㈠ 科教 宇宙 天體 星系 視頻網址
你和我差不多,我也很喜歡這類,如果你是初級的我建議你去看看一部紀錄片,叫《宇宙是如何運行的》,(即使你對宇宙有一定的了解了,我也建議你去看一看,很有益)你還可以在網路視頻中找關於史蒂芬 霍金的一些有關講解宇宙類的,我還推薦你看一些有關他的書如:《時間簡史》《果殼中的宇宙》《大設計》這些書都不錯,其中你最好先看《果殼中的宇宙》,這本書易懂些,不像《時間簡史》那樣要有一些基礎才能看懂,而且看《時間簡史》時你必須一頁一頁看,如果你亂翻的話,你會看不懂,因為它是一章一章節連著的,我一開始就是亂翻都不知它講了什麼,而《果殼中的宇宙》你可以跳讀的,它易懂一些。
㈡ 求一個關於宇宙中各星球數據的網站
樓主的提問,太有個性了,請容許我按照自己的邏輯展開。
首先要澄清幾個問題:
在宇宙尺度使用枚舉法,那是一件極其需要勇氣的事。
天體的性質主要分為兩部分,第一部分部分是軌道性質,第二部分是物理性質。樓主這里提出的四個性質,距離是軌道性質(雖然這種說法很不嚴謹),後面三個是物理性質。軌道性質由六個軌道參數描述,例如樓主所說的距離,使用半長徑和偏心率聯合描述的。物理性質的參數就比較多,包括質量,直徑,密度,自轉周期,自轉軸傾角……等等,例如樓主所說地貌,礦產資源,也可以歸入其中。
這些參數不是沒有列表,不過對樓主來說,必然有兩個問題,其一太專業,根本看不懂,六個軌道參數的意義是什麼,就可以好好的折騰樓主一個下午。其二,味同嚼蠟,我曾經看過天文年歷或者是重要小行星軌道參數表,說真的,要不是為了解決特定問題(小行星參數表是為了查詢近日點黃經分布來解答一個問題)或者挑戰記憶極限,這些表真是毫無意義,絕對是看不下去的。
軌道參數容易測量,如果能直接成像,任何一個天文系本科生都能推算。即便不行,也可以通過凌星法或者引力的相遇作用推定。不過物理性質嘛,那就麻煩了,比如水星金星的質量,沒衛星,使用對小行星的引力攝動所測定。至於這里提到的地貌和資源,沒有探測器拜訪過的話,根本是得不出來的。還有一個重要的問題,絕大多數天氣和地球這樣的固態行星不同,由氫、氦構成,根本沒有固態的表面,所以說這些根本沒意義。
所以,其實根據樓主的情況,特別是後面的幾個參數,所能選取的對象是相當有限的,也就是有探測器飛掠的天體。這樣數下來,不超過20個(衛星歸屬於行星不單獨列出),這就是一個可以完成的任務了。
好了,一些基本概念就科普到這里,我可以給樓主若干建議。
查詢人類曾經探訪過哪些天體,只有這些天體,並且具有固態表面,才有討論地貌和資源情況的意義。如果沒有,這兩列一概打上「-」才是正解。
幸運的是,這些被人類探訪過的天體,都是比較著名的。原本默默無聞的圖塔蒂斯小行星,因為嫦娥二號的拜訪,也成為了名人。所以,這些天體要找大段的資料都很容易。
網站的話,其實還是兩個,一個是網路,對於著名天體,會有大段大段的廢話,當然,說得好聽叫做詳盡。還有一個是維@基網路,它的列表清晰度和專業性甩網路幾條街,不過在著名天體上,內容會少很多(雖然去掉的都是冗餘)。
接下來的事,應該是樓主可以完成的任務了。我能夠把一個漫無邊際的問題化解成一個平常人能解決的點,我想應該給樓主足夠的幫助了吧?如果最後一步還要我完成,那就伸手黨伸過分了不是,對得起一開始的宇括天地的豪情么?
㈢ 有沒有什麼很好的軟體能看到宇宙天體圖
一個超COOL的軟體,名叫Celestia。是一個免費的開放源代碼天文類軟體,通過它你不僅可以鳥瞰地球,還可以暢游太陽系,以及其它多達10萬顆星,甚至是銀河系以外的星座。你可以遠觀星雲,也可以近看飛行器。所有的查看和縮放都非常平滑。Celestia 包含了巨大的天文資料庫,包括恆星,行星,衛星,彗星以及太空船;如果原帶的這些庫還不能滿足你,你可以方便的下載和安裝擴展信息庫。
Celestia雖然是英文軟體,但操作並不復雜,甚至可以通過快捷鍵控制。[F8>開始運行,按1~9是快捷鍵,代表九大行星,再按「G」可以飛到你想要的行星了。空格鍵是暫停和恢復。「K」和「L」是時間加速和減速。「O」是顯示軌道。上下左右控制方向。
相信你會在使用中發現更多的奇妙之處的。http://www.skycn.com/soft/25086.html
㈣ 找一些有關宇宙天體科普網址
你可以直接在網上搜索視頻,下面這些都是有關於天文宇宙的視頻,有一些不錯,可以看下
《斗轉星移》
《宇宙千年》
《浩瀚宇宙》
《宇宙形成》
《觀星指南》
《天文網路大全》
《卡爾薩根的宇宙》
《旅行到宇宙邊緣》
《與霍金一起了解宇宙》
《探索系列》(天文科技)
希望對你有幫助
㈤ 「探索宇宙」的網址是什麼
1.
2.循宇天文網:http://karajan.lamost.org/
3.大眾天文網:http://allastronomy.lamost.org/
4.談天天文網:http://www.2-sky.com/
5.空間天文網:http://space.lamost.org/
6.天文網:http://oka.16789.net/
月球
【概況】
月球俗稱月亮,也稱太陰。月球的年齡大約也是46億年,它與地球形影相隨,關系密切。月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼平均厚度約為 60-65公里。月殼下面到1000公里深度是月幔,它佔了月球的大部分體積。月幔下面是月核,月核的溫度約為1000度,很可能是熔融狀態的。月球直徑約3476公里,是地球的3/11。體積只有地球的1/49,質量約7350億億噸,相當於地球質量的1/81,月面的重力差不多相當於地球重力的 1/6。
月球上面有陰暗的部分和明亮的區域。早期的天文學家在觀察月球時,以為發暗的地區都有海水覆蓋,因此把它們稱為「海 」。著名的有雲海、濕海、靜海等。而明亮的部分是山脈,那裡層巒疊嶂,山脈縱橫,到處都是星羅棋布的環形山。位於南極附近的貝利環形山直徑295公里,可以把整個海南島裝進去。最深的山是牛頓環形山,深達8788米。除了環形山,月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現,別有一番風光。
月球的正面永遠向著地球。另一方面,除了在月面邊沿附近的區域因天秤動而間中可見以外,月球的背面絕大部分不能從地球看見。在沒有探測器的年代,月球的背面一直是個未知的世界。
月球背面的一大特色是它幾乎沒有月海這種較暗的月面特徵。而當探測器運行至月球背面時,它將無法與地球直接通訊。
月球約一個農歷月繞地球運行一周,而每小時相對背景星空移動半度,即與月面的視直徑相若。與其他衛星不同,月球的軌道平面較接近黃道面,而不是在地球的赤道面附近。
相對於背景星空,月球圍繞地球運行(月球公轉)一周所需時間稱為一個恆星月;而新月與下一個新月(或兩個相同月相之間)所需的時間稱為一個朔望月。朔望月較恆星月長是因為地球在月球運行期間,本身也在繞日的軌道上前進了一段距離。
因為月球的自轉周期和它的公轉周期是完全一樣的,我們只能看見月球永遠用同一面向著地球。自月球形成早期,月球便一直受到一個力矩/url]的影響引致自轉速度減慢,這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此,部分地球自轉的角動量轉變為月球繞地公轉的角動量,其結果是月球以每年約38毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉越來越慢,一天的長度每年變長15微秒。
月球對地球所施的引力是潮汐現象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道,所謂的同步自轉並非嚴格。由於月球軌道為橢圓形,當月球處於近日點時,它的自轉速度便追不上公轉速度,因此我們可見月面東部達東經98度的地區,相反,當月處於遠日點時,自轉速度比公轉速度快,因此我們可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為天秤動。又由於月球軌道傾斜於地球赤道,因此月球在星空中移動時,極區會作約7度的晃動,這種現象稱為天秤動。再者,由於月球距離地球只有60地球半徑之遙,若觀測者從月出觀測至月落,觀測點便有了一個地球直徑的位移,可多見月面經度1度的地區。這種現象稱為天秤動。
嚴格來說,地球與月球圍繞共同質心運轉,共同質心距地心4700千米(即地球半徑的2/3處)。由於共同質心在地球表面以下,地球圍繞共同質心的運動好像是在「晃動」一般。從地球北極上空觀看,地球和月球均以迎時針方向自轉;而且月球也是以迎時針繞地運行;甚至地球也是以迎時針繞日公轉的。
很多人不明白為甚麼月球軌道傾角和月球自轉軸傾角的數值會有這么大的變化。其實,軌道傾角是相對於中心天體(即地球)而言的,而自轉軸傾角則相對於衛星(即月球)本身的軌道面。在這個定義習慣很適合一般情況(例如人造衛星的軌道)而且是數值相當固定的,但月球卻非如此。
月球的軌道平面(白道面)與黃道面(地球的公轉軌道平面)保持著5.145 396°的夾角,而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球並非完美球形,而是在赤道較為隆起,因此白道面在不斷進動(即與黃道的交點在順時針轉動),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期間,白道面相對於地球赤道面(地球赤道面以23.45°傾斜於黃道面)的夾角會由 28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之間變化。同樣地,月球自轉軸與白道面的夾角亦會介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球軌道這些變化又會反過來影響地球自轉軸的傾角,使它出現±0.002 56°的擺動,稱為章動。
