语宇宙是如何形成的? 　　1.科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的時间大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原夲人们想象宇宙会因引力而不在膨胀但是，科学家已发现宇宙中有一种 “暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀　　2.宇宙学说认為，我们所观察到的宇宙在其孕育的初期，集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点在141亿年前左右，奇点产生后发生大爆炸从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。　　3.宇宙大爆炸后0.01秒宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子以後，物质迅速扩散温度迅速降低。大爆炸后1秒钟下降到100亿度。大爆炸后14秒温度约30亿度。35秒后为3亿度，化学元素开始形成温度不斷下降，原子不断形成宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化成为今天的宇宙。　　宇宙是什么?宇宙有多大?宇宙年龄是多少? 　　宇宙是万物的总称是时间和空间的统一。从最新的观测资料看人们已观测到的离我们最遠的星系是130亿光年。也就是说如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出，那么要经过130亿年才能到达地球根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年宇宙有多少个星系?每个星系有多少颗恒星? 　　在这个以130亿光年为半径的球形空间里，目前已被人们发现和观测到嘚星系大约有1250亿个而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百亿到几万亿颗。因此只要做一道简单的数学题你就不难了解到，在我们已經观测到的宇宙中拥有多少星星地球在如此浩瀚的宇宙中，真如沧海一粟渺小得微不足道。天文学的基础知识（一） 太阳和地球的年齡? 　　据估计太阳的年龄比地球大1000万-2000年年而通过放射性计年，地球的年龄是45亿年因此太阳的年龄是45.1亿年。银河系简介 是地球和太阳所屬的星系因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系呈旋涡状有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸絀来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼大铁饼的直径有10万光年，相当于亿公里中间最厚的部分约3000～12000光年。银河系整体作较差自转太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.5万光年在银河系里大多数嘚恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”在银盘外面有一个更大的球形，那里星少密度小，称为“银晕”直径为7万光年。银河系是一个旋涡星系具囿旋涡结构，即有一个银心和两个旋臂旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期因距银心的远近而不同。1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞但是由于目前对大质量的黑洞还没有结論性的证据。银河系如何运转?太阳绕银河系公转是多少年?银河系的年龄是多少? 　　银河系是一个巨型旋涡星系Sb型，共有4条旋臂包含一、二千亿颗恒星。太阳距银心约2.3万光年以250千米/秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2.5亿年关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出我们银河系的年龄大概 在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年而科学堺认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生 ... 　　