassen. Auf der logarithmischen Skala bekommen Proton, Mensch und Universum gleich viel Platz. Die grauen Striche knapp über der Linie zeigen, wo die Objekte des Katalogs liegen. Sie verteilen sich von 10⁻¹⁵ bis 10²⁷ recht gleichmäßig, weil die Dinge, die Menschen vermessen haben, in diesem Sinn gleichmäßig verteilt sind, nicht in Metern.

Die Zehnerpotenz in der Anzeige ist die Breite des Bildausschnitts. Steht dort 10⁷ m, zeigt die Bühne einen Ausschnitt von etwa zehntausend Kilometern, etwas weniger als der Durchmesser der Erde. Die zweite Zeile gibt dieselbe Breite in alltäglichen Einheiten an, berechnet aus dem tatsächlichen Blickfeld der Kamera auf Ihrem Bildschirm. Ein Handy im Hochformat zeigt einen schmaleren Streifen als ein breiter Monitor, deshalb stimmen die beiden Zeilen nicht immer genau mit der Skalenmarke überein: Die Skala ist der wahre Maßstab, die zweite Zeile zeigt, was auf Ihren Bildschirm passt.

42 Zehnerpotenzen auf einem Bildschirm

Computergrafik hat Mühe mit sehr großen und sehr kleinen Zahlen in derselben Szene. Grafikkarten speichern Positionen als 32-Bit-Gleitkommazahlen, die etwa sieben signifikante Stellen behalten. Setzt man ein Proton und eine Galaxie in dasselbe Koordinatensystem, gemessen in Metern, würde die Position des Protons zu nichts gerundet. Der Tiefenpuffer, der entscheidet, welche Fläche vorn liegt, hat dasselbe Problem: Zwei Flächen in fast gleichem Abstand flackern, weil die Karte sich nicht zwischen ihnen entscheiden kann. Dieses Flackern heißt Z-Fighting.

Das Exponat umgeht beide Probleme, indem es nie Meter speichert. Die Kamera bleibt, wo sie ist, und das Zoomen ändert nur eine einzige Zahl, die Zehnerpotenz. Jedes Modell wird in eigenen Einheiten gebaut, wobei eine Einheit die wahre Größe des Objekts ist: Eine Einheit sind 1,68 fm beim Proton, 2,5 nm bei der DNA und 12.742 km bei der Erde. In jedem Bild wird jedes Modell in einem Maßstab gezeichnet, der seiner wahren Größe geteilt durch die aktuelle Bildbreite entspricht. Ein Modell wird nur gezeigt, solange dieser Maßstab zwischen etwa einem Tausendstel und einigen Dutzend liegt. Außerhalb davon ist es entweder kleiner als ein paar Pixel oder so groß, dass die Kamera in seinem Inneren läge, und wird ausgeblendet. Die Zahlen, die an die Grafikkarte gehen, bleiben deshalb immer zwischen etwa einem Tausendstel und hundert.

Das Schachteln funktioniert über einen gemeinsamen Punkt. Jedes Modell hat einen Anker, die Stelle in seinem Inneren, an der das nächstkleinere Modell sitzt, und diese Stelle wird immer in die Mitte der Szene gelegt. Der Anker des Phagen ist die Mitte seines Kopfes, wo die DNA gepackt ist. Der Anker des Bakteriums ist ein Punkt knapp über seiner Oberseite, an dem der Phage auf seinem Schwanz steht. Der Anker der Erde ist Seoul, nach oben gedreht. Weil ein kleineres Objekt seinen Elternkörper an diesem Punkt berührt, könnten die beiden Flächen um dieselben Pixel kämpfen. Deshalb schiebt jedes Modell seine Tiefe um einen Betrag nach hinten, der mit seiner Größe wächst, und das kleinere Modell gewinnt immer.

Zweiundvierzig Zehnerpotenzen wären viel Geometrie auf einmal. Das Exponat hält sie nicht alle vor. Ein Modell wird erst gebaut, wenn die Skala auf etwa eine Zehnerpotenz an den Bereich herankommt, in dem es sichtbar ist, und es wird wieder abgebaut, wobei Formen, Farben und Texturen freigegeben werden, sobald die Skala drei Zehnerpotenzen entfernt ist. Zu jedem Zeitpunkt existieren drei bis sechs der 24 Modelle. Wer von einem Ende der Skala zum anderen fährt, baut jedes Modell der Reihe nach auf und gibt es wieder frei. Ein Handy hält so etwa gleich viel wie damals, als das Exponat nur 15 Objekte zeigte.

