中华学生百科全书：宇宙星空-.pdf

宇宙星空茫茫的宇宙如果有人问： “世界上最大的东西是什么？”一定会有人立刻回答： “是 宇宙！”那么，你知道什么是宇宙吗？为什么说宇宙最大呢？这是因为宇宙 是一切物质及其存在形式的总体，它包括地球及其他一切天体宇宙也叫世 界按照我国古人的说法，上下四方无边无际的空间为“宇”，古往今来无 始无终的时间为“宙”，宇宙即无限的太空世界 人类对宇宙的认识是先从我们居住的地球开始的，然后从地球扩展到太 阳系，从太阳系扩展到银河系，从银河系扩展到河外星系⋯⋯众所周知， 我们人类居住的地球，可算得上是十分巨大的了，它的平均半径有 6 3 7 1 . 2 公里，但地球只是太阳系中的一颗普通的行星太阳系的成员包括恒星太阳 （其半径是地球半径的 1 0 9 倍，体积是地球的 1 3 0 万倍），包括地球在内的 九大行星，5 0多颗月亮一样的卫星，神秘难测的彗星，难以计数的小行星、 流星及星际物质 太阳系的直径约为1 7 0 亿公里， 而太阳系也只是银河系1 0 0 0 多亿颗恒星中的一个这些恒星中有的比太阳大几十倍到几百倍银河系直 径只能按光年计算， 达 1 0 万光年， 包含数千亿颗恒星 在我们的银河系之外， 还有 1 0 亿多个类似银河系的恒星系统，叫“河外星系”；几十个这样的星系 聚在一起叫“星系群”；上百个聚集在一起构成“星系团”；它们又都归于 更巨大的太空集团——“星系集团”（又称超星系集团）。

银河系所在的星 系集团称为本星系集团，它的核心是室女座星系团无数超星系集团组成更 庞大的总星系我们用现代最大的望远镜虽已能观测到这一离我们 1 0 0 亿光 年的天体，这仍在我们总星系的范围之内 宇宙的范围如此巨大，那么，宇宙的年龄又怎样测算呢？是不是只笼统 地说“无始无终”就可以了呢？当然不行目前测算宇宙的年龄有三种方法： 一种是逆推算宇宙膨胀的过程，根据宇宙的膨胀速度（即哈勃系数和减 速因子），计算从密度达到极限的宇宙初期到扩展为如今这种程度究竟需要 多少时间，即为宇宙年龄 二是根据恒星演化的情况求恒星的年龄通过理论推导恒星内部的核聚 变反应，就可以知道恒星这个天然的原子反应堆的结构和它的发热率是怎样 随时间变化的将观测和理论相核对，就可求出恒星和星团的年龄再由最 古老的恒星年龄推算宇宙年龄 第三种是同位素年代法这种方法已广泛运用于测定月岩和陨石的年 代这是利用放射性同位素发生的自然衰变，由衰变减少的情况推测母体同 位素的生成年龄放射性同位素只有在特别激烈的环境中才能生成，所以一 旦被禁闭在岩石中就只有衰变了测定母体同位素与子体同位素之间的量 比，测定具有两种以上不同衰变率的同位系的量比，就可以决定年代，由此 推算宇宙的年龄。

无边无际的宇宙对人类来说还有很多未解之谜，许多最基本的问题还没 有搞清楚如宇宙是怎样形成的？古今中外先后有盖天说、浑天说、宣夜说、 地心说、日心说、大爆炸说、星云说（详见下文）等，但都仅仅是一种推想； 再如，宇宙到底有没有边缘？这并非用“无边无际”一个词可以说清楚的 近几年天文学家用最先进的天文望远镜观测到一个距离我们大约 2 0 0 亿光年 的天体，它是在我们的总星系之内，还是之外呢？我们的总星系之外是否还 有其他的更大的星系呢？即使地球附近的其他星球，我们对它们的了解也不充分，除地球以外的星球到底是不是都没有人，也并没有彻底搞清楚 总之，宇宙无限，人类对宇宙的认识有限，还需要我们不断地观测和探 索⋯⋯古今宇宙观自古以来，人类对茫茫的宇宙就充满了遐想各种各样的宇宙观从幼稚 到成熟，从神话到科学，经历了漫长的岁月 自然说 产生于古印度古印度人把地球设想为驮在 4 只大象身上，而大 象竟是站在一只漂浮于大海上的海龟背上 盖天说 又称“天圆地方说”，产生于春秋时期，是我国古代最早的宇宙 结构学认为人类脚下这块静止不动的大地就是宇宙的中心地像一方形大 棋盘，天如同圆状大盖，倒扣在大地上，上面布满了数以千计的闪光体。

