宇宙是如何形成的?
1.科學(xué)家認(rèn)為它起源為137億年前之間的一次難以置信的大爆炸。這是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙邊緣的光到達(dá)地球要花120億年到150億年的時(shí)間。大爆炸散發(fā)的物質(zhì)在太空中漂游，由許多恒星組成的巨大的星系就是由這些物質(zhì)構(gòu)成的，我們的太陽就是這無數(shù)恒星中的一顆。原本人們想象宇宙會(huì)因引力而不在膨脹，但是，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)宇宙中有一種 “暗能量”會(huì)產(chǎn)生一種斥力而加速宇宙的膨脹。
2.宇宙學(xué)說認(rèn)為，我們所觀察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一個(gè)體積極小、溫度極高、密度極大的奇點(diǎn)。在141億年前左右，奇點(diǎn)產(chǎn)生后發(fā)生大爆炸，從此開始了我們所在的宇宙的誕生史。
3.宇宙大爆炸后0.01秒，宇宙的溫度大約為1000億度。物質(zhì)存在的主要形式是電子、光子、中微子。以后，物質(zhì)迅速擴(kuò)散，溫度迅速降低。大爆炸后1秒鐘，下降到100億度。大爆炸后14秒，溫度約30億度。35秒后，為3億度，化學(xué)元素開始形成。溫度不斷下降，原子不斷形成。宇宙間彌漫著氣體云。他們在引力的作用下，形成恒星系統(tǒng)，恒星系統(tǒng)又經(jīng)過漫長的演化，成為今天的宇宙。
宇宙是什么?宇宙有多大?宇宙年齡是多少?
宇宙是萬物的總稱，是時(shí)間和空間的統(tǒng)一。從最新的觀測資料看，人們已觀測到的離我們最遠(yuǎn)的星系是130億光年。也就是說，如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發(fā)出，那么要經(jīng)過130億年才能到達(dá)地球。根據(jù)大爆炸宇宙模型推算，宇宙年齡大約200億年。
宇宙有多少個(gè)星系?每個(gè)星系有多少顆恒星?
在這個(gè)以130億光年為半徑的球形空間里，目前已被人們發(fā)現(xiàn)和觀測到的星系大約有1250億個(gè)，而每個(gè)星系又擁有像太陽這樣的恒星幾百億到幾萬億顆。因此只要做一道簡單的數(shù)學(xué)題，你就不難了解到，在我們已經(jīng)觀測到的宇宙中擁有多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如滄海一粟，渺小得微不足道。
太陽和地球的年齡?
據(jù)估計(jì)太陽的年齡比地球大1000萬-2000年年，而通過放射性計(jì)年，地球的年齡是45億年，因此太陽的年齡是45.1億年。
銀河系簡介
是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。銀河系呈旋渦狀，有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻?qū)ΨQ地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。從遠(yuǎn)處看，銀河系像一個(gè)體育鍛煉用的大鐵餅，大鐵餅的直徑有10萬光年，相當(dāng)于946080000億公里。中間最厚的部分約3000～12000光年。銀河系整體作較差自轉(zhuǎn)，太陽位于一條叫做獵戶臂的旋臂上，距離銀河系中心約2.5萬光年。在銀河系里大多數(shù)的恒星集中在一個(gè)扁球狀的空間范圍內(nèi)，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為7千光年。核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”。在銀盤外面有一個(gè)更大的球形，那里星少，密度小，稱為“銀暈”，直徑為7萬光年。銀河系是一個(gè)旋渦星系，具有旋渦結(jié)構(gòu)，即有一個(gè)銀心和兩個(gè)旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉(zhuǎn)速度和周期，因距銀心的遠(yuǎn)近而不同。1971年英國天文學(xué)家林登·貝爾和馬丁·內(nèi)斯分析了銀河系中心區(qū)的紅外觀測和其他性質(zhì)，指出銀河系中心的能源應(yīng)是一個(gè)黑洞，但是由于目前對大質(zhì)量的黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù)。
銀河系如何運(yùn)轉(zhuǎn)?太陽繞銀河系公轉(zhuǎn)是多少年?銀河系的年齡是多少?
銀河系是一個(gè)巨型旋渦星系，Sb型，共有4條旋臂。包含一、二千億顆恒星。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的周期約為2.5億年。關(guān)于銀河系的年齡，目前占主流的觀點(diǎn)認(rèn)為，銀河系在宇宙誕生的大爆炸之后不久就誕生了，用這種方法計(jì)算出，我們銀河系的年齡大概 在145億歲左右，上下誤差各有20多億年。而科學(xué)界認(rèn)為宇宙誕生的“大爆炸”大約發(fā)生 ...
什么叫星系?宇宙有多少個(gè)星系和恒星?
天穹上的大多數(shù)光點(diǎn)是銀河系的恒星，但也有相當(dāng)大量的發(fā)光體是與銀河系類似的巨大恒星集團(tuán)，歷史上曾被誤認(rèn)為是星云，我們稱它們?yōu)楹油庑窍?，現(xiàn)在已知道存在1000億個(gè)以上的星系，著名的仙女星系、大小麥哲倫星云就是肉眼可見的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙結(jié)構(gòu)中的一個(gè)層次，從宇宙演化的角度看，它是比恒星更基本的層次。宇宙中有1000億～2000億個(gè)像銀河系這樣的星系。如果銀河系的恒星數(shù)量以最低的2000億(有人推算是10000億)顆計(jì)算，由此推算出的宇宙中的恒星數(shù)量為2×1022～4×1022顆，即20萬億億～40萬億億顆(也有人推出800萬億億～5000萬億億)。
銀河系有多少顆恒星?銀河系的質(zhì)量是太陽的多少倍?宇宙有多少顆恒星?
銀河系物質(zhì)約90％集中在恒星內(nèi)，銀河系里還有氣體和塵埃，其含量約占銀河系總質(zhì)量的10％。銀河系的總質(zhì)量大約是我們太陽質(zhì)量的1萬億倍，大致10倍于銀河系全部恒星質(zhì)量的總和。銀河系所有的恒星的總質(zhì)量傾向于認(rèn)為有7000億個(gè)太陽質(zhì)量，而據(jù)計(jì)算，1顆恒星的平均質(zhì)量是太陽的質(zhì)量的0.7倍，那么7000億個(gè)太陽質(zhì)量也就是意味著有10000億顆恒星了。宇宙中太約有800億-1250億個(gè)星系，有著800萬億億顆恒星，其誤差是10倍左右，也有人計(jì)算是5000萬億億顆恒星，與實(shí)際情況不會(huì)超過6倍。
銀河系每年誕生多少顆恒星?
銀河系大約已有120億年的歷史了，在這期間共形成了大約7000億顆恒星，即每年誕生恒星的速率是50多顆。大約是有500顆恒星是在最近1000萬年間形成的，當(dāng)然還有數(shù)以千計(jì)的，正在形成恒星的產(chǎn)星星云。
那些星系距銀河系最近?
人馬矮星系是最近的一個(gè)，距離約有78200光年。接下來是大麥哲倫云，距離159000光年，以及小麥哲倫云，距離189000光年。
地球離銀河系中心有多遠(yuǎn)?
地球離銀河系中心約25000光年，誤差是1600光年。
銀河系有多少顆類似太陽的恒星?
銀河系類似太陽相同的顏色和光度的恒星約有26348顆。
太陽系的邊緣距離太陽有多遠(yuǎn)?
太陽系極遠(yuǎn)處的柯伊伯帶是一個(gè)匯聚著慧核和一些大天體的盤狀區(qū)域，離太陽也許有240億公里。
什么是行星?太陽系有多少顆行星?
如何定義行星這一概念在天文學(xué)上一直是個(gè)備受爭議的問題。國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì) 2006年8月24日通過了“行星”的新定義，這一定義包括以下三點(diǎn)：
1、必須是圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的天體；
2、質(zhì)量必須足夠大，它自身的吸引力必須和自轉(zhuǎn)速度平衡使其呈圓球狀；
3、不受到軌道周圍其他物體的影響，能夠清除其軌道附近的其它物體。
一般來說，行星的直徑必須在800公里以上，質(zhì)量必須在50億億噸以上。
按照這一定義，目前太陽系內(nèi)有8顆行星，分別是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
太陽系行星大小的排列順序和相對地球的比例?
1.木星1316
2.土星745
3.天王星65.2
4.海王星57.1
5.地球1
6.金星0.856
7.火星0.150
8.水星0.056
八大行星的遠(yuǎn)近排列、大小和體積的排序?
太陽系中的九大行星，按距太陽遠(yuǎn)近排列依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
質(zhì)量從大到小依次為：木星、土星、海王星、天王星、地球、金星、火星、水星
體積從大到小依次為：木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星
什么是恒星?在夜晚用人眼能看到多少顆恒星?
由熾熱氣體組成的，能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體，恒星都是氣體星球。正常恒星大氣的化學(xué)組成與太陽大氣差不多。按質(zhì)量計(jì)算，氫最多，氦次之，其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、鎂、鐵、硫等。 離地球最近的恒星是太陽。其次是處于半人馬座的比鄰星，它發(fā)出的光到達(dá)地球需要4.22年。晴朗無月的夜晚，且無光污染的地區(qū)，一般人用肉眼大約可以看到 6000多顆恒星。借助于望遠(yuǎn)鏡，則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。
如何測恒星的質(zhì)量和密度?
只有特殊的雙星系統(tǒng)才能測出質(zhì)量來，一般恒星的質(zhì)量只能根據(jù)質(zhì)光關(guān)系等方法進(jìn)行估算。已測出的恒星質(zhì)量大約介于太陽質(zhì)量的百分之幾到120倍之間，但大多數(shù)恒星的質(zhì)量在0.1～10個(gè)太陽質(zhì)量之間。恒星的密度可以根據(jù)直徑和質(zhì)量求出，密度的量級大約介于 10克/厘米（紅超巨星）到 10～10克/厘米（中子星）之間。
什么叫光年，銀河系的直徑有多少光年?
長度單位，指光在真空中行走的距離，1光年=94600公里，光由太陽到達(dá)地球需時(shí)約八分鐘，已知距離太陽系最近的恒星為半人馬座比鄰星，它相距4.22光年。我們所處的星系——銀河系的直徑約有七萬光年，假設(shè)有一近光速的宇宙船從銀河系的一端到另一端，它將需要多于十萬年的時(shí)間。
什么是光？
這很有諷刺性。光就在我們周圍，因?yàn)樗覀儾拍芸吹綎|西。但是要精確的說它是什么卻不容易。光可以被認(rèn)為是有時(shí)具有波的性質(zhì)的在時(shí)空中傳播的粒子。這是因?yàn)楣饩哂须p重的性質(zhì)。如果你想把它描述成波，想象一下大海中一排排的波浪。當(dāng)然光波不是水組成的而是電能和磁能在空間的共同傳播。我們叫做電磁波或電磁輻射。真空中光波的速度是30萬千米每秒。從一個(gè)波峰到下一個(gè)波峰的距離叫波長，一秒鐘內(nèi)通過一個(gè)固定點(diǎn)的波峰叫做波的頻率。
在地球上看太陽在空中的位置?
太陽從東方升起，從西方落下，這樣的情況一年只有兩天。問一個(gè)人早上太陽從哪兒升起，他或者她通常會(huì)回答：從東方升起。同樣他或者她通常也會(huì)說：晚上太陽從西方落下。事實(shí)上，一年中只有兩天，太陽是從正東方升起，從正西方落下，即春分和秋分。從春分到秋分，生活在北半球的人看到太陽從東偏北的地方升起，從西偏北的地方落下。在夏至?xí)r這種現(xiàn)象尤為明顯，太陽從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下。從秋分到春分，生活在北半球的人看到太陽從東偏南的地方升起，從西偏南的地方落下。在冬至?xí)r這種現(xiàn)象尤為明顯，太陽向南偏離得最遠(yuǎn)。生活在南半球的人看到的情形與我們正好相反。太陽的軌跡在天空中的變化是由于地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜造成的。當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地軸始終與軌道面保持傾斜。在夏至日的北半球，傾斜軸偏向太陽，因此太陽在天空中的軌道達(dá)到最高。六個(gè)月后，在北半球，傾斜軸偏離太陽，太陽在天空中的軌道達(dá)到最低。而在春分和秋分日，傾斜軸即不偏向太陽又不偏離太陽，所以太陽在天空中的軌道高低適中。
太陽在黃道上運(yùn)動(dòng)一周的過程?
太陽在黃道上運(yùn)動(dòng)一周的過程，就是我們經(jīng)歷一年的過程。正如一年中太陽的升降方向不斷變化一樣，每天同一時(shí)刻太陽在天空中的位置一年中也不斷變化。夏至日，當(dāng)太陽從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下，太陽在天空中走過了一年中最長，最高的軌道，因此夏至日是一年中白天最長的一天。相反，在冬至日，當(dāng)太陽從東偏南最大的方向升起，從西偏南最大的方向落下，太陽在天空中走過了一年中最短，最低的軌道，因此冬至日是一年中白天最短的一天。在春分和秋分日，太陽走過了長短，高低適中的軌道，因此這兩天晝、夜一樣長。
為什么會(huì)日全食?
地球是除冥王星以外能看到日全食的唯一行星。我們能看到日全食完全是巧合：比太陽小400倍的月球正好比太陽離我們近約400倍，故太陽與月球在天空中看起來一樣大，這為日全食創(chuàng)造了可能性。在太陽系，除了冥王星外，沒有其它行星能看到日全食，因?yàn)檫@些行星的衛(wèi)星不是太小，就是離行星太遠(yuǎn)，不能完全擋住太陽。因此我們看到日全食這一壯觀的自然景象是自然造就的。日食能被準(zhǔn)確的預(yù)言。我們知道地球和月球的軌道，也知道太陽的運(yùn)動(dòng)，我們預(yù)言日食能準(zhǔn)確到分鐘。日食有周期性，如遵循沙羅周期6585.32天，其間，共有71次各種日食發(fā)生，周而復(fù)始，但地點(diǎn)有所不同，每個(gè)沙羅周期有0.32天余下，這時(shí)地球又自轉(zhuǎn)了117度，這可以用來修正，但不是很準(zhǔn)確。正因?yàn)榈攸c(diǎn)不同，所以盡管日食有周期，但很多人不知道，所以必須全球調(diào)查日食，而不是看一個(gè)地點(diǎn)的日食記錄。
太陽系基本概況?
1.太陽系和以太陽為中心并受其引力的支配而環(huán)繞它運(yùn)動(dòng)的天體系統(tǒng)叫太陽系。太陽系的成員包括太陽和環(huán)繞太陽的行星（如水星，金星，地球，火星，木星，土星，天王星，海王星），2000多顆軌道已確定的小行星，數(shù)量不少的衛(wèi)星以及為數(shù)很多的彗星與流星體等到。太陽和它的行星是同時(shí)誕生的。他們是46億年前一團(tuán)巨大的氣體和塵埃形成的。在內(nèi)部，重力逐漸結(jié)束了物質(zhì)的紊亂狀態(tài)，在氣團(tuán)中心，溫度逐漸上升，到達(dá)一定高溫時(shí)，就形成了太陽。一些小物質(zhì)團(tuán)也形成了，并圍繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是行星及彗星、各自的衛(wèi)星。在地球早期，太陽與現(xiàn)在有所不同。在3.5億年前，地球上生命初開時(shí)，太陽與現(xiàn)在有所不同。從表面上看，太陽是淺黃色，比現(xiàn)在小8％到10％，亮度只有現(xiàn)在的70％到75％。此后太陽慢慢變大、變熱、變亮，持續(xù)了3.5億年，但比不上僅持續(xù)了一到兩個(gè)世紀(jì)的“溫室效應(yīng)”。
2.今后50億年，太陽仍然保持穩(wěn)定。太陽以后可能會(huì)由于氫的燃燒比現(xiàn)在略大、略熱、略亮，此后，地球會(huì)有很大變化。50億年后，太陽的氦核越來越大，最后坍塌，燃燒成為碳元素，表層的氫繼續(xù)轉(zhuǎn)化為氦。氦燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的能量將把光球?qū)油馔疲栕優(yōu)橐活w紅巨星，吞并水星和金星，并到達(dá)地球軌道。太陽紅色的表面依然，但會(huì)越來越冷。地球仍會(huì)被太陽的熱量熔化。
3.太陽系中的九大行星，按距太陽遠(yuǎn)近排列依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它們到太陽的平均距離符合提丟斯-波得定則。按性質(zhì)不同可分為三類：類地行星(水星、金星、地球、火星)體積和質(zhì)量較小，平均密度最大，衛(wèi)星少；巨行星(木星、土星)體積和質(zhì)量最大，平均密度最小，衛(wèi)星多，有行星環(huán)，自身能發(fā)出紅外輻射；遠(yuǎn)日行星(天王星、海王星、冥王星)的體積、質(zhì)量、平均密度和衛(wèi)星數(shù)目都介于前兩者之間，天王星和海王星也存在行星環(huán)。九大行星都在接近同一平面的近圓形的橢圓軌道上，朝同一方向繞太陽公轉(zhuǎn)，即行星的軌道運(yùn)動(dòng)具有共面性、近圓性和同向性，只有水星和冥王星稍有偏離。太陽的自轉(zhuǎn)方向也與行星的公轉(zhuǎn)方向相同。地球、火星、木星、土星、天王星和海王星的自轉(zhuǎn)周期都在10-24小時(shí)左右，但水星、金星和冥王星的自轉(zhuǎn)周期分別為58.6天、243天和6.4天。多數(shù)大行星的自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方向相同，但金星則相反，而天王星的自轉(zhuǎn)軸與軌道面的交角很小，呈側(cè)向自轉(zhuǎn)。除水星和金星外，其他大行星都有自己的衛(wèi)星。
太陽的基本概況?