Abwärts: von zwei Menschen zu drei Quarks

Zwei Menschen, 10⁰ m. Die Reise beginnt mit einem Mann und einer Frau von durchschnittlicher koreanischer Körpergröße: 172,5 cm und 159,6 cm, aus der 8. Size-Korea-Erhebung der Korean Agency for Technology and Standards. Sie sind als schlichte Silhouetten gezeichnet, ohne Gesichter und Kleidung, denn es kommt auf ihre Größe an. Sie stehen auf Fliesen, die genau einen Meter breit sind, mit einem Ein-Meter-Balken auf dem Boden und einem Fußball der Größe 5, etwa 22 cm im Durchmesser.

Zehn- und hundertmal kleiner. Bei 10⁻¹ m füllt der Fußball einen Teil des Bildes, und die Füße der Menschen sind riesig. Bei 10⁻² m liegt eine 500-Won-Münze auf dem Boden, nach Angaben der Bank of Korea 26,5 mm im Durchmesser. Daneben läuft eine Pflasterameise von 4,8 mm Länge zwischen Sandkörnern. Die Länge der Ameise nennt das Schädlingsbekämpfungsprogramm der University of California, und die Korngrößenskala des US Geological Survey gibt für Sand 0,0625 bis 2 mm an.

Ein Haar und Blutkörperchen, 10⁻⁴ m. Unter der Ameise liegt ein Haar von 90 µm Breite. Die National Nanotechnology Initiative gibt für ein menschliches Haar 80.000 bis 100.000 nm an und für ein Blatt Papier etwa 100.000 nm Dicke, ein Haar und ein Blatt sind also ungefähr gleich dick. Auf dem Haar ruht ein E.-coli-Bakterium, 2 µm lang und 1 µm breit (BioNumbers), neben roten Blutkörperchen von etwa 7,5 µm Durchmesser.

Ein Virus auf einem Bakterium, 10⁻⁷ m. Auf dem Bakterium steht ein T4-Phage, ein Virus, das E. coli befällt. Sein Kopf ist ein langgestrecktes Ikosaeder, 120 nm lang und 86 nm breit (Rao und Black, 2010), und sein Schwanz ist etwa 113 nm lang (BioNumbers). Sechs Schwanzfasern reichen hinunter zur Zellwand. Sichtbares Licht hat Wellenlängen von 380 bis 700 nm, ein Phage ist also kleiner als eine einzige Welle des Lichts, mit dem man ihn betrachten würde. Deshalb wurden Viren erst gesehen, als es Elektronenmikroskope gab. Zum Vergleich: Das Virus, das COVID-19 auslöst, misst auf Elektronenmikroskopbildern 60 bis 140 nm.

DNA und Wasser, 10⁻⁸ m. Im Phagenkopf ist die DNA eng gefaltet. Aus der Nähe wird daraus die Doppelhelix: 2,5 nm breit, eine Windung alle 3,4 nm mit zehn Basenpaaren pro Windung, die Wiederholung, die Watson und Crick 1953 beschrieben haben. Um sie schweben kleine gewinkelte Moleküle. Es ist Wasser, mit 95,78 pm Abstand zwischen Sauerstoff und Wasserstoff und 104,5 Grad zwischen den beiden Bindungen, den Werten, die das NIST angibt.

Ein Wasserstoffatom, 10⁻¹⁰ m. Ein Wasserstoffatom sitzt auf dem DNA-Rückgrat. Das NIST gibt den Bohr-Radius mit 5,29177210544 × 10⁻¹¹ m an, und das Modell nimmt das Doppelte, etwa 0,106 nm, als Breite des Atoms. Die Punkte sind nach der Wahrscheinlichkeitsformel für das Elektron im Grundzustand gezeichnet, sie ballen sich also um einen Bohr-Radius und werden dahinter dünner. Die rote Kugel in der Mitte markiert den Atomkern und ist viel zu groß gezeichnet.

