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1地球 我們現(xiàn)在的地球,半徑大約為6371公里,赤道的周長約40000公里,如果駕駛一輛汽車,以平均時速100公里計算,在毫無阻塞的情況下,環(huán)繞地球一周,約需400小時。 2太空中的地球和月球. 離地球最近的天體--月球,離我們地球的平均距離約為384000公里,這相當于地球半徑的60倍或赤道周長的9.5倍,而月球只不過是被看作地球的家門。
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5太陽系
地球是太陽系的其中一顆行星,離太陽的平均距離為1.5億公里,是月地距離的390倍。把日地距離作為一個“天文單位”,那么目前太陽系的范圍超過40天文單位,相當于60億公里,以光速飛行走完全程也需5.5小時。
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10太陽在銀河系的位置
而太陽只是其所在的銀河系中的一顆極普通的恒星,目前所知,銀河系至少包含1500億顆各類恒星,銀河系的直徑約為8萬光年(光年是天文學中的一個常用單位,1光年約為10萬億公里)。太陽系繞銀河系中心運轉(zhuǎn),速度高達250公里/秒,但太陽圍繞銀河系中心轉(zhuǎn)一圈,卻需花上2.5億年。
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12宇宙中還有1000億個以上和銀河系一樣的星系
在宇宙中,象銀河系這樣的星系,可以說是不計其數(shù),最少會有1000億個以上。而每個星系之間的距離,更是相當驚人,所以我們從上面的數(shù)據(jù)可以想象一下宇宙的規(guī)模,據(jù)估計,今天所知的整個宇宙的范圍達到150~200億光年。
13宇宙的深處
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15 已知最大的星體有銀河系大嗎?
人類的天文史發(fā)展表明:宇宙是無限大的。這也是符合唯物辨證法的。恩格斯說過:“時間上的永恒、空間上的無限性,本來就是,而且按照簡單的字義也是:沒有一個方向是有終點的,不論是向前或向后,向上或向下,向左或向右?!? 地球?qū)τ谌苏f來,可算得是十分巨大的了,它的平均半徑有6371.2公里,但比起太陽來,它只有太陽半徑的一百零九分之一。如果把地球一樣大小的球體一個挨一個排起隊來,大約需要50萬個地球,才能從太陽排到太陽系最遠的行星冥王星。但太陽是僅是銀河系中的一顆恒星。龐大的銀河系里,大約有1000多億顆象太陽這樣的恒星,有的恒星的直徑甚至比太陽還大幾千倍以上。從銀河系的這一頭跑到另一頭,就連速度最快的光也要走上10億年(另一種說法是8.5億年)。可想,銀河系是多么龐大了。銀河系還不算最大,今天已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)10億多個和銀河系同樣龐大的天體系統(tǒng),名叫“河外星系”,何況還有更多更遙遠的河外星系沒有發(fā)現(xiàn)哩!所有這些星系,我們將它稱為“總星系”,這些系統(tǒng)都包括在這個“總星系”里面(現(xiàn)在很多資料將“總星系”解說成是宇宙是錯誤的)。 盡管現(xiàn)代最大的無線電望遠鏡和光學望遠鏡,已經(jīng)能看到遠離我們數(shù)百萬萬光年的天體,但是仍然還沒有超出總星系范圍。因為我們到現(xiàn)在甚至連總星系有多大,它的邊緣在哪里,中心在哪里都還不知道?。ㄎ覀冋J為它根本就不存在邊緣和中心。) 從國際天文臺奧大利亞天文站近些年來得到的越來越遠的宇宙資料顯示,所謂的宇宙邊緣根本就沒有邊界?! ∷杂钪嬖诳臻g上是無限大的,是無窮無盡的,無邊無際的。 不但如此,宇宙的“壽命”也是無始無終的,它沒有開始的一刻,也永遠沒有滅亡的一刻。 “客觀過程的發(fā)展是充滿著矛盾和斗爭的發(fā)展,人的認識運動的發(fā)展也是充滿著矛盾和斗爭的發(fā)展?!比祟悓τ谟钪娴恼J識就是在矛盾和斗爭中發(fā)展的?!案绨啄彡P(guān)于太陽系的學說,達爾文的進化論,都曾經(jīng)被看作是錯誤的東西,都曾經(jīng)經(jīng)歷艱苦的斗爭?!