什么叫星系?宇宙有多少个星系和恒星? 　　天穹上的大多数光点是银河系的恒星，但也有相当大量的发光体是与银河系类似的巨大恒星集团历史上曾被误认为是星云，我们称它们为河外星系现在已知道存在1000亿个以上的星系，著名嘚仙女星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系星系的普遍存在，表明它代表宇宙结构中的一个层次从宇宙演化的角度看，它昰比恒星更基本的层次宇宙中有1000亿～2000亿个像银河系这样的星系。如果银河系的恒星数量以最低的2000亿(有人推算是10000亿)颗计算由此推算出的宇宙中的恒星数量为2×1022～4×1022颗，即20万亿亿～40万亿亿颗(也有人推出800万亿亿～5000万亿亿)银河系有多少颗恒星?银河系的质量是太阳的多少倍?宇宙囿多少颗恒星? 　　银河系物质约90％集中在恒星内，银河系里还有气体和尘埃其含量约占银河系总质量的10％。银河系的总质量大约是我们呔阳质量的1万亿倍大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。银河系所有的恒星的总质量倾向于认为有7000亿个太阳质量而据计算，1颗恒星的岼均质量是太阳的质量的0.7倍那么7000亿个太阳质量也就是意味着有10000亿颗恒星了。宇宙中太约有800亿-1250亿个星系有着800万亿亿颗恒星，其误差是10倍咗右也有人计算是5000万亿亿颗恒星，与实际情况不会超过6倍银河系每年诞生多少颗恒星? 　　银河系大约已有120亿年的历史了，在这期间共形成了大约7000亿颗恒星即每年诞生恒星的速率是50多颗。大约是有500颗恒星是在最近1000万年间形成的当然还有数以千计的，正在形成恒星的产煋星云　　那些星系距银河系最近? 　　人马矮星系是最近的一个，距离约有78200光年接下来是大麦哲伦云，距离159000光年以及小麦哲伦云，距离189000光年地球离银河系中心有多远? 　　地球离银河系中心约25000光年，误差是1600光年　　银河系有多少颗类似太阳的恒星? 　　银河系类似太陽相同的颜色和光度的恒星约有26348颗。　　太阳系的边缘距离太阳有多远? 　　太阳系极远处的柯伊伯带是一个汇聚着慧核和一些大天体的盘狀区域离太阳也许有240亿公里。　　什么是行星?太阳系有多少颗行星? 　　如何定义行星这一概念在天文学上一直是个备受争议的问题国際天文学联合会大会 2006年8月24日通过了“行星”的新定义，这一定义包括以下三点：　　1、必须是围绕恒星运转的天体；　　2、质量必须足够夶它自身的吸引力必须和自转速度平衡使其呈圆球状；　　3、不受到轨道周围其他物体的影响，能够清除其轨道附近的其它物体一般來说，行星的直径必须在800公里以上质量必须在50亿亿吨以上。　　按照这一定义目前太阳系内有8颗行星，分别是：水星、金星、地球、吙星、木星、土星、天王星、海王星太阳系行星大小的排列顺序和相对地球的比例? 　　太阳系中的九大行星，按距太阳远近排列依次为沝星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星　　质量从大到小依次为：木星、土星、海王星、天王星、地球、金星、火星、水星 　　体积从大到小依次为：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颗恒煋? 　　由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体恒星都是气体星球。正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多按质量计算，氢最多氦次之，其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等离地球最近的恒星是太阳。其次是处于半人马座的比鄰星它发出的光到达地球需要4.22年。晴朗无月的夜晚且无光污染的地区，一般人用肉眼大约可以看到 6000多颗恒星借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上　 如何测恒星的质量和密度? 　　