白道面與黃道面的兩個交點稱為月交點--其中升交點(北點)指月球通過該點往黃道面以北;降交點(南點)則指月球通過該點往黃道以南。當新月剛好在月交點上時,便會發生日食;而當滿月剛好在月交點上時,便會發生月食。
【軌道資料】
平均軌道半徑 384,400千米
軌道偏心率 0.0549
近地點距離 363,300千米
遠地點距離 405,500千米
平均公轉周期 27天7小時43分11.559秒
平均公轉速度 1.023千米/秒
軌道傾角 在28.58°與18.28°之間變化
(與黃道面的交角為5.145°)
升交點赤經 125.08°
近地點輻角 318.15°
默冬章 (repeat phase/day) 19 年
平均月地距離 ~384 400 千米
交點退行周期 18.61 年
近地點運動周期 8.85 年
食年 346.6 天
沙羅周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天
軌道與黃道的平均傾角 5°9'
月球赤道與黃道的平均傾角 1°32'
物理特徵
赤道直徑 3,476.2 千米
兩極直徑 3,472.0 千米
扁率 0.0012
表面面積 3.976×107平方千米
扁率 0.0012
體積 2.199×1010 立方千米
質量 7.349×1022 千克
平均密度 水的3.350倍
赤道重力加速度 1.62 m/s2
地球的1/6
逃逸速度 2.38千米/秒
自轉周期 27天7小時43分11.559秒
(同步自轉)
自轉速度 16.655 米/秒(於赤道)
自轉軸傾角 在3.60°與6.69°之間變化
(與黃道的交角為1.5424°)
反照率 0.12
滿月時視星等 -12.74
表面溫度(t) -233~123℃ (平均-23℃)
大氣壓 1.3×10-10 千帕
【月球周期】
名稱 Value (d) 定義
恆星月 27.321 661 相對於背景恆星
朔望月 29.530 588 相對於太陽(月相)
分點月 27.321 582 相對於春分點
近點月 27.554 550 相對於近地點
交點月 27.212 220 相對於升交點
【人類探月史】
第一件到達月球的人造物體是前蘇聯的無人登陸器月球2號,它於1959年9月14日撞向月面。月球3號在同年10月7日拍攝了月球背面的照片。月球9號則是第一艘在月球軟著陸的登陸器,它於1966年2月3日傳回由月面上拍攝的照片。另外,月球10號於1966年3月31日成功入軌,成為月球第一顆人造衛星。
在冷戰期間,美利堅合眾國和前蘇聯一直希望在太空科技領先對方。這場太空競賽在1969年7月20日第一名人類登陸月球時進入高潮。美利堅合眾國阿波羅11號的指令長尼爾·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人,而尤金·塞爾南則是最後一個站立在月球上的人,他是1972年12月阿波羅17號任務的成員。
阿波羅11號的太空人留下了一塊9英吋乘7英吋的不銹鋼牌匾在月球表面,以紀念這次登陸及為有可能發現它的其他生物提供一些資料。
6次的太陽神任務及3次無人月球號任務(月球16、20、24號)把月球上的岩石及土壤樣本帶回地球。
在2004年2月,美利堅合眾國總統喬治·沃克·布希提出於2020年前派人重新登月。歐洲航天局及中華人民共和國亦有計劃發射探測器前往月球。歐洲的Smart 1探測器於2003年9月27日升空,並於2004年11月15日進入繞月軌道。它將會勘察月球環境及製作月面X射線地圖。
中華人民共和國亦積極開展探月計劃,並尋求開采月球資源的可行性,尤其是氦同位素氦-3這種有望成為未來地球能源的元素。有關中華人民共和國探月計劃,見嫦娥工程條目。
日本及印度亦不甘後人。日本已初步訂出未來探月的任務。日本的宇宙航空研究開發機構甚至已著手計劃的有人的月球基地。印度則會先發射無人繞月探測器Chandrayan。
【神話傳說】
在中華人民共和國古代神話中,關於月亮的故事數不勝數。在古希臘神話中,月亮女神的名字叫阿爾忒彌斯,她是太陽神阿波羅的孿生妹妹,同時她也是狩獵女神。月球的天文符號好象彎彎的月牙兒,象徵著阿爾忒彌斯的神弓。
【球體運動】
月球是地球唯一的天然衛星,是距離我們最近的天體,它與地球的平均距離約為384401千米。它的平均直徑約為3476千米,比地球直徑的1/4 稍大些。月球的表面積有3800萬千米,還不如我們亞洲的面積大。月球的質量約7350億億噸,相當於地球質量的1/81,月面重力則差不多相當於地球重力的1/6。
月球的軌道運動
月球以橢圓軌道繞地球運轉。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱「白道」。白道平面不重合於天赤道,也不平行於黃道面,而且空間位置不斷變化。
周期173日。
月球的自轉
月球在繞地球公轉的同時進行自轉,周期27.32166日,正好是一個恆星月,所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱「同步自轉」,幾乎是衛星世界的普遍規律。一般認為是行星對衛星長期潮汐作用的結果。天平動是一個很奇妙的現象,它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因:
1、在橢圓軌道的不同部分,自轉速度與公轉角速度不匹配。
2、白道與赤道的交角。
【物理狀況】
月面的地形主要有:
環形山
這個名字是伽利略起的。它是月面的顯著特徵,幾乎布滿了整個月面。 最大的環形山是南極附近的貝利環行山,直徑295千米,比海南島還大一點。小的環行山甚至可能是一個幾十厘米的坑洞。直徑不小於1000米的大約有33000個。占月面表面積的 7-10%。
有個日本學者1969年提出一個環形山分類法,分為克拉維型(古老的環形山,一般都面目全非,有的還山中有山)哥白尼型(年輕的環形山,常有「輻射紋」,內壁一般帶有同心圓狀的段丘,中央一般有中央峰)阿基米德形(環壁較低,可能從哥白尼型演變而來)碗型和酒窩型(小型環形山,有的直徑不到一米)。
月海
肉眼所見月面上的陰暗部分實際上是月面上的廣闊平原。由於歷史上的原因,這個名不副實的名稱保留到了現在。
已確定的月海有22個,此外還有些地形稱為「月海」或「類月海」的。公認的22個絕大多數分布在月球正面。背面有3個,4個在邊緣地區。在正面的月海面積略大於50%,其中最大的「風暴洋」 面積越五百萬平方公里,差不多九個法國的面積總和。大多數月海大致呈圓形,橢圓形,且四周多為一些山脈封閉住,但也有一些海是連成一片的。除了「海」以外,還有五個地形與之類似的「湖」——夢湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖,但有的湖比海還大,比如夢湖面積7萬平方千米,比汽海等還大得多。月海伸向陸地的部分稱為「灣」和「沼」,都分布在正面。灣有五個:露灣、暑灣、中央灣、虹灣、眉月灣;沼有腐沼、疫沼、夢沼三個,其實沼和灣沒什麼區別。
月海的地勢一般較低,類似地球上的盆地,月海比月球平均水準面低1-2千米,個別最低的海如雨海的東南部甚至比周圍低6000米。月面的返照率(一種量度反射太陽光本領的物理量)也比較低,因而看起來現得較黑。
月陸和山脈
月面上高出月海的地區稱為月陸,它一般比月海水準面高2-3千米,由於它返照率高,因而看來比較明亮。在月球正面,月陸的面積大致與月海相等但在月球背面,月陸的面積要比月海大得多。從同位素測定知道月陸比月海古老得多,是月球上最古老的地形特徵。
在月球上,除了犬牙交差的眾多環形山外,也存在著一些與地球上相似的山脈。月球上的山脈常借用地球上的山脈名,如阿爾卑斯山脈,高加索山脈等等,其中最長的山脈為亞平寧山脈,綿延1000千米,但高度不過比月海水準面高三、四千米。山脈上也有些峻嶺山峰,過去對它們的高度估計偏高。現在認為大多數山峰高度與地球山峰高度相仿,最高的山峰(亦在月球南極附近)也不過9000米和8000米。
月面上6000米以上的山峰有6個,5000-6000米20個,4000-5000米則有80個,1000米以 上的有200個。
月球上的山脈有一普遍特徵:兩邊的坡度很不對稱,向海的一邊坡度甚大,有時 為斷崖狀,另一側則相當平緩。
除了山脈和山群外,月面上還有四座長達數百千米的峭壁懸崖。其中三座突出在 月海中,這種峭壁也稱「月塹」。
月面輻射紋
月面上還有一個主要特徵是一些較「年輕」的環形山常帶有美麗的「輻射紋」,這是一種以環形山為輻射點的向四面八方延伸的亮帶,它幾乎以筆直的方向穿過山系、月海和環形山。輻射文長度和亮度不一,最引人注目的是第谷環形山的輻射紋,最長的一條長1800千米,滿月時尤為壯觀。其次,哥白尼和開普勒兩個環形山也有相當美麗的輻射 紋。據統計,具有輻射紋的環形山有50個。
形成輻射紋的原因至今未有定論。實質上,它與環形山的形成理論密切聯系。現在許多人都傾向於隕星撞擊說,認為在沒有大氣和引力很小的月球上,隕星撞擊可能使高溫碎塊飛得很遠。而另外一些科學家認為不能排除火山的作用,火山爆發時的噴 射也有可能形成四處飛散的輻射形狀。
月谷(月隙)
