二十世紀(jì)的天文學(xué)
天文學(xué)在二十世紀(jì)的發(fā)展是空前的。現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，使天體物理學(xué)成為天文學(xué)的主流，經(jīng)典的天體力學(xué)和天體測(cè)量學(xué)也有新的發(fā)展，人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)達(dá)到了空前的深度和廣度。
十九世紀(jì)中葉誕生的天體物理學(xué)，一躍而成為天文學(xué)的主流；二十世紀(jì)四十年代后期打開(kāi)了射電天窗，興起了一門(mén)利用波長(zhǎng)從毫米到米的電磁輻射研究天體的新學(xué)科；六十年代，航天時(shí)代的到來(lái)，使天文學(xué)沖破了地球大氣的禁錮，人類(lèi)開(kāi)始到大氣外去探測(cè)宇宙；天文學(xué)開(kāi)始成為全波段的宇宙科學(xué)，使我們得以考察大到150億光年空間深度的天象，并追溯早于150億年前的宇宙事件。
二十世紀(jì)天文學(xué)進(jìn)入了黃金時(shí)代，人們可以闡明地球、太陽(yáng)和太陽(yáng)系的來(lái)龍去脈、星系的起源和星系的演化、宇宙的過(guò)去和未來(lái)、地外生命和地外文明等重大研究問(wèn)題。
從二十世紀(jì)在天體觀測(cè)手段和技術(shù)、太陽(yáng)系、太陽(yáng)系以外天體研究等方面的成果，即可顯現(xiàn)天文學(xué)研究的發(fā)展。
觀測(cè)手段和技術(shù)
起初5-6個(gè)世紀(jì)的觀測(cè)全憑肉眼，古代儀器充其量只能比較準(zhǔn)確地測(cè)定肉眼所及的天體位置，卻不能發(fā)現(xiàn)更多的星象。1609年伽利略發(fā)明了第一架天文望遠(yuǎn)鏡，由凸透鏡的物鏡和凹透鏡的目鏡組成，發(fā)現(xiàn)了月亮的環(huán)形山、木星的四顆衛(wèi)星……，看到了一個(gè)全新的世界。不久開(kāi)普勒將這種望遠(yuǎn)鏡的凹透目鏡改造為小凸透目鏡，盡管成相是倒立的，但視野和放大率都擴(kuò)大了。這種望遠(yuǎn)鏡是折射望遠(yuǎn)鏡，玻璃會(huì)產(chǎn)生色差，色差會(huì)嚴(yán)重影響星象的清晰度。于是當(dāng)時(shí)人們就不斷制造出焦距越來(lái)越長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡，在牛頓以前，這是儀器的主攻方向。1668年牛頓首先制成反射望遠(yuǎn)鏡，他用的目鏡是錫和銅的合金，全長(zhǎng)不過(guò)15厘米，然而它卻可以放大40倍。威廉.赫歇爾是制造反射望遠(yuǎn)鏡的一代宗師，他一生磨成了四百多塊反射鏡，最大的口徑達(dá)122厘米。19世紀(jì)最大的反射望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)人羅斯伯爵于1845年建造的，口徑達(dá)184厘米鏡身長(zhǎng)17米。當(dāng)時(shí)的反射鏡全都是金屬制的，大塊金屬既笨重又難以鑄造和加工，且容易失去光澤，影響反射效果。1846年玻璃工業(yè)達(dá)到發(fā)展，到19世紀(jì)中葉以后，大型折射望遠(yuǎn)鏡在世界各地紛紛建造起來(lái)。1824年德國(guó)光學(xué)家夫瑯和費(fèi)造了一架口徑24厘米、長(zhǎng)4.3米的消色差折射望遠(yuǎn)鏡，安裝在俄國(guó)天文臺(tái)，這架望遠(yuǎn)鏡上的機(jī)械部分極為靈巧。
