宇宙
第一节 宇宙起源
在茫茫宇宙中，我们人类居住的星球叫地球。地球是太阳系中9个行星之一。太阳位于太阳系中心，半径为70万千米，表面温度达到6000度，是由其中心发生激烈的核聚变而产生的，这也是我们赖以生存的光、热源。太阳目前年龄约50亿年，寿命大约100亿年，正处在中年时期。它周围的9个行星依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。地球与太阳间的平均距离约1.5亿千米，光从太阳到地球约需8分钟。
太阳是银河系中的2000颗恒星之一。银河系形状如同一个中央突起、四周扁平的旋转大铁饼，大约2.5亿年旋转一周。其发光部分直径约7万光年，最大厚度达1万光年。银河系的大家族中，除2000亿颗恒星外，还有气体及尘埃组成的叫作星云的团块。
在银河系之外，还有类似银河系的上10亿个巨大的星系。夏夜晴空之时，人的肉眼可见的最远天体-仙女座星系，就是其中之一，它距银河225万光年。星系在宇宙中的分布是不均匀的，有的成双，有的成群，大的星系团甚至包括成百上千个星系。用功能最强大的射电望远镜，可以观测到150亿～200亿光年距离的遥远星系。这就是我们的宇宙。
宇宙是永恒存在还是不断演化的？有没有起源和终结？这是自古至今，人们一直感兴趣的问题。其实，在人类历史上,各种文明都曾有过自己的宇宙观。
在当代，占主导地位的看法是：我们的宇宙诞生于150亿～200亿年前的一次大爆炸，爆炸之后，物质的各种成份组合、演化，逐步形成星系团，这就是所谓的“大爆炸宇宙论”。
这种奇妙的观点是怎样提出的呢？1929年，著名的天文学家哈勃研究一些星系的光谱时，发现大多数天体的光谱都出现红移现象。根据光学知识，这意味着被观测的星体远离我们而去。进一步研究证明，星体离我们越远，飞离的速度越快，距离每增100万光年，飞离的速度增加每秒15千米。这一关系称为哈勃定律。据此的明显推论是：宇宙中的星体在彼此远离,宇宙正在膨胀之中。
如果说星系目前在彼此远离，那么同样会有另一个推论：在过去的某一时刻，各星系应是彼此聚集在一起的。用哈勃定律不难算出：那个最密集的起点时刻大约在距今150亿～200亿年之间。
1964年，贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊用卫生星探测天线，发现宇宙到处都弥漫着微波波段的电磁辐射，与温度在3K的物体发出的电磁波长一样。这一发现给宇宙大爆炸学说以巨大支持，因此打开了研究宇宙整体物理演化过程的大门，是研究爆炸后1秒内宇宙状态的天文学家与研究高能世界的粒子物理学家实现了成功的联手会合。当然，由于这一领域的研究挑战性极强，难度极大，许多结果还处于理论预测或假设阶段，所有的结果都待于进一步研究发展。
第二节 浩瀚星空
人类已经熟知他们的故乡地球周围的空间区域。地球大致是一个球体，略微有些扁。地球的自转周期为1天，此外，地球还同太阳系其它行星一起绕太阳公转。公转的轨道是一个椭圆，平均半径约为1.5亿千米，公转的平均速度为30千米/秒。地球的质量约为6×1021吨。
即便如地球这样的庞然大物，也只是太阳系家族中普通的一名成员。太阳系以太阳为核心。其实，太阳只是一颗能发光的气体球，直径约为140万千米。太阳的质量是太阳系所有行星质量总和的140倍。正因为太阳具有如此巨大的质量，它才具有强大的吸引力，并藉此牢牢地控制着在其引力范围内的所有行星和小天体的各种运动，凝聚着整个太阳系。
从距离太阳最近的行星算起，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。除水星和金星外，其它行星都有卫星，比如月亮就是地球的卫星。此外，在火星和木星轨道之间还有许多小行星。几乎所有的行星都在大致同一平面上绕太阳公转。除了行星、小行星和行星的卫星之外，太阳系中还有大量的彗星、流星体。地球与太阳的平均距离为1.5亿千米，在天文学上通常把这个距离称为1个天文单位。如果把非常遥远的彗星云也划入太阳系，则可以把太阳系的领域扩展到十几万个天文单位。
尽管如此，太阳系相对于宇宙依然是微不足道的。当人们把目光穿过太阳系而投向宇宙时，比较恰当的做法是根据光线通过的距离需要多长时间来度量。光每秒行进约30万千米，一年内所行进的距离为9.46×1012千米，即称为1光年，以此来作为描述宇宙空间的单位。
大量的恒星聚集在一起，构成了人类最为熟知的星系即银河系。中间厚，两边薄，直径约为10万光年，其中包含了数千亿颗星球。像太阳这样的恒星，银河系里差不多有2000亿颗。