地球上有著許多著名的裂谷,如東非大裂谷。月面上也有這種構造----那些看來彎彎曲曲的黑色大裂縫即是月谷,它們有的綿延幾百到上千千米,寬度從幾千米到幾十千米不等。那些較寬的月谷大多出現在月陸上較平坦的地區,而那些較窄、較小的月谷(有時又稱為月溪)則到處都有。最著名的月谷是在柏拉圖環形山的東南連結雨海和冷海的阿爾卑斯大月谷,它把月面上的阿爾卑斯山攔腰截斷,很是壯觀。從太空拍得的照片估計,它長達130千米,寬10-12千米。
【我們為什麼總看不到月球的背面】
月球總以一個面對著地球。是因為月球的自傳和公轉周期是相同的。(27.32166日)
要理解這一現象,你可以做一個實驗。畫一個圓,標出正東西南北方向。你站在圓心(代表地球),再找一個朋友,站在圓上,讓他面部朝前(即不扭動脖子),沿著圓逆時針挪動,要求他在沿著圓挪動的時候,保持面部始終朝向圓心,也就是你。那麼這樣一個過程就基本模擬了月亮饒地球轉動的過程。
很明顯,在這樣一個過程中,你的朋友始終是一個面(前面)面向你。下面理解為什麼在這樣一個過程中,公轉周期等於自轉周期。
你的朋友從你的正北方出發,繞著你轉動,再一次出現在正北方的時候,他就完成了一個公轉周期。(類似於月亮饒地球公轉一周的時間。)
下面看看他的自轉時間是多少。我們不妨還設定當你的朋友在你的正北位置,面部朝向正南時的姿態為初始姿態。然後我們就可以發現當你的朋友逆時針挪動到你的正西方位置時,他的自轉姿態就發生了逆時針90度的旋轉。(如果你的朋友在過程中不「自轉」的話,那麼當他在此位置時,他面向的不是你,而仍然是朝向正南方向.而實際實驗時你的朋友在此位置卻是朝向正東方向,所以他相對與初始位置逆時針繞自己旋轉了90度。
類似地,當他走到你的正南方向時,他相對於初始姿態自傳了180度。當他走到你的正東方向時,他相對於初始姿態自傳了270度。當他再次走到你的正北方向時,他相對於初始姿態自傳了360度。也就是說他完成了一個自轉周期。
因為完成一個公轉過程就剛好完成了一個自轉過程,所以從時間上來看,這個自轉周期就等於公轉周期。因為在整個過程中,你的朋友總是以身體面部朝向你,也就是說,月亮總是以一個面朝向地球。
【廣寒宮——月球】
每當夜幕降臨,一輪明月升上夜空,清澈的月光灑滿大地,讓人產生無數情思遐想。文人墨客更是對月亮倍加青睞,唐代詩人張若虛的「江上何人初見月,江月何年初照人」,還有宋代文學家蘇軾的「明月幾時有,把酒問青天」,都可稱得上是膾炙人口的詠月佳句。
皓月當空,我們能夠清楚地看到它上面有陰暗的部分和明亮的區域。早期的天文學家在觀察月球時,以為發暗的地區都有海水覆蓋,因此把它們稱為 「海」。著名的有雲海、濕海、靜海等。而明亮的部分是山脈,那裡層巒疊嶂,山脈縱橫,到處都是星羅棋布的環形山。位於南極附近的貝利環形山直徑295公里,可以把整個海南島裝進去。最深的環形山是牛頓環形山,深達8788公里。除了環形山,月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現,別有一番風光。
月球的年齡,大約也是46億年,它與地球形影相隨,關系密切。月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼平均厚度約為60~65公里。月殼下面到1000公里深度是月幔,它佔了月球的大部分體積。月幔下面是月核,月核的溫度約為1000度,很可能是熔融狀態的。月球直徑約3476公里,是地球的3/11。體積只有地球的1/49,質量約7350億億噸,相當於地球質量的1/81,月面的重力差不多相當於地球重力的1/6。
【成因探討】
一、分裂說。這是最早解釋月球起源的一種假設。早在1898年,著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出,月球本來是地球的一部分,後來由於地球轉速太快,把地球上一部分物質拋了出去,這些物質脫離地球後形成了月球,而遺留在地球上的大坑,就是現在的太平洋。這一觀點很快就收到了一些人的反對。他們認為,以地球的自轉速度是無法將那樣大的一塊東西拋出去的。再說,如果月球是地球拋出去的,那麽二者的物質成分就應該是一致的。可是通過對「阿波羅12號」飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析,發現二者相差非常遠。
二、俘獲說。這種假設認為,月球本來只是太陽系中的一顆小行星,有一次,因為運行到地球附近,被地球的引力所俘獲,從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為,地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起,久而久之,吸積的東西越來越多,最終形成了月球。但也有人指出,向月球這樣大的星球,地球恐怕沒有那麽大的力量能將它俘獲。
三、同源說。這一假設認為,地球和月球都是太陽系中浮動的星雲,經過旋轉和吸積,同時形成星體。在吸積過程中,地球比月球相應要快一點,成為 「哥哥」。這一假設也受到了客觀存在的挑戰。通過對「阿波羅12號」飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析,人們發現月球要比地球古老得多。有人認為,月球年齡至少應在70億年左右。
四、大碰撞說。這是近年來關於月球成因的新假設。1986年3月20日,在休士頓約翰遜空間中心召開的月亮和行星討論會上,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的本茲、斯萊特里和哈佛大學史密斯天體物理中心的卡梅倫共同提出了大碰撞假設。這一假設認為,太陽系演化早期,在星際空間曾形成大量的「星子」,星子通過互相碰撞、吸積而長大。星子合並形成一個原始地球,同時也形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體。這兩個天體在各自演化過程中,分別形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽構成的幔和殼。由於這兩個天體相距不遠,因此相遇的機會就很大。一次偶然的機會,那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運動狀態,使地軸傾斜,而且還使那個小的天體被撞擊破裂,硅酸鹽殼和幔受熱蒸發,膨脹的氣體以及大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。這些飛離地球的物質,主要有碰撞體的幔組成,也有少部分地球上的物質,比例大致為0.85:0.15。在撞擊體破裂時與幔分離的金屬核,因受膨脹飛離的氣體所阻而減速,大約在4小時內被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃,並沒有完全脫離地球的引力控制,他們通過相互吸積而結合起來,形成全部熔融的月球,或者是先形成幾個分離的小月球,在逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。
【球體成分】
45億年前,月球表面仍然是液體岩漿海洋。科學家認為組成月球的礦物克里普礦物(KREEP) 展現了岩漿海洋留下的化學線索。KREEP實際上是科學家稱為「不兼容元素」的合成物--那些無法進入晶體結構的物質被留下,並浮到岩漿的表面。對研究人員來說,KREEP是個方便的線索,來明了月殼的火山運動歷史,並可推測彗星或其他天體撞擊的頻率和時間。
月殼由多種主要元素組成,包括:鈾、釷、鉀、氧、硅、鎂、鐵、鈦、鈣、鋁及氫。當受到宇宙射線轟擊時,每種元素會發射特定的伽瑪輻射。有些元素,例如:鈾、釷和鉀,本身已具放射性,因此能自行發射伽瑪射線。但無論成因為何,每種元素發出的伽瑪射線均不相同,每種均有獨特的譜線特徵,而且可用光譜儀測量。
直至現在,人類仍未對月球元素的豐度作出面性的測量。現時太空船的測量只限於月面一部分。
【天秤動】
由於月球軌道為橢圓形,當月球處於近日點時,它的自轉速度便追不上公轉速度,因此我們可見月面東部達東經98度的地區,相反,當月處於遠日點時,自轉速度比公轉速度快,因此我們可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為經天秤動。
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淺易點兒的是《天文愛好者》10元每期,主要內容是天文科普、科學家、天文軟體和望遠鏡、有時附有天文奧賽題,設計圖片等很精美。專業點兒的是《天文學報》30元每期,《上海天文台年刊》…主要內容是各天文台研究員針對某天文領域的學術論文。希望對你有幫助!
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「宇宙到底是什麼樣子?」目前尚無定論。值得一提的是史蒂芬·霍金的觀點比較讓人容易接受:宇宙有限而無界,只不過比地球多了幾維。比如,我們的地球就是有限而無界的。在地球上,無論從南極走到北極,還是從北極走到南極,你始終不可能找到地球的邊界,但你不能由此認為地球是無限的。實際上,我們都知道地球是有限的。地球如此,宇宙亦是如此。
怎麼理解宇宙比地球多了幾維呢?舉個例子:一個小球沿地面滾動並掉進了一個小洞中,在我們看來,小球是存在的,它還在洞裡面,因為我們人類是「三維」的;而對於一個動物來說,它得出的結論就會是:小球已經不存在了!它消失了。為什麼會得出這樣的結論呢?因為它生活在「二維」世界裡,對「三維」事件是無法清楚理解的。同樣的道理,我們人類生活在「三維」世界裡,對於比我們多幾維的宇宙,也是很難理解清楚的。這也正是對於「宇宙是什麼樣子」這個問題無法解釋清楚的原因。
