为什么宇宙地图是呈椭圆形的？

图像来源：欧洲航天局和普朗克协作

       当你从我们的视角观察宇宙时，很显然，你可以朝任何方向看。 你可以看到全方位的三维空间，无论你在哪里看，一路走来都是宇宙。 那么，为什么当你看到宇宙地图时，它看起来像是椭圆形的？ 作为我们的Ask Ethan系列的一部分，teclontz提交了一个问题想知道：

       为什么微波背景辐射图是椭圆形的，而不是对称的圆形？

       毕竟，它们应该是对称的，不是吗？那么，为什么它们看起来像上面的图片，而不是你所期望的圆形呢？

图片来源：E。Siegel使用达米安·乔治（Damien George）网站的屏幕截图以及来自普朗克任务的数据制作。

       信不信由你，这两个地图包含的信息量完全相同！ 这就像地球，它是一个球体，但是可以用多种不同的方式表示。 如果我们想尽可能地准确，可以将地球描绘成一个地球：一个尽可能真实的球状实体。 实际上，当它旋转时，我们已经完整地看到了它，直接从太空中对其进行了成像。

       但这通常很麻烦，并且在处理二维曲面时完全没有用。 因此，我们通常选择将三维地球（带有二维表面）描绘为地图。 虽然通常不会谈论它，但是当我们从地球仪转到地图的平面时，在翻译中会丢失一些内容。 我们通常将地图表示为显示纬度和经度彼此垂直的线，这是一种称为墨卡托投影的样式（和选择）。

图片信用：维基共享资源用户斯特雷贝，在c.c.a.s.a.-3.0下，图像基于美国宇航局

       你必须意识到——大多数人没有意识到——是这张地图不准确。为了保持地图上的纬度和经度线垂直（它们），我们扭曲了非赤道纬度区域。从地图上看，格陵兰岛和南美洲的大小似乎与南极洲差不多，与欧洲和亚洲加起来差不多，冰岛与英国差不多。

       但是，这些事情都不是真的，如果我们对映射方式做出不同的选择，你就可以看到！

美国宇航局地球观测站收集的可见地球图像的摩尔韦德投影。

       上图是 Mollweide 投影，它准确地显示区域和形状，但不把纬度和经度线作为权衡垂直。格陵兰岛面积只有南美洲的八分之一，南极洲是欧亚大陆的四分之一，冰岛面积不到英国的一半。事实上，每当将任何曲面映射到平面时，您就必须权衡四件事：

       纬度和经度的垂直度，

       保留准确区域，

       连接性，

       和形状失真。

       你可以选择两个或三个，但不能再选择其他任何一个。我们通常用Mollweide 投影来绘制整个夜空的地图，包括红外线。

图片来源：美国宇航局/JPL-加州理工学院/加州大学洛杉矶分校，用于WISE合作。

       在可见光下映射银河系，

图片来源：阿克塞尔·梅林格的《全天空银河全景1.0》（2000年）。

       甚至是在减去了我们银河系的恒星之后，绘制了宇宙的大规模结构图。

图片来源：阿克塞尔·梅林格的《全天空银河全景1.0》（2000年）。

       我们不必做出这样的选择;我们可以使用默卡托投影，就像我们做地球一样。我会向你证明：这里的宇宙微波背景显示的方式和你通常看到地球地图一样。

图像信用：欧空局和普朗克协作，在笛卡尔框架的CMB（宇宙微波背景辐射）

       我们还可以做出许多其他选择，包括 Eckert IV 投影、HEALPix 投影，或者——对于那些喜欢连续剥橘子，然后将其压平，因此不重视连通性的人——令人作呕的可怕的古德同源投影。（但是，我为什么不告诉你我的真实感受？）尽管有不同的权衡，所有这些地图包含的信息量相同，并且都能够显示整个天空。

       当我们观察宇宙时，重要的是要看到准确表示的区域，并尽可能少地看到扭曲，这就是为什么我们做出选择的原因。出于其他目的，具有纬度和经度线是垂直物质更多，因此不同的选择会更有用。我告诉你，如果我们使用你建议的"对称圆形"版本，我们需要两个断开连接的图像——比如两个半球——来查看整个天空，这就是为什么我们不选择它。就我个人而言，我喜欢椭圆形，并且发现我可以很快地习惯它，但现在你知道，当你看宇宙时，就是从这个角度！