宇宙之謎：從宇宙誕生說起！
一、宇宙的起源
1〉宇宙幾歲了？
20世紀以前，我們地球人還不知道這個答案。沒有人知道宇宙幾歲了。不僅如此，事實上，我們?nèi)祟愐郧熬蛶缀鯖]有考慮過這個問題。我們曾經(jīng)的常識是：宇宙有著無限的過去和無限的未來，而且，宇宙永遠都不會改變。直到有一天，美國物理學(xué)家George Gamow(出生于烏克蘭）告訴我們，宇宙是有年齡的。該理論的依據(jù)，就是美國著名天文學(xué)者哈佛發(fā)現(xiàn)的宇宙正在膨脹的現(xiàn)象---如果宇宙正在膨脹，那么遠古時代的宇宙就應(yīng)該比現(xiàn)在的宇宙要??！-----那么，在更遠更遠的遠古時代，宇宙就是一個壓縮的很小很小的一個小點兒。那個點兒，就是宇宙的起源。
Gamow認為，宇宙起源于一個很小很小的點兒，那個點兒，可以想象成為一個超高密度，超高溫度的點兒?，F(xiàn)在我們所知道的宇宙里的所有物質(zhì)以及所有能量，原來都壓縮在這個點兒里。而一個超出我們絕大多數(shù)地球人想象的大爆炸，就是這個宇宙的起源-----這就是我們常常聽說的宇宙大爆炸了。
當Gamow對外公布了他的宇宙爆炸理論的時候，并沒有得到當時的科學(xué)界的認可，反而受到了很多人的嘲笑。但是，現(xiàn)在這個理論已經(jīng)成為我們解釋宇宙的誕生，進化，以及發(fā)展的最標準的主流理論了。根據(jù)這個理論所提出的觀點，科學(xué)界推斷出，我們的宇宙大約是在137億年前誕生的。也就是說，我們的宇宙，已經(jīng)137億歲了。
（大爆炸想象圖）
（宇宙誕生示意圖）
2〉組成宇宙的物質(zhì)是如何產(chǎn)生的？
我們認為，大爆炸之初，宇宙從極其微小的一個小點兒急速膨脹到了一個超級巨大的空間，并且，僅僅用了很少很少的時間。它從原始的一個小點兒急速膨脹到直徑為1000萬光年的空間，僅僅用了1秒的1000兆分之1的1000兆分之1的1萬分之1的時間。即使用我們地球人常用的一瞬間也很難形容這段時間的。
宇宙誕生后的三分鐘內(nèi)，構(gòu)成宇宙所有我們可以認知的物質(zhì)的元素也都被制造出來了。過程如下。
①100萬分之1秒之后，電子光子等基本粒子開始形成?；玖Ｗ泳褪墙M成物質(zhì)的最小的單位。
②1萬分之1秒之后，質(zhì)子中子等開始出現(xiàn)。
③1秒鐘之后，由于質(zhì)子和中子的結(jié)合，氫的原子核誕生了。
④3分鐘之后，從氫的原子核產(chǎn)生出了氦的原子核。而這個氫和氦，就是構(gòu)成宇宙的所有物質(zhì)的本源。
也就是說，在宇宙誕生后的3分鐘，構(gòu)成宇宙世界的材料，就已經(jīng)準備好了。
然后，從原子核到原子的過程，卻花了整整38萬年的時間！在這漫長的38萬年的時間里，原子核以及電子和光子們，就這樣在宇宙間自由亂飛亂撞，所以，光線處于不能直線前進的狀態(tài)。
3〉剛剛誕生的宇宙是一個什么狀態(tài)呢？
由于原子核等基本粒子處于一個自由亂飛亂撞的無序狀態(tài)，所以光線不能直線傳播，整個宇宙是一種不透明的混沌狀態(tài)
宇宙大爆炸之后，隨著宇宙的膨脹，其溫度也在下降。在出現(xiàn)了質(zhì)子和中子的1萬分之1秒時，宇宙的溫度是1兆度。在產(chǎn)生了氫的原子核的1秒鐘時宇宙的溫度就下降到了100億度。
38萬年之后，宇宙的溫度降至3000度，電子幾乎全部完成了跟原子核的結(jié)合，天空變得通透。宇宙晴朗了！
4〉現(xiàn)在的宇宙多少度了？
經(jīng)過137億年的持續(xù)膨脹，宇宙的溫度已經(jīng)降到很低很低了。但是，還會持續(xù)下降么？會不會無限止地下降呢？實際上，這是不可能的。為什么呢？在回答這個問題之前，我們先學(xué)習一下關(guān)于溫度的基礎(chǔ)知識。
1〉首先，溫度是怎么產(chǎn)生的？溫度，實際上就是構(gòu)成物質(zhì)的分子的運動能量，分子越是活動激烈，相互之間碰撞越多，溫度就越高。所以，當飛機飛到高空的時候，由于空氣稀薄，分子之間相互碰撞減少，溫度就會比地面上要低的多。
2〉溫度有下限。這是為什么呢？那是因為在理想的真空狀態(tài)下，完全沒有物質(zhì)（分子）存在的空間里，由于不存在分子之間的碰撞，所以也就不會產(chǎn)生溫度，這個狀態(tài)，我們稱之為絕對零度。用攝氏溫度來表述的話，絕對零度就是零下273.15度。