1、均勻的宇宙
長期以來,人們相信地球是宇宙的中心。哥白尼把這個觀點顛倒了過來,他認為太陽才是宇宙的中心。地球和其他行星都圍繞著太陽轉動,恆星則鑲嵌在天球的最外層上。布魯諾進一步認為,宇宙沒有中心,恆星都是遙遠的太陽。
無論是托勒密的地心說還是哥白尼的日心說,都認為宇宙是有限的。教會支持宇宙有限的論點。但是,布魯諾居然敢說宇宙.是無限的,從而挑起了宇宙究竟有限還是無限的長期論戰。這場論戰並沒有因為教會燒死布魯諾而停止下來。主張宇宙有限的人說:「宇宙怎麼可能是無限的呢?」這個問題確實不容易說清楚。主張宇宙無限的人則反問:「宇宙怎麼可能是有限的呢?」這個問題同樣也不好回答。
隨著天文觀測技術的發展,人們看到,確實像布魯諾所說的那樣,恆星是遙遠的太陽。人們還進一步認識到,銀河是由無數個太陽系組成的大星系,我們的太陽系處在銀河系的邊緣,圍繞著銀河系的中心旋轉,轉速大約每秒250千米,圍繞銀心轉一圈約需2.5億年。太陽系的直徑充其量約1光年,而銀河系的直徑則高達10萬光年。銀河系由1000多億顆恆星組成,太陽系在銀河系中的地位,真像一粒砂子處在北京城中。後來又發現,我們的銀河系還與其他銀河系組成更大的星系團,星系團的直徑約為107光年(1000萬光年)。目前,望遠鏡觀測距離已達100億光年以上,在所見的范圍內,有無數的星系團存在,這些星系團不再組成更大的團,而是均勻各向同性地分布著。這就是說,在10的7次方光年的尺度以下,物質是成團分布的。衛星繞著行星轉動,行星、彗星則繞著恆星轉動,形成一個個太陽系。這些太陽系分別由一個、兩個、三個或更多個太陽以及它們的行星組成。有兩個太陽的稱為雙星系,有三個以上太陽的稱為聚星系。成千億個太陽系聚集在一起,形成銀河系,組成銀河系的恆星(太陽系)都圍繞著共同的重心——銀心轉動。無數的銀河系組成星系團,團中的各銀河系同樣也圍繞它們共同的重心轉動。但是,星系團之間,不再有成團結構。各個星系團均勻地分布著,無規則地運動著。從我們地球上往四面八方看,情況都差不多。粗略地說,星系固有點像容器中的氣體分子,均勻分布著,做著無規則運動。這就是說,在10的8次方光年(一億光年)的尺度以上,宇宙中物質的分布不再是成團的,而是均勻分布的。由於光的傳播需要時間,我們看到的距離我們一億光年的星系,實際上是那個星系一億年以前的樣子。所以,我們用望遠鏡看到的,不僅是空間距離遙遠的星系,而且是它們的過去。從望遠鏡看來,不管多遠距離的星系團,都均勻各向同性地分布著。
因而我們可以認為,宇觀尺度上(10的5次方光年以上)物質分布的均勻狀態,不是現在才有的,而是早已如此。
於是,天體物理學家提出一條規律,即所謂宇宙學原理。這條原理說,在宇觀尺度上,三維空間在任何時刻都是均勻各向同性的。現在看來,宇宙學原理是對的。所有的星系都差不多,都有相似的演化歷程。因此我們用望遠鏡看到的遙遠星系,既是它們過去的形象,也是我們星系過去的形象。望遠鏡不僅在看空間,而且在看時間,在看我們的歷史。
2、有限而無邊的宇宙
愛因斯坦發表廣義相對論後,考慮到萬有引力比電磁力弱得多,不可能在分子、原子、原子核等研究中產生重要的影響,因而他把注意力放在了天體物理上。他認為,宇宙才是廣義相對論大有用武之地的領域。
愛因斯坦1915年發表廣義相對論,1917年就提出一個建立在廣義相對論基礎上的宇宙模型。這是一個人們完全意想不到的模型。在這個模型中,宇宙的三維空間是有限無邊的,而且不隨時間變化。以往人們認為,有限就是有邊,無限就是無邊。愛因斯坦把有限和有邊這兩個概念區分開來。
一個長方形的桌面,有確定的長和寬,也有確定的面積,因而大小是有限的。同時它有明顯的四條邊,因此是有邊的。如果有一個小甲蟲在它上面爬,無論朝哪個方向爬,都會很快到達桌面的邊緣。所以桌面是有限有邊的二維空間。如果桌面向四面八方無限伸展,成為歐氏幾何中的平面,那麼,這個歐氏平面是無限無邊的二維空間。
我們再看一個籃球的表面,如果籃球的半徑為r,那麼球面的面積是4πr的2次方,大小是有限的。但是,這個二維球面是無邊的。假如有一個小甲蟲在它上面爬,永遠也不會走到盡頭。所以,籃球面是一個有限無邊的二維空間。
按照宇宙學原理,在宇觀尺度上,三維空間是均勻各向同性的。愛因斯坦認為,這樣的三維空間必定是常曲率空間,也就是說空間各點的彎曲程度應該相同,即應該有相同的曲率。由於有物質存在,四維時空應該是彎曲的。三維空間也應是彎的而不應是平的。愛因斯坦覺得,這樣的宇宙很可能是三維超球面。三維超球面不是通常的球體,而是二維球面的推廣。通常的球體是有限有邊的,體積是4/3πr的3次方,它的邊就是二維球面。三維超球面是有限無邊的,生活在其中的三維生物(例如我們人類就是有長、寬、高的三維生物),無論朝哪個方向前進均碰不到邊。假如它一直朝北走,最終會從南邊走回來。
宇宙學原理還認為,三維空間的均勻各向同性是在任何時刻都保持的。愛因斯坦覺得其中最簡單階情況就是靜態宇宙,也就是說,不隨時間變化的宇宙。這樣的宇宙只要在某一時刻均勻各向同性,就永遠保持均勻各向同性。
愛因斯坦試圖在三維空間均勻各向同性、且不隨時間變化的假定下,救解廣義相對論的場方程。場方程非常復雜,而且需要知道初始條件(宇宙最初的情況)和邊界條件(宇宙邊緣處的情況)才能求解。本來,解這樣的方程是十分困難的事情,但是愛因斯坦非常聰明,他設想宇宙是有限無邊的,沒有邊自然就不需要邊界條件。他又設想宇宙是靜態的,現在和過去都一樣,初始條件也就不需要了。再加上對稱性的限制(要求三維空間均勻各向同性),場方程就變得好解多了。但還是得不出結果。反復思考後,愛因斯坦終於明白了求不出解的原因:廣義相對論可以看作萬有引力定律的推廣,只包含「吸引效應」不包含「排斥效應」。而維持一個不隨時間變化的宇宙,必須有排斥效應與吸引效應相平衡才行。這就是說,從廣義相對論場方程不可能得出「靜態」宇宙。要想得出靜態宇宙,必須修改場方程。於是他在方程中增加了一個「排斥項」,叫做宇宙項。這樣,愛因斯坦終於計算出了一個靜態的、均勻各向同性的、有限無邊的宇宙模型。一時間大家非常興奮,科學終於告訴我們,宇宙是不隨時間變化的、是有限無邊的。看來,關於宇宙有限還是無限的爭論似乎可以畫上一個句號了。
3、膨脹或脈動的宇宙
幾年之後,一個名不見經傳的前蘇聯數學家弗利德曼,應用不加宇宙項的場方程,得到一個膨脹的、或脈動的宇宙模型。弗利德曼宇宙在三維空間上也是均勻、各向同性的,但是,它不是靜態的。這個宇宙模型隨時間變化,分三種情況。第一種情況,三維空間的曲率是負的;第二種情況,三維空間的曲率為零,也就是說,三維空間是平直的;第三種情況,三維空間的曲率是正的。前兩種情況,宇宙不停地膨脹;第三種情況,宇宙先膨脹,達到一個極大值後開始收縮,然後再膨脹,再收縮……因此第三種宇宙是脈動的。弗利德曼的宇宙最初發表在一個不太著名的雜志上。後來,西歐一些數學家物理學家得到類似的宇宙模型。愛因斯坦得知這類膨脹或脈動的宇宙模型後,十分興奮。他認為自己的模型不好,應該放棄,弗利德曼模型才是正確的宇宙模型。
同時,愛因斯坦宣稱,自己在廣義相對論的場方程上加宇宙項是錯誤的,場方程不應該含有宇宙項,而應該是原來的老樣子。但是,宇宙項就像「天方夜譚」中從瓶子里放出的魔鬼,再也收不回去了。後人沒有理睬愛因斯坦的意見,繼續討論宇宙項的意義。今天,廣義相對論的場方程有兩種,一種不含宇宙項,另一種含宇宙項,都在專家們的應用和研究中。
早在1910年前後,天文學家就發現大多數星系的光譜有紅移現象,個別星系的光譜還有紫移現象。這些現象可以用多譜勒效應來解釋。遠離我們而去的光源發出的光,我們收到時會感到其頻率降低,波長變長,並出現光譜線紅移的現象,即光譜線向長波方向移動的現象。反之,向著我們迎面而來的光源,光譜線會向短波方向移動,出現紫移現象。這種現象與聲音的多普勒效應相似。許多人都有過這樣的感受:迎面而來的火車其鳴叫聲特別尖銳刺耳,遠離我們而去的火車其鳴叫聲則明顯遲鈍。這就是聲波的多普勒效應,迎面而來的聲源發出的聲波,我們感到其頻率升高,遠離我們而去的聲源發出的聲波,我們則感到其頻率降低。
如果認為星系的紅移、紫移是多普勒效應,那麼大多數星系都在遠離我們,只有個別星系向我們靠近。隨之進行的研究發現,那些個別向我們靠近的紫移星系,都在我們自己的本星系團中(我們銀河系所在的星系團稱本星系團)。本星系團中的星系,多數紅移,少數紫移;而其他星系團中的星系就全是紅移了。
1929年,美國天文學家哈勃總結了當時的一些觀測數據,提出一條經驗規律,河外星系(即我們銀河系之外的其他銀河系)的紅移大小正比於它們離開我們銀河系中心的距離。由於多普勒效應的紅移量與光源的速度成正比,所以,上述定律又表述為:河外星系的退行速度與它們離我們的距離成正比:
V=HD
式中V是河外星系的退行速度,D是它們到我們銀河系中心的距離。這個定律稱為哈勃定律,比例常數H稱為哈勃常數。按照哈勃定律,所有的河外星系都在遠離我們,而且,離我們越遠的河外星系,逃離得越快。
哈勃定律反映的規律與宇宙膨脹理論正好相符。個別星系的紫移可以這樣解釋,本星系團內部各星系要圍繞它們的共同重心轉動,因此總會有少數星系在一定時間內向我們的銀河系靠近。這種紫移現象與整體的宇宙膨脹無關。
哈勃定律大大支持了弗利德曼的宇宙模型。不過,如果查看一下當年哈勃得出定律時所用的數據圖,人們會感到驚訝。在距離與紅移量的關系圖中,哈勃標出的點並不集中在一條直線附近,而是比較分散的。哈勃怎麼敢於斷定這些點應該描繪成一條直線呢?一個可能的答案是,哈勃抓住了規律的本質,拋開了細節。另一個可能是,哈勃已經知道當時的宇宙膨脹理論,所以大膽認為自己的觀測與該理論一致。以後的觀測數據越來越精,數據圖中的點也越來越集中在直線附近,哈勃定律終於被大量實驗觀測所確認。