银河系并未包括所有的恒星，在银河系外，像银河系这样规模的一个最近的大星系是仙女座星系，距离地球220光年。这是地球人类不需借助望远镜、肉眼所能看到的最远的星系。依此推算，目前从仙女座星系中抵达地球的光是在220万年前发射出来的，所描绘的完全是过去那个时间的情景。显然，天文学家向太空探测得越遥远，所获取的信息就越过时。天文学家发现，如果以银河系为中心，在方圆300万光年之内，就有约40个与银河系一样的星系，这些星系构成了本星系群。
迄今为止，天文学家已经能够看到距离地球119亿光年的星系，而这个距离显然还不是宇宙的边缘。
第三节 神奇的黑洞
著名美籍印度天体物理学家钱德拉塞卡指出，质量大的恒星，在其后期也会不断收缩，直到半径只剩下几公里。这就是后来被称之为“黑洞”的星体。钱德拉塞卡的精确预言使他荣获了1983年诺贝尔物理学奖。
黑洞是巨大恒星在其后期内爆、坍缩而形成的一种天体。在黑洞中。物质被极度压缩，由于它的密度极大，于是其周围形成了巨大的重力场；凡是被吸物质都无法逃遁，它简直就是一个无底洞。即使光也难从黑洞中逸出，所以，那里没有光线射出，“黑洞”由此得名。
黑洞的引力非常大，即使是速度达到极限30万千米/秒的光也逃离不出它的引力。黑洞是一种神奇的天体。黑洞周围的空间和时间与我们地球周围的空间和时间完全不同。黑洞周围的空间是弯曲的，于是，发出光线转个弯又回到黑洞，黑洞周围的时钟走得也比通常地球上的钟要慢。地球钟走2秒、4秒，而黑洞钟才走1秒，越接近黑洞钟走得越慢。到了黑洞，钟无限慢，以至我们无限地等待也见不到有东西从黑洞中跑出来。
既然黑洞看不见、天文学家又怎么能发现它的存在呢？原来，黑洞都存在一个视界面，视界内所有信息传播不出，但视界外，由于黑洞巨大引力作用，可把周围天体吸向它们，天体在被吸进的过程中速度明显加快，这好比平静的河面上水流平稳，一旦某处出现了旋涡，其四周的水流被吸进，速度明显加快的道理完全相同。天文学家观察发现，银河系核心周围的区域中，恒星运行的速度明显加速，表明它们被拉向某种引力巨大的地方，那就是银河系中心的黑洞。此外，许多河外星系核都可能是一个巨大的黑洞。
黑洞发不出光线，但它却可以辐射Ｘ射线。Ｘ射线就是人们胸透时所用身线、人眼看不到，但用仪器可以探测出来。有些人造卫星升天都携带探测Ｘ射线的设备，其中一个任务就是寻找黑洞的Ｘ射线源。至今已发现了有许多这种Ｘ射线源，其中最有可能成为黑洞的，是在牛郎星和织女星之间，称为天鹅座的一个射线源。
黑洞有许多神奇的特征。有关黑洞的研究和探索在不断发展之中。科学家设想将黑洞当作“重力井”来进行发电，将落到黑洞中的物质的巨大的位能转换成热能或光，再转换成电力。其原理和水力发电或太阳能电池相同。具体说，使气体物质朝向黑洞落下，形成能在黑洞周围旋转的增积圆盘，于是圆盘内的气体与周围的气体强烈摩擦加热而使温度升高，开始放射出强光，来自黑洞增积圆盘的热辐射，使其周围能像太阳能电池板一样转变为电力。到黑洞中建造发电站就好比在天然河川中建造水坝一样。黑洞发电站一旦建成，可使用数百万年之久。
第四节 流星雨
在天文学中，沿着同一轨道绕太阳运行的大群流星体称为流星群。流星群与地球相遇时人们会看到天空某一区域在一定时间范围内流星数目显著增多，大大超过通常偶然出现的流星数，就像下雨一样，这种现象称为流星雨。在发生流星雨时，可高达每小时十几条到几十条，但在发生流星暴雨时，可高达每小时 几千条乃至几万条。
流星雨主要是由慧星引起的。当某彗星绕太阳运行经过其轨道近日点（距太阳最近点）附近时，受太阳热辐射作用，慧星温度升高后喷发出的大量碎块随着慧星的运行而在其轨道上形成碎块密集区，当地球穿过该区域时受地球引力作用，大量碎块高速进人大气层并发生激烈摩擦，温度急剧升高而使碎块烧毁并发出明亮光线。当流星的辐射点（所有流星运动轨迹反向延长线的交汇点）处于某星座天区时就称为某星座流星雨，如狮子座流星雨、英仙座流星雨、猎户座流星雨等。
我国古籍中对流星雨有很多记载。《竹书纪年统笺》中关于“帝癸十五年，夜中星殒如雨”的记载说的是公元前16世纪商朝出现的一次流星雨，这也是世界上最早的关于流星雨的记录资料。《春秋》记载了鲁庄公7年（公元前687年）的一次流星雨：“夏四月，辛卯，夜，恒星不见，星殒如雨。”这是关于天琴座流星雨的最早记录。《宋书》记载有发生在南北朝刘宋元嘉二十年二月乙末（公元433年4月9日）夜晚的一次流星雨：“有流星大如桃，出天津，入紫宫。须臾有细流星或五或三相续，又有一大流星从紫宫出，人北斗魁。须臾又有一大流星出，贯索中，经天市垣，诸流星并北行，至晓不可称数。”这是关于宝瓶座η流星雨的观测记录。