有人曾經(jīng)預(yù)言：既然宇宙在誕生的時候是一個超高溫的世界，那么，這些熱能就一定還存在。這個應(yīng)該存在的余熱被稱之為宇宙背景放射。反過來說，如果我們能夠找到這個應(yīng)該存在的余熱的話，那么，就可以證實宇宙大爆炸理論的正確性了。
直到1989年，由美國航空航天局NASA發(fā)射的探測衛(wèi)星COBE才首次觀測到宇宙背景放射，它的溫度是零下270.425度。比絕對零度高3度。
關(guān)于宇宙背景放射，由于COBE的精度有限，當時僅僅觀察到了宇宙的溫度不平均，有的地方略高，有的地方略低的現(xiàn)象。（見下圖）。
2001年，更高性能的觀測衛(wèi)星WMAP被發(fā)射升空。它帶給了我們一個更加令人驚奇的結(jié)果----構(gòu)成宇宙的物質(zhì)以及能量的96%以上，我們居然一無所知。也就是說，宇宙的絕大部分，是由這種我們地球人無法認知的暗物質(zhì)和暗能量組成。（見下圖）。
宇宙之謎：神奇的天體！
我們所看到的一切來自宇宙的光芒，全部都是以前的，都是過去式。這說明什么問題呢？這說明了宇宙實在是太廣大深邃了。
我們知道，這個世界上跑得最快的就是光了。在真空中的光速是每秒30萬公里，那么，一個小時光可以傳播的距離就是10億8千萬公里。一光年的距離呢，就是9兆4千億公里了。
比如說，作為最明亮的恒星而著名的天狼星，距離我們地球8.6光年。如果你的孩子剛上小學(xué)一年級，你帶上他去看星星，他伸著手指頭，指著天上這顆最亮的恒星興奮地喊：看到星星啦！我看到星星啦！實際上，這時他看到的星光，是他出生前天狼星發(fā)出來的呢（見下圖）。
這么遠？可能有的朋友會這么驚嘆吧。實際上，相對于廣闊的宇宙來說，上面我們舉的天狼星以及北斗星的例子，都還是是我們地球的近鄰，因為宇宙實在是太大了。
那么，我們在地球上可以觀測到了距離我們最遠的星系是誰呢？它是距離我們128.8億光年之遠的IOK-1。它是于2006年被日本生產(chǎn)的昴星望遠鏡所發(fā)現(xiàn)的。
2〉正在膨脹中的宇宙內(nèi)，星系是怎么運動的？
美國的天文學(xué)家哈佛發(fā)現(xiàn)，越是距離我們地球越遠的星系，正在以越快的速度遠離我們地球而去。比如說，距離我們1億光年遠的星系正在以每秒2200公里的速度離開我們，而距離我們2億光年的星系，卻正在以每秒4400公里的速度遠離我們而去。
另外，星系的形狀，會使我們產(chǎn)生聯(lián)想，會讓我們認為星系也正在膨脹中。
但是，實際上星系沒有膨脹。這有點像烤葡萄面包，面包膨脹了，里面葡萄的相互距離就會分開，但是葡萄本身的大小并沒有什么變化。
超星系團：
3〉星星們也有壽命么？
天上星星亮晶晶，很是美麗。他們的絕大多數(shù)，都是像太陽一樣的恒星，正在散發(fā)出巨大的光和熱。另外，他們都是有壽命的，有著從誕生到消亡的星生歷程。
按照壽命的長短，他們分為兩種類型。一個是個體較小但是長壽型恒星，另一個是個體龐大但是短命型恒星。比如說，我們的太陽就屬于長壽型的，它的壽命大約100億年。恒星之所與能夠產(chǎn)生光和熱，是因為內(nèi)部的氫正在發(fā)生核反應(yīng)造成的。太陽把自己的氫耗盡所需的時間，大約是100億年。
那么，短命型的恒星是什么樣子的呢？他們的體積一般要比太陽大10倍以上。由于體積龐大，內(nèi)部的核反應(yīng)程度會驟然加劇，氫的消耗量也要大得多。一般來說，這樣的恒星的壽命，也就幾千萬年而已。是太陽的數(shù)百甚至是1000分之1的壽命。
所以說，決定恒星壽命的最重要的因素，就是他的質(zhì)量。質(zhì)量越小，它的壽命也就會越長。
相信大家都聽說過佛教的輪回之說吧？就是說人有生有死，人死后會投胎轉(zhuǎn)世。好人死后會投胎轉(zhuǎn)到好人家，下輩子就不會受苦了。壞人下輩子投胎就難說了，也可能變豬變雞被人吃，也可能變牛變馬做苦力，好一點的投胎到窮人家受苦。等等等等，不一而足。
這些說法，愿不愿意相信，是大家的自由，就不在這里討論了。這里想說的是，這種說法，倒是跟恒星的轉(zhuǎn)世輪回極為相似，讓人大跌眼鏡！
首先，即將壽終正寢的恒星，會變成什么樣子呢？
它的中心會開始收縮，而外部則開始膨脹。膨脹的結(jié)果呢？會產(chǎn)生兩種結(jié)果。
①個體較小的恒星（比如說太陽）會變成紅巨星。
②個體龐大的恒星（比如說比太陽大10倍的恒星）會變成超紅巨星。
紅巨星會一邊慢慢放出氣體，一邊逐漸萎縮成很小的白矮星。而超紅巨星呢，由于釋放出的氣體多而會發(fā)生大爆炸-----也就是我們常聽說的超新星爆炸。這種爆炸的結(jié)果，會使得芯的部分變成黑洞或者中子星。