Leerer Raum, 10⁻¹¹ bis 10⁻¹³ m. Zoomen Sie weiter, und fast nichts passiert. Die Elektronenwolke zerfasert, bis nur noch wenige Punkte übrig sind, und die Mitte bleibt leer. Dies ist die ehrlichste Strecke der Reise. Wäre das Proton eine Murmel von 1 cm Durchmesser, wäre das Wasserstoffatom etwa 630 m breit. Das Proton findet man nur dank eines weichen Leuchtens, das das Modell um es legt.

Im Inneren des Protons, 10⁻¹⁵ m. Am unteren Ende der Skala füllt das Proton das Bild. CODATA 2022 gibt seinen Ladungsradius mit 0,84075 fm an, es ist also etwa 1,68 fm breit. Darin sitzen zwei Up-Quarks und ein Down-Quark, von Gluonen zusammengehalten, hier als Wellenlinien gezeichnet. Quarks haben keine gemessene Größe, die farbigen Kugeln markieren deshalb nur ihren Ort. Die schwachen Punkte um sie herum stehen für die kurzlebigen Quarkpaare, von denen die Physik sagt, dass sie ein Proton füllen.

Aufwärts: von einem Turm bis an den Rand des Sichtbaren

Ein Turm und ein Spielfeld, 10² bis 10³ m. Zurück nach oben, an den Menschen vorbei, ragt der Lotte World Tower 554,5 m und 123 Stockwerke hoch (CTBUH). Daneben stehen im selben Maßstab ein 105 m langes Fußballfeld, ein Airbus A380 von 72,72 m Länge, von oben gezeichnet, und der blasse Geist des Burj Khalifa mit 828 m. Auf den Boden gemalte Linien in der Nähe der Menschen zeigen SUE, den T. rex, mit 12,3 m (das Field Museum nennt 40,5 Fuß) und einen Blauwal mit 33,5 m (NOAA nennt bis zu 110 Fuß).

Seoul und Korea, 10⁴ bis 10⁵ m. Seoul füllt das Bild als Scheibe mit seiner wahren Fläche von 605,24 km², vom Han-Fluss durchzogen. Der blasse Kegel am Rand ist der Everest mit 8848,86 m im selben Maßstab: etwa ein Drittel der Breite Seouls. Etwas weiter heraus erscheint Korea: das gemeldete Land Südkoreas mit 100.472,4 km² und der Hallasan auf Jeju mit 1947,06 m.

Die Erde und ihre Satelliten, 10⁶ bis 10⁷ m. Die Erde misst im Mittel 12.742 km im Durchmesser. Drei Ringe zeigen Umlaufbahnen: die Raumstation in etwa 400 km Höhe, GPS-Satelliten in etwa 20.200 km und geostationäre Satelliten in 35.786 km über dem Äquator. Die Raumstation fliegt viermal so hoch wie die 100-km-Linie, die für Raumflugrekorde gilt, doch ihr Ring liegt so dicht am Boden, dass man hineinzoomen muss, um beide zu trennen.

Der Mond und die Sonne, 10⁸ bis 10⁹ m. Licht legt in einer Sekunde 299.792.458 m zurück, und die gelbe Marke auf der Linie zum Mond zeigt diese Strecke. Der Mond ist etwas weiter weg, 384.400 km, und etwa 30 Erden passen in die Lücke. Die Sonne, 1.391.400 km im Durchmesser, ist zum Vergleich um die Erde gezeichnet, und die ganze Mondbahn passt in sie hinein.

Die Planeten, 10¹¹ bis 10¹³ m. Noch weiter heraus schrumpft die Sonne zu einem Punkt, und die Planetenbahnen erscheinen in ihrer wahren Größe nach den Datenblättern der NASA. Die Erde ist eine Astronomische Einheit von der Sonne entfernt, genau 149.597.870.700 m, seit die Internationale Astronomische Union sie 2012 festgelegt hat. Der Mars umkreist die Sonne in 228 Millionen km Entfernung. Ein gestrichelter Kreis zeigt, wie groß Beteigeuze ist: Nach der NASA würde seine Oberfläche, wenn er die Sonne ersetzte, bis über die Jupiterbahn hinausreichen. Weiter draußen liegen Neptun bei 4515 Millionen km und die geneigte Bahn des Pluto, die im Mittel 5906,4 Millionen km misst.