1.太陽的體積是地球的130.25萬倍，太陽系的中心天體。銀河系的一顆普通恒星。太陽的直徑約1392000千米，平均密度 1.409克/立方厘米，質(zhì)量1.989×10^33克，表面溫度5770℃，中心溫度1500.84萬℃。由里向外分別為太陽核反應(yīng)區(qū)、太陽對流層、太陽大氣層。其中心區(qū)不停地進(jìn)行熱核反應(yīng)，所產(chǎn)生的能量以輻射方式向宇宙空間發(fā)射。其中二十二億分之一的能量輻射到地球，成為地球上光和熱的主要來源。太陽內(nèi)部漆黑一片，雖然體太陽光十分耀眼，但它內(nèi)部卻不能產(chǎn)生光。因?yàn)樘杻?nèi)部核反應(yīng)產(chǎn)生的能量太高，是由伽馬射線的形式傳向外部，但人眼看不到伽馬射線。所以如果我們能看到太陽內(nèi)部，那將會(huì)是一片黑暗。恒星也有自己的生命史，太陽這個(gè)巨大的"核能火爐"已經(jīng)穩(wěn)定地"燃燒"了50億年.目前.它正處于壯年，要再過50億年它才會(huì)燃盡自己的核燃料.那時(shí)，它可能膨脹成一個(gè)巨大的紅色星體...
2.其實(shí)，太陽只是一顆非常普通的恒星，在廣袤浩瀚的繁星世界里，太陽的亮度、大小和物質(zhì)密度都處于中等水平。只是因?yàn)樗x地球最近，所以看上去是天空中最大最亮的天體。其它恒星離我們都非常遙遠(yuǎn)，即使是最近的恒星，也比太陽遠(yuǎn)27萬倍，看上去只是一個(gè)閃爍的光點(diǎn)。在銀河系內(nèi)一千多億顆恒星中，太陽只是普通的一員，它位于銀河系的對稱平面附近，距離銀河系中心約26000光年，在銀道面以北約26光年， 它一方面繞著銀心以每秒250公里的速度旋轉(zhuǎn)，另一方面又相對于周圍恒星以每秒19.7公里的速度朝著織女星附近方向運(yùn)動(dòng)。太陽上的“一天”時(shí)間不一樣。與地球一樣，太陽也有自轉(zhuǎn)，但跟地球不同的是太陽不是固體，因此不同的緯度轉(zhuǎn)速不一樣，在太陽赤道，轉(zhuǎn)一圈要25個(gè)地球日。緯度越高，轉(zhuǎn)速越慢，在靠近兩極的地方，轉(zhuǎn)一圈要約31個(gè)地球日。在地球上，在你南面的地點(diǎn)無論多久都在你的南面，但在太陽上，這不成立。越靠近赤道，轉(zhuǎn)的越快，就會(huì)滑向東邊。這是流體的情形
3.我們見到的太陽的表面實(shí)際并不是一個(gè)面。在我們看來，太陽似乎有一個(gè)固體的表面，并且有一個(gè)可測的邊界。真實(shí)情況是：太陽是一個(gè)由氣體組成的球體，沒有固體的表面。我們看到的邊界，只是由于在那兒，太陽氣體的密度下降到使光透明的程度。在這個(gè)密度之上，太陽是不透明的，因此我們看不到太陽內(nèi)部。雖然我們現(xiàn)在了解到這些，但天文學(xué)家仍然把這一不透明的邊界當(dāng)作太陽的“表面”，稱作光球?qū)印?/p>
4.光球表面另一種著名的活動(dòng)現(xiàn)象便是太陽黑子。黑子是光球?qū)由系木薮髿饬餍郎u，大多呈現(xiàn)近橢圓形，在明亮的光球背景反襯下顯得比較暗黑，但實(shí)際上它們的溫度高達(dá)4000℃左右，倘若能把黑子單獨(dú)取出，一個(gè)大黑子便可以發(fā)出相當(dāng)于滿月的光芒。 5.太陽的年齡約為46億年，它還可以繼續(xù)燃燒約50億年。在其存在的最后階段，太陽中的氦將轉(zhuǎn)變成重元素，太陽的體積也將開始不斷膨脹，直至將地球吞沒。在經(jīng)過一億年的紅巨星階段后，太陽將突然坍縮成一顆白矮星--所有恒星存在的最后階段。再經(jīng)歷幾萬億年，它將最終完全冷卻，然后慢慢地消失在黑暗里。
6.通過對太陽光譜的分析，得知太陽的化學(xué)成分與地球幾乎相同，只是比例有所差異。太陽上最豐富的元素是氫，其次是氦，還有碳、氮、氧和各種金屬。地球上除原子能和火山、地震以外，太陽能是一切能量的總源泉。那么，整個(gè)地球接收的有多少呢？太陽發(fā)射出大的能量呢？科學(xué)家們設(shè)想在地球大氣層外放一個(gè)測量太陽總輻射能量的儀器，在每平方厘米的面積上，每分鐘接收的太陽總輻射能量為8.24焦。這個(gè)數(shù)值叫太陽常數(shù)。如果將太陽常數(shù)乘上以日地平均距離作半徑的球面面積，這就得到太陽在每分鐘發(fā)出的總能量，這個(gè)能量約為每分鐘2.273×10^28焦。（太陽每秒輻射到太空的熱量相當(dāng)于一億億噸煤炭完全燃燒產(chǎn)生熱量的總和，相當(dāng)于一個(gè)具有5200萬億億馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。太陽表面每平方米面積就相當(dāng)于一個(gè)85000馬力的動(dòng)力站。）而地球上僅接收到這些能量的22億分之一。太陽每年送給地球的能量相當(dāng)于100億億度電的能量。太陽能取之不盡，用之不竭，又無污染，是最理想的能源。
7.太陽表面經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。這種爆炸就是我們看到的耀斑，能在短短幾秒內(nèi)釋放出上百萬顆原子彈的能量。當(dāng)耀斑發(fā)生時(shí)，太陽的大氣層會(huì)被吹出一個(gè)巨大的洞，并發(fā)出十分強(qiáng)烈的光、電磁波，高能X射線及數(shù)以百億計(jì)的帶電粒子，這種現(xiàn)象被稱作太陽風(fēng)。當(dāng)太陽黑子最活躍時(shí)，耀斑和太陽風(fēng)也發(fā)生的最頻繁最劇烈。
8.太陽像是空間的一塊巨大的磁鐵。與地球類似，太陽內(nèi)部好像有一個(gè)巨大的磁鐵，這磁鐵產(chǎn)生了巨大的磁場，在太空中綿延數(shù)億英里，并控制周圍熱氣體的流動(dòng)。每隔11年，在黑子活動(dòng)周期的開端，磁場南北極會(huì)顛倒一次，而太陽自轉(zhuǎn)軸保持不變。
地球的基本概況?
1.年齡：46億歲。公轉(zhuǎn)周期：約365天。公轉(zhuǎn)軌道：呈橢圓形。7月初為遠(yuǎn)日點(diǎn)，1月初為近日點(diǎn)。自轉(zhuǎn)周期：恒星日：約23.小時(shí)56分4秒。太陽日：24小時(shí)。自轉(zhuǎn)方向：自西向東。黃赤交角：23°26。赤道半徑：是從地心到赤道的距離，大約6378.5公里。 平均半徑：大約6371.3 公里(這個(gè)數(shù)字是地心到地球表面所有各點(diǎn)距離的平均值)。體積：10832億立方千米。質(zhì)量：5.9742×10^21 噸。平均密度： 5.515 g/cm^3，地球是太陽系中密度最大的星體。地球表面積：5.1億平方千米。海洋面積：3.61億平方千米。大氣：主要成份：氮（78.5%）和氧（21.5%）。地殼：主要成份：氧(47%)、硅（28%）和鋁（8%）。表面大氣壓： 1013.250毫巴。由化學(xué)組成成分及地震震測特性來看，地球本體可以分成一些層圈，以下就標(biāo)示出它們的名稱與范圍(深度，單位為公里)：0- 40地殼，40-2890地幔，2890-5150外地核，5150-6378內(nèi)陸核。 地球表面積71%為水所覆蓋，地球是太陽系唯一在表面可以擁有液態(tài)水的行星 ( 土衛(wèi)六的表面有液態(tài)乙烷或甲烷，而藏于木衛(wèi)二的表面之下則可能有液態(tài)水，不過地球表面有液態(tài)水仍是獨(dú)一無二的)。
2.地球距離太陽1.5億千米，從地球到太陽上去步行要走3500多年，就是坐飛機(jī)，也要坐20多年。地球?qū)儆阢y河系太陽系，處在金星與火星之間，是太陽系中距離太陽第三近的行星，在八大行星中大小排行是第五，但人類直到16世紀(jì)哥白尼時(shí)代人們才明白地球只是一顆行星。 地球與月球之間的引潮力會(huì)使地球的自轉(zhuǎn)周期每一世紀(jì)增加約2毫秒，最新研究顯示在9億年前一天只有18小時(shí)，而一年則有481天。地球衛(wèi)星月球俗稱月亮，也稱太陰。在太陽系中是地球中唯一的天然衛(wèi)星。月球是最明顯的天然衛(wèi)星的例子。在太陽系里，除水星和金星外都有自己的衛(wèi)星。
3.地球繞地軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，叫做地球的自轉(zhuǎn)。地軸的空間位置基本上是穩(wěn)定的。它的北端始終指向北極星附近，地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東；從北極上空看，呈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，約為23小時(shí)56分，這個(gè)時(shí)間稱為恒星日；然而在地球上，我們感受到的一天是24小時(shí)，這是因?yàn)槲覀冞x取的參照物是太陽。由于地球自轉(zhuǎn)的同時(shí)也在公轉(zhuǎn)，這4分鐘的差距正是地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)疊加的結(jié)果。天文學(xué)上把我們感受到的這1天的24小時(shí)稱為太陽日。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜更替。晝夜更替使地球表面的溫度不至太高或太低，適合人類生存。
月球基本概況?
1.它每年以三厘米的速度遠(yuǎn)離地球，十億年前，它和地球的距離只有現(xiàn)在的一半長。像地球一樣，月球也是南北極稍扁，赤道稍隆起的扁球。它的平均極半徑比赤道半徑短500米，南北極也不對稱，北極區(qū)隆起，南極區(qū)凹陷約400米。月球基本上沒有水，也就沒有地球上的風(fēng)化、氧化和水的腐蝕過程，也沒有聲音的傳播，到處是一片寂靜的世界。月球本身不發(fā)光，天空永遠(yuǎn)是一片漆黑，太陽和星星可以同時(shí)出現(xiàn)。
2.月球上幾乎沒有大氣，因而月球上的晝夜溫差很大。白天，在陽光垂直照射的地方，溫度高達(dá)127.25℃；夜晚溫度可低到-183.75℃。由于沒有大氣的阻隔，使得月面上日光強(qiáng)度比地球上約強(qiáng)1／3左右；紫外線強(qiáng)度也比地球表面強(qiáng)得多。由于月球大氣少，因此在月面上會(huì)見到許多奇特的現(xiàn)象，如月球上的天空呈暗黑色，太陽光照射是筆直的，日光照到的地方很明亮；照不到的地方就很暗。因此才會(huì)看到的月亮表面有明有暗。由于沒有空氣散射光線，在月球上星星看起來也不再閃爍了。
3.月亮比地球小，直徑是3476公里，大約等于地球直徑的3/11。月亮的表面面積大約是地球表面積的1／14，比亞洲的面積還稍小一些；它的體積是地球的1／49，換句話說，地球里面可裝下49個(gè)月亮。月亮的質(zhì)量是地球的1／81；物質(zhì)的平均密度為每立方厘米3.34克，只相當(dāng)于地球密度的3／5。月球上的引力只有地球1／6，也就是說，6公斤重的東西到限月球上只有1公斤重了。人在月面上走，身體顯得很輕松，稍稍一使勁就可以跳起來，宇航員認(rèn)為在月面上半跳半跑地走，似乎比在地球上步行更痛快。
4.月球是離地球最近的天體，它是圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的、唯一的天然衛(wèi)星，它與地球的平均距離約384400公里。月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道是一個(gè)隨圓形軌道，其近地點(diǎn)（離地球最近時(shí)）平均距離為363300公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)（離地球最遠(yuǎn)時(shí)）平均距離為405500公里，相差42200公里。
5.月球在繞地球運(yùn)動(dòng)的過程中，還要跟著地球一起繞太陽運(yùn)動(dòng)。這就是說，月球繞地球運(yùn)動(dòng)一周后，再回到的空間位置已不是原出發(fā)點(diǎn)了。由此可見，月球在運(yùn)動(dòng)過程中還要參與多種系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。月球的運(yùn)動(dòng)和其他天體一樣，月球也處于永恒的運(yùn)動(dòng)之中。月球除東升西落外，它每天還相對于恒星自西向東平均移動(dòng)13°多，因此，月亮每天升起來的時(shí)間，都比前一天約遲50分鐘。月亮的東升西落是地球自轉(zhuǎn)的反映；而自西向東的移動(dòng)卻是月亮圍繞地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果。月亮繞地球公轉(zhuǎn)一周叫做一個(gè)“恒星月”，平均是27天7小時(shí)43分11秒。月亮繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)，它本身也在自轉(zhuǎn)。既然月亮自轉(zhuǎn)一周是地球上的27.3天，為什么月亮上的一天等于地球上29天半的時(shí)間呢？原來月亮一面自轉(zhuǎn)，一面還要圍繞地球公轉(zhuǎn)，而地球同時(shí)也在圍繞太陽公轉(zhuǎn)。當(dāng)月亮轉(zhuǎn)了一周以后，地球也在繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道上走了一段距離，因此月亮原來正對太陽的一點(diǎn)，還沒有正對著太陽，必須再轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，才能正對太陽，這段時(shí)間要用2.25天。把27.3天加上2.25天，正好大約29天半的時(shí)間。
6.月亮的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是相等的，即1：1，月球繞地球一周的時(shí)間為也就是它自轉(zhuǎn)的周期。月球這種奇特地自轉(zhuǎn)結(jié)果是：月球總以同一半面向著地球，而從地球上永遠(yuǎn)看不到月球背面是什么樣，只有靠探測器才能揭開月背千古之謎，人類的這個(gè)愿望早在30多年前就已實(shí)現(xiàn)了。 當(dāng)今大型天文望遠(yuǎn)鏡能分辯出月面上約 50米（相當(dāng)于14層高樓）的目標(biāo)。
7.大家知道，月亮本身不發(fā)光，只是把照射在它上面的太陽光的一部分反射出來，這樣，對于地球上的觀測者來說，隨著太陽、月亮、地球相對位置的變化，在不同日期里月亮呈現(xiàn)出不同的形狀，這就是月相的周期變化。進(jìn)一步說，雖然月亮被太陽照射時(shí)，總有半個(gè)球面是亮的，但由于月亮在不停地繞地球公轉(zhuǎn)，時(shí)時(shí)改變著自己的位置，所以它正對著地球的半個(gè)球面與被太陽照亮的半個(gè)球面有時(shí)完全重合，有時(shí)完全不重合，有時(shí)一小部分重合，有時(shí)一大部分重合，這樣月亮就表現(xiàn)出了陰晴圓缺的變化。
水星基本概況?