到這里，就是一個恒星的終結(jié)了。但是同時，也是它投胎轉(zhuǎn)世的開始。
紅巨星以及超紅巨星向宇宙里釋放出的氣體，含有大量的氧，氮，碳，鐵等物質(zhì)，這些都是組成一顆新的星體所必需的原料。
說道這里，我來跟大家解釋一下，為什么我們把超紅巨星終結(jié)時的大爆炸稱作超新星爆炸呢？明明是終結(jié)了，卻稱之為新！這是因為在古代，我們?nèi)祟惥驮萌庋塾^看到了這種爆炸現(xiàn)象，在以前沒有星星的地方，看到了一個明亮的星點。在當時的地球人看來，似乎產(chǎn)生了一個新的星星，所以稱之為超新星。另外，這個現(xiàn)象，實際上也是一個新的星體產(chǎn)生的前期準備階段，從這個意義上來說，稱之為超新星在某種意義上也是可以說的通的。
我們來看看距離我們地球8000光年的一個即將開始超新星爆炸的NGC3372的Eta Carina星，這個星體的質(zhì)量是太陽的數(shù)十倍，19世紀就已經(jīng)記錄到了它的光度變化，考慮到8000萬光年的距離，可以認為它已經(jīng)成一個黑洞了。
組成新的星體的原料，就是壽命終結(jié)后的星體向宇宙中釋放出的元素（氧，氮，碳，鐵等等）。這些元素在巨大的引力的作用下匯聚到一起，形成一種類似云狀的形式，我們稱之為星云。
星云形成的過程中，由于匯聚了大量的元素，在引力的作用下會吸引更多的元素匯集，這樣就會在星云的內(nèi)部產(chǎn)生熱能，當中心溫度超過100萬度的時候，就會引發(fā)核反應(yīng)，不久就會生成恒星。越是體積龐大的星云，就越會產(chǎn)生出更多的恒星，甚至星團，散發(fā)出光和熱，照耀宇宙。
我們來舉幾個有名的例子吧。
喜歡天文攝影的朋友肯定都知道馬頭星云。
那是因為它的形狀非常像一匹馬的頭。
還有著名的M78星云。
大量的恒星，就在這樣的星云的內(nèi)部，已經(jīng)或者正在被制造出來。每當我們抬頭仰望星空，看到那些星云，想象著在那些個超級巨大的（直徑約數(shù)十光年）星云媽媽的肚皮里，一顆顆太陽以及太陽的密集團塊正在產(chǎn)生，那是何等壯觀的奇景??！
5〉令人瞠目結(jié)舌的大塊頭！
我們知道了超新星爆炸會產(chǎn)生出星間云，而星云會孕育出恒星。而這些恒星中，有的尺寸會大到讓我們地球人瞠目結(jié)舌。
太陽的直徑是140萬公里（大約是地球直徑的109倍），是宇宙中極其普通的一個恒星。而位于獵戶座左肩的參宿四（見下圖內(nèi)紅圈）就要比太陽大的多了。
而跟大犬座的天狼星相比，就會覺得上面幾個都是小弟弟了。
它的直徑是太陽的2100倍！
除了天體的個頭大小讓我們地球人瞠目結(jié)舌，還有天體的溫度，也遠超出了我們地球人的想象。
船尾座的naosu星，其表面溫度高達4萬2千度以上，是太陽的7倍。
跟我們自己所處的銀河系一樣，宇宙里還有無數(shù)的這樣的星系，這些星系是怎么誕生出來的呢？
之前，有很多種假設(shè)和推論，但是根據(jù)最近對宇宙觀測的結(jié)果，最令人信服的理論應(yīng)該是Bottom Up學(xué)說-------首先，星星們由于相互引力的作用而慢慢聚集到一起，形成星團，然后星團們相互吸引聚集，形成了規(guī)模比較小的星系。然后，小星系們相互沖突，合體，而成比較大的星系，然后，再相互吸引匯集，沖撞合體，再形成更大的星系.......這就是Bottom Up理論。
之前，還曾經(jīng)出現(xiàn)過所謂的Top Down理論，也就是跟Bottom Up理論剛好相反的推論-------巨大的星間云分裂后形成了很多星系。
但是，最近的宇宙觀測的結(jié)果，明顯支持了Bottom Up理論。最初形成的星系在135億年以前，而星系內(nèi)部存在大量的星團（疏散星團和球狀星團）。比如說在我們自己的銀河系內(nèi)，就有超過1000個的星團被發(fā)現(xiàn)了。另外，我們還觀測到了星系們正在接近，沖撞，合體等等現(xiàn)象，這些都間接支持了Bottom Up理論的正確性。
疏散星團（見下圖）。
7〉如果星系相互沖撞了，星星們會怎么樣？
距離我們銀河230萬光年的仙女座星系，現(xiàn)在正在以每秒134公里的速度向我們逼近！然后，最終我們會遇到下面的場景。
有人可能會笑，可能么？那么就看看下面的照片吧。
那怎么辦？那么到時候會不會有大量的巨大隕石和恒星沖撞我們的地球么？那不是太可怕了？
