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， 一本關(guān)于宇宙知識的科普讀物，帶你領(lǐng)略宇宙的浩瀚與廣博。 編輯推薦在我們的地球之外，存在著一個廣闊無垠的星星世界，那里有各種各樣的天體、事物及能量，這廣闊無垠的星星世界就是宇宙。宇宙充滿著無窮無盡的奧秘，它無邊無際，并處于不斷的運動、發(fā)展、變化之中。這本《宇宙的奧秘》，將帶領(lǐng)讀者一起，深入探尋奇妙的宇宙世界。 內(nèi)容簡介自古以來，人類對宇宙就開始了不間斷的探索，從形形色色的宇宙推測說，到宇宙飛船的探測，凝聚著人類無窮的智慧和心血。然而，面對浩瀚的宇宙，我們還是有大量未知的領(lǐng)域需要探索。 本書共分七部分，每個部分都選取讀者感興趣的知識和話題，由淺入深，把有關(guān)宇宙的知識以及人類探索宇宙所取得的成績一一道來，是一本知識性與趣味性兼?zhèn)涞目破兆x本。 前言在我們的地球之外存在一個廣闊無垠的星星世界，其中存在著各種各樣的天體、事物及能量，這廣闊無垠的星星世界就是宇宙。 宇宙在空間上無窮無盡，無邊無際；在時間上無始無終，它處于不斷的運動、發(fā)展、變化之中。宇宙中充滿著無窮奧秘。自古以來，人們對神秘的宇宙便開始了不間斷的探索。從形形色色的宇宙推測說到宇宙飛船深空探測的成功，期間凝聚了人類無窮的智慧和孜孜以求的探索精神。 宇宙里有什么？無所不包，億萬星體，智慧生物，其中有人類已知的，已掌握的，更多的是人類未知的，未了解的。 宇宙有多大？憑你想象，你想有多大，它就有多大，大到無法用數(shù)字來描述。地球大不大，大；太陽系大不大，很大；銀河系大不大，更大?？伤鼈冊谟钪嬷芯拖褚坏嗡诖蠛Ｖ?，滄海一粟，小的可憐。在宇宙中，像銀河系這樣的星系，僅觀測所及的數(shù)量就多達千百億個；此外，還有河外星系，可見宇宙有多大。離我們最遠的星體，有幾百億光年的距離，但那里依然不是宇宙的盡頭，宇宙的盡頭在哪里呢？ 宇宙的狀態(tài)是怎么樣的呢？宇宙時刻處在變化之中，有的事物變化很慢，需要幾年，幾十年，幾百年，甚至上萬年，而有的變化卻很快，可以說瞬息萬變，不要說人眼，就是現(xiàn)今最先進的儀器也不能捕捉到分毫。 宇宙的秘密我們都了解了嗎？答案當(dāng)然是否定的，可以說知之甚少。宇宙奧秘?zé)o窮，人類雖然付出了艱辛的努力，發(fā)揮了無窮的智慧，但所獲得的相對來說要少得可憐，還有大量的未知的領(lǐng)域需要我們繼續(xù)發(fā)揮無窮的智慧付出更多的努力。 “路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”，相信在人類共同不懈的努力下，總有一天我們會洞悉宇宙的奧秘，成為宇宙真正的主人。 本書共分七部分，每個部分都會有一些你感興趣的知識和話題，由淺入深，把有關(guān)宇宙的知識和人類探索宇宙所取得的巨大成績一一向你道來，相信你會有所收獲的。 宇宙知識面面觀宇宙有多大宇宙是指無邊無際的空間和這空間中存在的各種各樣的天體和彌漫物質(zhì)，還包括無窮無盡的時間。是空間與時間的總稱。宇宙，又是天地萬物的總稱。它是由物質(zhì)構(gòu)成的，又是不斷地運動著的。宇宙在時間上是無始無終的。在空間上是無邊無垠的。人類對宇宙的認識順序是從地球到太陽系，再到銀河系，進一步到河外星系。宇宙中的天體有各種各樣的形態(tài)，有著發(fā)生、發(fā)展和衰亡的過程。但作為總體的宇宙卻是永無休止的。如果我們用最大的望遠鏡 ，從地球上往空中任何一個方向看去，最遠可以看到大約100億光年的地方。這樣一個范圍，大致上也就是我們目前可以觀測到的宇宙的大小了。地球的半徑是6400多千米，地球與太陽的距離大約是1.5億千米。而一光年就等于95000億千米。100億光年是多少千米呢?算一下，你就可以知道宇宙是多么巨大了。 浩瀚的宇宙 寒冷的宇宙空間在很久很久以前，宇宙的溫度大概有攝氏10000億度以上，可是，現(xiàn)在宇宙空間的溫度已經(jīng)低到-270℃。攝氏零度水成冰了，-270℃可真算是冷極了。 為什么呢?因為宇宙現(xiàn)在正在膨脹。由于氣體有一種性質(zhì)，它在膨脹的時候，只要不給它加熱，它的溫度一定降低。這樣一來，宇宙空間的溫度就越來越低了。但是，這個溫度是星系與星系之間的空間溫度，不是說宇宙中什么地方都是這樣。在有些地方，比如在太陽上，在恒星上，溫度都是很高的，有攝氏幾千度，甚至攝氏幾萬度?？墒俏覀冎烙钪鎸嵲谑翘罅?，而且它還在不斷變大，雖然有那么多發(fā)光發(fā)熱的天體，可宇宙空間顯得還是太空了。盡管有那么多恒星在發(fā)光發(fā)熱，卻不能抵擋住宇宙之間的黑暗和寒冷，哪怕是把那里的溫度升高一攝氏度都辦不到?，F(xiàn)在宇宙還在膨脹，將來宇宙也許會收縮。到那時，宇宙的溫度就會上升了。這是否是正確的推斷，還需要科學(xué)家們繼續(xù)研究。 五彩繽紛的極光在自然界里，有一個五彩繽紛，異常美麗的現(xiàn)象——極光。1957年的一個傍晚，在我國黑龍江省北部，突然升起一團霞光，然后變成弧形光帶。那閃亮的光弧，越升越高，越變越強，直升上萬里高空，就像許多彩綢一樣拋向天空，這就是極光。 極光 為什么會出現(xiàn)極光現(xiàn)象呢? 有科學(xué)家認為，極光是太陽輻射出來的帶電粒子與稀疏大氣的分子相互沖擊的結(jié)果。由于空氣是由氧、氮、氫、氖等氣體組成，所以在電微粒流作用下發(fā)出的光就不同。我們常見的極光的顏色有桔紅色(氖發(fā)出)、黃綠色(氬蒸汽發(fā)出)，顏色深淺不一，光弧的形狀各異，就使得天空輝煌瑰麗，色彩紛呈。極光一般出現(xiàn)于地球兩極，因為太陽黑子活動強烈，從而產(chǎn)生了強大的帶電粒子并使空氣分子或原子被激活而產(chǎn)生極光，當(dāng)這種帶電微粒受到地球磁場的作用，就折向匯聚地球的南北兩極。在高緯度的國家或地區(qū)如在加拿大、俄羅斯、北歐的北部，一年中可以多次欣賞到美麗的極光，真是太幸福了。 互相“吞食”的天體天文學(xué)家曾預(yù)言：如果有兩顆星球彼此靠得十分近，那么其中一顆就可能被另一顆吞食掉?，F(xiàn)在，這種天文現(xiàn)象已經(jīng)被科學(xué)家的觀測所證實。 原來，宇宙中的星球有很多是兩顆星相互繞轉(zhuǎn)。星球吞食現(xiàn)象，大多發(fā)生在靠得很近相互繞轉(zhuǎn)的雙星中。雙星之間互相吸引，兩者距離較近，在軌道上運行速度不斷加快。當(dāng)這種現(xiàn)象到一定程度，其中一顆星開始膨脹，它的內(nèi)層就會向外層延展，這對于它的伴星來說，猶如一張大網(wǎng)，只要伴星向網(wǎng)靠攏一步，就會被其俘虜，在天文學(xué)家的眼中，這顆伴星就被吞食了。被吞食的星球，從此就失去了能量，在這兩顆星球周圍就會出現(xiàn)一個圓環(huán)或行星狀星云。不僅星球之間互相吞食，星系之間也會相互吞食。這些現(xiàn)象天文學(xué)家用射電望遠鏡都曾觀測到并有記載。 可見，在天體之間的“吞食”現(xiàn)象也會經(jīng)常發(fā)生。 無法治罪的破壞者地球雖然有稠密的大氣層保護著以避免遭受撞擊，但有史以來，隕星還是在不斷撞擊著這顆行星，從而在地球上形成了大量的隕石坑。其中有一些在地面上很容易觀察到，另一些則只能從遠距離的衛(wèi)星照片上才能看到。據(jù)科學(xué)家說，目前地球上已經(jīng)確定了147個撞擊坑的位置，每年還要新增3～5個。所有星體創(chuàng)痕都可看到隕石碎片或沖擊波所造成的撞擊遺跡，但在撞擊地點也有可能看不到隕石碎片，那是由于在隕石落到地面之前即已在空中氣化，或者已被風(fēng)化作用徹底消除。在許多情況下，沖擊波十分強有力，隕星在大氣層中即已分解，隕石坑與其他傷都是由沖擊波獨立完成的。地球上某些隕石坑的歷史只有幾千年，它們都很小，直徑小于0.5千米，幾乎遍布于全球，如沙特阿拉伯、俄羅斯、澳大利亞、愛沙尼亞、阿根廷，及美國的哈維蘭。