19世紀(jì)40年代一架38厘米的折射望遠(yuǎn)鏡在美國(guó)哈佛大學(xué)天文臺(tái)建成。這時(shí)磨制折射望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)在美國(guó)發(fā)展到了盡善盡美的程度。1870年美國(guó)人克拉克為美國(guó)海軍天文臺(tái)建造了一架當(dāng)時(shí)世界最大最好的折射望遠(yuǎn)鏡，它長(zhǎng)13米，口徑66厘米，透鏡重45千克，1877年美國(guó)天文學(xué)家霍爾用它發(fā)現(xiàn)了火星的衛(wèi)星。1892年小克拉克為美“葉凱士”天文臺(tái)磨制了 一塊重230千克、口徑102厘米的巨大透鏡，制成的巨型折射望遠(yuǎn)鏡于1897年啟用。直到今天，這架儀器仍然保持著折射望遠(yuǎn)鏡冠軍的稱(chēng)號(hào)?？死私ㄔ炝舜笮驼凵渫h(yuǎn)鏡的成就，刺激了歐洲的競(jìng)爭(zhēng)，1885年俄國(guó)普爾科沃在天文臺(tái)安裝了口徑76厘米的折射望遠(yuǎn)鏡，透鏡也是克拉克磨制的，1886年77厘米的望遠(yuǎn)鏡安裝在法國(guó)尼斯天文臺(tái)，1889年83厘米的望遠(yuǎn)鏡在法國(guó)默冬天文臺(tái)啟用，1893年71厘米望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)在英國(guó)格林威治天文臺(tái)。總之，19世紀(jì)末大型折射望遠(yuǎn)鏡相繼問(wèn)世，為探索宇宙發(fā)揮著應(yīng)有的作用。
牛頓手制的反射望遠(yuǎn)鏡 早期的折射望遠(yuǎn)鏡
伽里略手制的折射望遠(yuǎn)鏡
現(xiàn)代發(fā)射望遠(yuǎn)鏡
如果說(shuō)19世紀(jì)下半葉是折射望遠(yuǎn)鏡的時(shí)代，20世紀(jì)上半葉巨型反射望遠(yuǎn)鏡則占了上風(fēng)。反射望遠(yuǎn)鏡的東山再起是因?yàn)槟ブ撇牧系母倪M(jìn)，用玻璃代替金屬，德國(guó)和法國(guó)率先獨(dú)立地制成了玻璃鍍銀的反射鏡。1897年一架91厘米的反射鏡在英國(guó)誕生了。
20世紀(jì)天文史的發(fā)展，大型反射望遠(yuǎn)鏡功不可沒(méi)。1917年11月“胡克望遠(yuǎn)鏡”正式啟用了，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡重90噸，可以很方便地操作，并以很高的精度跟蹤恒星，它在以后的30年內(nèi)一直是望遠(yuǎn)鏡之王，它是第一架、也是30年內(nèi)唯一能夠提供銀河系實(shí)際大小和太陽(yáng)系所處位置信息的儀器。1948年當(dāng)時(shí)世界上最為完善的“海爾反射望遠(yuǎn)鏡”在美國(guó)交付使用，它的成型鏡面凈重14.5噸，鏡筒重140噸，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的可動(dòng)部分重達(dá)530噸！它拍攝和分辨遙遠(yuǎn)天體的能力比“胡克望遠(yuǎn)鏡”要優(yōu)越得多，它能拍攝23等的暗星，能探測(cè)距離我們遠(yuǎn)達(dá)幾億光年的暗弱星系。“胡克望遠(yuǎn)鏡”曾使人類(lèi)了解自己所在星系的大小和性質(zhì)，估量河外星系的本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)并提出由于遙遠(yuǎn)的過(guò)去發(fā)生的一次宇宙爆炸而發(fā)生了宇宙膨脹?！昂柾h(yuǎn)鏡”對(duì)這一切做出了確鑿證明。而且在以后許多年后，盡管許多國(guó)家造出了規(guī)格更高的望遠(yuǎn)鏡，但都沒(méi)能超過(guò)“海爾望遠(yuǎn)鏡”，超過(guò)它的只有前蘇聯(lián)專(zhuān)門(mén)天體物理臺(tái)的6米反射鏡。這架6米反射鏡是目前口徑最大的一架望遠(yuǎn)鏡，安裝在高加索山脈，1976年正式投入觀測(cè)。鏡體本身長(zhǎng)25米重77噸，其大小堪稱(chēng)第一，但就其性能而言，它仍然沒(méi)能超過(guò)口徑5米的海爾望遠(yuǎn)鏡。
澳大利亞國(guó)家射電天文臺(tái)