Der Rand der Sonnenblase, 10¹⁴ m. Der Kuipergürtel aus Eiskörpern liegt bei etwa 30 bis 50 AE. Die orangefarbene Schale ist der Terminationsschock, an dem Voyager 1 2004 bei 94 AE das Abbremsen des Sonnenwinds fand. Die blaue Schale ist die Heliopause, der Rand der Sonnenblase. Voyager 1 hat sie 2012 bei etwa 122 AE durchquert und Voyager 2 2018 bei etwa 119 AE. Die Richtungen der beiden Flugbahnen sind nur grob gezeichnet.

Die Oortsche Wolke und der nächste Stern, 10¹⁵ bis 10¹⁷ m. Ein Lichtjahr sind etwa 9,46 Billionen km. Die schwache Schale ist die Oortsche Wolke, ein Reservoir an Kometen, das nach der NASA in 2000 bis 5000 AE beginnt und vielleicht bis 100.000 AE reicht. Sie wurde nie direkt gesehen. Proxima Centauri ist 4,25 Lichtjahre entfernt, und die gestrichelte Linie dorthin trägt alle Lichtjahre einen Strich.

Unsere Nachbarn, 10¹⁸ m. 19 Sternsysteme innerhalb von 12 Lichtjahren, aus der RECONS-Liste naher Sterne, platziert nach ihrer Richtung am Himmel und ihrer Entfernung. Sirius ist 8,6 Lichtjahre entfernt, Tau Ceti 11,9. Dünne Linien senken jeden Stern auf die Ebene der Galaxis, damit man sieht, welche darüber und welche darunter liegen. Die meisten sind kleine Rote Zwerge, die man ohne Teleskop nicht sehen kann.

Der Orion-Arm, 10¹⁹ bis 10²⁰ m. Die nahen Sterne schrumpfen zu einem Punkt. Der Krebsnebel, Rest des Sterns, der 1054 explodierte, ist nach den Hubble-Seiten der NASA sechs Lichtjahre breit. Die Plejaden liegen etwa 445 Lichtjahre entfernt und der Orionnebel 1500 Lichtjahre, beide im selben Spiralarm wie die Sonne.

Die Milchstraße, 10²¹ bis 10²² m. Eine Scheibe von rund 100.000 Lichtjahren Durchmesser. Der kleine Ring markiert die Sonne, 26.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt, wo das Schwarze Loch Sagittarius A* sitzt. Der Kugelsternhaufen M13 im Herkules, mit über 100.000 Sternen, ist 25.000 Lichtjahre entfernt. Außerhalb der Scheibe liegen die Magellanschen Wolken; die größere ist etwa 160.000 Lichtjahre entfernt.

Die Lokale Gruppe, 10²³ m. Andromeda, 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt, und die Dreiecksgalaxie, etwa 3 Millionen, teilen sich mit der Milchstraße eine Gruppe von über 50 Galaxien. Die NASA beschreibt die Gruppe als rund 10 Millionen Lichtjahre breit. Die meisten Mitglieder sind Zwerggalaxien, hier als kleine Punkte um die beiden großen Spiralen gezeichnet; ihre Positionen stimmen nur ungefähr.

Laniakea und das kosmische Netz, 10²⁴ bis 10²⁶ m. M87, 54 Millionen Lichtjahre entfernt, sitzt im Herzen des Virgo-Haufens mit etwa 2000 Galaxien. 2014 kartierte ein Team unter Brent Tully, wie sich Galaxien bewegen, und fand den Superhaufen, der uns enthält, Laniakea: etwa 500 Millionen Lichtjahre breit, mit 100.000 Galaxien, die alle auf eine Region namens Großer Attraktor zuströmen. Noch weiter draußen reihen sich Galaxien entlang von Filamenten um riesige leere Hohlräume.

Das beobachtbare Universum, 10²⁷ m. Das Ende der Skala. Das beobachtbare Universum ist etwa 93 Milliarden Lichtjahre breit. Die leuchtende Schale steht für die kosmische Hintergrundstrahlung, das älteste Licht, das wir sehen können, und der weiße Punkt in der Mitte sind wir.

Woher die Größen stammen

Der Katalog im Reiter „Steuerung“ führt 115 Objekte und Entfernungen auf, jeweils mit der Quelle, aus der sie stammen. Einige Regeln haben entschieden, was hineinkam.