1.水星在八大行星中是最小的行星，比月球大1/3，它同時(shí)也是最靠近太陽的行星。 水星目視星等范圍從 0.4 到 5.5；水星太接近太陽，常常被猛烈的陽光淹沒，它的軌道距太陽4590萬～6970萬千米之間，所以望遠(yuǎn)鏡很少能夠仔細(xì)觀察它。水星沒有自然衛(wèi)星。水星離太陽的平均距離為5790萬公里，繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的偏心率為0.206，故其軌道很扁。太陽系天體中，除冥王星外，要算水星的軌道最扁了。水星在軌道上的平均運(yùn)動(dòng)速度為48公里／秒，是太陽系中運(yùn)動(dòng)最快的行星，繞太陽一周只需88天，自轉(zhuǎn)一周只需58.6天，水星上的一天相當(dāng)于地球上的59天。水星有一個(gè)小型磁場，磁場強(qiáng)度約為地球的1％。水星只有微量的大氣。水星的大氣極其稀薄。實(shí)際上，水星大氣中的氣體分子與水星表面相撞的頻密程度比它們之間互相相撞要高。出于這些原因，水星應(yīng)被視為是沒有大氣的?！按髿狻敝饕裳酰浐外c組成。
2.早在公元前3000年的蘇美爾時(shí)代，人們便發(fā)現(xiàn)了水星，古希臘人賦于它兩個(gè)名字：當(dāng)它初現(xiàn)于清晨時(shí)稱為阿波羅，當(dāng)它閃爍于夜空時(shí)稱為赫耳墨斯。水星上的溫差是整個(gè)太陽系中最大的，溫度變化的范圍為90開到700開，最高地表溫度 634.5°C 最低地表溫度為-86°C ，平均地表溫度 179°C 。相比之下，金星的溫度略高些，但更為穩(wěn)定。水星的密度比月球大得多，(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米)。水星是太陽系中僅次于地球，密度第二大的天體。
金星基本概況?
1.按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序是第二顆。它是離地球最近的行星。中國古代稱之為太白或太白金星。它有時(shí)是晨星，黎明前出現(xiàn)在東方天空，被稱為“啟明”；有時(shí)是昏星，黃昏后出現(xiàn)在西方天空，被稱為“長庚”。金星是全天中除太陽和月亮外最亮的星，亮度最大時(shí)為-4.4等，比著名的天狼星（除太陽外全天最亮的恒星）還要亮14倍，猶如一顆耀眼的鉆石，于是古希臘人稱它為阿佛洛狄忒（Aphrodite）——愛與美的女神，而羅馬人則稱它為維納斯（Venus）——美神。1950年代后期，天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡第一次觀測了金星的表面。從1961年起，前蘇聯(lián)和美國向金星發(fā)射了30多個(gè)探測器，從近距離觀測，到著陸探測。
2.金星和水星一樣，是太陽系中僅有的兩個(gè)沒有天然衛(wèi)星的大行星。因此金星上的夜空中沒有“月亮”，最亮的“星星”是地球。由于離太陽比較近，所以在金星上看太陽，太陽的大小比地球上看到的大1.5倍。有人稱金星是地球的孿生姐妹，確實(shí)，從結(jié)構(gòu)上看，金星和地球有不少相似之處。金星的半徑約為6073公里，只比地球半徑小300公里，體積是地球的0.88倍，質(zhì)量為地球的4/5；平均密度略小于地球。但兩者的環(huán)境卻有天壤之別：金星的表面溫度很高，不存在液態(tài)水，加上極高的大氣壓力和嚴(yán)重缺氧等殘酷的自然條件，金星不可能有任何生命存在。因此，金星和地球只是一對“貌合神離”的姐妹。
3.金星表面溫度高達(dá)465至485度，是因?yàn)榻鹦巧蠌?qiáng)烈的溫室效應(yīng)，原因在于金星的大氣密度是地球大氣的100倍，且大氣97％以上是“保溫氣體”——二氧化碳；同時(shí)，金星大氣中還有一層厚達(dá)20～30千米的由濃硫酸組成的濃云。二氧化碳和濃云只許太陽光通過，卻不讓熱量透過云層散發(fā)到宇宙空間，所以晝夜溫差并不大。金星環(huán)境復(fù)雜多變，天空是橙黃色，經(jīng)常下硫酸雨，一次閃電竟然持續(xù)15分鐘！。金星的大氣壓強(qiáng)非常大，為地球的90倍，相當(dāng)于地球海洋中1千米深度時(shí)的壓強(qiáng)。金星本身的磁場與太陽系的其它行星相比是非常弱的。這可能是因?yàn)榻鹦堑淖赞D(zhuǎn)不夠快，其地核的液態(tài)鐵因切割磁感線而產(chǎn)生的磁場較弱造成的。這樣一來，太陽風(fēng)就可以毫無緩沖地撞擊金星上層大氣。最早的時(shí)候，人們認(rèn)為金星和地球的水在量上相當(dāng)，然而，太陽風(fēng)的攻擊已經(jīng)讓金星上層大氣的水蒸氣分解為氫和氧。氫原子因?yàn)橘|(zhì)量小逃逸到了太空。金星地表沒有水，空氣中也沒有水份存在，其云層的主要成分是硫酸，而且較地球云層的高度高得多。金星上可謂火山密布，是太陽系中擁有火山數(shù)量最多的行星。業(yè)已發(fā)現(xiàn)的大型火山和火山特征有1600多處。此外，還有無數(shù)的小火山，沒有人計(jì)算過它們的數(shù)量，估計(jì)總數(shù)超過10萬，甚至100萬。由于大氣高壓，金星上的風(fēng)速也相應(yīng)緩慢。這就是說，金星地表既不會(huì)受到風(fēng)的影響也沒有雨水的沖刷。因此，金星的火山特征能夠清晰地保持很長一段時(shí)間。
4.金星的自轉(zhuǎn)很特別，是太陽系內(nèi)唯一逆向自轉(zhuǎn)的大行星，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自東向西。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是一個(gè)很接近正圓的橢圓形，且與黃道面接近重合，其公轉(zhuǎn)速度約為每秒35公里，公轉(zhuǎn)周期約為224.70天。但其自轉(zhuǎn)周期卻為243日，也就是說，金星的自轉(zhuǎn)恒星日一天比一年還長。不過按照地球標(biāo)準(zhǔn)，以一次日出到下一次日出算一天的話，則金星上的一天要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于243天。這是因?yàn)榻鹦鞘悄嫦蜃赞D(zhuǎn)的緣故；在金星上看日出是在西方，日落在東方；一個(gè)日出到下一個(gè)日出的晝夜交替只是地球上的116.75天。金星歷法是一種以金星的周期活動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)的歷法規(guī)則。然而，金星歷法并不是甚么科幻小說的作品，而是切切實(shí)實(shí)曾在古代瑪雅文明出現(xiàn)過的歷法系統(tǒng)。基于一種我們不知道的原因，瑪雅人同時(shí)采用兩套歷法系統(tǒng)，而其中一套歷法系統(tǒng)就是基于金星的周期運(yùn)轉(zhuǎn)而制成。
5.金星就是最漂亮，最常見的啟明星和長庚星。 因?yàn)榻鹦堑墓D(zhuǎn)軌道在地球軌道的內(nèi)側(cè)，從地球上看起來，金星在太陽的兩側(cè)搖擺。因此，金星日落后在西南天空待一兩個(gè)小時(shí)，然后又在日出前跑到東方的天空呆上幾個(gè)小時(shí)。在那些時(shí)間里，除了太陽和月亮外，金星也可以成為天空中最亮的物體，閃耀著紫色的柔光。
6.相比太陽系中的其他行星，金星與地球走得要更近些。金星是太陽系由內(nèi)到外數(shù)的第二顆行星，它那近似圓形的公轉(zhuǎn)軌道距太陽表面有6700萬公里。大概每十九個(gè)半月金星從地球旁邊經(jīng)過一次，這是它與地球的距離只有2600萬公里。而地球另一側(cè)的火星，距地球最近則有3500公里。所以說，金星是與地球走得最近的行星。
7.很長時(shí)間來，金星被稱作地球的“姊妹星”。金星的直徑僅僅比地球的直徑小408公里。加上金星的公轉(zhuǎn)軌道與地球很相近的事實(shí)，使得人們有理由相信金星不太可能與地球的構(gòu)造有很大差異。早期的科幻小說家幻想著金星上充滿了水，然后演化成一個(gè)由恐龍統(tǒng)治的混亂的世界，然后到有高級工們居住的星球。但是當(dāng)科學(xué)數(shù)據(jù)積累后，科學(xué)家知道，這兩個(gè)星球的共同點(diǎn)只有那差不多大小的尺寸而已。
火星基本概況?
1.為距太陽第四遠(yuǎn)，也是太陽系中第七大行星。火星(希臘語： 阿瑞斯，ares)被稱為戰(zhàn)神，這或許是由于它鮮紅的顏色而得來的；火星有時(shí)被稱為“紅色行星”，古代中國稱之為熒惑?；鹦堑闹睆较喈?dāng)于地球的半徑，表面積只有地球的四分之一，直徑為6786千米，每24.62小時(shí)自轉(zhuǎn)一周，火星公轉(zhuǎn)一周約為687天，火星的一年約等于地球的兩年?；鹦窃谑非皶r(shí)代就已經(jīng)為人類所知。由于它被認(rèn)為是太陽系中人類最好的住所（除地球外），它受到科幻小說家們的喜愛。
2.火星上曾有過洪水，地面上也有一些小河道（右圖），十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過去，火星表面存在過干凈的水，甚至可能有過大湖和海洋。但是這些東西看來只存在很短的時(shí)間，而且據(jù)估計(jì)距今也有大約四十億年了。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉(zhuǎn)化為含碳的巖石?；鹦堑哪菍颖”〉拇髿庵饕怯捎嗔粝碌亩趸迹?5.3％）加上氮?dú)猓?.7％）、氬氣（1.6％）和微量的氧氣（0.15％）和水汽（0.03％）組成的?；鹦潜砻娴钠骄髿鈮簭?qiáng)僅為大約7毫巴（比地球上的1％還?。?，但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達(dá)9毫巴。火星有兩個(gè)小型的近地面衛(wèi)星。
3.火星上的火山高度比金星和地球上火山高度低，主要是因?yàn)榛鹦巧系闹亓σ跣?火山的高度主要是受它所在星球的重力決定的。這是因?yàn)榛鹕降母叨仁鞘芩С肿约褐亓康哪芰Q定的。金星和地球的大小和質(zhì)量相似，所以它們上的火山高度相當(dāng)。火山上的重力只有地球的38%，所以它上面的火山高度有2.5倍地球上的高。關(guān)于“火星上的臉”。兩艘“海盜”號飛船（“海盜1”和“海盜2”）傳回來的成千上萬張照片中有一幅非常引人注意的有趣照片，那是一個(gè)非常象人臉的巖石照片。不幸的是，這張照片被許多偽科學(xué)者利用大造聲勢。這件事的解釋也很簡單，這只是一個(gè)巧合。
木星基本概況?
1.木星古稱歲星，是離太陽遠(yuǎn)近的第五顆行星，而且是八大行星中最大的一顆，比所有其他的行星的合質(zhì)量大2倍（地球的318倍）。木星直徑是142，984 千米，體積只有太陽的千分之一，距太陽大約為7.8億公里。，繞太陽公轉(zhuǎn)的周期4332.5天，約合11.86年。木星(a.k.a. Jove)希臘人稱之為 宙斯(眾神之王，奧林匹斯山的統(tǒng)治者和羅馬國的保護(hù)人，它是Cronus（土星)的兒子。 2.木星是天空中第四亮的物體（次于太陽，月球和金星；有時(shí)候火星更亮一些），早在史前木星就已被人類所知曉，伽利略1610年對木星四顆衛(wèi)星（現(xiàn)常被稱作伽利略衛(wèi)星）進(jìn)行觀察。我們得到的有關(guān)木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的資料（及其他氣態(tài)行星）來源很不直接，并有了很長時(shí)間的停滯，（來自伽利略號的木星大氣數(shù)據(jù)只探測到了云層下150千米處），“先驅(qū)者11號”于1974年12月飛掠木星時(shí)，測得的木星表面溫度為零下148攝氏度，木星由90％的氫和10％的氦（原子數(shù)之比， 75/25％的質(zhì)量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。這與形成整個(gè)太陽系的原始的太陽系星云的組成十分相似。土星有一個(gè)類似的組成，但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。氣態(tài)行星沒有實(shí)體表面，它們的氣態(tài)物質(zhì)密度只是由深度的變大而不斷加大（我們從它們表面相當(dāng)于1個(gè)大氣壓處開始算它們的半徑和直徑）。我們所看到的通常是大氣中云層的頂端，壓強(qiáng)比1個(gè)大氣壓略高。木星可能有一個(gè)石質(zhì)的內(nèi)核，相當(dāng)于10－15個(gè)地球的質(zhì)量。
3.宇宙飛船發(fā)回的考察結(jié)果表明，木星有較強(qiáng)的磁場，表面磁場強(qiáng)度達(dá)3～14高斯，比地球表面磁場強(qiáng)得多（地球表面磁場強(qiáng)度只有0.3～0.8高斯）。木星磁場和地球的一樣，是偶極的，磁軸和自轉(zhuǎn)軸之間有 10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極，而是南極，這與地球的情況正好相反。木星的四個(gè)大衛(wèi)星都被木星的磁層所屏蔽，使之免遭太陽風(fēng)的襲擊。
4.木星有一個(gè)同土星般的環(huán)，不過又小又微弱，它們由許多粒狀的巖石質(zhì)材料組成。在宇宙飛船探測木星之前，人們知道木星有13顆衛(wèi)星。科學(xué)家們從“旅行者2號”發(fā)回的照片上又發(fā)現(xiàn)了3顆，共有16顆木衛(wèi)（可能有無數(shù)衛(wèi)星，最新數(shù)量61顆）。其中靠近內(nèi)側(cè)的地方有４顆特別大是伽利略衛(wèi)星，(伽利略衛(wèi)星即木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四分別叫伊奧、歐羅巴 、加尼美德、卡利斯托)。按距離木星中心由近及遠(yuǎn)的次序?yàn)椋耗拘l(wèi)十六、木衛(wèi)十四、木衛(wèi)五、木衛(wèi)十五、木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四。它們都圍繞著木星公轉(zhuǎn)，離木星最遠(yuǎn)的木衛(wèi)九與木星的距離比地球和月亮的距離遠(yuǎn)60倍，它繞木星公轉(zhuǎn)一周需要758天。木星的大小與衛(wèi)星差異之大。除了歐羅巴以外，每顆伽利略衛(wèi)星都比月球大，加尼美德的半徑大約為2600公里，是太陽系中所有衛(wèi)星中最大的一個(gè)，甚至比九大行星中的水星還要大。伊奧的大小和月球差不多，卻擁有眾多的活火山，地殼運(yùn)動(dòng)頻繁。
5.從化學(xué)組成上來講，木星更像太陽。雖然木星也和地球一樣有鐵核，可是它的85%是氫元素，其余15%主要是氦元素。其它元素只占1%。這是因?yàn)槟拘怯袕?qiáng)重力場，它保持了太陽系剛形成時(shí)期的大氣組成。而地球的較弱的重力讓它失去了大多數(shù)的原初元素。
6.木星上的云五彩斑斕。和地球上只有白色的云不一樣，木星上的云五顏六色。這主要是因?yàn)槟拘谴髿庵袕?fù)雜的化合物造成的 7.木星會(huì)變成恒星嗎？木星如果想變成一顆恒星，它的核心溫度必須達(dá)到100萬度，這才足以點(diǎn)燃熱核反應(yīng)（氫聚變成氦的反應(yīng)），釋放出巨大的能量。而要達(dá)到那么高的核心溫度，木星的質(zhì)量至少要比現(xiàn)在大100倍，而它沒法從其他地方獲得這么大的質(zhì)量，所以它不可能成為一顆恒星。
土星基本概況?