美國(guó)夏威夷的8米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡
日冕是太陽(yáng)周?chē)蝗Ρ”〉?、暗弱的外層大氣，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只有在日全食發(fā)生的短暫時(shí)間內(nèi)，才能欣賞到，因?yàn)樘炜盏墓饪偸菑乃拿姘朔缴⑸浠蚵涞酵h(yuǎn)鏡內(nèi)。
1930年第一架法國(guó)天文學(xué)家李?yuàn)W研制的日冕儀誕生了，這種儀器能夠有效地遮掉太陽(yáng)，散射光極小，因此可以在太陽(yáng)光普照的任何日子里，成功地拍攝日冕照片。從此以后，世界觀測(cè)日冕逐漸興起。
日冕儀只是太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的一種，20世紀(jì)以來(lái)，由于實(shí)際觀測(cè)的需要，出現(xiàn)了各種太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，如色球望遠(yuǎn)鏡、太陽(yáng)塔、組合太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡和真空太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡等。
太陽(yáng)塔又名塔式望遠(yuǎn)鏡，是太陽(yáng)物理觀測(cè)的基本工具。外形是塔式建筑，通常高20米以上，塔的頂部安裝定天鏡，它將入射的太陽(yáng)光線垂直向下反射，進(jìn)入成像光學(xué)系統(tǒng)和附屬儀器。太陽(yáng)塔通常建為雙層結(jié)構(gòu)，除頂部有定天鏡外，中間安置太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡成像光學(xué)元件，在塔底或地下豎井內(nèi)設(shè)置大型太陽(yáng)攝譜儀和其他附屬儀器。
真空太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡是將全部成像光學(xué)元件都放在真空筒中，這種望遠(yuǎn)鏡可以消除儀器內(nèi)部氣流對(duì)成像的有害影響。最著名的真空太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡在美國(guó)薩克拉門(mén)托峰天文臺(tái)。它的外形是41米高的露天錐塔，頂部是真空密封轉(zhuǎn)臺(tái)。太陽(yáng)光射入直徑75厘米的玻璃密封窗后，被構(gòu)成地平系統(tǒng)的兩塊直徑110厘米的平面鏡反射到直徑0.6米、焦距46米成像鏡上，返回的光線經(jīng)斜平面鏡，穿過(guò)密封的出射窗進(jìn)入附屬儀器。真空筒重250噸，可以轉(zhuǎn)動(dòng)。這臺(tái)儀器安裝在寧?kù)o度很高的高山上的，能夠觀測(cè)非常小的太陽(yáng)表面和低層大氣的組織結(jié)構(gòu)，分辨率相當(dāng)于辨認(rèn)出距離96千米處一塊汽車(chē)牌照的能力，它代表了目前地面太陽(yáng)儀器的最高水平。
射電天文學(xué)的研究 20世紀(jì)初期人類(lèi)還不能完全捕捉到天體釋放出輻射的電磁波譜，這是當(dāng)時(shí)天文學(xué)家的遺憾。第一個(gè)發(fā)現(xiàn)來(lái)自宇宙無(wú)線電波的是美國(guó)電信工程師央斯基（1905~1950）。他在研究短波通信中各項(xiàng)干擾因素時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種來(lái)源不明的電波，并發(fā)現(xiàn)它的方向似乎和太陽(yáng)相關(guān)，但不完全與太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一致，可能是雖恒星變化而變化的，而且來(lái)自于太陽(yáng)系以外的固定點(diǎn)，經(jīng)過(guò)觀測(cè)得出這個(gè)固定源在天空的坐標(biāo)，指出了它的方向與銀河系中心接近。