目前世界上最年輕的隕石坑是在西伯利亞錫克霍坦——阿林地區(qū)，直徑只有27米，生成時間是1947年。 隕石的質(zhì)量很大，哪怕是一小塊降到地球上，也會產(chǎn)生巨大的沖擊力。因此，它往往也會給人類帶來一定的危害。1971年的一天清晨，康涅狄格州的一個家庭被一聲巨響驚醒了。后來發(fā)現(xiàn)他家屋頂上有一個洞，一塊重達340克的石頭落到臥室里。8年后，同一城市里又有一塊2500克重的隕石擊穿了另一戶人家的屋頂。 有關(guān)科學(xué)家認為，這兩塊隕石可能是從同一母體分裂出來的。在美國，類似這樣撞擊建筑物的記錄已達20多起。另外，也發(fā)現(xiàn)了隕石擊死動物和擊傷人的事件。1954年秋天，美國有一位婦女在沙發(fā)上午睡時，被一顆隕石擊中。在此之前，隕石的速度被屋頂、臥室天花板所減慢，又在無線電收音機上彈跳了一下，而且她身上蓋了兩條被子，但該婦女還是被這4千克的石頭打得又青又腫。但也有有趣的事，1992年，一顆球粒隕石在落地之前擊穿了一輛雪佛萊汽車的車身。當(dāng)汽車所有者發(fā)現(xiàn)它時，它仍然是熱的，還聞得出硫磺味。而這輛汽車因“奇遇”而身價倍增。 星際風(fēng)暴太陽風(fēng) 在風(fēng)和日麗的日子，我們很難想到大氣層外的宇宙空間卻是另一番景象，那里風(fēng)暴頻繁猛烈。這些風(fēng)暴比我們常見的臺風(fēng)要強大千萬倍。在太陽系中，這種風(fēng)暴被稱為太陽風(fēng)。 太陽大氣的最外層叫日冕，主要由高度電離的質(zhì)子和電子組成。當(dāng)太陽向外傳播熱量時，日冕受高溫膨脹而不斷地向外拋射粒子流，形成了太陽風(fēng)。太陽風(fēng)異常強大，在地球附近，它的速度達到450千米/秒。一旦太陽表面出現(xiàn)劇烈活動，太陽風(fēng)風(fēng)速可超過1000千米/秒。這種猛烈的風(fēng)暴每秒鐘可將100萬噸物質(zhì)從太陽身上帶走，當(dāng)然這對碩大無比的太陽來說是微不足道的。在太陽50億年的生命中，由于太陽風(fēng)而逃逸的物質(zhì)還不到它全部質(zhì)量的百萬分之一。天文學(xué)家通過現(xiàn)代儀器觀測，認為在浩瀚宇宙中，在其他許許多多的星際間也刮著這種“星際風(fēng)暴”。這種“星際風(fēng)暴”對恒星的行星都有著很大的影響。 星空中到底有幾個太陽中國有一個古老的神話，叫做“后羿射日”。 傳說在遠古的堯帝時代，天上一下子出現(xiàn)了十個太陽!真不得了啦，江河枯竭了，草木禾苗枯死了。在這種危急時刻，堯帝命神箭手后羿射掉多余的太陽。結(jié)果，后羿把九個太陽紛紛射落在地，只剩下一個太陽在天上。這個傳說是真是假，已無法考證，但天空中出現(xiàn)多個太陽的奇景卻有多人親眼目睹。 三日同輝 如1981年4月18日清晨，海南島東方橋的人看到這樣一個奇跡：那天早晨，紅艷艷的太陽已升上天空，人們習(xí)慣性地抬頭一望 ，天空居然有三個太陽，除了東方的一個，相隔數(shù)米的西邊居然還有兩個太陽，三個太陽之間還有一條絢麗的彩環(huán)相連。真有那么多太陽嗎?當(dāng)然不是，太陽是千真萬確地獨一無二。原來，這是大氣變的戲法。這種現(xiàn)象在科學(xué)上稱為暈。在離地面6～8千米的空氣中，無論冬夏都存在大量的冰晶體，它們有著不同的形狀，當(dāng)太陽光照射到這些冰晶上，就會像照在玻璃三棱鏡一般被折射，或者像射在鏡面上被反射出去。由于陽光被折射后偏折出不同角度的光，就會在太陽周圍形成光環(huán)暈，從而出現(xiàn)太陽的孿生幻影 。 彗星的倉庫彗星是最令人炫目的天上奇觀。在我國古代對慧星就有過記載了?？墒敲磕甓加袔最w以前從未記錄過的彗星突然闖入太陽系的內(nèi)圈。它們是從哪里來的呢?1950年，荷蘭天文學(xué)家簡·奧爾特通過彗星軌道的統(tǒng)計研究，提出了一種看法：盡管彗星距離太陽很遠，但它們?nèi)允翘栂档某蓡T。他認為在平均距離2萬天文單位處存在著一個儲存彗星的倉庫——奧爾特云。這彗星倉庫雖然從來沒有被看到過，但許多天文學(xué)家認為有強有力的證據(jù)可以證明這個“倉庫”的存在。在那里，有多達1億～1萬億顆彗星在飛動著。另外，美國天文學(xué)家杰拉德·柯伊伯也提出，宇宙中存在著另一個彗星帶，那里彗星數(shù)量多達10萬億顆，此帶位于海王星外面的空間深處，比奧爾特云要近得多?？乱敛畮У膬擅蓡T在1992年和1993年被人識別出來，其后又有陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。彗星帶中的冰粒微量由于其低密度與長周期，無法聚合成行星。它們的軌道也有可能受到干擾而改向太陽系內(nèi)圈活動。這樣，我們就可以見到它們了。 美麗而神秘的彗星 水星上的“?！迸c“冰川”我們在照片上看到水星表面最大的地形特征是盆地，直徑約1300千米，四面是高出周圍平原達2千米的山巒，這個盆地在水星表層北緯30°西經(jīng)195°的地方，每當(dāng)“水手10號”飛越該盆地時，水星正好運動到它的軌道上的近日點，這個盆地恰好處在日下直射點，溫度驟升，成為水星最熱的地方，也是太陽系所有行星表面最熱的地方。人們給它取名為“卡路里盆地”。盆地貌似月球上的“月海”，因此也有稱它為水星上的“?！?。宇宙的奧妙無窮，常會有人們意想不到的事發(fā)生。沒有液體水，沒有水蒸氣的水星，卻發(fā)現(xiàn)了“冰川”。冰山直徑15～60千米，多達20處，最大的可達到130千米，都是在太陽從未照射到的火山口內(nèi)和山谷之中的陰暗處，那里的溫度是-170°左右。它們位于極地，那里通常在-100°，隱藏著30億年前生成的冰山。由于水星表面的真空狀態(tài)，冰山每10億年才溶化10米左右。關(guān)于“冰山”形成的原因還有待于進一步研究。 火星的特殊地貌火星的特殊地貌是獨一無二的。首先，火星上有最高大的火山——奧林匹斯火山。高大雄偉的奧林匹斯火山比周圍的火星表面平均高度高出25千米，地球上最高的珠穆朗瑪峰高約8.85千米，要三個珠穆朗瑪峰相疊才有奧林匹斯火山那么高?；鹕娇谝矊拸V無比，直徑有數(shù)百千米。地球上最大的火山在日本，火山口寬27千米，奧林匹斯火山之高大是雄居太陽系火山之冠的。另外，火星上有最壯觀的峽谷——水手谷。水手谷由一系列峽谷所組成，長4000千米，從邊緣往峽谷底深達6千米，這是人類知道的最深長的峽谷。美國著名的科羅拉多大峽谷總長150千米，最深處是2千米，簡直不能和水手谷相提并論。如果把火星大峽谷搬到中國的話，它可以從拉薩延伸到上海，是長江三峽的24倍長。 火星地貌 火星峽谷成為火星上的暗標志。是地球上能夠看到，又果真存在的唯一標志。而且，由于觀測者在火星上發(fā)現(xiàn)了“水”，就使尋找火星生命的科學(xué)家們信心倍增。 天王星也有光環(huán)天王星光環(huán) 很久以來，我們只知道土星有美麗的光環(huán)。但是如今已經(jīng)證實，天王星也有光環(huán)，它是繼土星之后發(fā)現(xiàn)的第二個帶環(huán)行星。 天王星曾在1977年3月10日，在一顆微弱的恒星前通過，這種現(xiàn)象叫掩食。這對天文學(xué)家來說是非常難得的觀測機會。中國和美國等五個天文臺的天文學(xué)家們在預(yù)報的時間耐心地等待著。可是，奇怪的是，在預(yù)定開始發(fā)生掩食前半小時，那顆暗星連續(xù)五次從視野中短暫消失，又被“掩食”了。接著發(fā)生土星掩食現(xiàn)象，這以后半小時，那顆暗星又連續(xù)五次時隱時現(xiàn)地又被“掩食”了?？茖W(xué)家們估計說：天王星可能被五個窄環(huán)包圍著。后來，“旅行者”2號飛越天王帶光環(huán)的天王星時，發(fā)現(xiàn)天王星共有11道光環(huán)。但是，天王星的光環(huán)卻不能與土星美麗的光環(huán)相提并論。土星光環(huán)又亮又寬，天王星的光環(huán)卻又暗又窄。