實際上，這樣的擔心是沒有必要的。星系發(fā)生沖撞后，會產(chǎn)生什么后果呢？首先，由于受到?jīng)_產(chǎn)生的壓力和引力的改變和增大，星系內(nèi)部的各種氣體，灰塵等元素受到壓縮，星間云內(nèi)部溫度提高，會產(chǎn)生出更多的星體。而星體和星體之間發(fā)生沖撞的幾率卻是非常的低。那是因為星體之間的距離實際上是非常遙遠的（相對于星體的個頭而言）。發(fā)生沖撞后的星系，是一個1加1大于2的結(jié)果，因為沖撞會增加或者說加快恒星的誕生。
如果上面的解釋還是不能讓你安心，還是覺得沖撞太危險了。對于這樣的朋友，我有一個腦筋急轉(zhuǎn)彎問題，可以解除你的煩惱。如下。
問：青春痘長在什么部位不讓你擔心？
答：長在別人臉上不讓我擔心。
呵呵，那個正在以每秒135公里急速向我們的銀河系撲來的仙女座大星系，估計需要30億年才可以碰到銀河哦。
我們來看看正在發(fā)生沖撞的IC2163和NGC2207，這兩個星系合并成一個星系，估計也還需要數(shù)十億年的時間。
8〉星系的形狀
通過對宇宙的觀察，我們總結(jié)了宇宙中常見的星系的形狀。它們一共有4種，分別是。
渦卷星系（見下圖）。
橢圓星系（見下圖）。
9〉宇宙里面大概有多少顆星星？
要想著到宇宙里有多少顆星星的話，估計只有去問上帝他老人家了。要想讓地球人回答這個問題實在有點兒困難。但是，按照我們地球人目前掌握的技術(shù)來推算出宇宙里大概有多少顆星星（恒星）的話，還是可能的。
下面這張照片，是哈勃望遠鏡拍下的。
宇宙之謎：太陽系，我們的家園！ 1〉太陽系在銀河系的什么位置？ 我們的家園----地球，是屬于太陽系里的天體，那么，太陽系的位置呢？它在銀河系里什么地方呢？ 我們知道，銀河系是一個中心膨脹鼓起來的圓盤狀，直徑大約10萬光年，而太陽系就在距離銀河系中心2萬8千光年的地方。（見下圖） 2〉太陽系是如何誕生的？ 太陽系的誕生，被認為是距今46億年前的事情了。也就是說，在宇宙誕生了90億年之后，太陽系誕生了。產(chǎn)生太陽系的原料，就是漂浮在宇宙中的氣體和塵粒的團塊。 在宇宙中，那些氣體和塵粒特別集中的領(lǐng)域，被稱為星云。前面已經(jīng)論述過了的，星云是產(chǎn)生新的星體的場所。而太陽系也是由星云產(chǎn)生的。 大約46億年前，在宇宙某個角落的星云的內(nèi)部，氣體以及塵粒們在自身重力的作用下，一邊旋轉(zhuǎn)一邊向中心匯集了。那個中心，就是太陽系的核，原始的太陽就在這里誕生。而在它周圍回轉(zhuǎn)的氣體等，在回轉(zhuǎn)的離心力的作用下，慢慢變得扁平，這就是原始太陽系圓盤。 這個圓盤主要是由氫和氦組成，只有大約1%的成分是塵粒。這些塵粒，在引力的作用下經(jīng)過反復(fù)的相互碰撞，合體，而成為比較大的一點兒的團塊，直徑大約10公里吧。被稱為是最雛形的行星?；蛘呓行行菍殞氁残?。 在原始太陽系圓盤里，這些數(shù)量龐大的行星寶寶們，經(jīng)過數(shù)千萬年的相互碰撞，合體，最后形成了太陽系里現(xiàn)在的行星，小行星以及矮行星，衛(wèi)星等等。 另外，圓盤里的氣體團塊，也逐漸聚集，剩下的就成為了那些固體行星的組成部分了。慢慢的，經(jīng)過了數(shù)億年的時間，太陽系的空間開始晴朗，氣體的團塊也聚集并且安定下來，大型的沖撞現(xiàn)象也漸漸消失了。 這樣，由占據(jù)整個太陽系質(zhì)量的99.9%的太陽和剩下的0.1%質(zhì)量的行星們，共同筑成了太陽系。 3〉行星的公轉(zhuǎn)方向為什么都一樣？ 我們知道，太陽系里的8大行星，幾乎都在同樣一個平面上（雖然小小有些傾斜），按照相同的反時針方向，環(huán)繞太陽進行公轉(zhuǎn)。這是為什么呢？實際上，明白了上面所解釋的太陽系誕生的過程，就不難理解這種現(xiàn)象了。 原始的太陽成形之后，在其強大的引力的作用下，在原始太陽周圍的塵粒以及氣體開始聚集。它們最初并沒有按照相同的方向旋轉(zhuǎn)，其運動是散亂無規(guī)則的，后來在長時間的反復(fù)的相互沖撞，合體，相互抵消運動的動能。這種現(xiàn)象反反復(fù)復(fù)的最后，就形成了現(xiàn)在的太陽系全體向著同一個方向公轉(zhuǎn)的樣子了。 水星的軌道大概傾斜了7度，其他幾個行星的軌道大都在3度的范圍內(nèi)。超出了這個范圍的星體，變化就大了。冥王星的軌道傾斜了大約17度，Ellis大約傾斜了44度，彗星就更離譜了，哈雷彗星不但軌道跟太陽系平面大大傾斜，居然還是順時針公轉(zhuǎn)的。 4〉太陽是如何發(fā)出熱量的？ 還記得小時候常常聽到的太陽在燃燒等等的說法，實際上這是不正確的。 