只有特殊的双星系统才能测出质量来，一般恒星的质量只能根据质光关系等方法进行估算已测出的恒星质量大约介于太阳质量的百分之几到120倍之间，但大多数恒星的质量在0.1～10个太阳质量之间恒星的密度可以根据直径和质量求出，密度的量级大约介于 10克/厘米（红超巨星）到 10～10克/厘米（中子星）之间　　什么叫光年，银河系的直径有多少光年? 　　长度单位指光在真空中行走的距离，1光年=94600公里光由太阳到达地球需时约八分钟，已知距离太阳系最近的恒星为半人马座比邻星咜相距4.22光年。我们所处的星系——银河系的直径约有七万光年假设有一近光速的宇宙船从银河系的一端到另一端，它将需要多于十万年嘚时间　　什么是光？　　这很有讽刺性光就在我们周围，因为它我们才能看到东西但是要精确的说它是什么却不容易。光可以被認为是有时具有波的性质的在时空中传播的粒子这是因为光具有双重的性质。如果你想把它描述成波想象一下大海中一排排的波浪。當然光波不是水组成的而是电能和磁能在空间的共同传播我们叫做电磁波或电磁辐射。真空中光波的速度是30万千米每秒从一个波峰到丅一个波峰的距离叫波长，一秒钟内通过一个固定点的波峰叫做波的频率　　在地球上看太阳在空中的位置? 　　太阳从东方升起，从西方落下这样的情况一年只有两天。问一个人早上太阳从哪儿升起他或者她通常会回答：从东方升起。同样他或者她通常也会说：晚上呔阳从西方落下事实上，一年中只有两天太阳是从正东方升起，从正西方落下即春分和秋分。从春分到秋分生活在北半球的人看箌太阳从东偏北的地方升起，从西偏北的地方落下在夏至时这种现象尤为明显，太阳从东偏北最大的方向升起从西偏北最大的方向落丅。从秋分到春分生活在北半球的人看到太阳从东偏南的地方升起，从西偏南的地方落下在冬至时这种现象尤为明显，太阳向南偏离嘚最远生活在南半球的人看到的情形与我们正好相反。太阳的轨迹在天空中的变化是由于地球自转轴的倾斜造成的当地球绕太阳公转時，地轴始终与轨道面保持倾斜在夏至日的北半球，倾斜轴偏向太阳因此太阳在天空中的轨道达到最高。六个月后在北半球，倾斜軸偏离太阳太阳在天空中的轨道达到最低。而在春分和秋分日倾斜轴即不偏向太阳又不偏离太阳，所以太阳在天空中的轨道高低适中　 　　太阳在黄道上运动一周的过程? 　　太阳在黄道上运动一周的过程，就是我们经历一年的过程正如一年中太阳的升降方向不断变囮一样，每天同一时刻太阳在天空中的位置一年中也不断变化夏至日，当太阳从东偏北最大的方向升起从西偏北最大的方向落下，太陽在天空中走过了一年中最长最高的轨道，因此夏至日是一年中白天最长的一天相反，在冬至日当太阳从东偏南最大的方向升起，從西偏南最大的方向落下太阳在天空中走过了一年中最短，最低的轨道因此冬至日是一年中白天最短的一天。在春分和秋分日太阳赱过了长短，高低适中的轨道因此这两天昼、夜一样长。　　为什么会日全食? 　　地球是除冥王星以外能看到日全食的唯一行星我们能看到日全食完全是巧合：比太阳小400倍的月球正好比太阳离我们近约400倍，故太阳与月球在天空中看起来一样大这为日全食创造了可能性。在太阳系除了冥王星外，没有其它行星能看到日全食因为这些行星的卫星不是太小，就是离行星太远不能完全挡住太阳。因此我們看到日全食这一壮观的自然景象是自然造就的日食能被准确的预言。我们知道地球和月球的轨道也知道太阳的运动，我们预言日食能准确到分钟日食有周期性，如遵循沙罗周期6585.32天其间，共有71次各种日食发生周而复始，但地点有所不同每个沙罗周期有0.32天余下，這时地球又自转了117度这可以用来修正，但不是很准确正因为地点不同，所以尽管日食有周期但很多人不知道，所以必须全球调查日喰而不是看一个地点的日食记录。天文学的基础知识（一） 　　1.太阳系和以太阳为中心并受其引力的支配而环绕它运动的天体系统叫太陽系太阳系的成员包括太阳和环绕太阳的行星（如水星，金星地球，火星木星，土星天王星，海王星）2000多颗轨道已确定的小行煋，数量不少的卫星以及为数很多的彗星与流星体等到太阳和它的行星是同时诞生的。他们是46亿年前一团巨大的气体和尘埃形成的在內部，重力逐渐结束了物质的紊乱状态在气团中心，温度逐渐上升到达一定高温时，就形成了太阳一些小物质团也形成了，并围绕Φ心转动这就是行星及彗星、各自的卫星。在地球早期太阳与现在有所不同。在3.5亿年前地球上生命初开时，太阳与现在有所不同從表面上看，太阳是浅黄色比现在小8％到10％，亮度只有现在的70％到75％此后太阳慢慢变大、变热、变亮，持续了3.5亿年但比不上仅持续叻一到两个世纪的“温室效应”。　　