宣夜说 是我国历史上最有卓见的宇宙无限论最早出现于战国时期，到 汉代得到进一步明确宣夜说认为宇宙是无限的宇宙中充满了气体，所有 天体都在气体中飘浮运动星辰日月都有由它们的特性所决定的运动规律 浑天说 是继盖天说 2 0 0 0 年后，由我国东汉时期著名天文学家张衡提出 的他认为“天之包地犹壳之裹黄”天和地的关系就像鸡蛋中的蛋白包着 蛋黄，地被天包在其中 中心火说 由古希腊学者菲洛劳斯提出 他受了前辈哲学家赫拉克利特关 于火是世界本原思想的影响，认为火是最高贵的元素，由此提出宇宙结构的 “中心火学说”，即宇宙的中心是一团熊熊燃烧的烈火，地球（每天一周）、 月球（每月一周）、太阳（每年一周）和行星都围绕着天火运行 地心说 最早由古希腊哲学家亚里斯多德提出认为地球为宇宙的中心， 是静止不动的从地球往外，依次有月亮、水星、金星、太阳、火星和土星， 它们在各自的轨道上绕地球运行 日心说 1 5 4 3年由波兰天文家学家哥白尼提出的他将宇宙中心的宝座 交给了太阳，认为太阳是行星系统的中心，一切行星都绕着太阳旋转地球 也是一颗行星，它像陀螺一样自转着，同时与其他行星一样绕太阳运行 星云说 1 8世纪下半叶由德国哲学家康德和法国天文学家拉普拉斯提出 的。

认为太阳系是一块星云收缩形成的，先形成的是太阳，剩余的星云物质 又进一步收缩深化，形成行星和其他小天体 大爆炸说 是 1 9 4 8 年由俄裔美国天文学家伽莫夫提出的他认为，宇宙 最初是一个温度极高、密度极大的由最基本的粒子组成的“原始火球”（有 称“原始蛋”）这个火球不断迅速膨胀，它的演化过程就像一次巨大的爆 炸，爆炸中形成了无数的天体，构成了宇宙银河银河在欧洲国家称为 M i l k W a y ，即牛奶色的道路；在我国古代叫做天河、 河汉、银汉、星汉指的都是夜空中的一条淡淡发光的白练，看上去好像是 天空中的一条大河其实，天空中不可能有什么大河，所谓银河的银白色是 无数颗大大小小发光的恒星和其他发光的天体，据天文学家观测，银河是由 包括太阳系在内的几千亿颗星星、大量的星际气体和宇宙尘埃组成，整个形状如同一个大铁饼，中间凸起，四周扁平，凸起的地方是核球，是恒星密集 的地方；四周扁平处为银盘，越靠近边缘星星的分布越稀疏 银河系的直径只能用光年来计算，大约为 1 0 万光年就是说，用光的速 度从一边走到另一边，需要 1 0 万年太阳系是银河系的一个部分，太阳到银 河系的中心距离约为 3 . 3 亿光年。

由于太阳系（包括我们的地球）不在银河 的中心位置，所以看上去银河在天空中既不与赤道的位置相符，又不通过地 球的南北极上空，而是斜躺在天空随着地球的自转和公转，银河就随着季 节的变化改变着它在天空中的位置，夏天的傍晚朝向南北方向，到了冬天的 夜晚又横过来，变成接近东西方向了 银河系本身也在旋转，一方面围绕自己的中心轴，以 2 . 5 亿年一周的速 度自转，同时又以每秒 2 1 4 公里的速度在宇宙中不停地运动着只是距离我 们的地球太遥远了，看上去似乎是静止不动的 星系 在茫茫宇宙中，星星并不是单个地杂乱无章地分布着，而是成群汇聚着 的，每群中都是由无数颗恒星和其他天体组成的巨大星球集合体，天文学上 称这种汇聚在一起的星群为“星系”星系在宇宙中数不胜数，天文学家目 前发现和观测到的即可达 1 0 亿个以上每个星系大小虽然不同，但都极为庞 大，比如我们的地球所在的太阳系还不被视为一个星系，而只是银河星系的 一个部分而已 我们在地球上用眼睛观测到的星系很少，除银河系外，只有临近几个， 其中最著名的是仙女座大星系，但这个星系离我们大约 2 0 0 万光年，虽然它 比银河系大 6 0 ％，形状与银河系相似，但我们看上去只是一个光亮的斑点。