1.土星古稱鎮(zhèn)星或填星，軌道距太陽14億公里。土星直徑119300公里（為地球的9.5倍），是太陽系第二大行星，公轉(zhuǎn)周期相當(dāng)于29.5個(gè)地球年，土星的自轉(zhuǎn)很快是9.6公里／秒，僅次于木星。另外，英文的星期六（Saturday）也是以土星的英文名（Saturn）來命名的。在太陽系的行星中，土星的光環(huán)最惹人注目，它使土星看上去就像戴著一頂漂亮的大草帽，是最美麗的行星。土星環(huán)位于土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環(huán)有五個(gè)，其中包括三個(gè)主環(huán)（A環(huán)、B環(huán)、C環(huán)）和兩個(gè)暗環(huán)（D環(huán)、E環(huán)）。土星光環(huán)中間有一條暗縫，后稱卡西尼環(huán)縫。觀測表明構(gòu)成光環(huán)的物質(zhì)是碎冰塊、巖石塊、塵埃、顆粒等，它們排列成一系列的圓圈，繞著土星旋轉(zhuǎn)。它與鄰居木星十分相像，表面也是液態(tài)氫和氦的海洋，上方同樣覆蓋著厚厚的云層。土星上狂風(fēng)肆虐，沿東西方向的風(fēng)速可超過每小時(shí)1600公里。土星上空的云層就是這些狂風(fēng)造成的，云層中含有大量的結(jié)晶氨。土星還是太陽系中衛(wèi)星數(shù)目最多的一顆行星，目前已發(fā)現(xiàn)的土星衛(wèi)星就已經(jīng)超過了60顆。土星衛(wèi)星的形態(tài)各種各樣，五花八門，使天文學(xué)家們對它們產(chǎn)生了極大的興趣。最著名的“土衛(wèi)六”上有大氣，是目前發(fā)現(xiàn)的太陽系衛(wèi)星中，唯一有大氣存在的天體，土衛(wèi)六與土星的平均距離為122萬公里，沿著近乎正圓形的軌道繞土星運(yùn)動(dòng)。它像月球一樣，總以同一面向著自己的行星——土星。也就是說，如果在土星上看土衛(wèi)六的話，永遠(yuǎn)只能看到土衛(wèi)六的同一個(gè)半面。它的軌道基本上在土星赤道面內(nèi)。你可以想一想，土衛(wèi)六這么大的天體，沿著大約122萬公里的半徑，居然運(yùn)動(dòng)在近乎正圓的軌道上，這真是有點(diǎn)難以想象的事。如果讓我們專門畫這樣一個(gè)圓，恐怕也是不容易辦到的。足見天體演化中的自然奇觀。
2.土星大氣以氫、氦為主，并含有甲烷和其他氣體，大氣中飄浮著由稠密的氨晶體組成的云。根據(jù)紅外觀測得知，云頂溫度為-170℃，比木星低50℃。土星表面的溫度約為-140℃，支頂溫度為-180℃，比木星低50℃。在太陽系的行星中，土星的質(zhì)量和大小僅次于木星。土星的平均密度是太陽系諸行星里最小的，平均密度為0.69（少于水的密度），這是因?yàn)橥列呛诵牡拿芏入m然要比水大一些，但有著高氣體比例、低密度的大氣層。由于土星的密度太小，其表面重力加速度和地球差不多 （為地球的1.07）。
天王星基本概況?
1.天王星是從太陽向外的第七顆行星，在太陽系的體積是第三大（比海王星大），質(zhì)量排名第四（比海王星輕），表面積相當(dāng)于15.91 個(gè)地球表面積，質(zhì)量等于14.536 個(gè)地球，自轉(zhuǎn)周期17時(shí) 14分24秒，軸傾斜97.77°，遠(yuǎn)日點(diǎn)距離約30億公里，近日點(diǎn)距離約27億公里，軌道周期84.323326 年，陽光的強(qiáng)度只有地球的1/400。他的名稱來自古希臘神話中的天空之神尤拉納斯（Ο?ραν??），是克洛諾斯（農(nóng)神）的父親，宙斯（朱比特）的祖父。天王星在被發(fā)現(xiàn)是行星之前，已經(jīng)被觀測了很多次，但都把它當(dāng)作恒星看待。最早的紀(jì)錄可以追溯至1690年，約翰·佛蘭斯蒂德在星表中將他編為金牛座34，并且至少觀測了6次。天王星是第一顆在現(xiàn)代發(fā)現(xiàn)的行星，雖然他的光度與五顆傳統(tǒng)行星一樣，亮度是肉眼可見的，但由于較為黯淡而未被古代的觀測者發(fā)現(xiàn)。威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的發(fā)現(xiàn)，在太陽系的現(xiàn)代史上首度擴(kuò)展了已知的界限。這也是第一顆使用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的行星。目前已知天王星有27顆天然的衛(wèi)星。
2.天王星和海王星的內(nèi)部和大氣構(gòu)成不同于更巨大的氣體巨星--木星和土星。同樣的，天文學(xué)家設(shè)立了不同的冰巨星分類來安置她們。天王星大氣的主要成分是氫和氦，還包含較高比例的由水、氨、甲烷結(jié)成的“冰”，與可以察覺到的碳?xì)浠衔铩Ｋ翘栂祪?nèi)溫度最低的行星，最低的溫度只有49K，還有復(fù)合體組成的云層結(jié)構(gòu)，水在最低的云層內(nèi)，而甲烷組成最高處的云層。根據(jù)旅行者2號的探測結(jié)果，科學(xué)家推測天王星上可能有一個(gè)深度達(dá)10000公里、溫度高達(dá)攝氏6650度，由水、硅、鎂、含氮分子、碳?xì)浠衔锛半x子化物質(zhì)組成的液態(tài)海洋。由于天王星上巨大而沉重的大氣壓力，令分子緊靠在一起，使得這高溫海洋未能沸騰及蒸發(fā)。反過來，正由于海洋的高溫，恰好阻擋了高壓的大氣將海洋壓成固態(tài)。
3.如同其他的大行星，天王星也有環(huán)系統(tǒng)、磁層和許多衛(wèi)星。天王星的系統(tǒng)在行星中非常獨(dú)特，因?yàn)樗淖赞D(zhuǎn)軸斜向一邊，幾乎就躺在公轉(zhuǎn)太陽的軌道平面上，因而南極和北極也躺在其他行星的赤道位置上。當(dāng)天王星在至日附近時(shí)，一個(gè)極點(diǎn)會(huì)持續(xù)的指向太陽，另一個(gè)極點(diǎn)則背向太陽，每一個(gè)極都會(huì)有被太陽持續(xù)的照射42年的極晝，而在另外42年則處于極夜。天王星有一個(gè)暗淡的行星環(huán)系統(tǒng)，由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。他是繼土星環(huán)之后，在太陽系內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)環(huán)系統(tǒng)。目前已知天王星環(huán)有13個(gè)圓環(huán)，其中最明亮的是ε環(huán)。
海王星基本概況?
1.海王星是環(huán)繞太陽運(yùn)行的第八顆行星，也是太陽系中第四大天體（直徑上）。海王星的軌道周期(年)大約相當(dāng)於164.79地球年，自轉(zhuǎn)周期（日）大約是16.11小時(shí)，海王星直徑上小于天王星，但質(zhì)量比它大。 海王星距太陽45億公里，直徑49.5萬公里。1989年8月25日，旅行者2號探測器飛越海王星，這是人類首次用空間探測器探測海王星。它在距海王星4827千米的最近點(diǎn)與海王星相會(huì)，從而使人類第一次看清了遠(yuǎn)在距離地球45億千米之外的海王星面貌，它發(fā)現(xiàn)了海王星的6顆新衛(wèi)星(海王星有9顆已知衛(wèi)星：8顆小衛(wèi)星和海衛(wèi)一。其中海衛(wèi)一是太陽系質(zhì)量最大的衛(wèi)星)。首次發(fā)現(xiàn)海王星有5條光環(huán)，其中3條暗淡、2條明亮。由于冥王星的軌道極其怪異，因此有時(shí)它會(huì)穿過海王星軌道，自1979年以來海王星成為實(shí)際上距太陽最遠(yuǎn)的行星，在1999年冥王星才會(huì)再次成為最遙遠(yuǎn)的行星，通過雙目望遠(yuǎn)鏡可觀察到海王星，但假如你要看到行星上的一切而非僅僅一個(gè)小圓盤，那么你就需要一架大的天文望遠(yuǎn)鏡。
2.海王星的外觀呈藍(lán)色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。作為典型的氣體行星，海王星上呼嘯著按帶狀分布的大風(fēng)暴或旋風(fēng)，海王星上的風(fēng)暴是太陽系中最快的，時(shí)速達(dá)到2000千米。和土星、木星一樣，海王星內(nèi)部有熱源－－它輻射出的能量是它吸收的太陽能的兩倍多。海王星的組成成份與天王星的很相似：各種各樣的“冰”和含有15％的氫和少量氦的巖石。海王星相似于天王星但不同于土星和木星，它或許有明顯的內(nèi)部地質(zhì)分層，但在組成成份上有著或多或少的一致性。但海王星很有可能擁有一個(gè)巖石質(zhì)的小型地核（質(zhì)量與地球相仿）。它的大氣多半由氫氣和氦氣組成。還有少量的甲烷。
3.海王星也有光環(huán)。在地球上只能觀察到暗淡模糊的圓弧，而非完整的光環(huán)。但旅行者2號的圖像顯示這些弧完全是由亮塊組成的光環(huán)。其中的一個(gè)光環(huán)看上去似乎有奇特的螺旋形結(jié)構(gòu)。海王星的磁場和天王星的一樣，位置十分古怪，這很可能是由于行星地殼中層傳導(dǎo)性的物質(zhì)（大概是水）的運(yùn)動(dòng)而造成的?！?/p>
什么是小行星帶?什么是小行星?
1.小行星帶是位于火星和木星軌道之間的小行星的密集區(qū)域，估計(jì)此地帶存在著50萬顆小行星。關(guān)于形成的原因，比較普遍的觀點(diǎn)是在太陽系形成初期，由于某種原因，在火星與木星之間的這個(gè)空擋地帶未能積聚形成一顆大行星，結(jié)果留下了大批的小行星。
2.在太陽系中，除了九顆大行星以外，還有成千上萬顆我們?nèi)庋劭床坏降男√祗w，它們像九大行星一樣，沿著橢圓形的軌道不停地圍繞太陽公轉(zhuǎn)。與八大行星相比，它們好像是微不足道的碎石頭。這些小天體就是太陽系中的小行星。 9N'um%J3%s
3.小行星，顧名思義，它們的體積都很小。最早發(fā)現(xiàn)的“谷神星”（Ceres 1)、“智神星”(Pallas 2)、“婚神星”(Juno 3) 和“灶神星”(Vesta 4)是小行星中最大的四顆，被稱為“四大金剛”?！八拇蠼饎偂敝凶畲蟮墓壬裥侵睆郊s為1000千米，最小的婚神星直徑約為200多千米；如果能把它們從天上“請”到地球上來，中國的青海省剛好可以讓谷神星安家。除去“四大金剛”外，其余的小行星就更小了，據(jù)估計(jì)，最小的小行星直徑還不足1千米。雖然它們的體積比衛(wèi)星還小得多，但是在太陽系這個(gè)家庭中，卻要和九大行星論資排輩。
4.大多數(shù)小行星是一些形狀很不規(guī)則、表面粗糙、結(jié)構(gòu)較松的石塊，表層有含水礦物。它們的質(zhì)量很小，按照天文學(xué)家的估計(jì)，所有小行星加在一起的質(zhì)量也只有地球質(zhì)量的4／10000。這些小行星和它們的大行星同伴一起，一面自轉(zhuǎn)，一面自西向東地圍繞太陽公轉(zhuǎn)。盡管擁擠，卻秩序井然，有時(shí)它們巨大的鄰居--木星的引力會(huì)把一些小行星拉出原先的軌道，迫使它們走上一條新的漫游道路。在近年對小行星觀測中，還發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，有些小行星竟然也有自己的衛(wèi)星。
四大小行星是哪四個(gè)?它們的基本概況?
1.據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽系中約有50萬顆小行星和八大行星一樣繞著太陽公轉(zhuǎn)，目前已登記在冊的超過8000顆。它們大多體積很小，最早發(fā)現(xiàn)的四大小行星(谷神星(Ceres)、智神星(Pallas)、婚神星(Juno)和灶神星(Vesta))中，谷神星是最大的一顆，通常被稱作『偉大的母親』。這種稱呼，就是來自那些遙遠(yuǎn)的羅馬神話。
2.谷神星（1 Ceres）又稱榖神星，是火星與木星之間的小行星帶中，人們最早發(fā)現(xiàn)的第一顆小行星，由意大利人皮亞齊于1801年1月1日發(fā)現(xiàn)。其平均直徑為952公里，等于月球直徑的1/4，質(zhì)量約為月球的1/50，又被稱為1號小行星。是小行星帶中最大最重的天體。有趣的事，很多國際上的環(huán)保主題網(wǎng)站，都采用谷神星的標(biāo)志來表示自己環(huán)保的決心。
3.婚神星是處在火星跟木星的小行星帶之間，它在數(shù)千萬小行星里面體積第四大，直徑240公里長。
4.智神星（2 Pallas）是第二顆被發(fā)現(xiàn)的小行星，由德國天文學(xué)家奧伯斯于1802年3月28日發(fā)現(xiàn)。其平均直徑為520千米。該天體以希臘神話中海神波賽冬的孫女Pallas Athena（即雅典娜的別稱）來命名。
5.灶神星，又稱第4號小行星，是德國天文學(xué)家奧伯斯于1807年3月29日發(fā)現(xiàn)的。灶神星是第二大的小行星，僅次于谷神星。
什么是近地小行星?
近“地”指接近地球，批的是那些軌道與地球軌道相交的小行星。這類小行星可能會(huì)帶來撞擊地球的危險(xiǎn)。同時(shí)，它們也是相對容易使用地頢發(fā)射太空梭訪問的。事實(shí)上，訪問近地小行星所需的delta-v比訪問月球還小。NASA的近地小行星約會(huì)探測器已經(jīng)訪問過這些小行星中最著名的小行星433 號(愛神星)。目前已知的大小4千米的近地小行星已有數(shù)百個(gè)?？赡苓€存在成千上萬個(gè)直徑大于1千米的近地小行星數(shù)量估計(jì)超過2000個(gè)。天文學(xué)家相信已經(jīng)在它們的軌道上運(yùn)行了1000萬至1億年。它們要最終與內(nèi)行星碰撞要么就是在接近行星時(shí)被彈出太陽系。
什么是特洛依小行星?
特洛依小行星指的是與木星有著相同的軌道，在木星軌道前后60°的拉格朗日點(diǎn)附近一片拉長的扁平區(qū)域，半長軸在5.05AU至5.40AU的小行星， 現(xiàn)在它的概念已經(jīng)不單單限于木星了.而的泛指有著相似關(guān)系的天體。
什么是天狼星?
天狼星冬季夜空里最亮的恒星，屬一等星，目視星等為-1.45等，絕對星等為+1.3等。它在天球上的坐標(biāo)是赤經(jīng)06h 45m 08.9173s赤緯-16°42'58.017"(歷元2000.0)。它是大犬座中的一顆雙星。雙星中的亮子星是一顆比太陽亮23倍的藍(lán)白星，體積略大于太陽，直徑是太陽的1.7倍，表面溫度是太陽表面溫度的2倍，高達(dá)10000℃。它距太陽系約8.6光年，只有除太陽以外最近恒星距離的兩倍。古代埃及人認(rèn)識(shí)到若該星偕日升起，即正好出現(xiàn)在太陽升起之前時(shí)尼羅河三角洲就開始每年的泛濫。而且他們發(fā)現(xiàn)，天狼星兩次偕日升起的時(shí)間間隔不是埃及歷年的365天而是365.25天。天狼星是大犬座α，是全天最亮的星星。天狼星是由甲、乙兩星組成的目視雙星。甲星是全天第一亮星，屬于主星序的藍(lán)矮星。乙星一般稱天狼伴星，是白矮星，質(zhì)量比太陽稍大，而半徑比地球還小，它的物質(zhì)主要處于簡并態(tài)，平均密度約3.8×106/立方厘米。
什么是織女星?