人類(lèi)捕捉到了來(lái)自太空的無(wú)線電波，射電天文學(xué)從此誕生了。這是天文學(xué)發(fā)展史上的又一次飛躍，從此人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的窗口從可見(jiàn)光波段轉(zhuǎn)到射電。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，一大批研究雷達(dá)的科技人員把雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用到宇宙射電的研究中，射電天文學(xué)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時(shí)代。目前世界上口徑最大的射電望遠(yuǎn)鏡固定在地球上，利用地球的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變指向，這就是1963年安裝在波多黎各的阿雷西博射電天文臺(tái)的著名拋物面射電望遠(yuǎn)鏡，是美國(guó)國(guó)立天文臺(tái)和電離層研究中心的主要設(shè)施。它可作雷達(dá)使用，還可以用來(lái)繪制金星、水星、火星和木星、土星的衛(wèi)星雷達(dá)圖。
射電天文學(xué)給人類(lèi)帶來(lái)的宇宙信息是無(wú)比豐富的，早在50年代，射電天文學(xué)家們就已經(jīng)對(duì)太陽(yáng)射電進(jìn)行了卓有成效的研究，描繪了銀河系旋臂結(jié)構(gòu)的全景；60年代更有類(lèi)星體、脈沖星、星際分子和宇宙微波背景輻射四大發(fā)現(xiàn)；70年代詳細(xì)研究了一批射電星系核和類(lèi)星體，發(fā)現(xiàn)了令人難以置信的超光速運(yùn)動(dòng)。
射電天文學(xué)的奠基人、
美國(guó)工程師央斯基
空間天文學(xué)
我們的地球被一層厚厚的藍(lán)色“面紗”——大氣層包圍著。這個(gè)大氣層給我們提供了充足的氧氣、適宜的溫度，它保護(hù)人類(lèi)免遭來(lái)自于太空的不速之客，如流星、粒子輻射等等的襲擊。40年代的探空火箭技術(shù)和氣球技術(shù)，50年代末人造衛(wèi)星的上天，使天文學(xué)家宿愿終于實(shí)現(xiàn)。從此天文學(xué)從地面觀測(cè)躍進(jìn)到空間觀測(cè)，從狹窄的光學(xué)波段、射電波段擴(kuò)展到整個(gè)電磁波段，于是天文學(xué)便進(jìn)入了全波天文學(xué)，即天文學(xué)的嶄新時(shí)期，這是天文學(xué)發(fā)展史上的又一次飛躍，從此紅外天文學(xué)、紫外天文學(xué)、X射線天文學(xué)和γ射線天文學(xué)相繼應(yīng)運(yùn)而生，在人類(lèi)面前展示了一幅更加絢麗多彩的大宇宙圖象。 紅外輻射是60年代被發(fā)現(xiàn)的，紅外天文學(xué)的研究在地面和高空以及外層空間全面展開(kāi)。紅外波觀察絕對(duì)溫度四千度以下的天體，包括太陽(yáng)系中的行星、衛(wèi)星和彗星，紅外輻射可以提供關(guān)于恒星的出生和死亡的寶貴知識(shí)。第一顆紅外天文衛(wèi)星于1983年升空，它是美國(guó)、英國(guó)、荷蘭共同研制的，上面裝有一架60厘米的紅外望遠(yuǎn)鏡，它發(fā)現(xiàn)了三十多萬(wàn)個(gè)新天體。
為了觀察極為明亮的年輕恒星，必須借助探空火箭和人造衛(wèi)星觀測(cè)。進(jìn)入70年代有4顆紫外天文衛(wèi)星進(jìn)入太空。20世紀(jì)60年代最激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)還是X射線天文學(xué)領(lǐng)域的研究，被認(rèn)為是六十年代X射線天文學(xué)的重大成就之一。