天王星光環(huán)是由黑黑的巖石塊和小固體塊組成的，這些石塊是太陽系里最黑的物質(zhì)。我們在地球上看不到它。天王星每個光環(huán)都很細窄，在10～100千米之間，結(jié)構(gòu)也很簡單。 最遙遠的天體1963年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種很奇特的天體，它們在望遠鏡中看起來是個小光點，像是恒星，但又不是通常的恒星，人們就把它們叫做“類星體”。它是已知的最遙遠的天體。例如，最近發(fā)現(xiàn)的一顆類星體PKS2000——330，據(jù)推算它距離我們有360億光年。光年是光在一年的時間里跑的距離，這個類星體距離我們有360億光年之遠，它們的光來到地球上就得花360億光年的時間，這就是說，我們今天看到的這個類星體的光，實際是它在360億年前發(fā)出來的。太陽系的年齡不過是50億年左右，而人類歷史就更短了，大約只有200～300萬年。這樣看來，這個類星體的光在太陽系、地球，在人類未出現(xiàn)前就在以每秒30萬千米的速度，一刻不停地奔跑著，奔跑了360億年，才讓我們得以見到它。類星體的體積很小，它們的直徑只有普通星系的十萬分之一或百萬分之一。但是它的發(fā)光本領(lǐng)卻大得驚人，計算表明，一顆類星體竟能發(fā)出幾百萬個銀河系的能量，而銀河系是相當(dāng)于1500個太陽所發(fā)出的能量，也就是說，它相當(dāng)于幾十億顆太陽的能量。 距地球90億光年的類星體 潮汐是怎樣形成的到海邊的人都知道海水有周期性的漲落現(xiàn)象，這就是潮汐。海水每晝夜大約有兩次漲潮和退潮。海水漲潮時，淹沒了大片海灘；海水退落時，岸邊的礁石和沙灘又都顯露出來，在海灘上留下了五光十色的貝殼和各種魚蟹。 為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?科學(xué)家們認為產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因為月亮在起作用。星球間互有引力，在月球?qū)Φ厍虻囊ψ饔孟拢Ｋ∑鹕蠞q。與此同時，地球在不停地自轉(zhuǎn)，海水隨著地球的移動而移動，隆起的部分交替產(chǎn)生。背對著月球的那一面海水也同時隆起，所以，地球自轉(zhuǎn)一周的一個晝夜里，海水大約經(jīng)歷兩次隆起和兩次低落，呈現(xiàn)出一種有規(guī)律的節(jié)奏性變化。潮汐的漲落過程中主要起作用的是月亮，同時太陽也起一定作用。但太陽引潮力比月球引潮力要小。當(dāng)潮汐發(fā)生時，會產(chǎn)生翻江倒海、吞天沒日的壯觀景象。所以古人有“春江潮水連海平，海上明月共潮生”的詩句。 生靈的“保護神”——臭氧浩瀚無邊的宇宙中，到目前為止，除地球之臭氧層外，人類還沒有找到有生命存在的星球。萬千生靈生存在地球上，人們往往會想到太陽的功勞，它賜給萬物光和熱。但是，人們卻很少談到太陽對地球上萬物所造成的威脅。原來，太陽是一個巨大的不停地發(fā)出強大的紫外線、X射線等輻射線的星體。而這些輻射足以殺死一切生物。為什么萬千生靈會安然無恙？原來是得益于臭氧的保護。 在地球的外圍空間，從地面到1000千米左右的高空，形成了地球的大氣層，距地面11～60千米高空之間為平流層。在平流層中，有一個厚度約為10千米左右的臭氧層。據(jù)科學(xué)家測量，臭氧平均只占大氣的1/100，濃度低。但是，它卻對地球上的生物起著巨大的保護作用。臭氧，又稱三原子氧，它能強烈地吸收太陽發(fā)射的絕大部分紫外線和X射線，使地球上的生靈免受射線傷害。所以，人們稱臭氧是生靈的“保護神”。 神秘的磁暴現(xiàn)象有一個有趣的故事：一位電報員夜間坐在電報機前值班，周圍是一片黑暗與寂靜。突然電報機響起來，并收到一些斷斷續(xù)續(xù)的，令人莫名其妙的信號。而白天時，也曾經(jīng)有過一種外力妨礙收發(fā)電報的工作，把信號擾亂了。電報機上的這種奇怪事件，曾經(jīng)引起了許多神話。但是，后來人們明白了真相，原來這些都是因為磁暴現(xiàn)象的影響。 在20世紀60年代，科學(xué)家們用空間探測器證實了太陽風(fēng)的存在。當(dāng)太陽上面有大的爆發(fā)現(xiàn)象(太陽爆發(fā)、色球爆發(fā)等)，特別是強烈的耀斑出現(xiàn)時，太陽風(fēng)帶電微粒急增。由于地磁場的作用，太陽風(fēng)里相當(dāng)一部分的帶電微粒，沿著磁力線回旋在南、北磁場附近的地球高空中。這樣，處在高層大氣中的各種氣體原子和分子會受到帶電粒子的撞擊、電離和激發(fā)，從而使之產(chǎn)生出一種類似于充氣管所出現(xiàn)的輝光，這便是極光現(xiàn)象；與此同時，在地球的磁場里往往會發(fā)生明顯的磁暴現(xiàn)象，電訊中斷了，指南針的磁針發(fā)了瘋似的亂轉(zhuǎn)。 磁暴 帶手臂的旋渦星系漩渦星系是指具有旋渦狀結(jié)構(gòu)的河外星系。從外表看，它就像從靠近中心比較亮的霧核中伸出的旋渦星系臂，像鐘表發(fā)條那樣，沿著旋渦形圍繞核旋轉(zhuǎn)。它的中心區(qū)為透鏡狀，周圍繞著扁平的圓盤，因此，又把它叫做透鏡星系。旋渦星系通常有一個結(jié)構(gòu)稀疏的暈，叫做星系暈?；\罩著整個星系。再往外可能還有更稀疏的氣體球，稱星系冕。星系的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的10億～1000億倍。典型的旋渦星系是仙女座星系M31。它距我們約220萬光年，用肉眼能看到它像飄浮著的薄云。星系的中間部分像固體輪子那樣在旋轉(zhuǎn)，距離中心越遠，旋轉(zhuǎn)速度越低。星系的直徑大約是18萬光年左右，其質(zhì)量大約為太陽質(zhì)量的4000億倍，其中可能有4000億顆恒星。旋渦星系的旋渦形狀，最早是在1845年，科學(xué)家觀測獵戶座星系M51時發(fā)現(xiàn)的。旋渦星系可分為正常旋渦星系和棒旋星系。正常旋渦星系又可分為三種，分別用a、b、c表示，旋渦星系用字母S標，Sa型中心區(qū)最大；Sb中心區(qū)較??；Sc型中心區(qū)為一個亮核。 旋渦 有趣的橢圓星系橢圓星系是指形狀呈圓球形或橢圓形的河外星系。它們看起來就像球狀星團，不過規(guī)模更大。它的中心區(qū)最亮，向邊緣逐漸變暗。含有恒星很多，但沒有或僅有少量星際氣體和星際塵埃。質(zhì)量差別很大，質(zhì)量最小的矮星系(指光標度最弱的一類星系)與球狀星團相當(dāng)，質(zhì)量最大的超巨型星系可能是宇宙中最重的恒星系統(tǒng)，達10億個太陽質(zhì)量。 橢圓星系 橢圓星系用字母E表示。在其中很有趣的是最亮最大的星系M87，它是處女座星系團中主要的星系。這個巨大的星系有幾百個球狀星團組成的隨從。這些球狀星團在照片上因距離太遠，很難同恒星區(qū)別開來。它的中心有一個極亮的核心，顏色較藍，表明其中心有一個大質(zhì)量的十分致密的天體，很可能是黑洞。M87不僅有固定的噴射流現(xiàn)象，也有向四面八方的噴射流現(xiàn)象。 沒有核心的星系沒有核心的星系是指外形不規(guī)則，沒有明顯的核和旋臂，也沒有旋轉(zhuǎn)對稱性的星系，這種星系用字母I rr表示。在全天亮星系中，只占5%，該星系也可分為兩類。一類是有隱約可見，不很規(guī)則的棒狀結(jié)構(gòu)；一類是無定形的外貌，分辨不出恒星和星團等組成部分，而且往往有明顯的塵埃帶。不規(guī)則星系具有中等的和小的光度，它們多數(shù)是矮星系。平均絕對星等是-14等，直徑為1500～3000秒差距。麥哲倫云屬于最亮最大且不規(guī)則的星系。它的塵埃含量少，年輕恒星多。它離銀河系很近，又與銀河系有物理上的聯(lián)系，因此有人認為它是銀河系的伴星，是麥哲倫作環(huán)球航行時發(fā)現(xiàn)的。前者距我們17萬光年，后者距我們20萬光年，直徑分別為銀河系的10%和20%。