織女星是天琴座中的一顆亮星，學(xué)名叫天琴座α。它是夏夜星空中最著名的亮星之一。平時(shí)，人們都叫它織女星。在西方，稱為Vega。赤徑18h47m，赤緯38度47分?？椗堑闹睆绞翘栔睆降?.2倍，體積為太陽的33倍，質(zhì)量為太陽2.6倍，表面溫度為8900攝氏度，呈青白色。它是北半球天空中三顆最亮的恒星之一，距離地球大約26.5光年。在織女星的旁邊，有四顆構(gòu)成一個(gè)小菱形。傳說這個(gè)小菱形是織女織布用的梭子，織女一邊織布，一邊抬頭深情地望著銀河?xùn)|岸的牛郎（河鼓二）和她的兩個(gè)兒子（河鼓一和河鼓三）。在1.3萬多年以前，織女星曾經(jīng)是北極星，由于地軸的進(jìn)動(dòng)，現(xiàn)在的北極星是小熊座a星。然而，再過1.2萬年以后，織女星又將回到北極星的顯赫位置上?，F(xiàn)代天文觀測表明，整個(gè)太陽系正以每秒19公里的速度向著織女星附近的方向奔去。織女星是天琴座最亮的恒星（天琴座α星），也是全天第五亮星，在大角星之后。在北半球的夏天，織女星多可在天頂附近的位置見到，由于織女星的視星等接近零，因此不少專業(yè)天文學(xué)家會(huì)以織女星來作光度測定的標(biāo)準(zhǔn)?？椗桥c位于天鷹座的河鼓二（牛郎星），及天鵝座的天津四，組成著名的“夏季大三角”。如果把它看作是一個(gè)直角三角形，那織女星便是構(gòu)成直角的星星。
什么是牛郎星?
河鼓二即天鷹座α星，俗稱“牛郎星”。在夏秋的夜晚它是天空中非常著名的亮星，呈銀白色。距地球16.7光年，它的直徑為太陽直徑的1.6倍，表面溫度在7000℃左右，發(fā)光本領(lǐng)比太陽大8倍，目視星等為0.77等。它與“織女星”隔銀河相對。古代傳說牛郎織女七月七日鵲橋相會(huì)。實(shí)際上牛郎織女相距16光年。即使乘現(xiàn)代最強(qiáng)大的火箭，幾百年后也不曾相會(huì)。牛郎星兩側(cè)的兩顆較暗的星為牛郎的一兒一女——河鼓一、河鼓三。傳說牛郎用扁擔(dān)挑著一兒一女在追趕織女呢。
什么是北斗星?
北斗星相對于北極星，位置也是基本不變的，但地球的自轉(zhuǎn)會(huì)讓人感到北斗星在繞著北極星轉(zhuǎn)（其實(shí)是繞著地軸轉(zhuǎn)），如果你在一個(gè)晚上持續(xù)地看北斗星，會(huì)發(fā)現(xiàn)它也是從東往西轉(zhuǎn)，到了白天太陽出來就看不見它了。而當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)到其他位置的時(shí)候，比如轉(zhuǎn)過半個(gè)公轉(zhuǎn)軌道，這時(shí)候的晚上正好是半年前的晚上看到的宇宙空間的另一半，所以看到北斗星的指向就相當(dāng)于半年前北斗星在白天的形式。在北天有排列成斗（杓）形的七顆亮星。我們常稱它們?yōu)楸倍菲咝?。北斗七星屬大熊星座的一部分，從圖形上看，北斗七星位于大熊的背部和尾巴。這七顆星中有6顆是2等星，一顆是3等星。通過斗口的兩顆星連線，朝斗口方向延長約5倍遠(yuǎn)，就找到了北極星。認(rèn)星歌有：“認(rèn)星先從北斗來，由北往西再展開。”初學(xué)認(rèn)星者可以從北斗七星依次來找其它星座了。 北斗七星從斗身上端開始，到斗柄的末尾，按順序依次命名為α、β、γ、δ、ε、ζ、η，我國古代分別把它們稱作：天樞、天璇、天璣、天權(quán)、玉衡、開陽、搖光。從“天璇”通過“天樞”向外延伸一條直線，大約延長5倍多些，就可見到一顆和北斗七星差不多亮的星星，這就是北極星。道教稱北斗七星為七元解厄星君，居北斗七宮，即：天樞宮貪狼星君、天璇宮巨門星君、天璣宮祿存星君、天權(quán)宮文曲星君、玉衡宮廉貞星君、開陽宮武曲星君、搖光宮破軍星君。
什么是紅巨星?
當(dāng)一顆恒星度過它漫長的青壯年期——主序星(main sequence)階段，步入老年期時(shí)，它將首先變?yōu)橐活w紅巨星。稱它為“巨星”，是突出它的體積巨大。在巨星階段，恒星的體積將膨脹到十億倍之多。稱它為“紅”巨星，是因?yàn)樵谶@恒星迅速膨脹的同時(shí)，它的外表面離中心越來越遠(yuǎn)，所以溫度將隨之而降低，發(fā)出的光也就越來越偏紅。不過，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。
什么是紅矮星?
在眾多處于主序階段的恒星當(dāng)中，其大小及溫度均相對較小和低，在光譜分類方面屬于K或M型。它們在恒星中的數(shù)量較多，大多數(shù)紅矮星的直徑及質(zhì)量均低于太陽的三分一，表面溫度也低于3，500 K。釋出的光也比太陽弱得多，有時(shí)更可低于太陽光度的萬分之一。又由于內(nèi)部的氫元素核聚變的速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。紅矮星的內(nèi)部引力根本不足把氦元素聚合，也因此紅矮星不可能膨脹成紅巨星，而逐步收縮，直至氫氣耗盡。也因?yàn)橐活w紅矮星的壽命可多達(dá)數(shù)百億年，比宇宙的年齡還長，因此現(xiàn)時(shí)并沒有任何垂死的紅矮星。 人們相信，宇宙眾多恒星中，紅矮星占了大多數(shù)，大約75%左右。例如離太陽最近的恒星，半人馬座的南門二比鄰星，便是一顆紅矮星，其光譜分類為M5，視星等11.0。
什么是白矮星?
是一種低光度、高密度、高溫度的恒星。因?yàn)樗念伾拾咨?、體積比較矮小，因此被命名為白矮星。白矮星是一種很特殊的天體，它的體積小、亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。比如天狼星伴星（它是最早被發(fā)現(xiàn)的白矮星），體積比地球大不了多少，但質(zhì)量卻和太陽差不多！白矮星是一種晚期的恒星。根據(jù)現(xiàn)代恒星演化理論，白矮星是在紅巨星的中心形成的。
什么是褐矮星?
是構(gòu)成類似恒星，但質(zhì)量不夠大，不足以在核心點(diǎn)燃聚變反應(yīng)的氣態(tài)天體。其質(zhì)量在恒星與行星之間。
什么叫黃道?
是在一年當(dāng)中太陽在天球上的視路徑，看起來它在群星之間移動(dòng)的路徑，太陽在地球上沿著黃道一年轉(zhuǎn)一圈，為了確定位置的方便，人們把黃道劃分成了十二等份(每份相當(dāng)于30°），每份用鄰近的一個(gè)星座命名，這些星座就稱為黃道星座或黃道十二宮。這樣，相當(dāng)于把一年劃分成了十二段，在每段時(shí)間里太陽進(jìn)入一個(gè)星座。在西方，一個(gè)人出生時(shí)太陽正走到哪個(gè)星座，就說此人是這個(gè)星座的。
什么是白道?
是月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面與天球相交的大圓。白道與黃道相交于兩點(diǎn)。月球沿白道從黃道以南運(yùn)動(dòng)到黃道以北通過的那個(gè)交點(diǎn)稱為升交點(diǎn)，與此相對的另一交點(diǎn)稱為降交點(diǎn)。白道與黃道的交角在4°57′～5°19′之間變化，平均值約為 5°9′，變化周期約為173 天。由于太陽對月球的引力，兩個(gè)交點(diǎn)的連線沿黃道與月球運(yùn)行的相反方向向西移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為交點(diǎn)退行。交點(diǎn)每年移動(dòng)19°21′，約18.6年完成一周。這一現(xiàn)象對地球的章動(dòng)和潮汐起重要影響。
什么是星座?
星座的定義：星座是投影在天球上一塊區(qū)域的天體空間的總合，因此，說某某星座在銀河系以內(nèi)/以外都是不準(zhǔn)確的說法。星座是指天上一群群的恒星組合。在三維的宇宙中，這些恒星其實(shí)相互間沒有實(shí)際的關(guān)系，不過其在天球這一個(gè)球殼面上的位置相近。自古以來，人對于恒星的排列和形狀很感興趣，并很自然地把一些位置相近的星聯(lián)系起來，組成星座。一些星座是古代的，還有一些是現(xiàn)代的。一些星座如獅子座可以追溯到古埃及的法老時(shí)代。另外一些星座是1600年左右有兩名荷蘭旅行家 Pieter?Keyser 和 Frederik?de Houtman 命名的，這些星座主要分布在南半球。當(dāng)時(shí)他們在作環(huán)球旅行，看到了在歐洲不曾 見過的星空，然后創(chuàng)造了一系列極具想象力的動(dòng)物的名字給這些星座命名。一個(gè)多世紀(jì)后Nicolas de Lacaille 為了紀(jì)念一些在工業(yè)革命中發(fā)明的工具，把南天一些零散的星組成了 新的星座：熔爐座、唧筒座和顯微鏡座。當(dāng)然，很早以前南半球的土著民對自己頭頂?shù)男强?也有自己想象的圖案，那是他們的星座。
星座的來源?如何辨認(rèn)星座?
星座起源于四大文明古國之一的古巴比倫，古代巴比倫人將天空分為許多區(qū)域，稱為“星座”，不過那時(shí)星座的用處不多，被發(fā)現(xiàn)和命名的更少。黃道帶上的12星座初開始就是用來計(jì)量時(shí)間的，而不像現(xiàn)在用來代表人的性格。在公元前1000年前后已提出30個(gè)星座。兩河流域文化傳到古希臘以后，公元2世紀(jì)，古希臘天文學(xué)家托勒密綜合了當(dāng)時(shí)的天文成就，編制了48個(gè)星座。希臘神話故事中的48個(gè)星座大都居于北方天空和赤道南北。16世紀(jì)麥哲倫環(huán)球航行時(shí)，不僅利用星座導(dǎo)航定向，而且還對星座進(jìn)行了研究。1922年，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)決定將天空劃分為88個(gè)星座，其名稱基本依照歷史上的名稱。1928年，國際天文聯(lián)合會(huì)正式公布了88個(gè)星座的名稱。這88個(gè)星座分成3個(gè)天區(qū)，北半球29個(gè)，南半球47個(gè)，天赤道與黃道附近12個(gè)。人類肉眼可見的恒星有近六千顆，每顆均可歸入唯一一個(gè)星座。每一個(gè)星座可以由其中亮星的構(gòu)成的形狀辨認(rèn)出來。
中國如何分星座?
中國在觀星上的成就要比西方早，中國人說三垣２８宿，把天上星座分成三大塊28類，而不是只有西方的12星座。其中最重要的就是紫微垣。中國的觀星術(shù)，現(xiàn)在統(tǒng)稱紫微星座，與西方的十二星座相區(qū)別。紫微星座共有十四主星，分別是紫微、天機(jī)、太陽、武曲、天同、廉貞、天府、太陰、貪狼、巨門、天相、天梁、七殺、破軍。
黃道有哪十二星座?
黃道星座大概是做著名的一組星座了。在西方傳統(tǒng)中，黃道星座是環(huán)繞天球一整圈的 一組共12個(gè)星座。黃道十二星座包括：雙魚座、白羊座、金牛座、雙子座、巨蟹座、獅子 座、室女座、天秤座、天蝎座、射手座、摩羯座和寶瓶座。英語中 Zodiac（黃道）一詞來 自希臘語，意思是“動(dòng)物的帶”。黃道十二星座中大部分為動(dòng)物，但雙子、室女、天秤、寶 瓶都不是動(dòng)物，而射手座通常也繪成半人半獸。黃道十二星座對天文學(xué)家和占星學(xué)家都是很有意義的。黃道星座十分著名就是引文太 陽、月球、和可見的行星都在這一區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。
88個(gè)星座的總名單?
對天文學(xué)家而言，星座更 像是國家的疆界。星座本身并不包含科學(xué)知識(shí)， 它們只是人為強(qiáng)制劃出的邊界。全天一共88個(gè)星座，星座是古人把天上的星星用假想的線連在一起想象成的形象。但地球是個(gè)球體，所以在北極點(diǎn)上永遠(yuǎn)看不到天赤道以南的星座，在南極點(diǎn)永遠(yuǎn)看不到天赤道以北的星座。換句話說，越靠近兩極，能看到的星座就越少，在赤道上可以看到全部88個(gè)星座。星座的具體名字如下： 仙女座、唧筒座、天燕座、寶瓶座、天鷹座、天壇座、白羊座、御夫座、牧夫座、雕具座、鹿豹座、巨蟹座、獵犬座、大犬座、小犬座、摩羯座、船底座、仙后座、半人馬座、仙王座、鯨魚座、堰蜓座、圓規(guī)座、天鴿座、后發(fā)座、南冕座、北冕座、烏鴉座、巨爵座、南十字座、天鵝座、海豚座、劍魚座、天龍座、小馬座、波江座、天爐座、雙子座、天鶴座、武仙座、時(shí)鐘座、長蛇座、水蛇座、印地安座、蝎虎座、獅子座、小獅座、天兔座、天秤座、豺狼座、天貓座、天琴座、山案座、顯微鏡座、麒麟座、蒼蠅座、矩尺座、南極座、蛇夫座、獵戶座、孔雀座、飛馬座、英仙座、鳳凰座、繪架座、雙魚座、南魚座、船尾座、羅盤座、網(wǎng)罟座、天箭座、人馬座、天蝎座、玉夫座、盾牌座、巨蛇座、六分儀座、金牛座、望遠(yuǎn)鏡座、三角座、南三角座、杜鵑座、大熊座、小熊座、船帆座、室女座、飛魚座、狐貍座。 這個(gè)順序是按照88個(gè)星座的英文名字首字母排列的。最后再說一句，現(xiàn)行的星座主要起源于古希臘神話，而希臘是看不到南天的部分星空的。因此北天的星座以希臘神話中的英雄、怪物等命名的較多，例如獅子座、獵戶座等；而南半球的星空是在進(jìn)入航海時(shí)代后才為北半球的人所知，因此多以那時(shí)剛出現(xiàn)的儀器命名，例如望遠(yuǎn)鏡座、顯微鏡座等。
出生月份、農(nóng)歷與太陽星座的如何對應(yīng)?
出生月份與太陽星座的對應(yīng)如下，由于天體運(yùn)行的軌道與公歷歷法有差異，不同年份會(huì)前后相差1-2天，與中國農(nóng)歷的二十四節(jié)氣各個(gè)“節(jié)”之間的距離吻合，節(jié)氣時(shí)間的計(jì)算準(zhǔn)確至分鐘（并非子時(shí)開始），亦是星座的界線，每年均有差異。
星座名稱 黃道帶時(shí)間（一般認(rèn)知） 恒星時(shí)間 太陽所在星座時(shí)間 對應(yīng)的農(nóng)歷節(jié)氣
白羊座 03月21日-04月19日 04月15日-05月15日 04月19日-05月13日 春分-谷雨前一天
金牛座 04月20日-05月20日 05月16日-06月15日 05月14日-06月19日 谷雨-小滿前一天
雙子座 05月21日-06月21日 06月16日-07月15日 06月20日-07月20日 小滿-夏至前一天
巨蟹座 06月22日-07月22日 07月16日-08月15日 07月21日-08月09日 夏至-大暑前一天
獅子座 07月23日-08月22日 08月16日-09月15日 08月10日-09月15日 大暑-處暑前一天
處女座 08月23日-09月23日 09月16日-10月15日 09月16日-10月30日 處暑-秋分前一天
天秤座 09月24日-10月23日 10月16日-11月15日 10月31日-11月22日 秋分-霜降前一天
天蝎座 10月24日-11月21日 11月16日-12月15日 11月23日-11月29日 霜降-小雪前一天
蛇夫座 － － 11月30日-12月17日
射手座 11月22日-12月21日 12月16日-01月14日 12月18日-01月18日 小雪-冬至前一天
摩羯座 12月22日-01月19日 01月15日-02月14日 01月19日-02月15日 冬至-大寒前一天
水瓶座 01月20日-02月18日 02月15日-03月14日 02月16日-03月11日 大寒-雨水前一天
雙魚座 02月19日-03月20日 03月15日-04月14日 03月12日-04月18日 雨水-春分前一天
這只是時(shí)間表，12星座一般指的是黃道12星座（黃道帶時(shí)間），即沒有蛇夫座。
什么是彗星?