1962年,第一次發(fā)現(xiàn)天蝎座方向的一個(gè)強(qiáng)大的X射線源；1969年發(fā)現(xiàn)蟹狀星云脈沖星NP0532的X脈沖輻射；1970年第一個(gè)觀測(cè)X射線的小型天文衛(wèi)星──美國(guó)的“自由號(hào)”進(jìn)入巡天軌道；隨后,荷蘭、英國(guó)、印度、美國(guó)等國(guó)家的X射線衛(wèi)星和高能天文臺(tái)相繼探空；“自由號(hào)”的資料到1977年已編出四個(gè)X射線源表。1975年發(fā)現(xiàn)的宇宙X射線爆發(fā)，是七十年代天體物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)之一。X射線天文學(xué)誕生已為我們展示了一幅與光學(xué)天空完全不同的宇宙面貌。X射線天文、光學(xué)天文和射電天文已構(gòu)成二十世紀(jì)天文學(xué)的三個(gè)鼎足而立的強(qiáng)大支柱。
γ射線是波長(zhǎng)比X射線還要短的電磁輻射，宇宙中許多過(guò)程都能產(chǎn)生γ射線。1962年兩個(gè)月球軌道上的衛(wèi)星“徘徊者”3號(hào)和5號(hào)發(fā)現(xiàn)了彌漫宇宙γ 射線輻射。1972年兩次太陽(yáng)耀斑事件中探測(cè)到γ射線爆發(fā)。1973年證實(shí)宇宙γ射線爆發(fā)。到1978年底，探測(cè)到的銀河系γ射線源一共只有13個(gè),其中8個(gè)已證認(rèn)為超新星遺跡。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡
20世紀(jì)太陽(yáng)系的研究
研究太陽(yáng)
太陽(yáng)系一直是天文學(xué)研究的主要對(duì)象，20世紀(jì)太陽(yáng)系天文學(xué)研究有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。1957年太空時(shí)代到來(lái)以前，人類(lèi)用傳統(tǒng)的天文學(xué)方法，對(duì)太陽(yáng)、行星、彗星等天體做了精細(xì)的研究，獲得了大量天體化學(xué)組成和物理狀態(tài)的知識(shí)，1957年人類(lèi)進(jìn)入太空時(shí)代以后，各種各樣的人造天體遨游太陽(yáng)系，對(duì)月球、九大行星極其衛(wèi)星、彗星等天體做直接探測(cè)，1969年人類(lèi)登上月球進(jìn)行實(shí)地考察，人類(lèi)開(kāi)創(chuàng)了運(yùn)用研究地球的方法研究行星的新紀(jì)元，人類(lèi)也用各種航天器從空間對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行各種考察，觀測(cè)手段和研究方法的變革，帶來(lái)了天文學(xué)發(fā)展史上的深刻變革。
為了專(zhuān)門(mén)研究太陽(yáng)，1905年美國(guó)在加利福尼亞的威爾遜山修建了一所很大的天文臺(tái)，后來(lái)逐漸發(fā)展成為美國(guó)最大、最著名的天文臺(tái)。第一任臺(tái)長(zhǎng)海爾與他的同事們對(duì)太陽(yáng)黑子做了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子也有南北極，而且磁極方向還發(fā)生周期性變化，繼而研究太陽(yáng)的普遍磁場(chǎng)，指出這種磁場(chǎng)比黑子磁場(chǎng)要弱得多，并測(cè)得其兩極的強(qiáng)度是50高斯。同時(shí)在20世紀(jì)初期科學(xué)家們對(duì)太陽(yáng)耀斑做了觀察，證明了太陽(yáng)耀斑是一種很普遍的太陽(yáng)現(xiàn)象，其來(lái)勢(shì)兇猛，能量浩大，在短暫的一二十分鐘內(nèi)就能夠釋放出巨額能量，而且輻射種類(lèi)繁多，它包括可見(jiàn)光、紫外、紅外、X射線、Y射線和射電輻射，還有沖擊波、高能粒子流，乃至宇宙射線，這些現(xiàn)象頃刻間從耀斑區(qū)域傾瀉而出，十分壯觀。由于耀斑的發(fā)生對(duì)地球有直接的巨大影響，所以對(duì)其研究已經(jīng)成為當(dāng)代太陽(yáng)物理的重大課題之一。