• Nur veröffentlichte Größen. Ein Objekt kam nur auf die Liste, wenn eine öffentliche Einrichtung oder eine veröffentlichte Arbeit seine Größe nennt: NIST, NASA, NOAA, der US Geological Survey, die Bank of Korea, die Korean Agency for Technology and Standards, ISO-Normen, Museen oder ein Zeitschriftenartikel. Von Freiwilligen geschriebene Enzyklopädien wurden nicht verwendet.
• Bei Spannen gilt die Mitte. Gibt eine Quelle eine Spanne an, etwa 60 bis 140 nm für das Coronavirus oder 80.000 bis 100.000 nm für ein Haar, verwendet der Katalog einen Wert nahe der Mitte, und die Notiz nennt die ganze Spanne.
• Berechnete Werte sagen das. Einige Zahlen sind aus veröffentlichten berechnet. Die Größe des Ereignishorizonts von Sagittarius A* folgt aus seiner Masse von etwa 4 Millionen Sonnen, wie sie das Event Horizon Telescope meldet, mit der Formel für den Horizont eines Schwarzen Lochs. Der Erdumfang folgt aus dem Äquatorradius. Die Notiz sagt „berechnet“, wenn das der Fall ist.
• Arten von Größe. Jedes Objekt ist entweder eine Größe (Durchmesser, Länge oder Höhe) oder eine Entfernung. Das Vergleichswerkzeug zeichnet Größen als Kreise und Entfernungen als Balken.
• Bewegliche Ziele. Manche Zahlen ändern sich, wenn die Messungen besser werden. Der Protonenradius änderte sich 2018, die Entfernungen naher Sterne werden mit jeder Himmelsdurchmusterung verfeinert, und die Höhen von Bergen ändern sich nach jeder neuen Vermessung. Das Datum, an dem jede Quelle geprüft wurde, steht unten.

Die koreanischen Umrisse, die Kontinente und die Seoul-Scheibe sind von Hand nach Karten gezeichnet und taugen nicht als Vermessungsdaten. Die Sternpositionen verwenden Rektaszension und Deklination, umgerechnet auf die Ebene der Galaxis. Das genügt, um zu zeigen, welche Sterne nah beieinander liegen, ist aber keine Sternkarte.

Ein paar Zahlen nachgerechnet

Die Mondbahn innerhalb der Sonne klingt falsch, also rechnen Sie nach. Der Durchmesser der Bahn ist das Doppelte von 384.400 km, also 768.800 km. Der Durchmesser der Sonne ist das Doppelte von 695.700 km, also 1.391.400 km. Die Bahn ist nur 55 % so breit wie die Sonne.

Wie viele Erden passen quer über die Sonne? 1.391.400 ÷ 12.742 ist etwa 109. Wie viele zwischen Erde und Mond? 384.400 ÷ 12.742 ist etwa 30,2.

Wie lange braucht das Sonnenlicht bis zu uns? 149.597.870.700 m geteilt durch 299.792.458 m pro Sekunde ergibt etwa 499 Sekunden, also 8 Minuten 19 Sekunden. Voyager 1 hat die Heliopause bei etwa 122 AE durchquert, also braucht das Licht etwa 122 × 499 Sekunden, knapp unter 17 Stunden, um dorthin zu kommen.

Wie weit sind ein Mensch und ein Atom voneinander entfernt? 1,725 m geteilt durch 0,106 nm ist etwa 16 Milliarden, das ist 10 hoch 10,2. Das ist die Antwort auf die erste Aufgabe.

Wie tief ist das tiefste Meer im Vergleich zum höchsten Berg? Die NOAA setzt das Challengertief auf etwa 10.935 m, und der Everest misst 8848,86 m, der Graben ist also etwa 2 km tiefer, als der Berg hoch ist.

Die ganze Skala: 8,8 × 10²⁶ m für das beobachtbare Universum geteilt durch 1,68 × 10⁻¹⁵ m für das Proton ist etwa 5 × 10⁴¹. Rechnet man den Platz hinzu, den jedes Ende zum Einrahmen braucht, läuft die Skala von 10⁻¹⁵ bis 10²⁷.

