1什么是宇宙
广漠的空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称叫宇宙。宇宙是物质的,它处于不断的运动和发展中。古人说:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”所以说,宇宙就是天地万物的总称。
2宇宙的起源
自古以来,人类一直都在探索宇宙的秘密:太阳的光和热为什么恒久不变,为什么会有昼夜交替,为什么月亮的光是冷光?为什么月亮会圆缺变化?为什么满天的星斗随着寒暑变换旋转循回?流星、彗星的来临,日月食的出现,让人害怕让人着迷。
早在十六世纪以前,中国古代的天文学家们就通过对恒星的观测,产生了初步的观念。一为“盖天说”(周初)——认为天圆地方,天象一把大伞罩着平地;二为“浑天说”(战国)——天地象鸡蛋,地在中间,天周围着地;三为“宣夜说”(战国)——天无限深远而且空虚,星辰悬浮空虚之中。
在西方,也有托勒玫的“地心说”(即以地球为宇宙中心)和哥白尼的“日心学”(宇宙以太阳为中心)。
近代以来,人类对天体的研究已经由太阳系逐步扩展到恒星世界、银河系、河外星系和星系集团,并触及到宇宙的结构和演化。上世纪60年代又发现了类星体、脉冲星、微波背景辐射等等宇宙现象。如今,地球人类已经亲自登上了月球……宇宙神秘的面纱已渐渐被揭开。当代科学家们现在确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。
在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散飞去,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,宇宙中出现的所有星系、恒星、行星,都是在不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。“大爆炸理论”理论是出生于乌克兰的乔治·伽莫夫于1946年创建的。
3恒星
凡是由炽热气态物质组成,能自行发热发光的球形或接近球形的天体都可以称为恒星。
一般认为恒星的形成有两个阶段,开始时先由极其稀薄的物质凝聚成星云并进一步收缩成原恒星,然后由原恒星发展成为恒星。
夜空中我们能看见的星星绝大多都是恒星,它们看上去都是差不多大小的亮点,但是,实际上它们之间的差别很大,最小的恒星质量大约为太阳的百分之几,最大的约有太阳的几十倍。
每颗恒星的表面温度不同,它发出的光的颜色也不同。科学家们按照光谱的特征对恒星进行分类,光谱相同的恒星,它的表面温度和物质构成也相同。
恒星的寿命也不一样,大质量恒星含氢多,它们中心的温度比小质量恒星高的多,它的能量消耗比小的更快,一般只能存活数百万年,而小质量恒星的寿命则可以长达一万亿年。
有半数以上的恒星不是单个存在的,它们常常组成大大小小的集团。其中,两个在一起的叫双星,三个以上的叫聚星,几十、几百甚至成千上万个彼此纠集成团的叫做星团,联系比较松散的叫星协。
类似太阳的恒星在死亡时将面临一个“红巨星阶段”,这时恒星的氧-碳内核已经不再发生热核反应,但内核周围的氢层和氦层继续燃烧,并且向外扩展,这种情况下,引力与排斥力开始不稳定,恒星开始一鼓一缩地脉动,渐渐膨胀,红巨星的体积将会膨胀数百倍。
目前太阳已经耗掉了中心区原有氢含量的三分之一左右,再过50亿年左右,当它结束中心区氢聚变为氦的阶段后,也会演化为红巨星,届时它将吞没火星轨道以内的一切物质,太阳死亡之时也就是地球的末日,地球的温度将达到摄氏3000度。如果地球生命不想陷入灭顶之灾,离开太阳系也许是唯一的选项。如果人类能和平发展数百万年甚至更长,我相信他们将具有这样的科技能力。
4太阳
从地球向外看,天空中离我们最近的恒星就是太阳。太阳是50亿年前由一团星云形成的,它的寿命约为100亿年。
太阳表面叫光球,光球以上的部分是色球层,色球层的外围是日冕层,由这三个层面合起来构成了太阳的大气层。
太阳的直径约为140万千米,地球的直径约为1。3万千米,太阳的直径是地球直径的109倍。太阳的体积大约是地球体积的130万倍。
太阳没有固态表层,也不会自转。太阳的平均密度为1。4克/立方厘米,比水大一些(水为1克/立方厘米)。但是,太阳里外的密度是不一样的。它的外壳大部分为气体,密度很小,但是越往里面,物质越稠密,密度越大。核心的密度可能为160克/立方厘米,这比钢的密度还大约20倍。它的总质量是地球质量的33万倍。