所謂燃燒，是可燃物質(zhì)經(jīng)過跟空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生光和熱的一種化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。 而宇宙是一個幾乎真空的狀態(tài)，沒有辦法給燃燒提供所需的氧氣。太陽之所以可以產(chǎn)生如此龐大的光和熱，是因為在太陽的中心部所發(fā)生的熱核反應(yīng)所致?，F(xiàn)在的太陽，主要是由氫和氦組成的（其中氫占據(jù)75%，氦占22%），氫是太陽巨大能源的根本。1克氫的熱核反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，可以把1000噸的水在一瞬間蒸發(fā)！那么，在太陽的中心正在發(fā)生著什么呢？在太陽的中心，每秒鐘參與熱核反應(yīng)的氫多達5億4600萬噸！想想看，這是一個什么概念啊！ 在太陽的中心所產(chǎn)生的能量，傳遞到太陽的表面，需要多長時間呢？------200萬年！（見下圖） 如上圖所示。在太陽中心產(chǎn)生的熱量（也有說1500萬度），經(jīng)過了200萬年的時間，在穿透了放射層和對流層之后，最終傳遞到太陽表面時，就只有6000度了。 我們現(xiàn)在地球人感覺到的太陽光芒所帶來的熱量，卻原來是200萬年前就已經(jīng)在太陽的中心核產(chǎn)生了??！宇宙的巨大和神奇，由此可見一斑。 5〉什么是太陽風？ 相信有很多朋友都看過尼古拉凱奇主演的《先知》。 現(xiàn)在我們來說說什么是太陽風，它真的有那么可怕么？首先，它并不是像空氣流動一樣的風，它是從太陽發(fā)出的等離子的粒子，是氫和氦在太陽的熱量的作用下被分解，離子化的產(chǎn)物。 產(chǎn)生太陽風的場所，是一層包裹著太陽的氣體層-----日冕的外緣。它以每秒數(shù)百公里的速度放射出太陽風，并且在數(shù)天的時間內(nèi)到達地球。它的來勢非常兇猛，一般被認為可以到達離開太陽100億公里的范圍。 實際上，太陽風之所以可怕，主要是因為它含有對生命體有害的放射線。我們地球上的生物之所以沒有受到放射線的傷害，這要歸功于地球磁力的保護。請看下圖。 當太陽表面發(fā)生類似噴射似的大爆發(fā)現(xiàn)象的時候（請看下圖）。 由于太陽風來勢兇猛，會跟地球的磁力線發(fā)生猛烈碰撞，這個時候，在地球的極地就更容易觀看到美麗的極光了。 過于強烈的太陽風沖擊地球，會造成地球磁場的混亂，給依賴無線傳播信號的設(shè)備（手機，電腦等）運行帶來困擾，最可怕的是還可能給飛機的操縱帶來影響。 6〉行星----從Planet的語源說起 行星的英語是Planet，它的語源來自希臘語，意思是彷徨者，也就是毫無目的的遛彎兒的人，溜溜達達，不知道它要去哪里。行星的日本語是惑星，惑就是迷惑，迷茫的意思。中國話就更加直白了----行星！行星是相對于恒星而言的，恒星之所以被稱為恒星，是因為它在天上的相對位置是固定的。而行星呢？請看下圖，是2008年底到2009年初的金星的位置變化圖（下午日落后30分鐘）。 再看看其他幾個行星的運行軌道。如下。 由于行星們圍繞太陽公轉(zhuǎn)，首先，它們距離地球很近（相對于其他恒星而言），然后由于公轉(zhuǎn)和地球的自轉(zhuǎn)，我們在地球上看到的行星位置是來來回回變化的。而恒星們距離地球都很遠（距離地球最近的恒星也有4光年之遙），就像我們坐在火車里觀看窗外的景物，越是近處的景物就會很快閃過，而遠處景物的移動速度就會變得很緩慢。所以說，并不是恒星們不動，而是相對于地球來說太遠了,所以我們很難觀察到它們的移動。 7〉太陽系里的衛(wèi)星 什么是衛(wèi)星？衛(wèi)星就是圍繞著行星們公轉(zhuǎn)的天體。比如說，月球就是地球的衛(wèi)星。 到目前為止，我們知道，太陽系8大行星里，有6個行星擁有自己的衛(wèi)星。水星和金星沒有衛(wèi)星，地球有一個衛(wèi)星----月球，火星有兩個衛(wèi)星，木星有63個，土星最多，擁有64個衛(wèi)星，海王星有13個，天王星有27個。另外，矮行星們也有自己的衛(wèi)星。冥王星有3個，Ellis有1個，等等。順便說一下，百度上對于衛(wèi)星數(shù)量的回答有很多種，大多數(shù)都不正確，可能是數(shù)據(jù)來源年代久遠的原因吧？ 最早發(fā)現(xiàn)木星擁有衛(wèi)星的是伽利略，1610年1月，他發(fā)現(xiàn)了木星的最亮4顆衛(wèi)星，并被后人命名為伽利略衛(wèi)星。