4、宇宙有限還是無限
現在,我們又回到前面的話題,宇宙到底有限還是無限?有邊還是無邊?對此,我們從廣義相對論、大爆炸宇宙模型和天文觀測的角度來探討這一問題。
滿足宇宙學原理(三維空間均勻各向同性)的宇宙,肯定是無邊的。但是否有限,卻要分三種情況來討論。
如果三維空間的曲率是正的,那麼宇宙將是有限無邊的。不過,它不同於愛因斯坦的有限無邊的靜態宇宙,這個宇宙是動態的,將隨時間變化,不斷地脈動,不可能靜止。這個宇宙從空間體積無限小的奇點開始爆炸、膨脹。此奇點的物質密度無限大、溫度無限高、空間曲率無限大、四維時空曲率也無限大。在膨脹過程中宇宙的溫度逐漸降低,物質密度、空間曲率和時空曲率都逐漸減小。體積膨脹到一個最大值後,將轉為收縮。在收縮過程中,溫度重新升高、物質密度、空間曲率和時空曲率逐漸增大,最後到達一個新奇點。許多人認為,這個宇宙在到達新奇點之後將重新開始膨脹。顯然,這個宇宙的體積是有限的,這是一個脈動的、有限無邊的宇宙。
如果三維空間的曲率為零,也就是說,三維空間是平直的(宇宙中有物質存在,四維時空是彎曲的),那麼這個宇宙一開始就具有無限大的三維體積,這個初始的無限大三維體積是奇異的(即「無窮大」的奇點)。大爆炸就從這個「無窮大」奇點開始,爆炸不是發生在初始三維空間中的某一點,而是發生在初始三維空間的每一點。即大爆炸發生在整個「無窮大」奇點上。這個「無窮大」奇點。溫度無限高、密度無限大、時空曲率也無限大(三維空間曲率為零)。爆炸發生後,整個「奇點」開始膨脹,成為正常的非奇異時空,溫度、密度和時空曲率都逐漸降低。這個過程將永遠地進行下去。這是一種不大容易理解的圖像:一個無窮大的體積在不斷地膨脹。顯然,這種宇宙是無限的,它是一個無限無邊的宇宙。
三維空間曲率為負的情況與三維空間曲率為零的情況比較相似。宇宙一開始就有無窮大的三維體積,這個初始體積也是奇異的,即三維「無窮大」奇點。它的溫度、密度無限高,三維、四維曲率都無限大。大爆炸發生在整個「奇點」上,爆炸後,無限大的三維體積將永遠膨脹下去,溫度、密度和曲率都將逐漸降下來。這也是一個無限的宇宙,確切地說是無限無邊的宇宙。
那麼,我們的宇宙到底屬於上述三種情況的哪一種呢?我們宇宙的空間曲率到底為正,為負,還是為零呢?這個問題要由觀測來決定。
廣義相對論的研究表明,宇宙中的物質存在一個臨界密度ρc,大約是每立方米三個核子(質子或中子)。如果我們宇宙中物質的密度ρ大於ρc,則三維空間曲率為正,宇宙是有限無邊的;如果ρ小於ρc,則三維空間曲率為負,宇宙也是無限無邊的。因此,觀測宇宙中物質的平均密度,可以判定我們的宇宙究竟屬於哪一種,究競有限還是無限。
此外,還有另一個判據,那就是減速因子。河外星系的紅移,反映的膨脹是減速膨脹,也就是說,河外星系遠離我們的速度在不斷減小。從減速的快慢,也可以判定宇宙的類型。如果減速因子q大於1/2,三維空間曲率將是正的,宇宙膨脹到一定程度將收縮;如果q等於1/2,三維空間曲率為零,宇宙將永遠膨脹下去;如果q小於1/2,三維空間曲率將是負的,宇宙也將永遠膨脹下去。
表3列出了有關的情況:
表3
宇宙中物質密度 紅移的減速因子 三維空間曲率 宇宙類型 膨脹特點
ρ>ρc q>1/2 正 有限無邊 脈動
ρ=ρc q=1/2 零 無限無邊 永遠膨脹
ρ<ρc q<1/2 負 無限無邊 永遠膨脹
我們有了兩個判據,可以決定我們的宇宙究竟屬於哪一種了。觀測結果表明,ρ<ρc,我們宇宙的空間曲率為負,是無限無邊的宇宙,將永遠膨脹下去!不幸的是,減速因子觀測給出了相反的結果,q>1/2,這表明我們宇宙的空間曲率為正,宇宙是有限無邊的,脈動的,膨脹到一定程度會收縮回來。哪一種結論正確呢?有些人傾向於認為減速因子的觀測更可靠,推測宇宙中可能有某些暗物質被忽略了,如果找到這些暗物質,就會發現ρ實際上是大於ρc的。另一些人則持相反的看法。還有一些人認為,兩種觀測方式雖然結論相反,但得到的空間曲率都與零相差不大,可能宇宙的空間曲率就是零。然而,要統一大家的認識,還需要進一步的實驗觀測和理論推敲。今天,我們仍然肯定不了宇宙究竟有限還是無限,只能肯定宇宙無邊,而且現在正在膨脹!此外,還知道膨脹大約開始於100億-200億年以前,這就是說,我們的宇宙大約起源於100億-200億年之前。
5、愛因斯坦宇宙模型
根據物理理論,在一定的假設前提下提出的關於宇宙的設想與推測,稱為宇宙模型。
著名科學家愛因斯坦於1915年建立了廣義相對論的物理理論。這一理論認為,宇宙中沒有絕對空間和絕對時間,無論是空間和時間都不能與物質隔開來,空間和時間均受物質影響;引力是空間彎曲的效應,而空間彎曲是由物質存在決定的。愛因斯坦將他的理論應用於宇宙研究,1917年發表了《根據廣義相對論的宇宙學考察》的論文,他將廣義相對論的引力場方程用於整個宇宙,建立起一種宇宙模型。
當時科學家普遍認為宇宙是靜止的,不隨時間變化的。雖然在幾年前,美國天文學家斯里弗已發現了河外星系的譜線紅移(顯然這是對靜止宇宙的挑戰),但由於當時正值第一次世界大戰,這一消息並沒有傳到歐洲。因此,愛因斯坦也和大多數科學家一樣,認為宇宙是靜態的。愛因斯坦想從引力場方程著手,得出一個宇宙是靜態的、均勻的、各向同性的答案。但他得到的解是不穩定的,表明全間和距離不是恆定不變的,而是隨時變化的。為了得到一個空間是穩定的解,愛因斯坦人為地在引力場方程中引入一個叫做「宇宙常數」的項,讓它起斥力的作用。愛因斯坦得出一個有限無邊的靜態宇宙模型,稱為愛因斯坦宇宙模型。為了便於理解,可把它比喻為三維空間中的一個二維球面:球面的面積是有限的、但沿著球面沒有邊界,也無中心,球面保持靜態狀態。幾年以後,愛因斯坦得知河外星系退行,宇宙是膨脹的消息後,非常後悔在自己的模型中加了一個宇宙常數項,稱這是他一生中犯的最大錯誤。
最新發現:銀河系奇異恆星的伴星現身
科學家利用NASA的遠紫外譜儀探索衛星首次探測到船底座伊塔星(Eta Carinae)的伴星。船底座伊塔星是銀河系中最重最奇異的星體,座落在離地球7500光年船底座,在南半球用肉眼就可以清楚的看到。科學家認為船底座伊塔星是一個正迅速走向衰亡的不穩定恆星。
長期以來,科學家們就推斷它應該存在著一顆伴星,但是一直得不到直接的證據。間接的證據來自其亮度呈現的規則變化。科學家發現船底座伊塔星在可見光,X-射線,射電波和紅外線波段的亮度都呈現規則的重覆模式,因此推測它可能是一個雙星系統。最有力的證據是每過5年半,船底座伊塔星系統發出的X-射線就會消失約三個月時間。科學家認為船底座伊塔星溫度太低,本身並不能發出X-射線,但是它以每秒300英里的速度向外噴發氣體粒子,這些氣體粒子和伴星發出的粒子相互碰撞後發出X-射線。科學家認為X-射線消失的原因是船底座伊塔星每隔5年半就擋住了這些X-射線。最近一次X-射線消失開始於2003年6月29日。
科學家推斷船底座伊塔星和其伴星的距離是地球到太陽之間的距離的10倍,因為它們距離太近,離地球又太遠,無法用望遠鏡直接將它們區分開。另外一種方法就是直接觀測伴星所發出的光。但是船底座伊塔星的伴星比其本身要暗的多,以前科學家曾經試圖用地面望遠鏡和哈勃望遠鏡觀測,但都沒有成功。
美國天主教大學的科學家羅辛納. 而平(Rosina Iping)及其合作者利用遠紫外譜儀衛星來觀測這顆伴星,因為它比哈勃望遠鏡能觀測到波長更短的紫外線。它們在6月10日,17日觀測到了遠紫外線,但是在6月27日,也就是在X-射線消失前的兩天遠紫外線消失了。觀測到的遠紫外線來自船底座伊塔星的伴星,因為船底座伊塔星溫度太低,本身不會發出遠紫外線。這意味著船底座伊塔星擋住了X-射線的同時也擋住了伴星。這是科學家首次觀測到船底座伊塔星的伴星發出的光,從而證實了這顆伴星的存在。
有三個太陽的恆星
據新華社14日電 據14日出版的《自然》雜志報道,美國天文學家在距離地球149光年的地方發現了一個具有三顆恆星的奇特星系,在這個星系內的行星上,能看到天空中有三個太陽。
美國加州理工學院的天文學家在該雜志上報告說,他們發現天鵝星座中的HD188753星系中有3顆恆星。處於該星系中心的一顆恆星與太陽系中的太陽類似,它旁邊的行星體積至少比木星大14%。該行星與中心恆星的距離大約為800萬公里,是太陽和地球之間距離的二十分之一。而星系的另外兩顆恆星處於外圍,它們彼此相距不遠,也圍繞中心恆星公轉。
銀河系中的星系多為單星系或雙星系,具有三顆以上恆星的星系被稱為聚星系,不太多見。
恆星並不是平均分布在宇宙之中,多數的恆星會受彼此的引力影響,形成聚星系統,如雙星、三恆星,甚至形成星團,及星系等由數以億計的恆星組成的恆星集團。
天文學家發現宇宙中生命誕生是普遍的現象
近日美國宇航局尋找地球以外生命物質存在證據的科研小組研究發現,某些在實際生命化學反應中起到至關重要作用的有機化學物質,普遍存在於我們地球以外的浩瀚宇宙中。研究結果表明,在宇宙深處存在生命物質、或者有孕育生命物質的化學反應發生,這在浩瀚的宇宙中是一種普遍現象。
上述研究來自「美國宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)」的一個外空生物科研小組。在該小組工作的科學家道格拉斯-希金斯介紹時稱:「根據科研小組最新的研究結果顯示,一類在生物生命化學中起至關重要作用的化合物,在廣袤的宇宙空間中廣泛而且大量地存在著。」 作為該外空生物學研究小組的主要成員之一,道格拉斯-希金斯以第一作者的身份將他們的最新研究成果撰文發表在10月10日出版的《天體物理學》雜志上。
