论文部分内容阅读
千百年来,人类一直在探索宇宙的秘密:太阳的光和热与昼夜交替,月亮的柔和与圆缺变化,满天星斗的旋转循回,寒暑变换的周而复始,流星的出没,日、月食的奇迹,彗星的来临,天有无边际?天是什么时候、如何形成的?虽然我们身处宇宙,但就算是望穿双眼,浮想联翩,也不能穷尽其万一.感谢现代科学技术的发展,使人类的好奇心得到越来越多的满足.
从人类赖以生息繁衍的地球向外看,天空最引人注目的就是给人类光明和温暖的、灿烂辉煌的太阳.太阳是一颗恒星,它自己能发光发热.太阳的直径约为140万千米,地球的直径约为1.3万千米,太阳与地球相比,太阳的直径是地球直径的109倍.太阳的体积大约是地球体积的130万倍.太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围约可延伸到1光年以外.太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、八大行星(包括地球)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其他天体的质量总和不到太阳系总质量的0.2%.太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其他天体绕太阳公转,太阳系中的八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转.
太阳系是银河系的极微小部分,太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动.银河系大得惊人.它是由一千多亿颗像太阳一样的恒星和大量的星际气体、宇宙尘埃组成的.如果从遥远的地方观察银河,整个银河系就像一个大铁饼,中间凸起,四周扁平.凸起的地方是它的核球,是恒星密集的地方,四周扁平的盘状区域称为“银盘”.银盘中的星星越靠近边缘越稀疏.核球的大小约为1万光年,而整个银河系的直径达10万光年.太阳距银河系的中心约3.3万光年,夏季,当地球转到太阳与银核之间时,满天繁星构成了一幅美丽的银河图景;冬季,地球转到银河的边缘一端,晚上能看到的恒星就少得多了.在银河系中,离太阳最近的一颗恒星称为比邻星,离太阳只有4.22光年.如果用最快的宇宙飞船,到比邻星去旅行的话,来回就得17万年.可想而知,宇宙之大,虽说是比邻也远在天涯.
如果把宇宙比喻为无边无际的海洋的话,那么,银河系只是大海中的一个很小很小的小岛.现在,人们已经把宇宙的“地平线”推到了100亿光年的地方,观察到的河外星系已在10亿个以上.目前,美国天文学家用哈勃望远镜拍摄了部分星空并求得星系密度,做出了宇宙星系总数达1250亿个的推算.在茫茫宇宙中,距银河系最近的星系是仙女星系,它距离我们超过200万光年.
千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的?直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的.在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸.大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现的宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的.然而,大爆炸理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西?
大爆炸后,星际空间普遍存在着极稀薄的物质,由于分布不均匀而往往分裂成团块,并向中心凝聚,成为弥漫星云.弥漫星云在逐步凝聚收缩的过程中进一步分裂,变成体积和质量更小而密度却更高的小球状星云.星云很庞大,半径起码有好几光年.它的外缘物质自由地向中心坠落,收缩进行得相当快,但也需几百万年的时间才能落到中心区.随着快收缩过程的进行,星云内部的密度迅速增大,温度快速升高,气压也相应增强,随之发生一系列的反应,使外缘物质下落的速度和小球状体的收缩速度减缓,即进入慢收缩阶段.一般把处于慢收缩阶段的天体称为原恒星,此阶段处于恒星的幼年期.
慢收缩开始后,中心区受强烈压缩而升温,直到最后中心温度升到约800~1000万摄氏度以上.在这样的高温下,氢原子核聚变为氦原子核并放出大量的能量.使向内收缩和向外膨胀的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上,是恒星的青壮年期.太阳正是一颗处于壮年期的恒星,它已在壮年期生活了46亿年,它还能保持现在状态约50亿年时间.
大质量恒星含氢多,它们中心的温度比小质量恒星高得多,其蕴藏的能量消耗比小的更快,只能在壮年期存活100万年,而小质量恒星可在壮年期存活上千亿年.恒星到了晚年时,除了外壳部分,它内部的氢基本上已转化成氦而使热核反应停止.这时恒星的中心部分就会在引力作用下发生收缩,使温度进一步升高,于是又开始了氦聚合反应,它的内部又重新燃烧起来,并且释放出巨大的能量,从而使外壳急剧膨胀.整个恒星便像气球一样被吹大了.外壳的膨胀便恒星的表面积增大,表面温度降低,而总发光量增加.这样,它就变成一颗亮度大、温度低的红色星——红巨星,50亿年后太阳也会变成一颗红巨星.
不同质量的红巨星有着不同的命运,质量在1~8个太阳质量之间的红巨星,会把周围物质喷射出去,中间萎缩的残骸则会变成白矮星.太阳最终也将会变成一颗白矮星.质量超过8个太阳的大红巨星经一系列核反应后,最后发生剧烈爆炸,爆炸时发出的光相当于107~1010倍太阳的光,使得原来很暗或根本看不见的恒星成为一颗亮星,这就是超新星.超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体,最终演变成中子星或黑洞.超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料.恒星来之于星云,又归之于星云,走完了它轰轰烈烈的一生.
千万年来人类对宇宙的渴望从来没有间断过,亿万人充满着恐惧、好奇和憧憬.为了探索无限的太空,无数人耗尽了生命,穷尽了智慧.1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射升空,人类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代.1969年7月21日,美国发射的“阿波罗—11”号飞船登月成功.完成了“我的一小步,人类一大步”的壮举.2003年10月15日9分50秒,杨利伟乘坐我国自行研制的“神舟”五号载人飞船进入太空,这是中国首次进行载人航天飞行.2004年1月3日,美国“勇气”号火星车在火星表面成功着陆,人类探索宇宙进入新的纪元.随着科学技术的不断发展,将会有更多的宇宙奥秘被我们揭开,终有一天,人们将会飞出太阳系,到宇宙深处去遨游.