研究行星
20世紀(jì)上半葉，天文學(xué)家用天體物理學(xué)的方法研究行星和它們的衛(wèi)星，獲得了豐富的行星和衛(wèi)星的物理信息和化學(xué)組成的知識(shí)。 通過(guò)對(duì)月球物理研究，得出月球表面覆蓋著一層類(lèi)似火山灰的塵埃，月面暴露在太陽(yáng)光下幾天后，溫度可達(dá)100度。人們對(duì)火星的研究更為關(guān)注，對(duì)火星的顏色做了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)火星上“海洋”的顏色隨季節(jié)的變化而不同，認(rèn)為這是火星上的植物隨季節(jié)變化而造成的枯榮現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)反復(fù)觀測(cè)，斷定火星大氣中氧和水蒸氣的含量不會(huì)超過(guò)地球上相應(yīng)面積含量的幾千分之一，這表明火星上存在高級(jí)形式生命的可能性極小，并且測(cè)得火星的大氣壓最多只有65毫米水銀柱，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)火星大氣中有微量的二氧化碳，確認(rèn)火星的極冠是由冰組成的。通過(guò)對(duì)地球的近鄰——金星的觀測(cè)表明，金星具有濃密的大氣，并有變幻莫測(cè)的氣象現(xiàn)象，天文學(xué)家們測(cè)得金星表面向著太陽(yáng)一面的平均溫度高達(dá)+66度，赤道地區(qū)可達(dá)+95度。當(dāng)然現(xiàn)在我們知道金星表面溫度還要高得多。20世紀(jì)初通過(guò)給木星和土星拍照，發(fā)現(xiàn)它們各區(qū)域的顏色也表現(xiàn)出重大差別，木星的大氣主要成分氫和氦，土星的光環(huán)上可能覆蓋著溫度很低的冰晶。人們還發(fā)現(xiàn)了冥王星、木星的幾顆衛(wèi)星。
對(duì)月球的空間探測(cè)
1957年人類(lèi)進(jìn)入太空時(shí)代以后，對(duì)太陽(yáng)系的研究發(fā)生了根本的變化，對(duì)月球進(jìn)行多學(xué)科的研究。1961年美國(guó)“阿波羅”計(jì)劃開(kāi)始，先后執(zhí)行“徘徊者”、“月球勘測(cè)者”、“月球軌道飛行器”三個(gè)輔助計(jì)劃，1966年正式實(shí)施“阿波羅”登月計(jì)劃，1972年結(jié)束。1969年7月20日“阿波羅”實(shí)現(xiàn)了第一次人類(lèi)登月的創(chuàng)舉。對(duì)月球進(jìn)行了觀測(cè)、照相、采樣，還在月面上安裝了各種實(shí)驗(yàn)儀器，發(fā)射了月球衛(wèi)星?！鞍⒉_”飛行獲得了大量關(guān)于月球的科學(xué)資料，詳盡地揭示了月球表面的結(jié)構(gòu)特征，月面物質(zhì)的化學(xué)成分、光學(xué)和熱學(xué)的物理特性，并探測(cè)了月球的重力、磁場(chǎng)和月震等。 前蘇聯(lián)的“月球號(hào)”探月計(jì)劃，首次拍得月球背面照片，據(jù)此天文學(xué)家繪制了世界第一張?jiān)卤硤D。該計(jì)劃的實(shí)施，使月球有了自動(dòng)科學(xué)站，由地面站操縱，在月球上自動(dòng)執(zhí)行考察任務(wù)。
對(duì)月球的太空探測(cè)，使人類(lèi)對(duì)它的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了嶄新階段，對(duì)月球的深層研究開(kāi)始。