希金斯在描述其研究結果時介紹:「利用美國宇航局斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)最近的觀測結果,天文學家在我們所居住的銀河系內,到處都發現了一種復雜有機物『多環芳烴』(PAHs)存在的證據。但是這項發現一開始只得到天文學家的重視,並沒有引起對外空生物進行研究的天體生物學家們的興趣。因為對於生物學而言,普通的多環芳烴物質存在並不能說明什麼實質問題。但是,我們的研究小組在最近一項分析結果中卻驚喜的發現,宇宙中看到的這些多環芳烴物質,其分子結構中含有『氮』元素(N)的成分,這一意外發現使我們的研究發生了戲劇性改變。」
該研究小組的另一成員,來自美國宇航局艾姆斯研究中心的天體生物學家路易斯-埃蘭曼德拉說:「包括DNA分子在內,對於大多數構成生命的化學物質而言,含氮的有機分子參與是必須的條件。舉一個含氮有機物質在生命物質意義上最典型的例子,象我們所熟悉的葉綠素,其對於植物的光合作用起著關鍵作用,而葉綠素分子中富含這種含氮多環芳烴(PANHs)成分。」
據介紹,在科研小組的研究工作中,除了利用來自斯皮策望遠鏡得到的觀測數據外,科研人員還使用了歐洲宇航局太空紅外天文觀測衛星的觀測數據。在美國宇航局艾姆斯研究中心的實驗室中,研究人員對這類特殊的多環芳烴,利用紅外光譜化學鑒定技術對其分子結構和化學成分進行了全面分析,找到其中氮元素存在的證據。同時科學家利用計算機技術對這些宇宙中普遍存在的含氮多環芳烴,進行了紅外射線光譜模擬分析。
路易斯-埃蘭曼德拉同時還表示:「除去上述分析結論以外,更加富有戲劇性的發現是,在斯皮策太空望遠鏡的觀測中還顯示出,在宇宙中一些即將死亡的恆星天體周圍,環繞其外的眾多星際物質中,都大量蘊藏著這種特殊的含氮多環芳烴成分。這一發現從某種意義上似乎也告訴我們,在浩瀚的宇宙星空中,即使在死亡來臨的時候,同時也孕育著新生命開始的火種。」
本年度最大科學突破:宇宙正膨脹 發現暗能量
通過分析星系團(圖中左側的點),斯隆數字天空觀測計劃天文學家確定,暗能量正在驅動著宇宙不斷地膨脹。
據英國《衛報》報道,證實宇宙正在膨脹是本年度最重大的科學突破。
報道說,近73%的宇宙由神秘的暗能量組成,它是一種反重力。在19日出版的美國《科學》雜志上,暗能量的發現被評為本年度最重大的科學突破。通過望遠鏡,人類在宇宙中已經發現近2000億個星系,每一個星系中又有約2000億顆星球。但所有這些加起來僅占整個宇宙的4%。
現在,在新的太空探索基礎上,以及通過對100萬個星系進行仔細研究,天文學家們至少已經弄清了部分情況。約23%的宇宙物質是「暗物質」。沒有人知道它們究竟是什麼,因為它們無法被檢測到,但它們的質量大大超過了可見宇宙的總和。而近73%的宇宙是最新發現的暗能量。這種奇特的力量似乎正在使宇宙加速膨脹。英國皇家天文學家馬丁·里斯爵士將這一發現稱為「最重要的發現」。
這一發現是繞軌道運行的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和斯隆數字天文台(SDSS)的成果。它解決了關於宇宙的年齡、膨脹的速度及組成宇宙的成分等一系列問題的長期爭論。天文學家現在相信宇宙的年齡是137億年
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大爆炸後的膨脹過程是一種引力和斥力之爭,爆炸產生的動力是一種斥力,它使宇宙中的天體不斷遠離;天體間又存在萬有引力,它會阻止天體遠離,甚至力圖使其互相靠近。引力的大小與天體的質量有關,因而大爆炸後宇宙的最終歸宿是不斷膨脹,還是最終會停止膨脹並反過來收縮變小,這完全取決於宇宙中物質密度的大小。
理論上存在某種臨界密度。如果宇宙中物質的平均密度小於臨界密度,宇宙就會一直膨脹下去,稱為開宇宙;要是物質的平均密度大於臨界密度,膨脹過程遲早會停下來,並隨之出現收縮,稱為閉宇宙。
問題似乎變得很簡單,但實則不然。理論計算得出的臨界密度為5×10-30克/厘米3。但要測定宇宙中物質平均密度就不那麼容易了。星系間存在廣袤的星系間空間,如果把目前所觀測到的全部發光物質的質量平攤到整個宇宙空間,那麼,平均密度就只有2×10-31克/厘米3,遠遠低於上述臨界密度。
然而,種種證據表明,宇宙中還存在著尚未觀測到的所謂的暗物質,其數量可能遠超過可見物質,這給平均密度的測定帶來了很大的不確定因素。因此,宇宙的平均密度是否真的小於臨界密度仍是一個有爭議的問題。不過,就目前來看,開宇宙的可能性大一些。
恆星演化到晚期,會把一部分物質(氣體)拋入星際空間,而這些氣體又可用來形成下一代恆星。這一過程會使氣體越耗越少,以致最後再沒有新的恆星可以形成。1014年後,所有恆星都會失去光輝,宇宙也就變暗。同時,恆星還會因相互作用不斷從星系逸出,星系則因損失能量而收縮,結果使中心部分生成黑洞,並通過吞食經過其附近的恆星而長大。
1017~1018年後,對於一個星系來說只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恆星,這時,組成恆星的質子不再穩定。當宇宙到1024歲時,質子開始衰變為光子和各種輕子。1032歲時,這個衰變過程進行完畢,宇宙中只剩下光子、輕子和一些巨大的黑洞。
10100年後,通過蒸發作用,有能量的粒子會從巨大的黑洞中逸出,並最終完全消失,宇宙將歸於一片黑暗。這也許就是開宇宙末日到來時的景象,但它仍然在不斷地、緩慢地膨脹著。
閉宇宙的結局又會怎樣呢?閉宇宙中,膨脹過程結束時間的早晚取決於宇宙平均密度的大小。如果假設平均密度是臨界密度的2倍,那麼根據一種簡單的理論模型,經過400~500億年後,當宇宙半徑擴大到目前的2倍左右時,引力開始占上風,膨脹即告停止,而接下來宇宙便開始收縮。
以後的情況差不多就像一部宇宙影片放映結束後再倒放一樣,大爆炸後宇宙中所發生的一切重大變化將會反演。收縮幾百億年後,宇宙的平均密度又大致回到目前的狀態,不過,原來星系遠離地球的退行運動將代之以向地球接近的運動。再過幾十億年,宇宙背景輻射會上升到400開,並繼續上升,於是,宇宙變得非常熾熱而又稠密,收縮也越來越快。
在坍縮過程中,星系會彼此並合,恆星間碰撞頻繁。一旦宇宙溫度上升到4000開,電子就從原子中游離出來;溫度達到幾百萬度時,所有中子和質子從原子核中掙脫出來。很快,宇宙進入「大暴縮」階段,一切物質和輻射極其迅速地被吞進一個密度無限高、空間無限小的區域,回復到大爆炸發生時的狀態。
如果宇宙真的是大爆炸產生的,目前的平均密度是對的,依照現在的理論是可以測出來的,這個值大約在150億到200億光年,而現在觀測到的最遠距離是美國觀測到的150億光年。 霍金無邊界條件的量子宇宙論
霍金在1982年提出了一種既自洽又自足的量子宇宙論。在這個理論中,宇宙中的一切在原則上都可以單獨地由物理定律預言出來,而宇宙本身是從無中生有而來的。這個理論建立在量子理論的基礎之上,涉及到量子引力論等多種知識。
在他的理論中,宇宙的誕生是從一個歐氏空間向洛氏時空的量子轉變,這就實現了宇宙的無中生有的思想。這個歐氏空間是一個四維球。在四維球轉變成洛氏時空的最初階段,時空是可由德西特度規來近似描述的暴漲階段。然後膨脹減緩,再接著由大爆炸模型來描寫。這個宇宙模型中空間是有限的,但沒有邊界,被稱作封閉的宇宙模型。
從霍金提出這個理論之後,幾乎所有的量子宇宙學研究都是圍繞著這個模型展開。這是因為它的理論框架只對封閉宇宙有效。
如果人們不特意對空間引入人為的拓撲結構,則宇宙空間究竟是有限無界的封閉型,還是無限無界的開放型,取決於當今宇宙中的物質密度產生的引力是否足以使宇宙的現有膨脹減緩,以至於使宇宙停止膨脹,最後再收縮回去。這是關繫到宇宙是否會重新坍縮或者無限膨脹下去的生死攸關的問題。
可惜迄今的天文觀測,包括可見的物質以及由星系動力學推斷的不可見物質,其密度總和仍然不及使宇宙停止膨脹的1/10。不管將來進一步的努力是否能觀測到更多的物質,無限膨脹下去的開放宇宙的可能性仍然呈現在人們面前。
可以想像,許多人曾嘗試將霍金的封閉宇宙的量子論推廣到開放的情形,但始終未能成功。今年2月5日,霍金及圖魯克在他們的新論文「沒有假真空的開放暴漲」中才部分實現了這個願望。他仍然利用四維球的歐氏空間,由於四維球具有最高的對稱性,在進行解析開拓時,也可以得到以開放的三維雙曲面為空間截面的宇宙。這個三維雙曲面空間遵循愛因斯坦方程繼續演化下去,宇宙就不會重新收縮,這樣的演化是一種有始無終的過程。
物質現象的總和。廣義上指無限多樣、永恆發展的物質世界,狹義上指一定時代觀測所及的最大天體系統。後者往往 稱作可觀 測宇宙 、我們 的宇宙 ,現在 相當於天文學中的「總星系」。
詞源考察 在中國古籍中最早使用宇宙這個詞的是《莊子·齊物論》。「宇」的含義包括各個方向,如東西南北的一切地點。「宙」包括過去、現在、白天、黑夜,即一切不同的具體時間。戰國末期的屍佼說:「四方上下曰宇,往古來今曰宙。」「宇」指空間,「宙」指時間,「宇宙」就是時間和空間的統一。後來「宇宙」一詞便被用來指整個客觀實在世界。與宇宙相當的概念有「天地」、「乾坤」、「六合」等,但這些概念僅指宇宙的空間方面。《管子》的「宙合」一詞,「宙」指時間,「合」(即「六合」)指空間 ,與「宇宙」概念最接近。
在西方 ,宇宙這個詞在英語中叫 cosmos ,在俄語中叫кocMoc ,在德語中叫 kosmos , 在法語中叫 cosmos 。它們都源自希臘語的κoσμoζ,古希臘人認為宇宙的創生乃是從渾沌中產生出秩序來,κoσμoζ其原意就是秩序。但在英語中更經常用來表示 「宇宙」的詞是 universe 。此詞與universitas有關。在中世紀,人們把沿著同一方向朝同一目標共同行動的一群人稱為universitas。在最廣泛的意義上 , universitas 又指一切現成的東西所構成的統一 整體,那就是universe,即宇宙。universe 和cosmos常 常表示相同的意義,所不同的是,前者強調的是物質現象的總和,而後者則強調整體宇宙的結構或構造。