从人类赖以生息繁衍的地球向外看,天空最引人注目的就是给人类光明和温暖的、灿烂辉煌的太阳.太阳是一颗恒星,它自己能发光发热.太阳的直径约为140万千米,地球的直径约为1.3万千米,太阳与地球相比,太阳的直径是地球直径的109倍.太阳的体积大约是地球体积的130万倍.太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围约可延伸到1光年以外.太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、八大行星(包括地球)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其他天体的质量总和不到太阳系总质量的0.2%.太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其他天体绕太阳公转,太阳系中的八大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转.
太阳系是银河系的极微小部分,太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动.银河系大得惊人.它是由一千多亿颗像太阳一样的恒星和大量的星际气体、宇宙尘埃组成的.如果从遥远的地方观察银河,整个银河系就像一个大铁饼,中间凸起,四周扁平.凸起的地方是它的核球,是恒星密集的地方,四周扁平的盘状区域称为“银盘”.银盘中的星星越靠近边缘越稀疏.核球的大小约为1万光年,而整个银河系的直径达10万光年.太阳距银河系的中心约3.3万光年,夏季,当地球转到太阳与银核之间时,满天繁星构成了一幅美丽的银河图景;冬季,地球转到银河的边缘一端,晚上能看到的恒星就少得多了.在银河系中,离太阳最近的一颗恒星称为比邻星,离太阳只有4.22光年.如果用最快的宇宙飞船,到比邻星去旅行的话,来回就得17万年.可想而知,宇宙之大,虽说是比邻也远在天涯.
如果把宇宙比喻为无边无际的海洋的话,那么,银河系只是大海中的一个很小很小的小岛.现在,人们已经把宇宙的“地平线”推到了100亿光年的地方,观察到的河外星系已在10亿个以上.目前,美国天文学家用哈勃望远镜拍摄了部分星空并求得星系密度,做出了宇宙星系总数达1250亿个的推算.在茫茫宇宙中,距银河系最近的星系是仙女星系,它距离我们超过200万光年.
千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的?直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的.在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸.大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现的宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的.然而,大爆炸理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西?
大爆炸后,星际空间普遍存在着极稀薄的物质,由于分布不均匀而往往分裂成团块,并向中心凝聚,成为弥漫星云.弥漫星云在逐步凝聚收缩的过程中进一步分裂,变成体积和质量更小而密度却更高的小球状星云.星云很庞大,半径起码有好几光年.它的外缘物质自由地向中心坠落,收缩进行得相当快,但也需几百万年的时间才能落到中心区.随着快收缩过程的进行,星云内部的密度迅速增大,温度快速升高,气压也相应增强,随之发生一系列的反应,使外缘物质下落的速度和小球状体的收缩速度减缓,即进入慢收缩阶段.一般把处于慢收缩阶段的天体称为原恒星,此阶段处于恒星的幼年期.
慢收缩开始后,中心区受强烈压缩而升温,直到最后中心温度升到约800~1000万摄氏度以上.在这样的高温下,氢原子核聚变为氦原子核并放出大量的能量.使向内收缩和向外膨胀的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上,是恒星的青壮年期.太阳正是一颗处于壮年期的恒星,它已在壮年期生活了46亿年,它还能保持现在状态约50亿年时间.
大质量恒星含氢多,它们中心的温度比小质量恒星高得多,其蕴藏的能量消耗比小的更快,只能在壮年期存活100万年,而小质量恒星可在壮年期存活上千亿年.恒星到了晚年时,除了外壳部分,它内部的氢基本上已转化成氦而使热核反应停止.这时恒星的中心部分就会在引力作用下发生收缩,使温度进一步升高,于是又开始了氦聚合反应,它的内部又重新燃烧起来,并且释放出巨大的能量,从而使外壳急剧膨胀.整个恒星便像气球一样被吹大了.外壳的膨胀便恒星的表面积增大,表面温度降低,而总发光量增加.这样,它就变成一颗亮度大、温度低的红色星——红巨星,50亿年后太阳也会变成一颗红巨星.
不同质量的红巨星有着不同的命运,质量在1~8个太阳质量之间的红巨星,会把周围物质喷射出去,中间萎缩的残骸则会变成白矮星.太阳最终也将会变成一颗白矮星.质量超过8个太阳的大红巨星经一系列核反应后,最后发生剧烈爆炸,爆炸时发出的光相当于107~1010倍太阳的光,使得原来很暗或根本看不见的恒星成为一颗亮星,这就是超新星.超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体,最终演变成中子星或黑洞.超新星爆发对于星际物质的化学成分有关键影响,这些物质又是建造下一代恒星的原材料.恒星来之于星云,又归之于星云,走完了它轰轰烈烈的一生.
千万年来人类对宇宙的渴望从来没有间断过,亿万人充满着恐惧、好奇和憧憬.为了探索无限的太空,无数人耗尽了生命,穷尽了智慧.1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射升空,人类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代.1969年7月21日,美国发射的“阿波罗—11”号飞船登月成功.完成了“我的一小步,人类一大步”的壮举.2003年10月15日9分50秒,杨利伟乘坐我国自行研制的“神舟”五号载人飞船进入太空,这是中国首次进行载人航天飞行.2004年1月3日,美国“勇气”号火星车在火星表面成功着陆,人类探索宇宙进入新的纪元.随着科学技术的不断发展,将会有更多的宇宙奥秘被我们揭开,终有一天,人们将会飞出太阳系,到宇宙深处去遨游.