“阿波羅”
“月球勘探者”
“徘徊者”
對(duì)行星和衛(wèi)星的空間探測(cè)
在對(duì)行星和衛(wèi)星的空間探測(cè)中美國(guó)和前蘇聯(lián)處于主導(dǎo)地位，通過(guò)發(fā)射探測(cè)器使人類(lèi)可以到行星附近去觀測(cè)，還可以掘取土樣，做化學(xué)、物理的實(shí)驗(yàn)分析。一系列探測(cè)活動(dòng)使我們得到了大量清晰的行星極其衛(wèi)星的各種照片和大量科學(xué)數(shù)據(jù)。 人們研究太空行星是從地球開(kāi)始的。發(fā)射的人造天體都不同程度對(duì)地球做了多種考察，提供了大量新資料，精確測(cè)定其形狀、獲得監(jiān)測(cè)天氣圖，非常清楚地知道了地球是怎樣“工作”的。
人類(lèi)關(guān)注的第二顆行星是火星。這顆紅色的星球自古以來(lái)就對(duì)天文學(xué)家有一種誘惑力，它是我們地球的鄰居。1964年美國(guó)“水手4號(hào)”拍攝了火星照片，發(fā)現(xiàn)了火星表面有不少像月球上那樣的環(huán)行山，1971年發(fā)現(xiàn)火星上有巨大的火山、峽谷和寬敞的河床，還特別做了生物探測(cè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明火星上不存在生命。
美、蘇兩國(guó)的探測(cè)活動(dòng)揭開(kāi)了金星表面的神秘面紗，原來(lái)金星表面被一層濃密的大氣包圍，大氣中的二氧化碳含量占97%以上，產(chǎn)生極為強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)，致使其表面溫度高達(dá)465~485℃，而且基本上沒(méi)有地區(qū)、季節(jié)、晝夜的區(qū)別。金星表面大氣層頂部存在著與其自轉(zhuǎn)方向相同、速度高達(dá)320千米/秒的大環(huán)流。金星表面的大氣壓約為地球的90倍，而且有非常頻繁的放電現(xiàn)象。金星表面被濃云密霧所覆蓋，用普通攝影的方法無(wú)法了解其表面真實(shí)情況，美國(guó)科學(xué)家用雷達(dá)手段，對(duì)金星表面93%的地形進(jìn)行勘察，繪出了精密的金星表面圖，金星的表面被名為玄武巖的火成巖覆蓋著。
迄今為止只有一艘探測(cè)器探測(cè)過(guò)水星，美國(guó)“水手10號(hào)”曾3次飛臨水星，對(duì)水星表面60%的區(qū)域做了攝影考察，得到大量水星情報(bào)。水星的表面很像月球，有大大小小的環(huán)形山，其表面大氣一直非常稀薄，晝夜溫差十分懸殊?！八?0號(hào)”還發(fā)現(xiàn)水星有磁場(chǎng)，與地球磁場(chǎng)相似，是偶極場(chǎng)。
木星和土星是各種媒體和人們關(guān)注最多的話題，是行星探測(cè)器光顧最多的兩顆行星，發(fā)回了大量照片，獲得重大發(fā)現(xiàn)，包括木星環(huán)、極光、木衛(wèi)一的火山爆發(fā)和關(guān)于5顆木衛(wèi)的精彩照片，證實(shí)了木星的磁層、磁場(chǎng)、輻射帶和極光。
飛越各大行星的“旅行者”號(hào)
令人詫異的是，木星的磁場(chǎng)方向與地球的磁場(chǎng)方向相反，而且距木星1400至700萬(wàn)千米的廣大空間均為木星的磁場(chǎng)，比地球磁層大得多，證實(shí)木星上有極光。木星上有濃密的大氣，大氣中有一系列與赤道平行的明暗交替分布的云帶，云帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在彩云密布的木星表面，尤其引人引人注目的是大紅斑，它位于木星赤道以南，呈卵形，色澤異常鮮艷，從此有了連續(xù)的觀測(cè)記錄。從觀測(cè)記錄上人們發(fā)現(xiàn)有些年代大紅斑色彩鮮艷，有些年代顯得暗淡，有時(shí)只能隱約可見(jiàn)其輪廓。