近來，發(fā)現(xiàn)在大、小麥哲倫星云之間，被由氫原子組成的氣體“橋”聯(lián)接起來。并且有人認為銀河系，大、小麥哲倫云，這三個星系構(gòu)成了三重星系。 天空中的大“螃蟹”蟹狀星云內(nèi)部膨脹情形 蟹狀星云位于金牛座中，距地球約5000光年，直徑約5～10光年。據(jù)科學(xué)家認為它是天文學(xué)家在1054年7月4日最早觀測到的超新星的遺跡。因為形狀與螃蟹相似，它在19世紀中葉獲得了蟹狀星云的名稱。1921年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它仍在膨脹，膨脹的速度約為1100千米/秒。在1968年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蟹狀星云有顆脈沖星。這說明當(dāng)核心溫度更高時會產(chǎn)生大量中微子，中微子的逃逸會帶走大量能量，從而使核心部分突然變冷，引力超過壓力，使恒星內(nèi)部坍縮而形成中子星。釋放的引力把外殼急速拋出而形成超新星爆發(fā)。并且，中子星后來還不斷向外發(fā)射能量，與外殼繼續(xù)發(fā)生相互作用，從而使遺跡具有很強的光度，向外膨脹的速度很快。蟹狀星云雖然是在接近1000年前的宋代發(fā)現(xiàn)它的爆發(fā)，但現(xiàn)在遺跡所發(fā)現(xiàn)的光竟比太陽光還要強1000倍。 星團星團是指由十顆以上的恒星組成的，彼此又具有物理聯(lián)系的恒星集團。許多較亮的星團，用肉眼或小型哈勃望遠鏡下的球狀星團M1望遠鏡就能看到。看上去，它們就像一個模糊的亮點。 哈勃望遠鏡下的球狀星團M1 星團可分為球狀星團和疏散星團兩種。不同的星團形成于不同的時代，經(jīng)歷了不同的演化過程，而且組成星團的恒星也各有特點。并且有的恒星也會因為種種原因脫離星團集體而單獨行動，也會有一些外來的天體會突然闖入星團。也就是說，星團是用一些天文學(xué)家所編的星表，和表中所載的編號放在一起命名的。1784年，梅西耶把空中103顆位置固定但又很模糊的天體編成星表，以免與彗星混淆。 1888年，德雷耶爾又編了一個《星云星團新總表》，簡稱NGC星表，搜集了7840個星云和星團等延伸天體。后來又發(fā)表NGC星表的補編，簡稱IC星表，包括5386個天體。另外，一些亮星團還有自己的專門名稱，如昂星團等。 星協(xié)星協(xié)是指由早型恒星組成的，彼此具有物理聯(lián)系的，比星團稀疏得多的恒星群。此概念是1947年阿姆巴楚米揚提出的。星協(xié)和星團相似，但并不相同，星協(xié)是由物理性質(zhì)相近，光譜型大致相同(即恒星的表面溫度相同)的恒星組成，結(jié)構(gòu)不密集。(星團則是由各種不同物理性質(zhì)和光譜型各不相同的恒星組成，結(jié)構(gòu)較密集。)星協(xié)分兩種：一種是由O型星和B型星組成的，叫O星協(xié)。直徑是100～600光年。另一種是由金牛座T型變星組成的星協(xié)，叫做T星協(xié)。直徑在10～300光年。其中常見的有目視雙星。星協(xié)是一種年輕的天體，年齡只有幾百萬年。目前已發(fā)現(xiàn)60多個O星協(xié)，20多個T星協(xié)。 奇妙的是，在某些天區(qū)內(nèi)既有O星協(xié)又有T星協(xié)。非常熱鬧壯觀。著名的獵戶座星協(xié)就是這樣的例子。這個星協(xié)夾雜在一團巨大而稀薄的氫氣云中，距離太陽大約是1500光年。而且，在這個星協(xié)中，大量的氫氣云里夾雜著大量的年輕恒星，說明恒星產(chǎn)生了氣體云這個看法。 星系團星系團 星系團是指由幾十個到幾千個彼此有一定聯(lián)系的星系組成的集團。從星系中發(fā)現(xiàn)靠近星系團的中心有凝聚現(xiàn)象，在它的附近常常有它的最亮最大的成員星系。有兩個星系在一起的叫做雙重星系。有三個以上的星系在一起的叫多重星系。有時，把不超過100個星系組成的星系團，叫星系群。平均而言，每個星系團包含有130個星系，但有的卻有上千個。星系團按形態(tài)可分為規(guī)則星系團和不規(guī)則星系團。規(guī)則星系團大致呈球形，它有一個星系非常密集的中心區(qū)。不規(guī)則星系團結(jié)構(gòu)松散，沒有一定的形狀，也沒有明顯的星系集中區(qū)。據(jù)認為，由于在大量的星系團中，有許多塵埃，在那兒，它把比較遙遠的星系團屏蔽起來，不讓我們看見它們。距離我們最近的有室女座星系團，后發(fā)座星系團和北冕星系團等。室女座星系團包含1000多個星系，距離約7000萬光年；后發(fā)座星系團也包含1000多個星系，距離我們大約4億光年，北冕座星系團只包含4000個星系，距離我們大約是12億光年。 阻隔牛郎織女的“天河”我國古代把銀河認作是天上的河流，并流傳著牛郎織女被天河阻隔，每年七月初七鵲橋相會的神話故事。其實，我國古代還給銀河起了很多好聽的名字，如天漢、銀漢、星河、銀潢等。而銀河則是現(xiàn)代天文學(xué)家給天河起的正式的名字。據(jù)科學(xué)家觀測，銀河是由無數(shù)顆亮度微弱的恒星組成的。由于銀河是恒星大薈萃，又把它稱為“銀河系”，大約有2000億顆恒星。太陽系也屬于這個“銀河系”之列，但并不是“銀河系”的中心，它離銀河系中心還有3萬光年的距離呢!由于太陽不在銀河中心部分，所以看起來銀河系中各部份并不都一樣亮。而在人馬座周圍的恒星的亮度都很強，那是因為銀河系中心就在人馬座的方向上。 欣賞銀河的最好時光是初秋(9月)，銀河在黃昏已升到了橫跨西南——東北的天頂上，極為美麗。在夏夜(7月)22時左右去欣賞銀河也是很合適的。當(dāng)你在夏夜的戶外納涼賞空時，如果晴空無月，你會看見一條又寬又明亮的帶子橫貫天穹，這就是“天河”。 具有最強磁場的天體脈沖星 脈沖星是指具有短周期脈沖輻射的恒星，是20世紀60年代發(fā)現(xiàn)的又一種新型天體。1967年，休伊什和貝爾發(fā)現(xiàn)了第一個脈沖星。脈沖星的發(fā)現(xiàn)被譽為20世紀60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)之一，休伊什因此獲得了1974年度諾貝爾獎。脈沖星的發(fā)光是發(fā)射無線電波，或者別的射線，是從它兩側(cè)相對應(yīng)的兩塊很小的地方發(fā)出來的，別的地方是發(fā)不出光束的，所以是暗的。脈沖星自轉(zhuǎn)的時候，就是利用它們的“探照燈”掃過天空，使我們地球上的儀器能接收到信號，好像一下一下地發(fā)訊號，脈沖就是這樣形成的。脈沖星和別的天體相比，有許多奇異的性質(zhì)。它是一種高速自轉(zhuǎn)的天體，貝爾他們發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星，是每隔一秒鐘接受到一個脈沖訊號。就是說，這顆脈沖星自轉(zhuǎn)時間是一秒鐘。脈沖星表面溫度高達攝氏1000萬度。它的能量大約是太陽輻射能量的100萬倍。它是目前所知的具有最強磁場的、超強輻射的奇異天體。 最強的天體射電源射電源是指宇宙中發(fā)射無線電波的天體。1932年，科學(xué)家在研究越過大西洋的無線電通訊的靜電干擾時，在短波接收機上,“捕捉”到了一種十分微弱的噪聲。幾年以后，人們了解到太陽也在發(fā)射電波。迄今為止，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3萬多個射電源。但在這些射電源中，能精確地定出位置，找出與之相對應(yīng)的光學(xué)天體的大約只有幾百個。其中只有少數(shù)是恒星，絕大多數(shù)是星云(射電星云)和星系(射電星系)。 天鵝座A射電源是至今為止所知道的最強的天體射電源。它位于天鵝座中，故得此名。天鵝座A射電源是河外星系的天體，距離我們約100億光年。通過巨型光學(xué)望遠鏡，在天鵝座A射電源的位置上，有兩個暗弱的星系連在一起，也就是說，從外表來看，它是一個雙星系。