它們環(huán)繞在離木星40～190萬千米的軌道帶上，由內(nèi)而外依次為木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四。 土星的衛(wèi)星大小很不平均，從直徑數(shù)公里的小型衛(wèi)星，到Titan那樣的直徑5150公里的巨大衛(wèi)星，不僅尺寸繁多，外觀也是種類齊全。比如說平均直徑226公里的鐵牛星Hyperion（見下圖）?？雌饋硐駢K太湖石，或者說像個蜂窩。 還有其他各種各樣的外形（見下圖）。 土星的最大衛(wèi)星----Titan，是太陽系里的第二大衛(wèi)星（最大的是木衛(wèi)3），也是最讓地球人關(guān)注的一顆太陽系內(nèi)的星體之一。它的大氣壓是約1.6個氣壓，大氣層的主要成分是氮。地球誕生之初的大氣主要成分是二氧化碳，隨著生命的誕生，在細菌和植物的作用下大氣的主要成分發(fā)生了變化，形成了氮以及氧氣。因此很多科學(xué)家推論Titan上有生命的存在。但是最近這種生命存在說在被各種證據(jù)逐漸推翻，使得我們在太陽系內(nèi)發(fā)現(xiàn)地球外生命的可能性變得更加渺茫了。 8〉就連哥白尼也沒有發(fā)現(xiàn)的行星----水星 水星是太陽系8個行星中距離太陽最近的，由于受到太陽光芒的影響，非常難以觀察得到。據(jù)說就連第一個提出地動說（地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)之說）的哥白尼，也沒有看到過水星。 由于距離太陽太近（5790萬公里），另外表面沒有大氣層的原因，水星表面晝夜的溫差非常巨大。被陽光直接照射的地區(qū)溫度高達430度，而陰影的地區(qū)卻只有零下170度。當然，這還跟水星的自轉(zhuǎn)速度慢也有關(guān)系。水星的自轉(zhuǎn)一周相當于地球上的59天，59天的連續(xù)近距離受陽光照射，以及59天連續(xù)的陰暗，也是造成水星表面晝夜溫差大的原因之一。 除了自轉(zhuǎn)很慢之外，水星的另外一個特點就是公轉(zhuǎn)很快！水星的直徑只有4880Km，距離太陽的平均距離為5790萬Km。這么小的相對體積，這么近的距日距離。按照一般的想象，早就應(yīng)該在太陽的引力的作用下被太陽吞吃掉了。它是靠什么逃脫掉被吞吃的命運的呢？靠的是它的公轉(zhuǎn)速度！ 水星以每秒鐘47.4公里的速度圍繞太陽旋轉(zhuǎn)（每小時17萬公里），靠著由此產(chǎn)生的強大的離心力而逃脫了太陽引力的抓捕！ 水星的主要數(shù)據(jù)： 到太陽的平均距離：5790萬公里 公轉(zhuǎn)周期：87.969日 半徑：2440公里 相對地球質(zhì)量的倍數(shù)：0.055 自轉(zhuǎn)周期：58.65日 衛(wèi)星數(shù)量：0 密度：5.43 相對地球的赤道重量倍數(shù)：0.38 相對于地球的體積倍數(shù)：0.056 9〉太陽系內(nèi)唯一的一個反方向自傳的行星-----金星 金星是由于是最明亮的行星而聞名。另外，由于它的大小以及成分，都跟地球及其相似，因此被稱為地球的雙胞胎弟弟。 我們的這位雙胞胎弟弟，實際上卻跟地球有著很大的區(qū)別。它的大氣層由二氧化碳以及劇毒的硫酸組成，由于溫室效應(yīng)的作用，其表面約500度，氣壓是地球的90倍。是一個生物無法生存的殘酷的環(huán)境。 金星有一個很大的特點，那就是如果你從金星北極向下看的話，會發(fā)現(xiàn)金星是順時針方向旋轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的。而太陽系里包括地球在內(nèi)的其他行星，都是反時針方向自轉(zhuǎn)的。 金星的主要數(shù)據(jù)： 離太陽的平均距離 ：1億820萬公里 公轉(zhuǎn)周期 ：224.7日 公轉(zhuǎn)速度 ：35.02公里/秒 半徑 ：6052公里 相對地球的質(zhì)量倍數(shù) ：0.815 自轉(zhuǎn)周期 ：243.02日 衛(wèi)星數(shù)量 ：0 密度： 5.24 相對地球的赤道重力倍數(shù) ：0.91 相對地球的體積倍數(shù) ：0.857 10〉火星----曾經(jīng)擁有大量的水資源的行星 很久以來，眾多的科學(xué)家們一直在試圖找到其他星球上有水存在的證據(jù)，水是生命之源，如果在其他行星上找到了水，那么就有可能發(fā)現(xiàn)某種形式生命體。 