是星際間物質(zhì)，俗稱“掃把星”。在《天文略論》這本書中寫道：彗星為怪異之星，有首有尾，俗象其形而名之曰掃把星。彗星是由冰和少量巖石組成的小天體，平均物質(zhì)密度只有10-1000千克/立方米，天文學(xué)家們把彗星形象地稱為“臟雪球”。在一般的情況下，彗星都在太陽系的邊緣地區(qū)，這時(shí)即使被觀測到，也與極其微弱的恒星相似，看不出細(xì)致的結(jié)構(gòu)。但當(dāng)其逐漸接近太陽的時(shí)候，由于太陽的熱輻射、太陽風(fēng)和太陽光壓作用的加大，尤其當(dāng)它進(jìn)入火星軌道區(qū)域以后，表面物質(zhì)揮發(fā)形成彗尾，表現(xiàn)出其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。
彗星有多少顆?有什么作用?
迄今發(fā)現(xiàn)的彗星共有1800多顆，它們中的大部分和我們僅有一面之緣，匆匆繞過太陽后，便沿著拋物線或雙曲線一去不返了?？茖W(xué)家們一直對彗星感興趣，因?yàn)殄缧潜徽J(rèn)為是我們太陽系里最古老最原始的天體，其物質(zhì)構(gòu)成與太陽系形成前的星云類似。這種星云后來坍塌形成太陽和行星，因此它含有46億年前太陽和行星形成時(shí)的塵埃和氣體?？茖W(xué)家們認(rèn)為，形成地球生命的原始物質(zhì)很可能是在彗星撞擊地球時(shí)帶到地球上來的，彗星為科學(xué)家研究太陽系和地球上生命的形成提供了一個(gè)窗口。
彗星的起源?
彗星的起源是個(gè)未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個(gè)特大彗星區(qū)，那里約有1000億顆彗星，叫奧爾特云，由于受到其它恒星引力的影響，一部分彗星進(jìn)入太陽系內(nèi)部，又由于木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被“捕獲”成為短周期彗星；也有人認(rèn)為彗星是在木星或其它行星附近形成的；還有人認(rèn)為彗星是在太陽系的邊遠(yuǎn)地區(qū)形成的；甚至有人認(rèn)為彗星是太陽系外的來客。
什么是哈雷彗星?多少年能觀察一次彗星?
是以英國天文學(xué)家哈雷命名的，哈雷彗星每76年回歸一次，絕大部分時(shí)間深居在太陽系的邊陲地區(qū)，即使用現(xiàn)代最大的望遠(yuǎn)鏡也難以搜尋到它的身影。地球上的人們只有在它回歸時(shí)有三四個(gè)月的時(shí)間能夠見到它。一般來說，人的壽命只有70歲左右，因此一個(gè)人很少能兩次看到哈雷彗星。只有一些“老壽星”才有這種機(jī)會(huì)，第一次看到它是在牙牙學(xué)語的幼年，而第二次看到它就到了步履蹣跚的晚年了。1910年哈雷彗星非常亮，達(dá)-3.3等;1986年哈雷彗星星很暗，幾乎看不到。
彗星的公轉(zhuǎn)周期是多少?
哈雷彗星的平均公轉(zhuǎn)周期為76年， 但是你不能用1986年加上幾個(gè)76年得到它的精確回歸日期。主行星的引力作用使它周期變更，陷入一個(gè)又一個(gè)循環(huán)。非重力效果（靠近太陽時(shí)大量蒸發(fā)）也扮演了使它周期變化的重要角色。在公元前239年到公元1986年，公轉(zhuǎn)周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之間變化。最近的近日點(diǎn)為公元前11年和公元66元。哈雷彗星在眾多彗星中幾乎是獨(dú)一無二的，又大又活躍，且軌道明確規(guī)律。這使得Giotto飛行器瞄準(zhǔn)起來比較容易。但是它無法代表其他彗星所具有的公性。
簡述天文學(xué)發(fā)展的歷史?
1.許多早期的關(guān)于宇宙的看法都是將地球擺在所有物體的中心。從古希臘到印度和中國，許多文化發(fā)展了地心說或者被稱之為地球中心論這樣的對宇宙的觀點(diǎn)。這個(gè)幻想畢竟很強(qiáng)烈。地球感覺上非常像是固定的，天上的光每天每夜都繞著它轉(zhuǎn)。
2.最先受亞里士多德影響，許多古希臘人區(qū)分了天地的領(lǐng)域：天在上面地在下面。對于亞里士多德來說，地球上的所有東西都由四種元素組成：土地，空氣，火和水。天上的太陽，月亮和已知的五大行星也被裝在了水晶球里。這些球體被包含所有恒星的天球包含。它們都繞著地球轉(zhuǎn)圈。它們必須作圓軌道運(yùn)動(dòng)，亞里士多德說，因?yàn)閳A是完美的。而天上的東西都是以完美的方式運(yùn)動(dòng)。這些天體和它們的水晶球是由五種元素組成的，或稱為五種精華。在它們下面屬于地球的領(lǐng)域。有一條恒定的規(guī)律，就是出生，死亡和腐爛。但是在天空的領(lǐng)域，所有的東西的都是純凈的，無瑕疵的，永恒不變的。天上在外表上看永遠(yuǎn)是平靜的，不變的。一切都是完美的。
3.亞里士多德的宇宙圖是優(yōu)雅的，但是不夠精確。古中國的天空觀測者不知道亞里士多德的這些論斷，因此也沒有受到亞里士多德的影響。他們觀測并且記錄下了天空的變化。這些包括被假設(shè)為無瑕疵的太陽上的黑子的出現(xiàn)和消失。彗星像掃把一樣劃過天空，客星突然間發(fā)光，以至于白天也能看到。（西方人肯定也看到過這種現(xiàn)象，但是當(dāng)時(shí)最好的做法是保持沉默，不要讓自己的言論與哲學(xué)的偉人們矛盾）如果出現(xiàn)一次觀測，非常明顯并且非常持久，那么就不可能忽略掉它。
4.一些行星的表現(xiàn)不夠“規(guī)矩”。經(jīng)常搞觀測的人都知道在一定的時(shí)間在自己軌道上運(yùn)行的火星，木星，土星會(huì)停止它們一貫的向東行進(jìn)而改為一個(gè)U形的彎運(yùn)動(dòng)。即有的時(shí)候向西運(yùn)動(dòng)，然后再作一個(gè)U型彎運(yùn)動(dòng)。最后才改回到原來的向東行進(jìn)。更糟糕的是，這些退行，環(huán)形或者Z型運(yùn)動(dòng)幾乎沒有相同的形狀和大小。為了保留亞里士多德的天體運(yùn)動(dòng)的假設(shè)，大量的天文學(xué)家，哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家在試圖保留亞里士多德的“宗教”假設(shè)（天上的物體必須做完美的圓軌道運(yùn)動(dòng)）的前提下試圖解釋這個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。
5.托勒密的復(fù)雜天球機(jī)器。公元二世紀(jì)，一位希臘的數(shù)學(xué)家，天文學(xué)家托勒密繼承了亞里士多德的理論體系，并且在外層行星的大球上加了一些小球（本輪）。這樣表示外層的行星在小球上運(yùn)動(dòng)，而它們的中心又在主水晶球上繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)。加上的這些小球（總共有80個(gè)）是為了解決觀測上出現(xiàn)的退行現(xiàn)象。用這種聰明的方法，托勒密和他的同事們就既能解釋外層行星的退行現(xiàn)象又能使它們符合圓周運(yùn)動(dòng)。這種模型在西方整整統(tǒng)治了14個(gè)世紀(jì)。
6.在16世紀(jì)，一個(gè)羞澀的波蘭傳教士發(fā)起了革命，并且改變了宇宙。在接下來的幾個(gè)世紀(jì)里，仍然有人對托勒密的大環(huán)套小環(huán)的復(fù)雜模型不滿意。尼古拉斯哥白尼有著數(shù)學(xué)功底和敏銳的洞察力，他準(zhǔn)備做點(diǎn)什么。他意識(shí)到他可以去除掉托勒密系統(tǒng)中的本輪，只要通過一點(diǎn)點(diǎn)改變就能使這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)變得簡單得多。這個(gè)辦法就是把地球從中心的位置剔除，把太陽放在那里，并且讓地球也像其他行星一樣繞著太陽轉(zhuǎn)。這樣的解決辦法很簡單，但是要借助大量的數(shù)學(xué)。這就是所謂日心說的宇宙模型。
7.托勒密體系之所以很長的時(shí)間內(nèi)都有很高的地位是因?yàn)樽诮淘颉８绨啄岷苄⌒?，他沒有立即站出來說他的新觀念是正確的。因?yàn)槟菢又荒苁巩?dāng)權(quán)者不高興，甚至威脅到自己的健康。他只是簡單的把它帶給世界，作為一本“數(shù)學(xué)練習(xí)”帶個(gè)羅馬教皇統(tǒng)治下的世界。因?yàn)椴粶?zhǔn)備去冒險(xiǎn)，哥白尼直到去世的時(shí)候才將它發(fā)表。
8.意大利天文學(xué)家伽利略找到了支持哥白尼模型的證據(jù)。對亞里士多德和他的追隨者們，科學(xué)頂多是建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的純粹推理上。而對于伽利略來說，證據(jù)就在布丁里，如果你想知道天空的機(jī)制是什么，你的布丁就在天上。聽說了一種可以使遠(yuǎn)處物體在近處看的很清楚的裝置（望遠(yuǎn)鏡）之后，伽利略造了許多自己設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡，并且把它們對準(zhǔn)了天空。他記錄下月亮其實(shí)很不完美，不像眾多哲學(xué)家相信的那樣，月亮上既有高山又有深谷。伽利略還記錄了太陽的黑子。并且發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星。最后，他觀測了金星，它像地球的衛(wèi)星月亮，并且也有相的變化。這個(gè)發(fā)現(xiàn)聽起來就是亞里士多德和托勒納米體系的喪鐘。因?yàn)槟芸吹浇鹦堑南嗟淖兓?，金星就必須繞著太陽轉(zhuǎn)，而不是地球。然而伽利略的發(fā)現(xiàn)在他的那個(gè)年代并不受歡迎。更喜歡亞里士多德和托勒密體系的教廷迫使他放棄自己的觀點(diǎn)，并且在他的后半生軟禁了他。
9.兩位與伽利略同時(shí)代的人也幫助摧毀了亞里士多德的水晶球系統(tǒng)。伽利略有力的打擊了亞里士多德的宇宙體系，并且證明了哥白尼的理論是正確的。但是即使是哥白尼也沒有完全拋棄宇宙中所有的運(yùn)動(dòng)都是圓運(yùn)動(dòng)的觀念。第谷，伽利略同時(shí)代的一個(gè)人，在他的工作里沒有使用望遠(yuǎn)鏡，但卻給出了那個(gè)年代行星運(yùn)動(dòng)最精確的測量法。他的合作人，稍微有點(diǎn)神秘兮兮但卻是一位精明數(shù)學(xué)家的開普勒，通過觀測來檢查行星運(yùn)動(dòng)。他的工作比任何前人做的都要好。 0-'@u-!m?
10.開普勒首先提出行星繞太陽作橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。當(dāng)他檢查第谷數(shù)據(jù)的時(shí)候，他意識(shí)到行星不能像人們想象的那樣繞著太陽作圓軌道運(yùn)動(dòng)，取而代之的應(yīng)該是橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。開普勒還提出了今天所有行星遵循的行星運(yùn)動(dòng)三大定律。下面是開普勒的行星運(yùn)動(dòng)的三大定律：
1)行星繞太陽作橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，太陽在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。
2)行星不是以恒定速度繞太陽運(yùn)動(dòng)的，行星距離太陽越近，運(yùn)動(dòng)的越快。
3)距離太陽越近的行星，它繞太陽轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間就越短。
11.一個(gè)叫伊薩克牛頓的天才把開普勒的工作推進(jìn)了一步。在伽利略去世的那年，伊薩克牛頓出生了。開普勒提出了行星繞太陽作橢圓軌道運(yùn)動(dòng)而不是圓軌道運(yùn)動(dòng)，這符合事實(shí)，但他自己卻不知道為什么。牛頓發(fā)明了數(shù)學(xué)的一個(gè)分支——微積分學(xué)，并且以它為工具，以一種今天我們稱之為引力的力來解釋物體的運(yùn)動(dòng)。
12.牛頓很可能從來沒有像傳奇中說的那樣被蘋果砸到。但是他很可能確實(shí)看到過蘋果從樹上掉下來，這激發(fā)了他對引力的思考。那么這種看不見的力既然能到達(dá)樹上把蘋果拉到地上，為什么它不能到達(dá)月球把月球拉到地球上來呢？用數(shù)學(xué)描述引力的行為，牛頓可以證明相同性質(zhì)的力確實(shí)控制著蘋果，月球以及宇宙中其他所有運(yùn)動(dòng)物體。通過極其敏銳的洞察力，牛頓說明了引力是普遍存在的力，并且用數(shù)學(xué)語言給出了這個(gè)統(tǒng)治宇宙中所有運(yùn)動(dòng)物體的力的精確表達(dá)式。他不只說明了我們在地球上經(jīng)受的物理現(xiàn)象與宇宙中其他地方也是一樣的，還表明了人類有能力了解這種力。
13.除了萬有引力定律，牛頓還描述了三大運(yùn)動(dòng)定律。
1)如果沒有外力作用，一個(gè)物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。
2)如果一個(gè)拉力或推力作用在一個(gè)物體上，它將改變物體的速度或速度的方向。
3)如果一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加力的作用，那么它將受到等量的反向的力的作用。
這些定理控制一切，從曲棍球到賽車，從宇宙飛船到繞太陽運(yùn)動(dòng)的行星。
14.在20世紀(jì)初期，愛因斯坦又突破了牛頓的體系。在1913年，阿爾伯特愛因斯坦出版了他的狹義相對論。在書中，他表示牛頓定律在平時(shí)的低速世界里是適用的，但在高速世界里它就被破壞了，即當(dāng)速度接近光速的時(shí)候。這個(gè)理論的一個(gè)基本假定是光速是不變的。光速與光源的運(yùn)動(dòng)速度和觀測者的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。這看似荒謬，但已經(jīng)被大量的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)證實(shí)。并且它引出了三個(gè)與觀測者速度相關(guān)的物理量---質(zhì)量，長度和時(shí)間。舉例來說，一個(gè)以接近光速的飛船朝你飛來的時(shí)候，它的質(zhì)量變大，在行進(jìn)方向的長度變短，并且飛船上的時(shí)間與停在你旁邊的飛船相比慢很多。盡管同樣的奇怪，但這也被證實(shí)了，并且應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)的計(jì)算中?！ ?5.幾年過后，愛因斯坦出版了他的廣義相對論。廣義相對論解決牛頓力學(xué)里引力的問題，并且指出一個(gè)物體影響它旁邊另一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，不僅僅是因?yàn)橐?，它的質(zhì)量也彎曲了它周圍的空間。更進(jìn)一步的還有，物體的質(zhì)量不止影響空間，還會(huì)影響時(shí)間，使時(shí)間變慢。這同樣使人很困惑，但這已經(jīng)被證實(shí)是一個(gè)很有效的理論。
116天文學(xué)的進(jìn)步是很多人努力的結(jié)果。對于他的成就，牛頓說：“如果我比別人看得更遠(yuǎn)，是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募绨蛏?。”比牛頓早的時(shí)代和晚的時(shí)代里都有很多科學(xué)巨人，你可以閱讀他們的傳記或書籍來了解我們這個(gè)神奇的宇宙。
天文學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)
什么叫原子?
最基本的物質(zhì)形式叫做原子。世界上有從水到特氟綸的數(shù)十億種自然的和人造的物質(zhì)，但是所有的這些都可以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中分解成更簡單的物質(zhì)。例如利用電流水可以分解成兩種氣體，即氫氣和氧氣，或者其它的，普通的食鹽（氯化鈉）可以分解成金屬鈉，和一種有毒氣體叫做氯氣。這四種物質(zhì)中的每一個(gè)——?dú)錃狻⒀鯕?、納和氯氣——有這獨(dú)一無二的性質(zhì)。沒有哪一種能夠進(jìn)一步分解而不丟失它們的性質(zhì)，還是氫氣、氧氣、納和氯氣。它們是最基本的物質(zhì)因此被叫做元素。依然保持這種元素性質(zhì)的最小單元叫做原子。盡管如此，原子被認(rèn)為是由更小的叫做質(zhì)子、中子和電子的粒子組成的。通常，質(zhì)子和中子緊密結(jié)合在原子的中心，電子以一定距離繞核旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上又一個(gè)整個(gè)的亞原子粒子家族，除了極少例外，本書不會(huì)接觸它們。
什么叫分子?