這個射電源在向四側(cè)拋射大量物質(zhì)，規(guī)模很大。天鵝座A發(fā)出的射電源能量估計為10.45爾格/秒，比太陽所發(fā)出的全部能量還大10.11倍。 大爆炸宇宙模型人們對于宇宙的演化的假設(shè)有許多種。大爆炸宇宙模型是其中一種。大爆炸宇宙模型是認為宇宙當(dāng)初處于超高溫，超高密的狀態(tài)，以后發(fā)生大爆炸膨脹成為現(xiàn)今宇宙的一種宇宙演化理論。這是20世紀40年代發(fā)現(xiàn)了太陽的巨大能源來自熱核反應(yīng)后，天文學(xué)家伽莫夫把宇宙膨脹論和基本粒子的運動聯(lián)系起來，從而提出了這種宇宙模型。這種理論認為，宇宙早期是一個具有上萬億度和比水的密度大百萬億倍以上的原始大火球。以后，火球發(fā)生了迅猛的大爆炸，宇宙開始膨脹。輻射溫度和物質(zhì)密度迅速下降。當(dāng)溫度降到攝氏100億度以上時，原先宇宙中的中子、質(zhì)子、電子、光子等基本粒子相互結(jié)合形成各種元素，當(dāng)溫度降低到攝氏100萬度后，形成化學(xué)元素的過程結(jié)束，物質(zhì)都以等離子體的狀態(tài)存在。當(dāng)溫度降到攝氏4000度以上時，等離子體復(fù)合為氣體，由于宇宙不斷膨脹，溫度繼續(xù)降低，氣體凝聚形成星系、星系團、恒星，從而逐漸演化為今天看到的宇宙。 小行星的命名權(quán)可以“出賣”嗎世界之大，無奇不有。在小行星的命名史上記載著一件荒唐可笑的怪事。一個天文學(xué)家在報刊上大登廣告，要以250金鎊的代價“出賣”他剛剛發(fā)現(xiàn)不久的小行星。 這件事是發(fā)生在大名鼎鼎的發(fā)現(xiàn)了125顆小行星的奧地利的天文學(xué)家帕里沙身上。雖然他有很大的名氣，卻生活儉樸，非常貧窮。根據(jù)預(yù)報，1886年8月29日在非洲將發(fā)生一次日全食。對于一個天文學(xué)家，這當(dāng)然是一次非常難得的機會。帕里沙決心遠征非洲，可是卻苦于沒有經(jīng)費。他開始求助于政府，求助于王公貴族，可都無濟于事，因為在當(dāng)時，根本沒有人重視科學(xué)研究。時間一天天迫近了，帕里沙仍然兩手空空，被逼無奈，他只好想出了這個頗具諷刺意味的主意。他登廣告說：為了要去非洲觀測日食，他愿意把剛發(fā)現(xiàn)不久的(250號)小行星的命名權(quán)轉(zhuǎn)讓給別人，代價是250金鎊。廣告登出后不久，一位有名的男爵便登門協(xié)商。結(jié)果，他用250金鎊交換了小行星的命名，那就是他妻子的芳名——貝蒂娜(250號)小行星。 宇宙塵埃的價值當(dāng)一陣風(fēng)刮過或一輛車疾馳而過時，街道上頓時揚起一些細小的灰土，在陽光下彌漫著，我們把這些小灰土稱為塵埃。在地球上塵埃是令人厭煩的污染物，然而，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在茫茫的宇宙中，塵埃竟無處不在。這個發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們?nèi)绔@至寶，并給太空中的塵埃定名為“宇宙塵?！?。 宇宙塵埃 科學(xué)家們?yōu)槭裁磳τ钪鎵m埃這樣感興趣呢?原來，他們認為，人類可以從這些細微的宇宙塵埃中揭示太陽系乃至整個宇宙的演變過程，甚至可以因此揭開生物起源的奧秘。1998年2月6日，美國國家宇航局發(fā)射了“宇宙塵埃”號太空探測器，這枚探測器除了收集宇宙塵埃外，還要收集一顆彗星發(fā)射出的顆粒。在今后7年中，“宇宙塵?！碧柼仗綔y器將環(huán)繞太陽運行三周，采集星際塵埃。在收集好宇宙塵埃后，“宇宙塵?！碧柼綔y器將帶著有宇宙塵埃的容器返回地球。那時，科學(xué)家們可用最精密的顯微鏡及其他儀器來細致地研究宇宙塵埃。宇宙物質(zhì)形成之謎就真相大白了。 銀河系的誕生銀河系的物質(zhì)密集部分組成了一個圓盤，這個圓盤好像一個扁平的盤子，我們稱其為銀盤。銀盤中心隆起的球形部分叫銀河系核球。核球中心有一個很小的物質(zhì)高度集中的區(qū)域，叫做銀核。銀盤外面是一個范圍廣大，近乎球形的結(jié)構(gòu)，叫做銀暈。銀暈外面還有銀冕，銀冕也大致成球形。銀河系大概是這樣形成的，大約在100億～200億年之前，在漫無邊際的宇宙深處，有一個龐大的星系際云塊，它一邊自轉(zhuǎn)，一邊收縮，在收縮過程中分裂成了三個云塊，一個大云塊和兩個小云塊。其中那個大云塊就形成了銀河系。在氣體密度高的中心附近，氣體云進一步分裂成許多微小的云塊，這些微小的云塊逐漸形成了恒星，開始在宇宙空間發(fā)光。在外側(cè)，氣體云和塵埃沒形成恒星，由于銀河系整體的自轉(zhuǎn)而逐漸落向銀河系的自轉(zhuǎn)面，從而形成了目前的銀盤。但這些外側(cè)氣體仍在相互碰撞著，逐漸演變成包圍中心的薄圓盤。 銀河系 恒星演化的“三步曲”恒星的一生中都充滿著爆炸、分化和組合，其演化要經(jīng)歷三個階段： 早期階段，氣體星云在引力作用下形成恒星。由于宇宙中彌漫著許多很稀薄的星際物質(zhì)，它們在受到擾動后，會聚集為星云。密度足夠大的星云在自身引力作用下，不斷收縮而使溫度升高。等到中心溫度升高到攝氏1000萬度左右時，氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻?yīng)所產(chǎn)生的巨大能量，使其內(nèi)部壓力增加到足以和引力相抗衡時，星云便不再收縮，成為一顆正常的恒星。 于是恒星進入另一個新的階段——恒星中期。在此階段，其內(nèi)部進行熱核反應(yīng)，使恒星發(fā)光，一種核反應(yīng)接著另一種核反應(yīng)，直到核燃料消耗完畢。這時恒星便形成溫度低，顏色紅，體積大的紅巨星。 恒星到了晚年階段，核反應(yīng)結(jié)束了，在引力作用下，恒星發(fā)生激烈的坍縮和爆發(fā)，形成各種致密天體。 這就是恒星演化的“三步曲”。 預(yù)報水患的恒星最亮的恒星——天狼星 天狼星又被叫做大犬座A。它是大犬座中的一顆雙星(德國天文學(xué)家貝塞耳在1844年宣布天狼星是一顆雙星)。雙星中的亮子星是一顆比太陽亮23倍的藍白星。距太陽約8.6光年。天狼星的伴星是美國天文學(xué)家克拉克在1862年最先發(fā)現(xiàn)的，這顆伴星（天狼B）用大望遠鏡就可以看見，是第一顆被發(fā)現(xiàn)的白矮星(顏色是白的，和天狼星的顏色一樣，但是它的個頭矮小，故給它起這個名字)。迄今為止，這類星已經(jīng)被找到了一千多顆了，在銀河系中沒有被發(fā)現(xiàn)的白矮星還有很多。古埃及人把天狼星稱為索蒂斯(女神名)，他們早就觀察到，當(dāng)天狼星正好出現(xiàn)在太陽升起之前時，尼羅河三角洲就開始泛濫。天狼星是夜空中最亮的恒星，是目視雙星中的典型代表(目視雙星是指通過望遠鏡，用人眼或照相機能夠直接分辨出由兩顆子星所組成的雙星。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)的目視雙星有3萬多對）。它的軌道周期大約是50.1年。 魔星在英仙星座有一顆奇怪的星，古代阿拉伯人叫它“魔星”。這是因為它的亮度明顯地變化不定，有時變暗，有時變亮，就像魔鬼一樣難以捉摸，變幻莫測。我國古代則把它叫做大陵五?！澳恰睘槭裁从袝r亮有時暗?原來它是一顆交食雙星。這對雙星的兩顆子星在互相繞著轉(zhuǎn)，當(dāng)一顆子星轉(zhuǎn)到另一顆子星面前時，就把另一顆子星遮住了一部分，使它變暗了。但是不會被完全遮住，所以不會完全看不見。等這顆星轉(zhuǎn)過去后，另一顆星就又亮了。這情形就像月亮掩食太陽形成的日食一樣。科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)，“魔星”每2天20小時40分就會變光一次，它的兩個子星相距2000萬千米，離我們有150億光年。 “魔星”是我們最先發(fā)現(xiàn)的一顆交食雙星。這個秘密是由英國一位年輕的天文愛好者，名叫古德里克發(fā)現(xiàn)的，他當(dāng)時還不滿18歲，而且天生聾啞，只活了21歲。他克服困難長期堅持觀察“魔星”(大陵五)。終于發(fā)現(xiàn)大陵五原來是個亮度有規(guī)律的，周期性變化的雙星，從而對天文學(xué)做出了重大貢獻。 耀星耀星是指幾秒到幾十秒內(nèi)亮度突然增強，經(jīng)過十幾分鐘或幾十分鐘后又慢慢復(fù)原的一類特殊的變星。它們的亮度在平時基本上不變，亮度增強時有的可增到百倍以上。但這樣的亮度只能維持十幾到幾十分鐘，看起來好像一次閃耀，所以取名為耀星。 所有已知的絕大多數(shù)的耀星都是既小又冷的紅矮星。光度很低，耀亮?xí)r間短。所以，我們只能看出離太陽較近的耀星。太陽附近的耀星同太陽的耀斑活動很相似(但規(guī)模比太陽耀斑活動大得多)。因此，有的科學(xué)家認為耀星是由于恒星上的耀斑爆發(fā)造成的?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的太陽附近的耀星有近100顆，在一些星團或星協(xié)中也發(fā)現(xiàn)了耀星，其中昴星團區(qū)發(fā)現(xiàn)最多，達460多顆。獵戶座大星云區(qū)則有300多顆僅次之。 但實際上，耀星的實際數(shù)目很多，耀星表面存在局部活動區(qū)，耀亮就發(fā)生在這些區(qū)域，并且在同一區(qū)域可以多次發(fā)生耀亮，而且從理論上推算，耀星表面存在強磁場。據(jù)估計，銀河系的恒星中，約80%～90%可歸入耀星的范疇。 能爆發(fā)的恒星新星，全稱為“經(jīng)典新星”。我國古人稱它們?yōu)椤翱托恰?。它是能爆發(fā)的一類恒星。爆發(fā)時，光度能暫時上升到原來正常光度的數(shù)千乃至上萬倍。在爆發(fā)后的幾個小時內(nèi)，新星的光度就能達到極大，并且在數(shù)天內(nèi)(有時在數(shù)周內(nèi))一直保持很亮，隨后又緩慢地恢復(fù)到原來的亮度。這種恒星爆發(fā)前一般都很暗，肉眼看不到。當(dāng)爆發(fā)時，光亮的突增會使它們在夜空中很容易被看到。對于觀測者來說，這種天體就好像是新誕生的恒星。所以稱之為新星。新星爆炸幾年、幾十年或者幾百年后又會觸發(fā)新的爆炸。 在銀河系中，目前已觀測到的新星大約是200個，在其他星系中也找到了不少新星。通常是在星座前面加英文字母N，在后面加爆發(fā)年代來給新星命名的。例如，1975年發(fā)現(xiàn)的天鵝座新星用NCyg1975來表示。新星有時也用變星命名法來表示，如上述新星也可用V1500Cyg來表示。(Cyg是天鵝座的略號)。爆發(fā)不止一次的新星叫再發(fā)新星，再發(fā)新星比較少見，到目前為止，已知的再發(fā)新星僅約10顆。 會眨眼的恒星在晴朗的夜晚看星星時，怎么數(shù)都數(shù)不過來。我們眼睛能看到的星星絕大多數(shù)都是恒星。它們都和太陽一樣，本身能發(fā)光發(fā)熱。恒星看上去就像一群調(diào)皮的孩子在眨眼睛一樣，一閃一閃地跳動。恒星為什么會“眨眼”呢？這是由于地球周圍的大氣造成的。地球周圍有一層厚厚的大氣，各個地方的疏密程度不一樣，而且大氣又不是靜止不動的，總有氣流在流動，這就使得各個地方大氣的疏密程度都在變化。光線是直線傳播的，但是光從一種物質(zhì)中傳播到另一種密度不同的物質(zhì)中的時候，它的傳播方向就會改變，也就是光線走的路會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。恒星發(fā)來的光穿過大氣層的時候，由于各個地方的大氣密度不同，就會折射。同時，又由于各個地方的大氣密度在不斷變動，這就使得星光偏折的方向不是固定的，一會兒左，一會兒右，一會兒前，一會兒后。這樣，到達你眼睛中的星光就會一下強，一下弱了。所以你就會覺得恒星忽明忽暗，一眨一眨的。 不同年齡的兩類星銀河系中有兩種不同類型的恒星：星族Ⅰ星和星族Ⅱ星。這兩類星是按它們的相對年齡來區(qū)分的。后者比前者要老得多。當(dāng)宇宙充滿著氫和氦的氣體時，星族Ⅱ星就已出現(xiàn)了。它們的體內(nèi)幾乎不含重元素(比氦重的元素)。它們輻射出來的能量來源于氫和氦等輕原子核的聚變反應(yīng)。到聚變物質(zhì)耗盡時，這些星就不再發(fā)光了。星族Ⅱ星死亡時，它們的物質(zhì)都散布到空間。這些塵埃的一部分最終合并到新形成的星族Ⅰ星中。 宇宙中的物質(zhì)就是這樣死而復(fù)生地往復(fù)循環(huán)著。雖然星族Ⅰ星中的大部分物質(zhì)是氫和氦，但它也含有重元素，約占其質(zhì)量的1%～2%。這些較重物質(zhì)是從恒星收集來的較輕元素聚變產(chǎn)生的。太陽是星族Ⅰ中的一員，它體內(nèi)就含有曾經(jīng)屬于前一代恒星的物質(zhì)。當(dāng)然，也可以從星族Ⅰ星和星族Ⅱ星的天區(qū)位置來區(qū)別它們。銀河系的外形像一個飛碟，星族Ⅰ星主要分布在銀盤內(nèi)，星族Ⅱ星則大多位于銀河星系的中心核球和包圍著此核球的銀暈中。 超新星對人類有什么作用天文學(xué)家們認為“超新星”與生命有關(guān)，若沒有超新星，就不會有人類，地球上就沒有生命，而地球本身也不會存在。在宇宙剛剛誕生時，只有氫和氦兩種最簡單的元素存在著。早期的星體是由氫和氦組成的，但星體核心有可能存在著更為復(fù)雜的微粒，如二氧化碳、氧、氮、硅等，甚至比其他更為復(fù)雜的元素，如鐵。即使一顆星體變成了紅色巨星，而后又塌陷了，這些元素也仍然能留在聚縮的核心里，而只有當(dāng)“超新星”爆炸時，這些復(fù)雜的元素才能散射到空間，并同宇宙中的氣狀云霧混在一起，形成塵埃。當(dāng)一顆星體從這樣的“被污染過的云”中生成時，就形成了“第二代星”，它們的組成中包含著這些復(fù)雜的元素。太陽就屬于“第二代星”，地球上每個原子及我們身體內(nèi)的每個原子都曾是爆炸的星體核心中的一部分。沒有“超新星”，太陽系可能只有氫和氦，地球和地球上的生命也不會存在。可見，“超新星”與人類的關(guān)系太密切了。 超新星 一主一仆相伴而行在宇宙中，雙星是天文學(xué)家所珍愛的星體。因為，它們?yōu)樘煳膶W(xué)家測定恒星的大小、形狀、密度、質(zhì)量、距離等提供了方便條件；為研究恒星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、爆發(fā)以及恒星間的各種相互作用提供了有利條件，并且為研究許多恒星的演化提供了寶貴的樣品。說來說去，什么是雙星呢?雙星是指在宇宙中，或者是表面看上去是一對的，或者兩星彼此確實有物理聯(lián)系，而且彼此距離非常近的兩顆星。其中較亮的一顆叫做主星，較暗的一顆叫做伴星。也有把質(zhì)量大的叫做主星，質(zhì)量小的叫伴星。總之，雙星猶如一主一仆在廣闊的宇宙中相伴而行。在恒星世界中，雙星是很普遍的現(xiàn)象，它是規(guī)模最小的恒星集團。據(jù)研究，在太陽周圍5.2秒差距(約17光年)的范圍內(nèi)共有60顆恒星(包括太陽)，其中有33顆單星，雙星就有11對，共22顆。雙星的顏色是五彩繽紛的，雙星的子星更是五花八門，而且在星協(xié)、星團、星云和河外星系中，也都發(fā)現(xiàn)有雙星。 “定地”恒星——天鵝座61號天鵝座61號是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆有伴星的恒星。它的兩個子星互相繞轉(zhuǎn)的周期約為650年，質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的1/100。它是人類第一批測出的星與地球之間距離的恒星之一。而且，自那以后，天鵝座61號就被當(dāng)做一顆“定地”恒星，名氣日益大起來了。 