太阳每时每刻都在稳定地向宇宙空间发射能量,其中只有约22亿分之一的能量,主要以辐射形式来到地球,成为地球生命赖以生存的光、热能源。假如没有太阳这个“火炉子”为我们取暖,我们地球的温度可能将只比绝对0度高几度,绝对0度为(摄氏)—273。15℃(绝对零度:即绝对温标的开始,是温度的极限,相当于—273。15℃,当达到这一温度时所有的原子和分子热量运动都将停止。这是一个只能逼近而不能达到的最低温度。—270。15℃宇宙微波背景辐射。)
太阳的核心不停地发生着氢核聚变成为氦核的热核反应,每秒钟消耗的氢核约400万吨。太阳的巨大能量就是这样产生的。
5太阳系
太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围可延伸到1光年以外。
太阳系的主要成员有:太阳、八大行星(原来称“九大行星”,最近,有关国际会议决定不再把冥王星算在九大行星之列)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。
在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99。8%,其它天体的总和不到太阳的0。2%.太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其它天体绕太阳公转,太阳系中的八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转。
在八大行星中,一般把水星、金星、地球和火星称为类地行星,它们的共同特点是其主要由石质和铁质构成,半径、质量较小,但密度较高;把木星、土星、天王星和海王星称为类木行星,它们的共同特点是其主要由氢、氦、冰、甲烷、氨物质等构成,石质和铁质只占极小的比例,它们的质量和半径均远大于地球,但密度却较低。
地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星、冥王星自转周期很长,分别为58。65天、243天和6。387天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反。除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转。月亮是重要的地球卫星,客观上护卫着地球的安全,据信,它用自己的身躯挡住了很多可能对地球产生灾难的大型陨石。
在太阳系中,现在已发现1600多颗彗星,大多数彗星朝同一方向绕太阳公转,但也有逆向公转的。太阳系中还有数量众多的流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物。较大的流星体降落到地面就成为陨石。
太阳系是银河系极微小的一部分,它只是银河系中上千亿个恒星系中的一个,它离银河系中心约3万光年。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动,太阳系不在宇宙的中心,也不在银河系中心。
太阳系各大天体数据附表:
距离
地日距离半径
(地球)质量
(地球)轨道倾角(度)轨道倾斜度密度
g/cm3
太阳0 109 332800——————1。410
水星0。39 0。38 0。05 7 0。2056 0。1°5。43
金星0。72 0。95 0。89 3。394 0。0068 177。4°5。25
地球1 1 1 0。00 0。0167 23。45°5。52
火星1。5 0。53 0。11 1。850 0。0934 25。19°3。95
木星5。2 11。0 318 1。308 0。0483 3。12°1。33
土星9。5 9。5 95 2。488 0。0560 26。73°0。69
天王星19。2 4。0 17 0。774 0。0461 97。86°1。29
海王星30。1 3。9 17 0。774 0。0097 29。56°1。64
冥王星39。5 0。18 0。002 17。15 0。2482 119。6°2。03
从上面数据可以看出,冥王星的半径仅有地球的0。18,质量只有地球的0。002,实际上它只是一颗活跃在太阳系边缘地带的大型彗星而已。NASA美国宇航局2004年报道:天文学家发现了太阳系里最遥远的天体,该天体被命名为“赛德娜”。这个以海洋女神Sedna命名的天体直径不超过1700千米,比冥王星(2240千米)还小,是一颗从奥尔特云方向飞来的类行星天体。她有一个长长的椭圆轨道,接近太阳时距离约87个天文单位[130亿千米],远离太阳时约870个天文单位[1300亿千米].)(天文单位:从地球到太阳的距离1。496亿千米为一个天文单位)。因此,这些天体虽然都比较大,但是现在一般不把它们算作太阳系的大行星。