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，火星的表面曾經(jīng)有過大量的水資源。火星表面至今還殘留著類似河流的痕跡。 另外，在被稱為極冠的北極以及南極附近，也發(fā)現(xiàn)了大量的冰（實際上那是冰態(tài)的二氧化碳，也就是干冰）。 曾經(jīng)有科學(xué)家推論說，有二氧化碳的存在，那么也可能有很稀薄的大氣以及四季的變化，甚至還有某種形式的生命體的存在的可能。 說到這個話題，順便提一下，最近一個被推測有水的存在的星體------木衛(wèi)二。這顆比月球稍小一點兒的衛(wèi)星，表面覆蓋著冰狀層，而冰層的下面極有可能存在豐富的水資源-----海洋！ NASA計劃2015年發(fā)射無人探查機。 2035年發(fā)射無人著陸機上木衛(wèi)二進行探查。如果那些不是干冰或者沼氣，而下面真的有液態(tài)的水的話，那么，存在生物活動的可能性就非常大。 呵呵，話題扯遠了?，F(xiàn)在我們還是回到關(guān)于火星的話題。 火星的主要資料如下。 到太陽的平均距離 2億2790萬公里 公轉(zhuǎn)周期 686.98天 公轉(zhuǎn)速度 每秒24.08公里 直徑 6792公里 相對于地球的質(zhì)量 0.1074 衛(wèi)星數(shù)量 2個 密度 3.93 相對于地球的體積 0.151 11〉正刮著超級龍卷風的行星------木星 我們知道，木星是太陽系里最大的一顆行星。它的直徑約14.3萬公里，是地球的11倍，質(zhì)量是地球的320倍，擁有63顆衛(wèi)星。主要組成成分是氫和氦，是一個氣態(tài)的球體。由于它的成分跟太陽十分相似，又被稱為差點變成第二個太陽的行星。 說到木星的特征，大家都知道，就是它表面的茶褐色以及白色的條紋了。這些條紋實際上是冰態(tài)氨的云，但是為什么會有茶褐色和白色的區(qū)別呢？到現(xiàn)在還沒有找到答案，我們只是知道，茶褐色的云跟白色的云的氣流方向正好相反。 另外一個顯著的特征，就是在木星南半球出現(xiàn)的大紅斑了。這個大紅斑長2.4萬公里，寬1.3萬公里，每6天一周，沿反時針方向在木星表面旋轉(zhuǎn)。它實際上是一個可以吞噬下整個地球的超級巨大的龍卷風。 木星的主要數(shù)據(jù)資料如下。 到太陽的平均距離 7億7830萬公里 公轉(zhuǎn)周期 4332.6天 公轉(zhuǎn)速度 每秒13.06公里 直徑 14.298萬公里 相對于地球的質(zhì)量 317.83 自轉(zhuǎn)周期 0.414天 衛(wèi)星數(shù)量 63個 密度 1.33 相對于地球的赤道重力 2.37 相對于地球的體積 1321 12〉唯一能清楚地看到環(huán)的行星------土星 實際上，擁有環(huán)的行星并不止土星，木星和天王星都有環(huán)。但是，只有土星的環(huán)最為醒目，用一般的民用望遠鏡，在50倍的倍率下就可以很清楚地看到了。實在是天文愛好者入門必看的天體。 關(guān)于這個環(huán)的形成，有好幾種推論。一說是在土星形成的時候，殘余在土星周圍的氣體以及塵埃。還有一說是土星的衛(wèi)星跟太陽系內(nèi)的小行星發(fā)生碰撞后留下的殘骸。 我們現(xiàn)在知道，這個環(huán)，是由直徑數(shù)米到十數(shù)米不等的冰塊狀物體組成。而且，這個環(huán)的厚度也非常薄，大約在5米到50米不等。 土星同木星一樣，都是氣體的行星，成份也一樣，都是氫和氦。它跟木星決定性的不同點在于質(zhì)量，土星的質(zhì)量只有地球的95倍（木星是地球的318倍）。 另外，土星的密度，也是它的特征之一。它的密度非常小，只有0.69，也就是說，它的密度小于水。如果我們把土星放在水里的話，它會漂浮在水面上（當然了，誰也找不到那么大的水坑）。 土星的基本資料如下。 到太陽的平均距離 14億2940萬公里 公轉(zhuǎn)周期 10759天 公轉(zhuǎn)速度 每秒9.65公里 直徑 12.536萬公里 相對于地球的質(zhì)量 95.16 自轉(zhuǎn)周期 0.444天 衛(wèi)星數(shù)量 63個（也有說64個） 密度 0.69 相對于地球的赤道重力 0.94 相對于地球的體積 755 13〉躺著公轉(zhuǎn)的行星------天王星 我們已經(jīng)知道，天王星也有環(huán)，目前發(fā)現(xiàn)了11條。但是由于它距離地球太遠，大家手里的民用天文望遠鏡是看不到這些細細的環(huán)的。 