有时为了方便，天文学家把遥远的几个星系称做星系群，大一些的叫星系团， 每个星系团含有 1 0 0 个以上的星系；所有星系团统属于超星系团，超星系团 组成总星系，也就是所谓茫无边际的宇宙星云广泛存在于银河系和河外星系之中由气体和尘埃组成的云雾状物质称为 星云它的形状千姿百态、大小不同其中一种叫弥漫星云，它的形状很不 规则，没有明确的边界在弥漫星云中有一种能自身发光的星云，我们称之 为亮星云，亮星云仅是弥漫星云中的一种；另一种为暗星云，这是一种不发 光的星云如银河系中的许多暗区正是由于暗星云存在的缘故弥漫星云比 行星状星云要大得多、暗得多、密度小得多星云的另一种称为行星状星云， 这种星云像一个圆盘，淡淡发光，很像一个大行星，所以称为行星状星云 它是一个带有暗弱延伸视面的发光天体，通常呈圆盘状或环状它们中间却 有一个体积很小、温度很高的核心星现已发现的行星状星云有 1 0 0 0 多个星座现在，人们用肉眼可观测到的星大约有 6 8 7 4 颗，现代最大的望远镜至少 可以看到 1 0亿颗，而这仍是宇宙太空中星球的一个极小部分为了观测方 便，尤其是为了准确识别新星，人们把天空的星星按区域予以划分，分成了 若干个星座。

据说，古巴比伦人曾把天空中较亮的星星组合成 4 8 个星座，希腊天文学 家用希腊文给星座命名，有的星座像某种动物，就把动物作为星座的名字， 有的则是出于某种信仰，用神话中人物的名字来命名我国自周代即开始划 分星座，称为星宿，后来归纳为三垣二十八宿三垣为：紫微垣、太微垣、 天市垣；二十八宿为：角、亢、氐、房、心、尾、箕、井、鬼、柳、星、张、 翼、轸、奎、娄、胃、昴、毕、觜、参、斗、牛、女、虚、危、室、壁三 垣都在北极星周围，其中的恒星不少是上古的官名，如上宰、少尉等二十 八宿是月亮和太阳所经过的天空部分，里面的恒星的名字，有很多是根据宿 名加上一个编号，如角宿一、心宿三等在我国苏州博物馆中有一个宋代天 文学家制作的石刻星图，这是目前世界上最古老的石刻星图之一 由于世界上较早发达的国家集中在北半球，在公元 2 世纪的时候北天星 座的划分已经与今天一样了，而南天的星座基本上是 1 7 世纪以后，伴随着西 方殖民主义者到达南方各地才逐渐制定出来的截止目前，天空中的星座共 划分为 8 8 个，其中 2 9 个在赤道以北，4 6 个在赤道以南，跨在赤道南北的 1 3 个这是 1 9 2 8 年国际天文学联合会统一调查，重新划分归纳的。

在 8 8 个星座中有 1 5 个在南天极附近，住在北京一带的人永远看不到； 在上海则可以看到这 1 5 个星座中的 6 个，因为上海比北京纬度低一些；我国 海南岛南端榆林港的纬度最低，那里的居民可以看到 8 4 个星座恒星恒星是与行星相对而言的，指那些自身都会发光，并且位置相对固定的 星体太阳是恒星，我们夜晚看到的星星大多数都是看上去不动的恒星说 是“看上去不动”，是说恒星实际上也是动的，不但自转，而且都以各自不 同的速度在宇宙中飞奔，速度一般比宇宙飞船还要快，只是因为距离我们太 遥远了，人们不易察觉到 看上去小小的恒星，其实都是极为庞大的球状星体，我们知道太阳这颗 恒星比地球的体积大 1 3 0 万倍，但在茫无边际的宇宙中，太阳只是一个普通 大小的恒星，比太阳大几十倍、几百倍的恒星有很多，例如红超巨星就比太 阳的直径大几百倍只是太阳离我们近，其他恒星离我们远，就显得很小了； 同样的道理，除太阳之外的恒星也在发光，但最近的比邻星也距离我们 4 光 年，我们感觉不到它们的光和热，只是远远望去一点星光而已有人说，如 果能把所有恒星都拉得像太阳那样近，我们在地球上就可以看到无数个太阳 了。

行星我们所说的行星是沿椭圆轨道上环绕太阳运行的、近似地球的天体它 本身不发光按距离太阳的远近，有水星、金星、地球、火星、木星、土星、 天王星、海王星、冥王星九大行星由于行星有一定的视圆面，所以不像恒 星那样星光有闪烁的现象行星环绕太阳公园时，天空中相对位置在短期内 有明显的变化，它们在群星中时现、时隐、时进、时退，所以“行星”在希 腊语中为“流浪者”的。