還發(fā)現(xiàn)大紅斑原來(lái)是朝逆時(shí)針?lè)较蛎土肄D(zhuǎn)動(dòng)的大氣旋，現(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)為，大紅斑是聳立于高空、嵌在層內(nèi)的強(qiáng)勁旋風(fēng)，可能含有磷化物。對(duì)木衛(wèi)星也做了考察。土星以它那無(wú)與倫比的美麗光環(huán)而著稱(chēng)，早在空間探測(cè)以前，人們就知道土星環(huán)分為5層，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)有7層，它們是由成千上萬(wàn)小環(huán)組合而成的，看起來(lái)像一張巨大的唱片，又像螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)的波浪。由于土星中心有流動(dòng)的金屬氫，所以土星有磁場(chǎng)。在土星的大氣照片上看出，土星上還具有太陽(yáng)系中最強(qiáng)勁的風(fēng)暴，云層運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)480千米/秒。確認(rèn)土星是太陽(yáng)系中衛(wèi)星最多的行星。
通過(guò)觀測(cè)天王星掩星天象，發(fā)現(xiàn)了天王星環(huán)，測(cè)量了天王星大氣溫度輪廓，壓力隨溫度變化，發(fā)現(xiàn)天王星具有與木星類(lèi)似的磁層和輻射帶，探測(cè)出天王星本體半徑的1/2是大氣，1/4是海洋，最中心的1/4是巖石。
1973年美國(guó)發(fā)射的
“水手”10號(hào)探測(cè)器
美國(guó)“海盜”號(hào)著陸器
在火星表面軟著陸
“火星極地著陸者”探測(cè)器
空間站的建設(shè)
空間站是人類(lèi)在太空進(jìn)行各項(xiàng)科學(xué)研究活動(dòng)的重要場(chǎng)所。1971年，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一座空間站“禮炮”1號(hào)，1986年8月，最后一座“禮炮”7號(hào)停止載人飛行。1973年5月14日，美國(guó)發(fā)射了空間站“天空實(shí)驗(yàn)室”，1974年天空實(shí)驗(yàn)室封閉停用，并于1979年墜毀。
1986年2月20日，前蘇聯(lián)發(fā)射了“和平”號(hào)空間站。它全長(zhǎng)超過(guò)13米，重21噸，設(shè)計(jì)壽命10年，由工作艙、過(guò)渡艙、非密封艙三個(gè)部分組成，有6個(gè)對(duì)接口，可與各類(lèi)飛船、航天飛機(jī)對(duì)接，并與之組成一個(gè)龐大的軌道聯(lián)合體。自“和平”號(hào)上天以來(lái)，宇航員們?cè)谒厦孢M(jìn)行了大量的科學(xué)研究。還創(chuàng)造了太空長(zhǎng)時(shí)間飛行的新紀(jì)錄?！昂推健碧?hào)超期服役多年后于2001年3月19日墜入太平洋。1983年，歐洲空間局發(fā)射了“空間實(shí)驗(yàn)室”，它是一座隨航天飛機(jī)一同飛行的空間站。
國(guó)際空間站是建造中的新一代空間站。它由美國(guó)和俄羅斯?fàn)款^，聯(lián)合歐洲空間局11個(gè)成員國(guó)和日本、加拿大、巴西等16國(guó)共同建造運(yùn)行?？臻g站從1994年開(kāi)始分多個(gè)步驟建設(shè)安裝，至2006年全部建成。建成后空間站將長(zhǎng)110米，寬88米，質(zhì)量超過(guò)400噸，將是有史以來(lái)規(guī)模最龐大、設(shè)施最先進(jìn)的人造天體?？晒?至7名宇航員同時(shí)在軌工作。
國(guó)際空間站建成后的外觀
俄羅斯“和平”號(hào)空間站
美國(guó)的“天空實(shí)驗(yàn)室”空間站