天鵝座61號與地球的距離是1837年貝賽耳計算出來的。他運用恒星視差的方法，測算出天鵝座61號距地球523000個天文單位(1個天文單位相當(dāng)于日地間的平均距離——大約9300萬英里)。貝賽爾之后的天文學(xué)家繼續(xù)測量恒星距離，他們進入的空間越來越深，發(fā)現(xiàn)的恒星距地球越來越遠，天文單位不再是衡量天體間距離的尺度。光的傳播速度是每秒鐘186000英里——這是已知宇宙中任何粒子或能量流所能達到的最大速度。一光年就是光在一年中傳播的距離——大約10萬億千米。天鵝座61號距地球是10.9光年。這個測算結(jié)果曾使公眾大為震驚——它離我們太遙遠了。然而，現(xiàn)在看來，天鵝座61號還算是我們的近鄰呢! “量天尺”——造父變星造父變星 把造父變星稱作“量天尺”是名符其實的。因為當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一顆造父變星，只要測到它的光周期，利用周期光度關(guān)系可以得出造父變星的平均絕對星等，再由觀測定出它的視星等，我們就可以計算出它所在星團或星系的距離。造父變星有什么本領(lǐng)能擔(dān)此重任呢？ 因為這類變星的典型星叫造父一，所以稱為造父變星。變星連續(xù)兩次變亮的時間增強和減弱，使它們在繁星中易于定位和再定位。造父變星的周期與光度之間有著很重要的關(guān)系：即造父變星的光變周期越長，其光度就越大。這種光變周期與它的光度使之屬于巨星和超巨星一類天體，一顆30天周期的造父變星平均比太陽亮4000倍，一顆1天周期的造父變星，平均也比太陽亮100倍。因此，即使它們離太陽很遠，也都能被人們看到。 暗星云為什么是“黑”的1784年，赫歇爾父子最先發(fā)現(xiàn)天空中明亮的銀河。從天鵝座開始，銀河好像有一條“巨大的裂縫”，縱貫銀河系，要把銀河系劈成兩半似的。這片廣大的暗區(qū)就是氣體和塵埃組成的一塊暗星云。其實，在廣闊的銀河系中這種黑暗星云簡直不計其數(shù)。至于說到暗星云為什么黑，這是因為暗星云中含有大量的微小固體顆粒，它們吸收了其背后射來的星光，阻擋可見光線的傳播，從而使背景星光減弱。暗星云是一種既不反射所含的恒星的光，自身也不發(fā)光的氣體云。另外，我們知道暗星云中含有的微小固體顆粒即“星際塵”的直徑只有0.1～1微米，它的密度遠比汽車排出的氣體要稀薄得多。既然如此稀薄，又為什么顯得黑暗呢？這是因為在巨大的宇宙尺度范圍內(nèi)，暗星云周圍沒有亮星。盡管1立方米空間只有一粒直徑1微米的星際塵，遠遠地遙望上去，看到的星際塵也像被重疊地排列起來，它的結(jié)果就是使觀測者完全看不到遙遠的那一側(cè)。因此，看上去它就是黑的。 多種多樣的星星晚上看星星的時候，覺得所有的星星都“長”得一模一樣，沒有什么區(qū)別。但是，假如你仔細地觀察，就可以發(fā)現(xiàn)，它們彼此是大不相同的。最顯著的不同點是星星的顏色各不相同，有的像一團火，或者說像紅色信號燈那樣閃爍著，天蝎座就是這樣；獵戶或織女星都是白色的。這是因為它們表面的熾熱程度各不相同。太陽表面溫度約攝氏6000度，比太陽還要熾熱的星放白色的光；和太陽熱度不相上下的放黃色的光；表面溫度比太陽低的放紅色的光。星和星之間的區(qū)別不僅在于顏色，有些看上去好像是單個的星，實際上是兩個、三個或更多聚在一塊放光，因為距離遠，我們?nèi)庋劭春孟裰挥幸活w星。另外，有的星亮度比較穩(wěn)定，有的亮度在不斷變化。亮度變化的星也不都一樣，有的從亮到暗，從暗到亮，很有規(guī)則；有的就不大有規(guī)則?？傊切且捕际歉鞑幌嗤?。 什么是亮星云1694年，一位科學(xué)家看到并描述了獵戶星座中的一個明亮的模糊區(qū)域，它看上去像一片發(fā)光的云，后來被稱為星云。現(xiàn)在，我們稱其為獵戶星云。這就是一個亮星云，它是一個巨大的由塵埃和氣體組成的云狀物，大約有30光年寬。如果把整個太陽系即從太陽到最遠的彗星，放入到獵戶星云中，太陽系將消失在星云的無限空間中，甚至能夠輕松地容納太陽及其附近的12顆恒星。 亮星云是指較亮的星云。它之所以亮，是因為這個星云中含有星星，因為星云本身是不發(fā)光的。如獵戶星云中包含著許多星星，激發(fā)了氫氣，使之發(fā)出綠色的光輝。它的直徑達300光年，但只有直徑27光年的一小部分被星云照亮，從而被我們看到，但這部分對我們?nèi)祟悂碚f已經(jīng)是太大了。其實，從總體上來說，按星云發(fā)光方式不同，可分為發(fā)射星云(星云中間有一顆非常熾熱的恒星，星云吸收此星的紫外輻射后再發(fā)射可見光輻射)，反射星云(反射近處亮星云)兩種。 天空中的流浪漢行星是繞太陽或其他恒星作公轉(zhuǎn)運動的天體(彗星、流星或衛(wèi)星除外)，繞太陽公轉(zhuǎn)的已知八大行星，分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。 行星本身不發(fā)光，因表面反射太陽光而發(fā)亮，有顏色特征和亮度變化，在群星之間時現(xiàn)時隱，時進時退，人們稱之為天空中游蕩的天體。行星可以有不同的分類。以地球軌道為界，地球軌道以內(nèi)的行星稱地內(nèi)行星，如水星、金星。地球軌道以外的木星、土星、天王星、海王星和冥王星就稱為地外行星；以小行星帶為界，靠近太陽的水星、金星、地球、火星稱為內(nèi)行星，遠離太陽的木星、土星、天王星、海王星、冥王星就稱為外行星；還有一種根據(jù)質(zhì)量、大小來分，類似于地球的水星、金星、火星和地球稱類地行星。其他星(冥王星例外)都類似于木星，又稱為類木行星。近年來的觀測說明，行星可能不是太陽系特有的，太陽系以外的其他恒星也有可能擁有行星系統(tǒng)。 躺著旋轉(zhuǎn)的行星——天王星天王星是太陽系里唯一躺著繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星。它是太陽系八大行星之一(“巨行星”之一)，是18世紀杰出的天文學(xué)家赫歇耳在他的私人觀測臺用自制6英寸望遠鏡觀測到的，也是望遠鏡發(fā)明以后發(fā)現(xiàn)的第一個太陽系大天體。它的直徑大約是地球的4倍，質(zhì)量為太陽的1/221692(1970年測量結(jié)果)，密度是水星的1.15倍。天王星的化學(xué)組成70%是氫，其余主要是氦。天王星的軌道是一個偏心率為0.047的橢圓，距太陽的平均距離為19.18個天文單位，公轉(zhuǎn)周期約是84.01年。迄今為止已知天王星有五顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星都在天王星赤道面附近。如果在較好的觀測條件下，用4英寸望遠鏡就可以看到天王星的外貌呈綠色，有人甚至發(fā)現(xiàn)天王星表面有模糊的斑痕。有人認為它的核心是由巖石物質(zhì)組成的，其中含有金屬鐵或鐵的化合物。核心以外是由水冰和氨冰組成的冰幔。冰幔以外是分子氫層，再向外就是厚厚的大氣層。大氣質(zhì)量大約只有行星總質(zhì)量的20%。天王星的四季和晝夜不同于地球，受到陽光照射的半球是“夏季”，背著太陽照射的半球，便是“冬季”。 沒有空氣的世界小行星由于質(zhì)量小，引力小，因而上面沒有大氣，沒有大氣的小行星世界是十分“古怪”的。 首先，不管是白天、黑夜，天穹永遠像一個巨大無比的烏黑的黑絲絨帷幕。白天的時候雖然陽光燦爛，可是就在它身旁不遠處，萬千星星就像五光十色的寶石在閃閃發(fā)光!沒有了空氣，人們就再也見不到嫵媚動人的晨羲晚霞，五光十色的閃電，震撼大地的響雷……其次，由于沒有空氣，小行星上也是萬籟無聲的死寂世界。因為我們平時聽見的各種聲音都是靠空氣傳播的。在真空中聲音失去了傳播的媒介，所以任憑你敲鑼打鼓，放炮炸山，也只像是在看無聲電影。最后，沒有大氣的世界當(dāng)然不會有江河湖海之類的液態(tài)水，因為在真空的條件下，液態(tài)水會逐漸揮發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)而逃逸到宇宙空間。 