宇宙觀念的發展 宇宙結構觀念的發展 遠古時代,人們對宇宙結構的認識處於十分幼稚的狀態,他們通常按照自己的生活環境對宇宙的構造作了幼稚的推測。在中國西周時期,生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說認為,天穹像一口鍋,倒扣在平坦的大地上;後來又發展為後期蓋天說,認為大地的形狀也是拱形的 。 公元前 7 世紀 ,巴比倫人認為,天和地都是拱形的,大地被海洋所環繞,而其中央則是高山。古埃及人把宇宙 想 象成以天為盒蓋 、大地為盒 底的大盒子,大地的中央則是尼羅河。古印度人想像圓盤形的大地負在幾只大象上,而象則站在巨大的龜背上,公元前 7 世紀末,古希臘的泰勒斯認為,大地是浮在水面上的巨大圓盤,上面籠罩著拱形的天穹。
最早認識到大地是 球 形的是古希臘人 。公元前 6 世紀,畢達哥拉斯從美學觀念出發,認為一切立體圖形中最美的是球形,主張天體和我們所居住的大地都是球形的。這一觀念為後來許多古希臘學者所繼承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F.麥哲倫率領探險隊完成了第一次環球航行後 ,地球是球形的觀念才最終證實。
公元2世紀,C.托勒密提出了一個完整的地心說。這一學說認為地球在宇宙的中央安然不動,月亮、太陽和諸行星以及最外層的恆星天都在以不同速度繞著地球旋轉。為了說明行星視運動的不均勻性,他還認為行星在本輪上繞其中心轉動,而本輪中心則沿均輪繞地球轉動。地心說曾在歐洲流傳了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科學的日心說,認為太陽位於宇宙中心,而地球則是一顆沿圓軌道繞太陽公轉的普通行星。1609年,J.開普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽公轉,發展了哥白尼的日心說,同年,G.伽利略則率先用望遠鏡觀測天空,用大量觀測事實證實了日心說的正確性。1687年,I.牛頓提出了萬有引力定律,深刻揭示了行星繞太陽運動的力學原因,使日心說有了牢固的力學基礎。在這以後,人們逐漸建立起了科學的太陽系概念。
在哥白尼的宇宙圖像中,恆星只是位於最外層恆星天上的光點。1584年,G.布魯諾大膽取消了這層恆星天,認為恆星都是遙遠的太陽。18世紀上半葉,由於E.哈雷對恆星自行的發展和J.布拉得雷對恆星遙遠距離的科學估計,布魯諾的推測得到了越來越多人的贊同。18世紀中葉,T.賴特、I.康德和J.H.朗伯推測說,布滿全天的恆星和銀河構成了一個巨大的天體系統。F.W.赫歇爾首創用取樣統計的方法,用望遠鏡數出了天空中大量選定區域的星數以及亮星與暗星的比例,1785年首先獲得了一幅扁而平、輪廓參差、太陽居中的銀河系結構圖,從而奠定了銀河系概念的基礎。在此後一個半世紀中,H.沙普利發現了太陽不在銀河系中心、J.H.奧爾特發現了銀河系的自轉和旋臂,以及許多人對銀河系直徑、厚度的測定,科學的銀河系概念才最終確立。
18世紀中葉,康德等人還提出,在整個宇宙中,存在著無數像我們的天體系統(指銀河系)那樣的天體系統。而當時看去呈雲霧狀的「星雲」很可能正是這樣的天體系統。此後經歷了長達170年的曲折的探索歷程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父視差法測仙女座大星雲等的距離確認了河外星系的存在。
近半個世紀,人們通過對河外星系的研究,不僅已發現了星系團、超星系團等更高層次的天體系統,而且已使我們的視野擴展到遠達200億光年的宇宙深處。
宇宙演化觀念的發展 在中國,早在西漢時期,《淮南子·俶真訓》指出:「有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者」,認為世界有它的開辟之時,有它的開辟以前的時期,也有它的開辟以前的以前的時期。《淮南子·天文訓》中還具體勾畫了世界從無形的物質狀態到渾沌狀態再到天地萬物生成演變的過程。在古希臘,也存在著類似的見解。例如留基伯就提出,由於原子在空虛的空間中作旋渦運動,結果輕的物質逃逸到外部的虛空,而其餘的物質則構成了球形的天體,從而形成了我們的世界。
太陽系概念確立以後,人們開始從科學的角度來探討太陽系的起源。1644年,R.笛卡爾提出了太陽系起源的旋渦說;1745年,G.L.L.布豐提出了一個因大彗星與太陽掠碰導致形成行星系統的太陽系起源說;1755年和1796年,康德和拉普拉斯則各自提出了太陽系起源的星雲說。現代探討太陽系起源z的新星雲說正是在康德-拉普拉斯星雲說的基礎上發展起來。
1911年,E.赫茨普龍建立了第一幅銀河星團的顏色星等圖;1913年 ,H.N. 羅素則繪出了恆星的光譜-光度圖,即赫羅圖 。羅素在獲 得 此 圖後便提出了一個恆星從紅巨星開始,先收縮進入主序 ,後沿主序下滑,最終成為紅矮星的恆星演化學說 。 1924 年 ,A. S. 愛丁頓 提 出了恆 星 的質光關系;1937~1939年,C.F.魏茨澤克和貝特揭示了恆星的能源來自於氫聚變為氦的原子核反應 。這兩個發現導致了羅素理論被否定,並導致了科學 的恆星演化理論的誕生。對於星系起源的研究,起步較遲,目前普遍認為 ,它是我們的宇宙開始形成的後期由原星系演化而來的。
1917年,A.愛因斯坦運用他剛創立的廣義相對論建立了一個「靜態、有限、無界」的宇宙模型,奠定了現代宇宙學的基礎。1922年,G.D.弗里德曼發現,根據愛因斯坦的場方程,宇宙不一定是靜態的,它可以是膨脹的,也可以是振盪的。前者對應於開放的宇宙,後者對應於閉合的宇宙。1927年,G.勒梅特也提出了一個膨脹宇宙模型。1929年,哈勃發現了星系紅移與它的距離成正比 ,建立了著 名的 哈 勃定律。這一發現是對膨脹宇宙模型的有力支持。20世紀中葉,G.伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型,他們還預言,根據這一模型,應能觀測到宇宙空間目前殘存著溫度很低的背景輻射。1965年微波背景輻射的發現證實了伽莫夫等人的預言。從此,許多人把大爆炸宇宙模型看成標准宇宙模型。1980年,美國的古斯在熱大爆炸宇宙模型的 基礎上又進一步提出了暴漲宇宙模型。這一模型可以解釋目前已知的大多數重要觀測事實。
宇宙圖景 當代天文學的研究成果表明,宇宙是有層次結構的、物質形態多樣的、不斷運動發展的天體系統。
層次結構 行星是最基本的天體系統。太陽系中共有九大行星: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,其他行星都有衛星繞其運轉,地球有一個衛星——月球,土星的衛星最多,已確認的有17顆。行星、小行星、彗星和流星體都圍繞中心天體太陽運轉,構成太陽系。太陽占太陽系總質量的 99.86%,其直徑約140萬千米,最大的行星木星的直徑約 14萬千米。太陽系的大小約 120 億千米。有證據表明,太陽系外也存在其他行星系統。2500億顆類似太陽的恆星和星際物質構成更巨大的天體系統——銀河系。銀河系中大部分恆星和星際物質集中在一個扁球狀的空間內 ,從側 面 看很像一個「鐵餅」,正面看去�則呈旋渦狀。銀河系的直徑約10萬光年,太陽位於銀河系的一個旋臂中,距銀心約 3萬光年 。銀河系外還有許多類似的天體系統,稱為河外星系,常簡稱星系。現已觀測到大約有10億個。星系也聚集成大大小小的集團,叫星系團。平均而言,每個星系團約有百餘個星系,直徑達上千萬光年。現已發現上萬個星系團。包括銀河系在內約40個星系構成的一個小星系團叫本星系群。若干星系團集聚在一起構成更大、更高一層次的天體系統叫超星系團。超星系團往往具有扁長的外形,其長徑可達數億光年。通常超星系團內只含有幾個星系團,只有少數超星系團擁有幾十個星系團。本星系群和其附近的約50個星系團構成的超星系團叫做本超星系團。目前天文觀測范圍已經擴展到 200億光年的廣闊空間,它稱為總星系。
多樣性 天體千差萬別,宇宙物質千姿百態。太陽系天體中,水星、金星表面溫度約達700K,遙遠的冥王星向日面的溫度最高時也只有 50K ;金星表面籠罩著濃密的二氧化碳大氣和硫酸雲霧,氣壓約50個大氣壓,水星、火星表面大氣卻極其稀薄,水星的大氣壓甚至小於2×10-9毫巴;類地行星(水星、金星、火星)都有一個固體表面,類木行星卻是一個流體行星;土星的平均密度為 0.70克/厘米3 ,比水的密度還小 ,木星 、天王星 、海王星的平均密 度略大於水的密度,而水星 、 金星 、 地 球等的密 度則達到水的密度的5倍以上;多數行星都是順向自轉,而金星是逆向自轉;地球表面生機盎然,其他行星則是空寂荒涼的世界。
太陽在恆星世界中是顆普遍而又典型的恆星。已經發現,有些紅巨星的直徑為太陽直徑的幾千倍 。中子星直徑只有太陽的幾萬分之一 ; 超 巨星的光 度高達太陽光度的數百萬倍,白矮星光度卻不到太陽的幾十萬分之一 。紅超巨星的物質密度小到只有水的密度的百萬分之一 ,而白矮星、中子星的密度分別可高達水的密度的十萬倍和百萬億倍 。太陽的表面溫度約為6000K,O型星表面溫度達 30000 K ,而紅外星的表面溫度只有約 600 K 。太陽的普遍磁場強度平均為1×10-4特斯拉,有些磁白矮星的磁場通常為幾千 、幾萬高斯( 1高斯=10-4特斯拉 ) ,而脈沖星的磁場強度可高達十萬億高斯。有些恆星光度基本不變 , 有些恆星光度在不斷變化 , 稱變星。有的變星光度變化是有周期的,周期從 1 小時到幾百天不等。有些變星的光度變化是突發性的,其中變化最劇烈的是新星和超新星,在幾天內,其光度可增加幾萬倍甚至上億倍。