天王星直徑5.1萬公里，是地球的4倍，論個頭，在太陽系的行星中排行老三。但是由于它距離地球太遠，我們用肉眼是看不到的。這顆巨大的蔚藍色的美麗星球，由于距離太陽太遠（約19億公里），在太陽系誕生之初，由于遠離材料豐富的中心地帶，被認為是最早定型的行星之一。 除了有環(huán)之外，天王星還有一大特點-----它是躺著公轉(zhuǎn)的，這顆大家伙的地軸跟公轉(zhuǎn)的平面，有大約98度的夾角（也就是說幾乎呈垂直狀態(tài)）。這一點，應(yīng)該是它最大的特征了吧。 天王星為什么會躺著公轉(zhuǎn)？最有力的推論就是天體碰撞說。也就是說，在太陽系形成之時，天王星成型之初，天王星理應(yīng)同別的行星一樣，地軸跟公轉(zhuǎn)面是垂直的。但是后來，跟一顆個頭同天王星差不多大小的天體發(fā)生了碰撞，至使天王星發(fā)生了傾斜，到現(xiàn)在一直保持著這個姿勢。 正因為如此，天王星上的白晝和黑夜的交替變化，就跟自轉(zhuǎn)沒有關(guān)系了，反而由公轉(zhuǎn)來決定。天王星的公轉(zhuǎn)周期是84年，所以在天王星上，你會有42年的白天，然后轉(zhuǎn)入42年的黑夜。呵呵，那可真是漫漫長夜啊。 另外，天王星同木星土星一樣，都是由氣體組成的團塊，但構(gòu)成物質(zhì)大都呈冰狀，所以也被稱為大冰塊行星。由此產(chǎn)生了一個名詞-----天王星型行星-----為這樣狀態(tài)的行星分類。 天王星的相關(guān)數(shù)據(jù)資料如下。 到太陽的平均距離 28億7500萬公里 公轉(zhuǎn)周期 30668天 公轉(zhuǎn)速度 每秒6.81公里 直徑 5.3338萬公里 相對于地球的質(zhì)量 14.54 自轉(zhuǎn)周期 0.718天 衛(wèi)星數(shù)量 27顆 密度 1.27 赤道重力 0.89 相對于地球的體積 63倍 14〉公轉(zhuǎn)最慢的行星-------海王星 作為太陽系里最外圍軌道上運行的行星-----海王星，它的最大的特征之一，可能就是它公轉(zhuǎn)周期了。它環(huán)繞太陽一周需要165年的時間，是太陽系行星中公轉(zhuǎn)周期最長的。它是1846年被發(fā)現(xiàn)的，從那時算起，公轉(zhuǎn)一周完畢，則要到2011年了。屆時，我們將有幸慶祝海王星自從被發(fā)現(xiàn)后完成的第一圈公轉(zhuǎn)！ 海王星距里地球是如此的遙遠，因此我們對它的了解還非常有限。1989年，在海王星附近的探測器發(fā)現(xiàn)了海王星表面存在一個高氣壓的巨大漩渦----大暗斑。 但是在1994年用哈勃望遠鏡再次對它觀測的時候，卻發(fā)現(xiàn)這個暗斑消失了。到目前為止，原因不明！ 關(guān)于海王星的另外一個引人注目的謎，是它的13顆衛(wèi)星中的最大的一顆-----Triton，它的直徑約2700公里。在它的表面發(fā)現(xiàn)了類似火山樣的活動。 雖然樣子很像地球上常見的火山噴發(fā)，但是實際上噴發(fā)出來的是冰態(tài)的氮，換句話說，就有點像干冰大噴發(fā)！但是詳細的情況我們還不了解。 關(guān)于這顆衛(wèi)星，還有一個令人不解的就是它的公轉(zhuǎn)方向。太陽系里所有的衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)方向都是反時針旋轉(zhuǎn)的，唯獨這顆衛(wèi)星Triton，它是順時針方向旋轉(zhuǎn)。由于它的倒行逆施，它的公轉(zhuǎn)速度也在逐漸減弱，估算再過數(shù)億年，它將會跟海王星發(fā)生碰撞。 海王星的主要數(shù)據(jù)資料 到太陽的平均距離 45億440萬公里 公轉(zhuǎn)周期 60182天 公轉(zhuǎn)速度 每秒5.44公里 直徑 4萬9528公里 相對于地球的質(zhì)量 17.15 自轉(zhuǎn)周期 0.671天 衛(wèi)星數(shù)量 13 密度 1.64 相對于地球的赤道重力 1.11 相對于地球的體積 58 15〉太陽系行星的類別 太陽系內(nèi)的行星，大體上可以分成3種類型。 ①地球型行星（以巖石為主要成分）的水星，金星，地球，火星。 ②木星型行星（以氣體為主要組成成分）的木星和土星。 ③天王星型行星（雖然組成成分也是氣體，但是內(nèi)側(cè)是冰態(tài)）。
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