很多天象的出现时间，方位可根据推算事先预测出来，但现代科学对流星雨的大小及准确时间的预测水平尚不能令人满意。1799年、1833年和1866年地球上都出现过狮子座流星雨，根据坦普尔——塔特尔慧星相隔大约33年回归（绕太阳运转1周）的规律，人们曾预测 1899年流星暴雨会再次光临地球，并将超过1866年而与1833年那次相媲美甚至超过之。结果却令人大失所望：只出现了每小时仅40颗的零星小雨。对1998年的狮子座流星雨，人们预测其极大的中心时间在北京时间11月18日01时，此时辐射点在中国西部很低，东部稍高。适逢阴历月底，没有月光干扰，在后半夜，可以观测流星雨的后半期，是难得的观测良机。然而当人们如期仰望天空时，却只见流星不见雨，流星雨已于17日11时左右发生过。据分析，可能是受到大行星万有引力的影响，慧星的碎块密集区发生偏移而使流星群的轨迹发生了变化。为了更准确地预报流星雨，需要天文学家在探索流星群力学和物理机制的工作中做出更大努力。
流星雨是天赐美景，可令世人大饱眼福。流星雨对地面上的人们不会造成直接危害，因为香星轨道上形成的碎块密集区中的固体颗粒体积很小，当它们以每秒几十千米的高速度闯入地球时在离地面数十千米以上的大气层中就会摩擦烧毁。不过，流星暴雨对地球大气层中航天飞行器的安全构成威胁。每次流星雨到来之前都令有关人员大伤脑筋。
第五节 月球
月球表面的重力加速度很小，它无法把很轻的物质吸引住，因此月球上没有空气和水，也就没有地球上可以看到的生物。也没有声音。只有一片寂静的荒凉。然而，月球其实并不死寂。在1956年10月26日，一位天文学家发现，照片上的阿尔芬斯环形山变得模糊不清了。这可能是因为火山在喷发，喷出来的气体使它的轮廓变得模糊了。1958年11月3日，另一个天文学家发现环形山内的中央峰呈现一种不寻常景色，环形山显出了红色，接着，中央峰的亮度突然增加了几乎1倍。种种迹象表明，这是一次火山爆发，1959年10月23日，人们又一次观测到阿尔芬斯环形山内的火山爆发，而巳这次活动的规模比一年前的那次大得多。
根据宇航员们曾在月球上建立的自动月震站的记录，月球上经常发生月震。有架月震仪曾经测得过10000次月震。此外，长期的观测还发现，月球上的一些小环形山，如著名的林内环形山，慢慢缩小消失了，留下一片白斑。而有的环形山在变大起来。尽管这些变化的原因还没有搞清，但是这些事例说明，月球仍然是在运动与变化的。
第六节 火星
多少世纪以来，火星就是人类眼光关注的目标。人类历史上有许许多多关于火星美丽的遐想。直到今天，当我们对火星的了解已经比较从前深入多了的时候，即使我们已经知道火星上不大可能有较高级的生命形式的时候，火星对我们的魅力反而更大了。
我们之所以对火星情有独钟，是有其特殊的理由的：
从历史方面：科学界认为，火星和地球都同时诞生于46亿年前，并且认为虽然它现在表面覆盖着冰冻的沙漠和岩石，但以前却曾经是一个遍布海洋、气候温暖的行星。直到现在，火星的两个极冠仍存在大量的水，这种以冰及冻土形式存在的水，如果全部溶化，将让整个火星表面覆盖着6～500米深的海洋。右上图的火星地貌照片，十分清晰的显示了火星历史上洪水的痕迹。
的确，在太阳系中，火星是最容易改造和人类最容易采取措施生存的星球，因为火星的重力大约为地球的1/3、空气的密度大约相当于离地面25千米高空、空气的成份为95%的二氧化碳，另外有少量的氢、氧等、火星的表面存在大量的过氧化合物，只要有水就能产生大量的氧气，而水并不缺乏、一般地球上的高山植物，都可以在火星上生长，当然也就能够形成二氧化碳和氧气的良性循环、火星上的气温，白天约－20℃、夜间约－60～－100℃、火星上有明显的四季变化、火星上如果能够有海洋和植被，其气温将变得与地球十分相近。
显然，人类从现有的技术水平上，要在火星上立足，应该是可行的。当然，要把火星改造得适应人类的生存，还需要人类付出许许多多的努力。
根据今天人类对火星的了解，科学界有一种假设，虽然这仅仅是一种假设，但却让人类感到忧虑，这就是：火星原是生物的天堂，也许恰恰就是在上面生存的生物，由于其自身对环境的破坏，把这个天堂变成了地狱。也许正如《火星任务》所描述的那样，当天堂变成地狱的时候，这些生物来到地球……
这并不是不可能的，如果地球上的人类，继续任意的去破坏自己赖以生存的环境，那么，今天的火星就是明天的地球！
发布时间：2006/4/25 上午11:08:51 阅读次数：8412