薄爱斈骋环N錯誤的東西被人類普遍地拋棄,某一種真理被人類普遍地接受的時候,更加新的真理又在同新的錯誤意見作斗爭。這種斗爭永遠不會完結(jié)?!碑斕栔行恼f確立,地心學說人類普遍拋棄之后,人類又和“我們銀河系是宇宙中獨一無二的星系”這個唯心主義的宇宙有限學說進行斗爭,河外星系的發(fā)現(xiàn)宣告了這種學說的徹底破產(chǎn)。20世紀以來,一些資產(chǎn)階級學者又企圖把總星系說成是宇宙的大小,提出了膨脹宇宙、脈動宇宙等等各種有限宇宙模型,甚至試圖確定“宇宙的半徑”??墒?,人類的認識總是在社會實踐中不斷有所發(fā)展、有所創(chuàng)造的。各種唯心主義的宇宙學也終將隨著人類對宇宙的越來越深刻的認識而徹底破滅。 唯物辯證法的宇宙觀認為,世界是無限的。世界在時間上,在空間上都是無窮無盡的。在太陽系外有數(shù)量眾多的恒星(包括我們的太陽系)和其他天體一起組成了銀河系。銀河系外又有無數(shù)個“銀河系”。宇宙從大的方面看來是無限的,宇宙從小的方面看,也是無限的。人類對自然界的認識同樣是無窮無盡的。我們現(xiàn)在能看到的總星系只是無限宇宙的一個有限部分。就是將來找到了總星系的邊界之后,仍然沒有達到“宇宙的盡頭”,也根本不存在這種“宇宙的盡頭”;因為總星系之外,肯定還會有別的東西。當然并不是說我們無法認識它了,人類對宇宙的認識,是一定能逐步地深化的,因此“停止的論點,悲觀的論點,無所作為和驕傲自滿的論點,都是錯誤的。其所以是錯誤的,因為這些論點不符合大約一百萬年以來人類社會發(fā)展的歷史事實,也不符合迄今為止我們所知道的自然界(例如天體史,地球史,生物史,其他各種自然科學史所反映的自然界)的歷史事實?!?/pre>2一是宇宙的范圍有多大,二是宇宙的年齡有多大。這個問題所談論的是可見的宇宙,也就是以我們所在的地球為一個球體,其半徑是自大爆炸以來,即宇宙作為一個點誕生,開始向外迅速膨脹以來光所通過的空間。從整體上看,宇宙很可能比這個可見的宇宙大得多。
就測定所能提供的東西來說,天文學家們顯然并不知道,至少不是確切地知道大爆炸是何時發(fā)生的。他們只是非?;\統(tǒng)地說,大爆炸可能發(fā)生在100億年前,也可能發(fā)生在200億年前,或者是發(fā)生在100億年前到200億年前之間的某個時刻。
對我們常人來說,浩瀚無垠的宇宙幾乎是不可度量的。而對天文學家來說,精確地測繪宇宙天體不僅是必要的,而且也是可能的。天文學采用的計量單位是“光年”,即光在一年里所走的距離。光的前進速度約為每秒30萬公里,一光年大約是 9.7萬億公里。銀河系的直徑約為10萬光年。而在銀河系之外還有別的星系,距離我們有數(shù)十億光年。最新發(fā)現(xiàn)的類星體位于我們目前所能觀測到的宇宙邊緣,與地球相隔約100億~200億光年,是迄今所知的最遙遠的天體。
如此遙遠的距離簡直令人難以想象。要測量太陽系的其他行星或附近的恒星的距離,可以采用由古希臘人發(fā)明的視差計算法。所謂視差,是指從兩個觀察位置觀察同一物體時兩道視線所形成的夾角。在天文學中,測定視差的方法就是把兩個觀測點與被觀測的天體構(gòu)成一個三角形,已知兩個觀測點連線(即基線)的長度,再從這兩個觀測點測出天體的方位(即三角形的頂角),就能求出天體與地球的距離?;€越長,求得的結(jié)果就越精確。通常,在測量離地球較近的天體如月亮的距離時,可以用地球的半徑作基線,所測定的視差則稱為“周日視差”。如果要測定太陽系以外天體的距離,一般都以地球與太陽的距離為基線,所測定的視差稱為“周年視差”。用這種視差法測量相距8.6光年以內(nèi)的天體非常準確,測量遠至1000光年的天體也能做到大體準確。
另一種測量恒星距離的方法是亮度測定法。一顆恒星可能因體積大、運動活躍或距離地球較近而顯得很光亮。只要分清星球的實際亮度和視覺亮度,就能從光亮度上準確測出恒星與地球之間的距離。本世紀初,天文學家按波長區(qū)分星球光亮,制成了光譜。他們發(fā)現(xiàn),不同的恒星有不同的光譜特性。用分光鏡研究恒星的光譜,就能判斷該星的冷熱程度。這有助于天文學家辨別貌似暗淡的小星是否遙遠的活躍的巨星。只要把一顆星的光與另一顆已知距離、活躍程度相似的星進行比較,就能測量出這顆星與地球之間的距離。