當(dāng)原子組合在一起，它們組成了分子。兩個(gè)或更多原子結(jié)合在一起，形成了分子。例如，一個(gè)碳原子和一個(gè)氧原子組成一個(gè)一氧化碳分子。一個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子組成一個(gè)二氧化碳分子。分子只含有很少幾個(gè)原子的通常叫做簡單分子，含有很多原子的分子叫做復(fù)雜分子。究竟幾個(gè)原子從簡單變?yōu)閺?fù)雜決定于你談話的對象。當(dāng)射電天文學(xué)家在星際空間找到6到8個(gè)原子的分子時(shí)，他們把它叫做復(fù)雜分子，因?yàn)闆]有人會(huì)想到在險(xiǎn)惡的宇宙空間可以找到這種東西。但是生化學(xué)家可能會(huì)把這種分子稱為很簡單的分子。 什么叫元素?
在整個(gè)宇宙，只有92種自然產(chǎn)生的元素。唯一的決定這種特定的元素是這種元素而不是其它的元素的是在原子核里的質(zhì)子數(shù)量。例如，在宇宙中每個(gè)原子核里有一個(gè)質(zhì)子的原子是氫，每個(gè)核里有兩個(gè)質(zhì)子的原子是氦而不會(huì)是其他。碳原子有6個(gè)質(zhì)子，氧原子有8個(gè)質(zhì)子等等。一直到核里有92個(gè)質(zhì)子的鈾。原子核里有相同質(zhì)子和電子數(shù)的元素具有相似的化學(xué)性質(zhì)，為了簡便，科學(xué)家們按照質(zhì)子數(shù)目把元素進(jìn)行了分組，這就是元素周期表。世界上每個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里或課堂上通常會(huì)有這么一張。這是世界的藍(lán)本，因?yàn)榫?2個(gè)基本的元素構(gòu)成了我們的世界。Armand Deutsch許多年前寫過精彩的科學(xué)小說。一組未來的考古學(xué)家在開鑿古火星人的文明遺跡，發(fā)現(xiàn)了一所大學(xué)。他們正為無法破解火星語言而感到困惑的時(shí)候來到一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室的墻上發(fā)現(xiàn)了元素周期表---一個(gè)馬上被他們識(shí)別的東西。因?yàn)樗砹送ㄓ玫?，超越文化甚至是種族的東西。所以，元素周期表成了破解火星語言的敲門磚。核中具有少量質(zhì)子的元素有時(shí)被稱為輕元素或簡單元素；有大量原子的就叫重元素或復(fù)雜元素。
物質(zhì)有多少種狀態(tài)?
物質(zhì)典型存在于三種態(tài)。我們知道三態(tài)分別是：固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)。在特定的時(shí)間特定的地點(diǎn)物質(zhì)處于什么態(tài)取決于物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)，環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)。在地球上，我們找一個(gè)事物為例，我們能看到它的三個(gè)態(tài)。它由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成： 。在一般情況下，當(dāng)溫度低于華氏32度時(shí)我們稱之為冰，當(dāng)溫度在華氏32度到212度之間時(shí)我們稱之為水，高于華氏212度時(shí)，我們稱之為水蒸氣。（在非常高的溫度下，氫和氧原子之間的鍵被打破，它的本質(zhì)就不再是水蒸氣，就是氫氣和氧氣的混合氣體
反物質(zhì)
反物質(zhì)是物質(zhì)的鏡像。物質(zhì)由原子組成，原子又由質(zhì)子、中子和電子組成。質(zhì)子帶正電，電子帶...通常物質(zhì)中沒有發(fā)現(xiàn)過反物質(zhì)，即使在實(shí)驗(yàn)條件下，反質(zhì)子也一瞬即逝。
當(dāng)你照鏡子時(shí)，看一看在鏡子中的那個(gè)你，如果那個(gè)鏡子里的家伙真的存在，并出現(xiàn)在你的面前，會(huì)怎么樣呢？
科學(xué)家們已經(jīng)考慮過這個(gè)問題，他們把鏡子中的那個(gè)你叫做“反你”。他們甚至想象很遠(yuǎn)的地方有一個(gè)和我們現(xiàn)在的世界很象的世界，或者說是我們的世界在鏡子里的像。它將是一個(gè)由反恒星、反房子、反食物等所有的反物質(zhì)構(gòu)成的反世界。但是反物質(zhì)是什么，這一切又可能是真實(shí)的嗎？
對于“反物質(zhì)是什么”這個(gè)問題，并沒有惡作劇的意味。反物質(zhì)正如你所想象的樣子——是一般物質(zhì)的對立面，而一般物質(zhì)就是構(gòu)成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物質(zhì)的存在還被認(rèn)為是理論上的。在1928年，英國物理學(xué)家PaulA.M.Dirac修改了愛因斯坦著名的質(zhì)能方程（E=mc2）。Dirac說愛因斯坦在質(zhì)能方程中并沒有考慮“m”——質(zhì)量——除了正的屬性外還有負(fù)屬性。Dirac的方程（E=+或者-mc2）允許宇宙中存在反粒子。而且科學(xué)家們也已經(jīng)證明了幾種反粒子的存在。這些反粒子，顧名思義，是一般物質(zhì)的鏡像。每種反粒子和與它相應(yīng)的粒子有相同的質(zhì)量，但是電荷相反。以下是20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的一些反粒子。
正電子——帶有一個(gè)負(fù)電荷而不是帶有一個(gè)正電荷的電子。由CarlAnderson在1932年發(fā)現(xiàn)，正電子是反物質(zhì)存在的第一個(gè)證據(jù)。
反核子——帶有一個(gè)負(fù)電荷而不是通常帶有一個(gè)正電荷的核子。由研究者們在1955年的伯克利質(zhì)子加速器上產(chǎn)生了一個(gè)反質(zhì)子。
反原子——正電子和反質(zhì)子組合在一起，由CERN的科學(xué)家制造出第一個(gè)反質(zhì)子（CERN是歐洲核子研究中心的簡稱）。共制造了九個(gè)反氫原子，每一個(gè)的生命只有40納秒。到1998年CERN的研究者把反氫原子的產(chǎn)量增加到了每小時(shí)2000個(gè)。當(dāng)反物質(zhì)和物質(zhì)相遇的時(shí)候，這些等價(jià)但是相反的粒子碰撞產(chǎn)生爆炸，放射出純的射線，這些射線以光速穿過爆炸點(diǎn)。這些產(chǎn)生爆炸的粒子被完全消滅，只留下其它亞原子粒子。物質(zhì)和反物質(zhì)相遇所產(chǎn)生的爆炸把兩種粒子的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成能量。科學(xué)家們相信這種方法產(chǎn)生的能量比任何其它推進(jìn)方法產(chǎn)生的能量強(qiáng)的多。 所以，為什么我們不能建一個(gè)物質(zhì)——反物質(zhì)反應(yīng)機(jī)呢？建造反物質(zhì)推進(jìn)機(jī)的困難之處在于宇宙中反物質(zhì)的缺乏。如果宇宙中存在相等數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì)，我們將可能看到圍繞我們的這些反應(yīng)。既然我們的周圍并不存在反物質(zhì)，我們也不會(huì)看到物質(zhì)和反物質(zhì)碰撞所產(chǎn)生的光。
在大爆炸產(chǎn)生時(shí)粒子數(shù)超過反粒子數(shù)是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把兩者都破壞掉了。并且因?yàn)殚_始的時(shí)候有更多的粒子存在，所以現(xiàn)在的粒子是所有留下來的那些。今天在我們的宇宙中可能已經(jīng)沒有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在銀河系中心附近有一個(gè)可能的反物質(zhì)源。如果那個(gè)地方真的存在，也意味著存在天然的反物質(zhì)，所以我們將不再需要制造反物質(zhì)。
但是目前，我們將不得不創(chuàng)造我們自己的反物質(zhì)。幸運(yùn)的是，通過使用高能粒子對撞機(jī)（也叫做離子加速器）這種技術(shù)制造反物質(zhì)是可行的。離子加速器，象CERN，是沿很強(qiáng)的環(huán)繞的超磁場排列的一些巨大的隧道，超磁場可以使原子以接近光速的速度推進(jìn)。當(dāng)原子通過加速器出來時(shí)，它轟擊目標(biāo)，創(chuàng)造出粒子。這些粒子中的一些就是用磁場分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產(chǎn)生幾個(gè)毫微克的反核子。一毫微克是一克的十億分之一。所有一年之內(nèi)在CERN產(chǎn)生的反核子只夠一個(gè)100瓦的電燈泡亮3秒鐘。如果要用反核子進(jìn)行星際旅行將需要消耗幾噸才能實(shí)現(xiàn)。
暗物質(zhì)
什么是暗物質(zhì)？暗物質(zhì)(包括暗能量)被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質(zhì)含量，而我們可以看到的物質(zhì)只占宇宙總物質(zhì)量的10%不到(約5％左右)。暗物質(zhì)無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發(fā)出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到?？茖W(xué)家曾對暗物質(zhì)的特性提出了多種假設(shè)，但直到目前還沒有得到充分的證明。
幾十年前，暗物質(zhì)(dark matter)剛被提出來時(shí)僅僅是理論的產(chǎn)物，但是現(xiàn)在我們知道暗物質(zhì)已經(jīng)成為了宇宙的重要組成部分。暗物質(zhì)的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時(shí)更重要的是，暗物質(zhì)主導(dǎo)了宇宙結(jié)構(gòu)的形成。暗物質(zhì)的本質(zhì)現(xiàn)在還是個(gè)謎，但是如果假設(shè)它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那么由此形成的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星系結(jié)構(gòu)的分析顯示，這一假設(shè)和觀測結(jié)果之間存在著差異，這同時(shí)為多種可能的暗物質(zhì)理論提供了用武之地。通過對小尺度結(jié)構(gòu)密度、分布、演化以及其環(huán)境的研究可以區(qū)分這些潛在的暗物質(zhì)模型，為暗物質(zhì)本性的研究帶來新的曙光。
大約65年前，第一次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的證據(jù)。當(dāng)時(shí)，弗里茲·扎維奇發(fā)現(xiàn)，大型星系團(tuán)中的星系具有極高的運(yùn)動(dòng)速度，除非星系團(tuán)的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計(jì)算所得到的值的100倍以上，否則星系團(tuán)根本無法束縛住這些星系。之后幾十年的觀測分析證實(shí)了這一點(diǎn)。盡管對暗物質(zhì)的性質(zhì)仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質(zhì)以被廣為接受了。
在引入宇宙膨脹理論之后，許多宇宙學(xué)家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區(qū)分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時(shí)，宇宙學(xué)家們也傾向于一個(gè)簡單的宇宙，其中能量密度都以物質(zhì)的形式出現(xiàn)，包括4%的普通物質(zhì)和96%的暗物質(zhì)。但事實(shí)上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質(zhì)密度的估計(jì)上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質(zhì)的總量達(dá)到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時(shí)間變得越來越尖銳。
當(dāng)意識(shí)到?jīng)]有足夠的物質(zhì)能來解釋宇宙的結(jié)構(gòu)及其特性時(shí)，暗能量出現(xiàn)了。暗能量和暗物質(zhì)的唯一共同點(diǎn)是它們既不發(fā)光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)是引力自吸引的，而且與普通物質(zhì)成團(tuán)并形成星系。而暗能量是引力自相斥的，并且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統(tǒng)計(jì)星系的能量時(shí)會(huì)遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質(zhì)密度和由暴漲理論預(yù)言的臨界密度之間70-80%的差異。之后，兩個(gè)獨(dú)立的天文學(xué)家小組通過對超新星的觀測發(fā)現(xiàn)，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量占主導(dǎo)的宇宙模型成為了一個(gè)和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨(dú)立的證實(shí)了暗能量的存在，并且使它成為了標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分。
暗能量同時(shí)也改變了我們對暗物質(zhì)在宇宙中所起作用的認(rèn)識(shí)。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個(gè)僅含有物質(zhì)的宇宙中，物質(zhì)密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質(zhì)能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經(jīng)從物質(zhì)占主導(dǎo)的時(shí)期過渡到了暗能量占主導(dǎo)的時(shí)期。大約在“大爆炸”之后的幾十億年中暗物質(zhì)占了總能量密度的主導(dǎo)地位，但是這已成為了過去?，F(xiàn)在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時(shí)宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會(huì)隨時(shí)間衰減或者改變狀態(tài)，否則這種加速膨脹態(tài)勢將持續(xù)下去。
不過，我們忽略了極為重要的一點(diǎn)，那就是正是暗物質(zhì)促成了宇宙結(jié)構(gòu)的形成，如果沒有暗物質(zhì)就不會(huì)形成星系、恒星和行星，也就更談不上今天的人類了。宇宙盡管在極大的尺度上表現(xiàn)出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恒星、星系、星系團(tuán)、巨洞以及星系長城。而在大尺度上能過促使物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的力就只有引力了。但是均勻分布的物質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生引力，因此今天所有的宇宙結(jié)構(gòu)必然源自于宇宙極早期物質(zhì)分布的微小漲落，而這些漲落會(huì)在宇宙微波背景輻射（CMB）中留下痕跡。然而普通物質(zhì)不可能通過其自身的漲落形成實(shí)質(zhì)上的結(jié)構(gòu)而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因?yàn)槟菚r(shí)普通物質(zhì)還沒有從輻射中脫耦出來。
另一方面，不與輻射耦合的暗物質(zhì)，其微小的漲落在普通物質(zhì)脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質(zhì)脫耦之后，已經(jīng)成團(tuán)的暗物質(zhì)就開始吸引普通物質(zhì)，進(jìn)而形成了我們現(xiàn)在觀測到的結(jié)構(gòu)。因此這需要一個(gè)初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這里需要的物質(zhì)就是冷暗物質(zhì)，由于它是無熱運(yùn)動(dòng)的非相對論性粒子因此得名。
在開始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中最后一件重要的事情。對于先前提到的小擾動(dòng)（漲落），為了預(yù)言其在不同波長上的引力效應(yīng)，小擾動(dòng)譜必須具有特殊的形態(tài)。為此，最初的密度漲落應(yīng)該是標(biāo)度無關(guān)的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都應(yīng)該是相同的。暴漲理論的成功之處就在于它提供了很好的動(dòng)力學(xué)出發(fā)機(jī)制來形成這樣一個(gè)標(biāo)度無關(guān)的小擾動(dòng)譜（其譜指數(shù)n=1）。WMAP的觀測結(jié)果證實(shí)了這一預(yù)言，其觀測到的結(jié)果為n=0.99±0.04。
但是如果我們不了解暗物質(zhì)的性質(zhì)，就不能說我們已經(jīng)了解了宇宙?，F(xiàn)在已經(jīng)知道了兩種暗物質(zhì)--中微子和黑洞。但是它們對暗物質(zhì)總量的貢獻(xiàn)是非常微小的，暗物質(zhì)中的絕大部分現(xiàn)在還不清楚。這里我們將討論暗物質(zhì)可能的候選者，由其導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)形成，以及我們?nèi)绾尉C合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質(zhì)的性質(zhì)。
最被看好的暗物質(zhì)候選者
長久以來，最被看好的暗物質(zhì)僅僅是假說中的基本暗性粒子，它具有壽命長、溫度低、無碰撞的特殊特性。壽命長意味著它的壽命必須與現(xiàn)今宇宙年齡相當(dāng)，甚至更長。溫度低意味著在脫耦時(shí)它們是非相對論性粒子，只有這樣它們才能在引力作用下迅速成團(tuán)。無碰撞指的是暗物質(zhì)粒子（與暗物質(zhì)和普通物質(zhì)）的相互作用截面在暗物質(zhì)暈中小的可以忽略不計(jì)。這些粒子僅僅依靠引力來束縛住對方，并且在暗物質(zhì)暈中以一個(gè)較寬的軌道偏心律譜無阻礙的作軌道運(yùn)動(dòng)。