所以，小行星上既沒有空氣，又沒有液態(tài)水，是不會有生命存在的。即使我們把生命移植過去，因為它沒有電離層和臭氧層兩種“保護衣”，生命也無法生存。 失蹤一百年的“女妖精”在19世紀時，由于科學(xué)技術(shù)并不先進，所以行星的軌道常常算不精確，這就導(dǎo)致剛發(fā)現(xiàn)的小行星會重新失蹤。 其中著名的一件“失蹤”案是小行星“茜娜”失蹤案。1875年11月9日凌晨，尋找小行星的權(quán)威帕里沙，在白羊座附近發(fā)現(xiàn)了一位新客人。當(dāng)時他估計其亮度大約在十二等，并馬上把它調(diào)節(jié)到了測微十字絲的中心位置，但僅僅過了40分鐘，就發(fā)現(xiàn)它已悄悄離開了十字絲中心，向東移了一小段。顯然，這是一個小行星。他馬上向柏林皇家天文臺發(fā)了電報。11月16日柏林的報紙也正式報道了帕里沙的發(fā)現(xiàn)，并為這個新成員取名為茜娜。這是荷馬史詩中的一個女妖，她有6個頭顱，12條腿，經(jīng)常興風(fēng)作浪危及船只。當(dāng)然那只是一個神話傳說，但現(xiàn)在她卻真和天文學(xué)家開起玩笑來了，僅僅過了兩周，這個“女妖精”就失蹤了。不管天文學(xué)家們?nèi)绾斡^測都再也找不到她了。等到一個德國神父再次找到她時，已是20世紀60年代了。這個“女妖精”幾乎丟失了整整100年。 月亮從哪邊升起月亮是夜空中最引人注目的天體，民間稱其為月亮婆婆。在希臘神話中它是月神“阿爾忒彌斯”，與太陽神“阿波羅”是孿生兄妹。誰都知道，太陽是東升西落的，日復(fù)一日永沒間斷過，而月亮有時卻不上班，而且有時圓，有時缺，有人可能還搞不清月亮是從哪方升起的。其實，月亮和太陽一樣也是東升西沉，但是只有在地球進入黑夜才能看到月亮，白天哪怕月亮在你頭頂上也是看不出的。因為月亮沒有太陽明亮，月亮出沒的規(guī)律，是太陽、月亮、地球三者在運行中所處相對位置不同而產(chǎn)生的。在一個農(nóng)歷月中，月亮出沒的時間以及它在天空中的位置每天都不同。如月初的娥眉月是黃昏在西方看到的，而月末則發(fā)現(xiàn)在東方。初三、初四的娥眉月，在上午9時從東方升起，晚上9時才在西方下沉，其間大部分是白晝。我們看不到它，而在黃昏后發(fā)現(xiàn)它時，它掛在西方，并逐漸下沉。所以有人認為初三、初四的娥眉月是西方升起的，而初七、初八的上弦月中午12時從東方升起，半夜在西方下沉，所以當(dāng)人們在黃昏發(fā)現(xiàn)它時，已在南方并逐漸西沉，人們又以為它是從南方升起的。 行星際物質(zhì)行星際物質(zhì)是指太陽系行星際空間存在著的極稀薄的氣體和極少量的塵埃。行星際空間雖然空空蕩蕩，好像是空無一物。實際上，在地球軌道附近的行星空間，每立方厘米空間含有五個正離子、五個電子，還有從太陽、行星及太陽系外來的電磁波。行星際物質(zhì)的主要來源是太陽風(fēng)，也可看作是日冕的延伸。此外，彗星的碎裂，小行星的瓦解，流星體，宇宙塵埃等也都可以成為行星際物質(zhì)。電子、質(zhì)子以及氦、碳、氮和重元素的核，都是行星際物質(zhì)的質(zhì)點。其中的電子和質(zhì)子為最多，這些物質(zhì)在太陽大氣中本來就有，當(dāng)太陽風(fēng)高速向外流動，遇到行星際氣體時就停留在那里，形成了行星際物質(zhì)。每當(dāng)春季黃昏后，秋季黎明前不久，在中緯度和低緯度地區(qū)的人，可以看到西方地平線上(秋季在東方地平線上)有一個淡淡的三角形光錐，這就是黃道光。黃道光是由散布于黃道附近的行星際塵埃粒子散射太陽光造成的。另外，彗星的彗尾中的結(jié)點加速度很大，這種加速度是由高速太陽風(fēng)吹動氣體彗尾中的物質(zhì)引起的。 地球的起源地球的起源，實際上是與太陽系的起源密不可分的。有關(guān)地球起源的問題，到現(xiàn)在人們還是說法不一，人們正在進一步地探索、研究有關(guān)地球起源問題，人類一直處于各種假想之中。迄今所提出的各類假說大體上可劃分為兩類，即災(zāi)變論和演化說。 災(zāi)變論認為，太陽系是由一次激烈的偶然災(zāi)變產(chǎn)生的，而演化說則認為太陽系是有條不紊地逐步演變而成的。歷史上，持這兩類假說的人們各不相讓，互相對峙，時而這一派占上風(fēng)，時而另一派占上風(fēng)。正是這種爭辯，才促進人類更科學(xué)地認識地球的起源。 太陽系中的地球 20世紀60年代，人類憑借先進的太空探測技術(shù)，觀測到許多行星具有同月球上極其相似的球形山、隕石坑，最終科學(xué)家對地球和太陽系的形成得出如下結(jié)論：大約在50億年前，銀河系某巨大恒星以大爆炸的方式了此一生，飛向四面八方的碎片與宇宙中的一些塵埃、氣體聚集到一起，形成了一個大旋渦，在其聚集過程中，由于大量放熱，所有物質(zhì)都呈氣體。同時，由于旋渦內(nèi)部物質(zhì)的相互吸引，它逐漸形成一種扁平的圓盤狀星云，即太陽原始的面貌，太陽每年輻射到地球上的能量只有它全部能量的22億分之一。這是因為地球周圍有一層厚厚的大氣，總的厚度大約有1000千米。這層大氣在白天，太陽照射時，使陽光帶來的熱量均勻分散開，同時散射，反射一部分光熱，地面的溫度就均勻緩慢地上升。夜晚背對太陽的時候，地面把白天吸收的熱量向空中散發(fā)出去，大氣又使這種散發(fā)過程緩慢地進行，地面上的溫度就不會降得太低。大氣的這種作用，就像“空調(diào)器”一樣，使地面上的溫度總是保持在一個適宜于人類生活的范圍內(nèi)，它使地球在白天不會被烤焦，在晚上太陽照不到我們時，地球也不會太冷，這都歸功于地球周圍的大氣層。 地球和月亮月球是地球的天然衛(wèi)星。晴朗的夜晚，特別是滿月時候，仰望天空，月球似銀盤。和其他星星相比，月球大多了，亮多了，其實，這是一種錯覺。月球不能發(fā)光，只是由于反射了太陽光，才成為一個明亮的天體。月球的直徑是3480千米，相當(dāng)于地球直徑的1/4，相當(dāng)于太陽直徑的1/400。月球平均距離地球38萬千米，也約相當(dāng)于太陽與地球距離的1/400，因此，月球和太陽看上去直徑大致相等，在地球上看起來，兩個天體差不多一樣大小。 月球的體積是地球的1/4，質(zhì)量是地球的1/81.3，平均密度是地球的3/5，重力值只有地球的1/6，月球的自轉(zhuǎn)和繞地球公轉(zhuǎn)方向相同，周期是27天7小時43分11秒。月球上面和地球一樣埋藏著大量的礦物資源，等待我們?nèi)ラ_采。月球上沒有大氣層，是天文學(xué)家用于觀測的最理想的天文臺。在那里，我們不但可以獲得重要的稀有金屬資源，而且可以更好地了解我們的家園——地球。 地球和月亮 月球因反射太陽光而顯得明亮，所以在任何時間內(nèi)，只能被太陽照亮一半，而背著太陽的一半是黑暗的。同時，月球是地球的衛(wèi)星，每一個月圍著地球轉(zhuǎn)一圈，月球、地球和太陽的相關(guān)位置天天在變，所以我們所看到的月亮的光明部分，也每天不同，有時多，有時少，這就成了月圓月缺現(xiàn)象。當(dāng)月球受到陽光照射的光亮的一半完全背著地球時，我們看不到月亮，就叫作“朔”。當(dāng)光亮部分逐漸顯露，陰暗部分逐漸縮小，這時是一個月牙，叫“新月”，再后來，我們看到半圓形月亮，叫“上弦月”；到了陰歷十五、十六左右，看到有一輪明月，叫“望”，以后月亮的光亮部分逐漸縮小，黑暗部分逐漸顯露，這時就出現(xiàn)“下弦月”，最后月亮完全黑暗，又回到了“朔”。我們把這種月亮不同形狀在科學(xué)上叫做“月相”。 月亮繞地球所轉(zhuǎn)的圈子并不是正圓，而是橢圓，所以月亮有時離地球遠，有時離地球近。最近的一點叫近地點。如果在“望”日前后月亮恰在近地點位置，那時月亮格外明亮。 |
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