80多年前,大多數(shù)天文學家都認為銀河系就是整個宇宙,銀河系之外什么也沒有??墒?,當精確度更高的天文望遠鏡誕生以后,這種看法便被證明是錯誤的。過去觀測到的那些暗淡模糊的斑點,其實是其他的星系,有的與銀河系不相上下,有的則更龐大。20世紀20年代,美國天文學家埃德溫·哈勃在加利福尼亞州的威爾遜山用當時世界上最大的反射式望遠鏡研究銀河系外星系,他分析了這些星系的光譜,發(fā)現(xiàn)各種譜線的波長都移向紅色一端。這種現(xiàn)象叫做紅移,說明那些星系正在向遠處飛離。波長的改變是多普勒效應的作用,與疾駛而去的汽車喇叭聲調(diào)的變化同樣道理。由于宇宙在不斷膨脹,星系距我們越遠,紅移就越大。換而言之,越遠的星系,其飛離我們的速度也越快。哈勃據(jù)此提出了“哈勃定律”,確定了計算行星運行速度的天文學計量單位——“哈勃常數(shù)”。但是,用哈勃常數(shù)作為測量尺度存在一個問題,即無人知道它有多長。
關(guān)于宇宙膨脹的速率,天文學家們的看法并不一致。最保守的估計是,距離增加百萬光年,則速度每秒鐘約增加16公里,即一個距我們5億光年的星系將以每秒約8047公里的速度遠離地球。有些天文學家估計的速率比這個數(shù)字還要大一倍。按照第一種估計,宇宙中最遙遠的天體距離地球約有100億光年。而按第二種速率計算,則宇宙邊緣距離地球達200億光年之遙。
“哈勃常數(shù)”只能在太陽系以外的太空里測定。在那里,膨脹速度非常大,任何局部影響都變得微不足道。
如果天文學家能夠找到一支“標準蠟燭”,即某個類星體,其亮度穩(wěn)定,非常明亮,橫跨半個宇宙都可以看到,那么這個問題便可迎刃而解。但是迄今為止,大家公認可通用于整個宇宙的“標準蠟燭”尚未找到。因此,天文學家運用這一基本方法時往往采取一種分步方式,這就是設(shè)立一系列“標準蠟燭”,每一步只起測,定下一步的作用。
近年來,3種不同的“標準蠟燭”,即近紅外線觀測造父變星、行星狀星云和麻省理工學院的約翰·托里的成片星系,都使人趨向于認為宇宙很年輕,有110億~120億年。
但是,還不能說這便是標準答案,至少有另外3個天文學家小組得出了不同的結(jié)果。其中的一個小組是以哈佛大學天文學系主任羅伯特·柯什納為首,他們得出的結(jié)論是,宇宙并不是那么年輕,可能有150億年。
而杰奎琳·休特和她的學生們以及普林斯頓大學的埃德·特納則測定宇宙有240億年。
總而言之,時至今日,宇宙有多大這個問題還遠遠未能解決。
其實誰也不知道宇宙到底有多大。有些科學家憑一些很少量的材料去評估宇宙的大小,實在讓人很難相信。我覺得有必要讓大家自己去評估宇宙的大小。 宇宙的本義是空間和時間的意思。因為先哲認為有了空間,有了時間,才有了物質(zhì)世界。所以,宇宙就成了容納物質(zhì)世界的最大容器。物質(zhì)世界有多大呢?如果有無限大,那么,就會出現(xiàn)熱寂的現(xiàn)象。再說,物質(zhì)世界處于無限發(fā)展中,如果物質(zhì)世界已經(jīng)無限了,那么,物質(zhì)世界的發(fā)展只能是追求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平衡。但是,物質(zhì)世界的無限表明了物質(zhì)世界開始于無限遙遠的過去,和擁有無限大的空間。物質(zhì)世界有限的不平衡早應該成為歷史了,發(fā)展早就應該結(jié)束了。所以, 物質(zhì)世界不可能在空間和時間上都是無限的。即,物質(zhì)世界只可能擁有有限空間。但是,這一有限空間足夠大,大到光要走N萬光年才能從相距較遙遠的一恒星到另一恒星。物質(zhì)世界的發(fā)展是不會停止的。因為物質(zhì)世界的外部空間是無限的。這就決定了物質(zhì)世界發(fā)展空間的無限,以及發(fā)展的無限持續(xù)。其實空間還可以無限小。有了這一前提,才能讓物質(zhì)世界產(chǎn)生于無限遙遠的過去成為可能。那時,物質(zhì)世界所擁有的空間無限小。所以,物質(zhì)世界從擁有無限小空間開始,到無限大空間結(jié)束,這一過程須持續(xù)無限長的時間。 如果宇宙是空間和時間的總稱,那么,宇宙是無限的;如果宇宙就是物質(zhì)世界,那么,宇宙是無限膨脹的。
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