低溫?zé)o碰撞暗物質(zhì)（CCDM）被看好有幾方面的原因。第一，CCDM的結(jié)構(gòu)形成數(shù)值模擬結(jié)果與觀測相一致。第二，作為一個(gè)特殊的亞類，弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的豐度。如果粒子間相互作用很弱，那么在宇宙最初的萬億分之一秒它們是處于熱平衡的。之后，由于湮滅它們開始脫離平衡。根據(jù)其相互作用截面估計(jì)，這些物質(zhì)的能量密度大約占了宇宙總能量密度的20-30%。這與觀測相符。CCDM被看好的第三個(gè)原因是，在一些理論模型中預(yù)言了一些非常有吸引力的候選粒子。
其中一個(gè)候選者就是中性子（neutralino），一種超對稱模型中提出的粒子。超對稱理論是超引力和超弦理論的基礎(chǔ)，它要求每一個(gè)已知的費(fèi)米子都要有一個(gè)伴隨的玻色子（尚未觀測到），同時(shí)每一個(gè)玻色子也要有一個(gè)伴隨的費(fèi)米子。如果超對稱依然保持到今天，伴隨粒子將都具有相同質(zhì)量。但是由于在宇宙的早期超對稱出現(xiàn)了自發(fā)的破缺，于是今天伴隨粒子的質(zhì)量也出現(xiàn)了變化。而且，大部分超對稱伴隨粒子是不穩(wěn)定的，在超對稱出現(xiàn)破缺之后不久就發(fā)生了衰變。但是，有一種最輕的伴隨粒子（質(zhì)量在100GeV的數(shù)量級）由于其自身的對稱性避免了衰變的發(fā)生。在最簡單模型中，這些粒子是呈電中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候選者。如果暗物質(zhì)是由中性子組成的，那么當(dāng)?shù)厍虼┻^太陽附近的暗物質(zhì)時(shí)，地下的探測器就能探測到這些粒子。另外有一點(diǎn)必須注意，這一探測并不能說明暗物質(zhì)主要就是由WIMP構(gòu)成的。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)還無法確定WIMP究竟是占了暗物質(zhì)的大部分還是僅僅只占一小部分。
另一個(gè)候選者是軸子（axion），一種非常輕的中性粒子（其質(zhì)量在1μeV的數(shù)量級上），它在大統(tǒng)一理論中起了重要的作用。軸子間通過極微小的力相互作用，由此它無法處于熱平衡狀態(tài)，因此不能很好的解釋它在宇宙中的豐度。在宇宙中，軸子處于低溫玻色子凝聚狀態(tài)，現(xiàn)在已經(jīng)建造了軸子探測器，探測工作也正在進(jìn)行。
暗物質(zhì)和暗能量是世紀(jì)謎題
21世紀(jì)初科學(xué)最大的謎是暗物質(zhì)和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學(xué)家提出了挑戰(zhàn)。 暗物質(zhì)存在于人類已知的物質(zhì)之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什么，它的構(gòu)成也和人類已知的物質(zhì)不同。在宇宙中，暗物質(zhì)的能量是人類已知物質(zhì)的能量的5倍以上。
暗能量更是奇怪，以人類已知的核反應(yīng)為例，反應(yīng)前后的物質(zhì)有少量的質(zhì)量差，這個(gè)差異轉(zhuǎn)化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質(zhì)的質(zhì)量全部消失，完全轉(zhuǎn)化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質(zhì)能量的14倍以上。
宇宙之外可能有很多宇宙
圍繞暗物質(zhì)和暗能量，李政道闡述了他最近發(fā)表文章探討的觀點(diǎn)。他提出“天外有天”，指出“因?yàn)榘的芰?，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙”，“我們的宇宙在加速地膨脹”且“核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連”。
暗物質(zhì)是誰最先發(fā)現(xiàn)的呢？
1915年，愛因斯坦根據(jù)他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質(zhì)量的多少。他認(rèn)為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達(dá)到每立方厘米5×10的負(fù)30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個(gè)值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)“失蹤”了，科學(xué)家將這種“失蹤”的物質(zhì)叫“暗物質(zhì)”。
一些星體演化到一定階段，溫度降得很低，已經(jīng)不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會(huì)表現(xiàn)為暗物質(zhì)。這類暗物質(zhì)可以稱為重子物質(zhì)的暗物質(zhì)。
還有另一類暗物質(zhì)，它的構(gòu)成成分是一些帶中性的有靜止質(zhì)量的穩(wěn)定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質(zhì)，不會(huì)放出或吸收電磁信號。這類暗物質(zhì)可以稱為非重子物質(zhì)的暗物質(zhì)。
Abell 2390星系團(tuán)(上半圖)和MS2137.3-2353星系團(tuán)(下半圖)，距離我們約有20億光年遠(yuǎn)。上圖右半方的影像，是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡所拍攝的假色照片，而相對應(yīng)的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠(yuǎn)鏡的影像中，可以看到數(shù)量眾多的星系，但在X射線影像里，這些星系的蹤影卻無處可尋，只見到一團(tuán)溫度有數(shù)百萬度，而且會(huì)輻射出X射線的熾熱星系團(tuán)云氣。除了表面上的差異外，這些觀測其實(shí)還含有更重大的謎團(tuán)呢。因?yàn)橛曳接跋裰行窍档目傎|(zhì)量加上左方云氣的質(zhì)量，它們所產(chǎn)生的重力，并不足以讓這團(tuán)熾熱云氣乖乖地留在星系團(tuán)之內(nèi)。事實(shí)上再怎么細(xì)算，這些質(zhì)量只有“必要質(zhì)量”的百分之十三而已！在右方哈伯望遠(yuǎn)鏡的深場影像里，重力透鏡效應(yīng)影像也指出造成這些幻像所需要的質(zhì)量，大于哈勃望遠(yuǎn)鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學(xué)家認(rèn)為，星系團(tuán)內(nèi)大部分的物質(zhì)，是連這些靈敏的太空望遠(yuǎn)鏡也看不到的“ 暗物質(zhì)”。
1930年初，瑞士天文學(xué)家茲威基發(fā)表了一個(gè)驚人結(jié)果：在星系團(tuán)中，看得見的星系只占總質(zhì)量的1/300以下，而99%以上的質(zhì)量是看不見的。不過，茲威基的結(jié)果許多人并不相信。直到1978年才出現(xiàn)第一個(gè)令人信服的證據(jù)，這就是測量物體圍繞星系轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。我們知道，根據(jù)人造衛(wèi)星運(yùn)行的速度和高度，就可以測出地球的總質(zhì)量。根據(jù)地球繞太陽運(yùn)行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質(zhì)量。同理，根據(jù)物體（星體或氣團(tuán)）圍繞星系運(yùn)行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系范圍內(nèi)的總質(zhì)量。這樣計(jì)算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，星系的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于星系中可見星體的質(zhì)量總和。結(jié)論似乎只能是：星系里必有看不見的暗物質(zhì)。那么，暗物質(zhì)有多少呢？根據(jù)推算，暗物質(zhì)占宇宙物質(zhì)總量的20—30%才合適。
天文學(xué)的觀測表明，宇宙中有大量的暗物質(zhì)，特別是存在大量的非重子物質(zhì)的暗物質(zhì)。據(jù)天文學(xué)觀測估計(jì)，宇宙的總質(zhì)量中，重子物質(zhì)約占2%，也就是說，宇宙中可觀測到的各種星際物質(zhì)、星體、恒星、星團(tuán)、星云、類星體、星系等的總和只占宇宙總質(zhì)量的2%，98%的物質(zhì)還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質(zhì)的暗物質(zhì)當(dāng)中，冷暗物質(zhì)約占70%，熱暗物質(zhì)約占30%。
標(biāo)準(zhǔn)模型給出的62種粒子中，能夠穩(wěn)定地獨(dú)立存在的粒子只有12種，它們是電子、正電子、質(zhì)子、反質(zhì)子、光子、3種中微子、3種反中微子和引力子。這12種穩(wěn)定粒子中，電子、正電子、質(zhì)子、反質(zhì)子是帶電的，不能是暗物質(zhì)粒子，光子和引力子的靜止質(zhì)量是零，也不能是暗物質(zhì)粒子。因此，在標(biāo)準(zhǔn)模型給出的62種粒子中，有可能是暗物質(zhì)粒子的只有3種中微子和3種反中微子。
20世紀(jì)80年代初期，美國天文學(xué)家艾倫森發(fā)現(xiàn)，距我們30萬光年的天龍座矮星系中，許多碳星(巨大的紅星)周圍存在著穩(wěn)定的暗物質(zhì)，即這些暗物質(zhì)受到嚴(yán)格的束縛。高能熱粒子和能量適中的暖粒子是難以束縛住的，它們會(huì)到處亂竄，只有運(yùn)行很慢的“冷粒子”才能束縛住。物理學(xué)家認(rèn)為那是“軸子”，它是一種非常穩(wěn)定的冷“微子，質(zhì)量只有電子質(zhì)量的數(shù)百萬分之一。這就是暗物質(zhì)的軸子模型。
軸子模型是否成立，最終得由實(shí)驗(yàn)裁決。最近，還有人提出，暗物質(zhì)可能是一種稱做“宇宙弦”的弦狀物質(zhì)，它產(chǎn)生于大爆炸后的一秒期間內(nèi)，直徑為1萬億億億分之一厘米，質(zhì)量密度大得驚人，每寸長約1億億噸。這種理論是否成立，同樣有待科學(xué)家進(jìn)一步研究。
為探索暗物質(zhì)的秘密，世界各國的粒子物理學(xué)家正在這個(gè)領(lǐng)域努力工作，相信揭開暗物質(zhì)神秘面紗的那一天不會(huì)太遙遠(yuǎn)了。
在引入宇宙暴漲理論之后，許多宇宙學(xué)家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區(qū)分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時(shí)，宇宙學(xué)家們也傾向于一個(gè)簡單的宇宙，其中能量密度都以物質(zhì)的形式出現(xiàn)，包括4%的普通物質(zhì)和96%的暗物質(zhì)。但事實(shí)上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質(zhì)密度的估計(jì)上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質(zhì)的總量達(dá)到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時(shí)間變得越來越尖銳。
當(dāng)意識(shí)到?jīng)]有足夠的物質(zhì)能來解釋宇宙的結(jié)構(gòu)及其特性時(shí)，暗能量出現(xiàn)了。暗能量和暗物質(zhì)的唯一共同點(diǎn)是它們既不發(fā)光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)是引力自吸引的，而且與普通物質(zhì)成團(tuán)并形成星系。而暗能量是引力自相斥的，并且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統(tǒng)計(jì)星系的能量時(shí)會(huì)遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質(zhì)密度和由暴漲理論預(yù)言的臨界密度之間70-80%的差異。之后，兩個(gè)獨(dú)立的天文學(xué)家小組通過對超新星的觀測發(fā)現(xiàn)，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量占主導(dǎo)的宇宙模型成為了一個(gè)和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨(dú)立的證實(shí)了暗能量的存在，并且使它成為了標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分。
暗能量同時(shí)也改變了我們對暗物質(zhì)在宇宙中所起作用的認(rèn)識(shí)。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個(gè)僅含有物質(zhì)的宇宙中，物質(zhì)密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質(zhì)能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經(jīng)從物質(zhì)占主導(dǎo)的時(shí)期過渡到了暗能量占主導(dǎo)的時(shí)期。大約在“大爆炸”之后的幾十億年中暗物質(zhì)占了總能量密度的主導(dǎo)地位，但是這已成為了過去?，F(xiàn)在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時(shí)宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會(huì)隨時(shí)間衰減或者改變狀態(tài)，否則這種加速膨脹態(tài)勢將持續(xù)下去。
暗物質(zhì)的蹤跡
暗物質(zhì)是相對可見物質(zhì)來說的。所謂可見物質(zhì)，除發(fā)射可見光的物質(zhì)外，還包括輻射紅外線等其他電磁波的物質(zhì)。雖然宇宙中的可見物質(zhì)大部分不能用肉眼直接看到，但探測它們發(fā)出的各種電磁波就可以知道它們的存在。暗物質(zhì)不輻射電磁波，但有質(zhì)量。
科學(xué)家為什么會(huì)提出“暗物質(zhì)”這個(gè)概念？宇宙中有沒有暗物質(zhì)？
在物理學(xué)中，把狀態(tài)變化的“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”成為“臨界點(diǎn)”，比如水變成冰，溫度臨界值（或者說“臨界點(diǎn)”）為0℃。宇宙學(xué)的研究認(rèn)為，宇宙中物質(zhì)的平均密度，與決定宇宙是膨脹還是收縮的臨界值，相差不會(huì)超過百萬分之一。可是，宇宙中發(fā)可見光的恒星和星系的物質(zhì)總量不到臨界值的1%，加上輻射其他電磁波的天體，如行星、白矮星和黑洞等，最多也只有臨界值的10%。
現(xiàn)已知道，宇宙的大結(jié)構(gòu)呈泡沫狀，星系聚集成“星系長城”，即泡沫的連接纖維，而纖維之間是巨大的“宇宙空洞”，即大泡泡，直徑達(dá)1~3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質(zhì)的附加引力“幫忙”，這么大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋梁的跨度過大不能支持一樣。
我們的宇宙盡管在膨脹，但高速運(yùn)動(dòng)中的個(gè)星系并不散開，如果僅有可見物質(zhì)，它們的引力是不足以把各星系維持在一起的。
我們知道，太陽系的質(zhì)量，99.86%集中在太陽系的中心即太陽上，因此，離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠(yuǎn)的行星大，因此，離太陽近的行星繞太陽運(yùn)行的速度，比離太陽遠(yuǎn)的行星快，以便產(chǎn)生更大的離心加速度（離心力）來平衡較大的太陽引力。但在星系中心，雖然也集中了更多的恒星，還有質(zhì)量巨大的黑洞，可是，離星系中心近的恒星的運(yùn)動(dòng)速度，并不比離得遠(yuǎn)的恒星的運(yùn)動(dòng)速度快。這說明星系的質(zhì)量并不集中在星系中心，在星系的外圍區(qū)域一定有大量暗物質(zhì)存在。
天體的亮度反應(yīng)天體的質(zhì)量。所以天文學(xué)家常常用星系的亮度來推算星系的質(zhì)量，也可通過引力來推算星系的質(zhì)量?？墒?，從引力推算出的銀河系的質(zhì)量，是從亮度推算的銀河系質(zhì)量的十倍以上，在外圍區(qū)域甚至達(dá)五千倍。因而，在那里必然有大量暗物質(zhì)存在。
那么，暗物質(zhì)是些什么物質(zhì)呢？
宇宙學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在宇宙大爆炸初期產(chǎn)生的各種基本粒子中，有一種叫做中微子的粒子不參與形成物質(zhì)的核反應(yīng)，也不與任何物質(zhì)作用，它們一直散布在太空中，是暗物質(zhì)的主要“嫌疑人”。
但中微子在1931年被提出來以后，一直被認(rèn)為質(zhì)量為零。這樣，即使太空是中微子的海洋，也不會(huì)形成質(zhì)量和引力。曾有人設(shè)想存在一種“類中微子”，它的性質(zhì)與中微子類似，但有質(zhì)量?？墒且恢睕]有發(fā)現(xiàn)“類中微子”的存在。
極小的中微子運(yùn)動(dòng)速度極高，可自由穿透任何物質(zhì)，甚至整個(gè)地球，很難被捕找到。但中微子與物質(zhì)原子和亞原子粒子碰撞時(shí)，會(huì)使他們撕裂而發(fā)出閃光。探測到這種效應(yīng)就是探到了中微子。但為了避免地面上的各種因素的干擾，必須把探測裝置（如帶測量儀器并裝有數(shù)千噸水的水箱）放在很深（如1000米）的地下。
1981年，一名蘇聯(lián)科學(xué)家在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)中微子可能有質(zhì)量。近幾年，日、美科學(xué)家進(jìn)一步證實(shí)中微子有質(zhì)量。如果這個(gè)結(jié)論能得到最后確認(rèn)，則中微子就是人們尋找的暗物質(zhì)。
尋找暗物質(zhì)有著重大的科學(xué)意義。如中微子確有質(zhì)量，則宇宙中的物質(zhì)密度將超過臨界值，宇宙將終有一天轉(zhuǎn)而收縮。關(guān)于宇宙是繼續(xù)膨脹還是轉(zhuǎn)而收縮的長久爭論將塵埃落定。
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