Das Vergleichswerkzeug und die Aufgaben

Das Vergleichswerkzeug nimmt zwei beliebige Objekte aus dem Katalog. Es sagt Ihnen, wie viel größer das eine als das andere ist und wie vielen Zehnerpotenzen das entspricht, markiert beide auf einer kleinen Skala und zeichnet sie maßstabsgetreu nebeneinander. Mit der Schaltfläche zeigen Sie beide auf der Bühne: Das erste Objekt wird in Orange gezeichnet und das zweite in Blau, als Umrisse neben der Szene in der richtigen Größe, und die Skala springt zum größeren der beiden. Ist das kleinere Objekt nur wenige Pixel breit, verschwindet es, was die ehrliche Antwort ist. Probieren Sie eine 500-Won-Münze gegen ein rotes Blutkörperchen oder die Erde gegen Beteigeuze.

Die sechs Aufgaben verlangen, etwas auf der Skala zu finden oder eine Frage zu Größen zu beantworten. Zwei davon prüfen die Bühne selbst: Eine hakt ab, wenn der T4-Phage das Bild füllt, eine andere, wenn Sie das untere Ende der Skala erreichen und die Quarks sehen. Ihr Fortschritt wird in diesem Browser gespeichert.

Der Schalter für Umrisse gleicher Größe zeichnet bis zu drei Objekte aus dem Katalog, die in die Zehnerpotenz fallen, die Sie gerade betrachten, sodass auch eine Szene, in der sonst nichts ist, zeigt, was so groß ist. Der Schalter für AE und Lichtjahre ändert die Einheiten in der Anzeige und im Katalog. Mit „Auf ganzen Potenzen anhalten“ rastet die Skala bei 10¹, 10², 10³ und so weiter ein, sobald Sie loslassen. Die automatische Fahrt zoomt von allein von einem Ende der Skala zum anderen, in der Geschwindigkeit, die Sie wählen.

Was das Modell weglässt

Die Modelle sollen Größen zeigen, deshalb ist einiges vereinfacht. Der Atomkern ist als rote Kugel gezeichnet, die man sehen kann; im Maßstab des Atoms wäre das wirkliche Proton weit kleiner als ein Pixel. Quarks sind als Kugeln gezeichnet, obwohl sie keine gemessene Größe haben. Die Planeten in den Ansichten des Sonnensystems sind als Punkte fester Bildschirmgröße gezeichnet, und sie stehen an keinem Datum an ihren wirklichen Orten. Die Erde wird in jedem Maßstab am selben Punkt ihrer Bahn gehalten, damit die kleineren Szenen unter ihr bleiben. Die Sonne erscheint nur zum Größenvergleich um die Erde. Die Heliosphäre ist als gestreckte Blase gezeichnet, das gängige Bild, doch ihre wahre Form ist noch umstritten. Die Oortsche Wolke ist eine vermutete Schale, die niemand gesehen hat. Die Spiralarme der Galaxis sind eine allgemeine Balkenspirale, denn wir sehen die Milchstraße von innen, und ihre genaue Form wird noch kartiert. Die Zwerggalaxien der Lokalen Gruppe, die Ströme in Laniakea und die Filamente des kosmischen Netzes sind so gezeichnet, dass sie den wirklichen Karten ähneln, aber nicht von ihnen kopiert.

Der Film von Charles und Ray Eames von 1977

Die Idee, in Zehnerschritten durch das Universum zu gehen, stammt aus einem Kurzfilm. Powers of Ten, von Charles und Ray Eames gedreht und 1977 veröffentlicht, dauert etwa neun Minuten. Er beginnt mit einem Picknick am Seeufer in Chicago, aus einem Meter Entfernung gesehen. Nach einem Aufsatz der Library of Congress entfernt sich die Kamera dann alle zehn Sekunden zehnmal weiter, bis sie den Rand des bekannten Universums erreicht, und fährt danach rückwärts in den Kern eines Atoms in der Hand des schlafenden Mannes. Eine frühere Fassung war 1968 entstanden, und der Film beruhte auf Kees Boekes Buch Cosmic View von 1957. 1998 nahm die Library of Congress ihn in das National Film Registry der USA auf. Dieses Exponat verwendet kein Material aus dem Film. Seit 1977 hat sich das ferne Ende verschoben: Der Film hört bei etwa 10²⁴ m auf, bevor der Superhaufen Laniakea kartiert war.