恆星在空間常常聚集成雙星或三五成群的聚星,它們可能占恆星總數的1/3。也有由幾十、幾百乃至幾十萬個恆星聚在一起的星團。宇宙物質除了以密集形式形成恆星、行星等之外,還以彌漫的形式形成星際物質。星際物質包括星際氣體和塵埃,平均每立方厘米只有一個原子,其中高度密集的地方形成形狀各異的各種星雲。宇宙中除發出可見光的恆星、星雲等天體外,還存在紫外天體、紅外天體 、X 射線源、γ射線源以及射電源。
星系按形態可分為橢圓星系、旋渦星系、棒旋星系、透鏡星系和不規則星系等類型。60年代又發現許多正在經歷著爆炸過程或正在拋射巨量物質的河外天體,統稱為活動星系,其中包括各種射電星系、塞佛特星系、N 型星系 、馬卡良星系、蠍虎座BL型天體,以及類星體等等。許多星系核有規模巨大的活動:速度達幾千千米/秒的氣流,總能量達 1055焦耳的能量輸出,規模巨大的物質和粒子拋射,強烈的光變等等。在宇宙中有種種極端物理狀態:超高溫、超高壓、超高密、超真空、超強磁場、超高速運動、超高速自轉、超大尺度時間和空間、超流、超導等。為我們認識客觀物質世界提供了理想的實驗環境。
運動和發展 宇宙天體處於永恆的運動和發展之中,天體的運動形式多種多樣,例如自轉、各自的空間運動(本動)、繞系統中心的公轉以及參與整個天體系統的運動等。月球一方面自轉一方面圍繞地球運轉,同時又跟隨地球一起圍繞太陽運轉。太陽一方面自轉,一方面又向著武仙座方向以20千米/秒的速度運動,同時又帶著整個太陽系以 250千米/秒的速度繞銀河系中心運轉,運轉一周約需 2.2 億年。銀河系也在自轉,同時也有相對於鄰近的星系的運動。本超星系團也可能在膨脹和自轉。總星系也在膨脹。
現代天文學已經揭示了天體的起源和演化的歷程。當代關於太陽系起源學說認為,太陽系很可能是50億年前銀河系中的一團塵埃氣體雲(原始太陽星雲)由於引力收縮而逐漸形成的(見太陽系起源)。恆星是由星雲產生的,它的一生經歷了引力收縮階段、主序階段、紅巨星階段、晚期階段和臨終階段 。 星系的起源和宇宙起源密切相關 , 流行的看法是:在宇宙發生熱大爆炸後40萬年,溫度降到 4000K,宇宙從輻射為主時期轉化為物質為主時期,這時或由於密度漲落形成的引力不穩定性,或由於宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然後再演化為星系團和星系。熱大爆炸宇宙模型描繪了我們的宇宙的起源和演化史:我們的宇宙起源於 200 億年前的一次大爆炸,當時溫度極高、密度極大。隨著宇宙的膨脹,它經歷了從熱到冷、從密到稀、從輻射為主時期到物質為主時期的演變過程,直至10~20億年前,才進入大規模形成星系的階段,此後逐漸形成了我們當今看到的宇宙。1980年提出的暴漲宇宙模型則是熱大爆炸宇宙模型的補充。它認為在宇宙極早期,在我們的宇宙誕生後約10-36秒的時候,它曾經歷了一個暴漲階段。
哲學分析 宇宙概念 有些宇宙學家認為,我們的宇宙是唯一的宇宙;大爆炸不是在宇宙空間的哪一點爆炸,而是整個宇宙自身的爆炸。但是,新提出的暴漲模型表明,我們的宇宙僅是整個暴漲區域的非常小的一部分,暴漲後的區域尺度要大於1026厘米,而那時我們的宇宙只有 10厘米。還有可能這個暴漲區域是一個更大的始於無規則混沌狀態的物質體系的一部分。這種情況恰如科學史上人類的認識從太陽系宇宙擴展到星系宇宙,再擴展到大尺度宇宙那樣,今天的科學又正在努力把人類的認識進一步向某 種 探 索中的「 暴漲宇宙」、「無規則的混沌宇宙」推移。我們的宇宙不是唯一的宇宙,而是某種更大的物質體系的一部分,大爆炸不是整個宇宙自身的爆炸 ,而是那個更大物質體系的一部分的 爆 炸。因此,有必要區分哲學和自然科學兩個不同層次的宇宙概念。哲學宇宙概念所反映的是無限多樣 、永恆發 展的 物 質世界;自然科學宇宙概念所涉及的則是人類在一定時代觀測所及的最大天體系統。兩種宇宙概念之間的關系是一般和個別的關系。隨著自然科學宇宙概念的發展,人們將逐步深化和接近對無限宇宙的認識。弄清兩種宇宙概念的區別和聯系,對於堅持馬克思主義的宇宙 無限論 ,反對宇 宙有限論 、神創論、機械論、不可知論、哲學代替論和取消論,都有積極意義。
宇宙的創生 有些宇宙學家認為,暴漲模型最徹底的改革也許是觀測宇宙中所有的物質和能量從無中產生的觀點,這種觀點之所以在以前不能為人們接受,是因為存在著許多守恆定律,特別是重子數守恆和能量守恆。但隨著大統一理論的發展,重子數有可能是不守恆的,而宇宙中的引力能可粗略地說是負的,並精確地抵消非引力能,總能量為零。因此就不存在已知的守恆律阻止觀測宇宙從無中演化出來的問題。這種「無中生有」的觀點在哲學上包括兩個方面:①本體論方面。如果認為「無」是絕對的虛無,則是錯誤的。這不僅違反了人類已知的科學實踐,而且也違反了暴漲模型本身。按照該模型,我們所研究的觀測宇宙僅僅是整個暴漲區域的很小的一部分,在觀測宇宙之外並不是絕對的「無」 。現在觀測宇宙的物質是從假真空狀態釋放出來的能量轉化而來的,這種真空能恰恰是一種特殊的物質和能量形式,並不是創生於絕 對 的「 無 」。如果進 一 步 說 這 種真空能 起源於「無」,因而整個觀測宇宙歸根到底起源於「無」,那麼這個「無」也只能是一種未知的物質和能量形式。②認識論和方法論方面。暴漲模型所涉及的宇宙概念是自然科學的宇宙概念。這個宇宙不論多麼巨大,作為一個有限的物質體系 ,也有其產生、發展和滅亡的歷史。暴漲模型把傳統的大爆炸宇宙學與大統一理論結合起來,認為觀測宇宙中的物質與能量形式不是永恆的,應研究它們的起源。它把「無」作為一種未知的物質和能量形式,把「無」和「有」作為一對邏輯范疇,探討我們的宇宙如何從「無」——未知的物質和能量形式,轉化為「有」——已知的物質和能量形式,這在認識論和方法論上有一定意義。
時空起源 有些人認為,時間和空間不是永恆的,而是從沒有時間和沒有空間的狀態產生的。根據現有的物理理論,在小於10-43秒和10-33厘米的范圍內,就沒有一個「鍾」和一把「尺子」能加以測量,因此時間和空間概念失效了,是一個沒有時間和空間的物理世界。這種觀點提出已知的時空形式有其適用的界限是完全正確的。正像歷史上的牛頓時空觀發展到相對論時空觀那樣,今天隨著科學實踐的發展也必然要求建立新的時空觀。由於在大爆炸後10-43秒以內,廣義相對論失效,必須考慮引力的量子效應,因此有些人試圖通過時空的量子化的途徑來探討已知的時空形式的起源。這些工作都是有益的,但我們決不能因為人類時空觀念的發展或者在現有的科學技術水平上無法度量新的時空形式,而否定作為物質存在形式的時間、空間的客觀存在。
人和宇宙 從本世紀60年代開始,由於人擇原理的提出和討論,出現了人類存在和宇宙產生的關系問題。人擇原理認為 ,可 能存在許多具有不同物理 參數和初始條件的宇宙,但只有物理參數和初始條件取特定值的宇宙才能演化出人類,因此我們只能看到一種允許人類存在的宇宙。人擇原理用人類的存在去約束過去可能有的初始條件和物理定律,減少它們的任意性,使一些宇宙學現象得到解釋,這在科學方法論上有一定的意義。但有人提出,宇宙的產生依賴於作為觀測者的人類的存在 。 這種觀點值得商榷 。 現在根據暴漲模型,那些被傳統大爆炸模型作為初始條件的狀態,有可能從極早期宇宙的演化中產生出來,而且宇宙的演化幾乎變得與初始條件的一些細節無關。這樣就使上述那種利用初始條件的困難來否定宇宙客觀實在性的觀點失去了基礎。但有些人認為,由於暴漲引起的巨大距離尺度,使得從整體上去觀測宇宙的結構成為不可能。這種擔心有其理由,但如果暴漲模型正確的話,隨著科學實踐的發展,一定有可能突破人類認識上的困難。
不能絕對的說是真的還是假的.目前關於這個問題還沒有確鑿的答案
一樓的說法我不敢苟同.你的那個說法是愛因思坦的"有界無邊"宇宙模型,並非你的什麼"獨到看法"
世事無絕對,太絕對的說法往往是錯誤的說法.人家霍金都不敢說"至於宇宙自身不斷復制,是胡說八道",只是說這是其中一種可能(見<<時間簡史>>),況且能量守恆真的是亘古不變的真理嗎?難道就不能說它是平行宇宙中單一一個的主觀幻覺?
不過,必須補充的一點是在目前科學界的幾種關於宇宙形態的說法中,"平行宇宙說"的確是較冷門的一說,目前最熱門的是大爆炸說和愛因思坦的"有界無邊"說
對於宇宙模型的探討,有必要先說清楚「宇宙」這東西
所謂「宇宙」,一般認為它指的是物質現象的總和。廣義上指無限多樣、永恆發展的物質世界,狹義上指一定時代觀測所及的最大天體系統。後者往往 稱作可觀 測宇宙 、我們 的宇宙 ,現在 相當於天文學中的「總星系」。
詞源考察 在中國古籍中最早使用宇宙這個詞的是《莊子·齊物論》。「宇」的含義包括各個方向,如東西南北的一切地點。「宙」包括過去、現在、白天、黑夜,即一切不同的具體時間。戰國末期的屍佼說:「四方上下曰宇,往古來今曰宙。」「宇」指空間,「宙」指時間,「宇宙」就是時間和空間的統一。後來「宇宙」一詞便被用來指整個客觀實在世界。與宇宙相當的概念有「天地」、「乾坤」、「六合」
㈨ 宇宙中有哪些天體和天體系統
天體:在太陽系中的太陽、行星、衛星、小行星、彗星、流星、行星際物質,銀河系中的恆星、星團、星雲、星際物質,以及河外星系、星系團、超星系團、星系際物質等。通過射電探測手段和空間探測手段所發現的紅外源 、紫外源 、射電源、X射線源和γ射線源,也都是天體。
天體系統: 地月系、太陽系、銀河系、 超星系團 、河外星系、總星系,
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