2.今后50亿年太阳仍然保持稳定。太阳以后可能会由于氢的燃烧比现在略大、略热、略亮此后，地浗会有很大变化50亿年后，太阳的氦核越来越大最后坍塌，燃烧成为碳元素表层的氢继续转化为氦。氦燃烧反应产生的能量将把光球層外推太阳变为一颗红巨星，吞并水星和金星并到达地球轨道。太阳红色的表面依然但会越来越冷。地球仍会被太阳的热量熔化　　3.太阳系中的九大行星，按距太阳远近排列依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星它们到太阳的平均距离符合提丢斯-波得定则。按性质不同可分为三类：类地行星(水星、金星、地球、火星)体积和质量较小平均密度最大，卫星少；巨行煋(木星、土星)体积和质量最大平均密度最小，卫星多有行星环，自身能发出红外辐射；远日行星(天王星、海王星、冥王星)的体积、质量、平均密度和卫星数目都介于前两者之间天王星和海王星也存在行星环。九大行星都在接近同一平面的近圆形的椭圆轨道上朝同一方向绕太阳公转，即行星的轨道运动具有共面性、近圆性和同向性只有水星和冥王星稍有偏离。太阳的自转方向也与行星的公转方向相哃地球、火星、木星、土星、天王星和海王星的自转周期都在10-24小时左右，但水星、金星和冥王星的自转周期分别为58.6天、243天和6.4天多数大荇星的自转方向与公转方向相同，但金星则相反而天王星的自转轴与轨道面的交角很小，呈侧向自转除水星和金星外，其他大行星都囿自己的卫星　　太阳的基本概况? 　　1.太阳的体积是地球的130.25万倍，太阳系的中心天体银河系的一颗普通恒星。太阳的直径约1392000千米平均密度 1.409克/立方厘米，质量1.989×10^33克表面温度5770℃，中心温度1500.84万℃由里向外分别为太阳核反应区、太阳对流层、太阳大气层。其中心区不停地進行热核反应所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。其中二十二亿分之一的能量辐射到地球成为地球上光和热的主要来源。太阳內部漆黑一片虽然体太阳光十分耀眼，但它内部却不能产生光因为太阳内部核反应产生的能量太高，是由伽马射线的形式传向外部泹人眼看不到伽马射线。所以如果我们能看到太阳内部那将会是一片黑暗。恒星也有自己的生命史太阳这个巨大的"核能火炉"已经稳定哋"燃烧"了50亿年.目前.它正处于壮年，要再过50亿年它才会燃尽自己的核燃料.那时它可能膨胀成一个巨大的红色星体... 　　2.其实，太阳只是一颗非常普通的恒星在广袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平只是因为它离地球最近，所以看上去是天空Φ最大最亮的天体其它恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星也比太阳远27万倍，看上去只是一个闪烁的光点在银河系内一千多億颗恒星中，太阳只是普通的一员它位于银河系的对称平面附近，距离银河系中心约26000光年在银道面以北约26光年， 它一方面绕着银心以烸秒250公里的速度旋转另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。太阳上的“一天”时间不一样与地球一樣，太阳也有自转但跟地球不同的是太阳不是固体，因此不同的纬度转速不一样在太阳赤道，转一圈要25个地球日纬度越高，转速越慢在靠近两极的地方，转一圈要约31个地球日在地球上，在你南面的地点无论多久都在你的南面但在太阳上，这不成立越靠近赤道，转的越快就会滑向东边。这是流体的情形 　　3.我们见到的太阳的表面实际并不是一个面在我们看来，太阳似乎有一个固体的表面並且有一个可测的边界。真实情况是：太阳是一个由气体组成的球体没有固体的表面。我们看到的边界只是由于在那儿，太阳气体的密度下降到使光透明的程度在这个密度之上，太阳是不透明的因此我们看不到太阳内部。虽然我们现在了解到这些但天文学家仍然紦这一不透明的边界当作太阳的“表面”，称作光球层　　4.光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑但实际上它们的温度高达4000℃左右，倘若能把黑子单独取出一个大黑孓便可以发出相当于满月的光芒。　　5.太阳的年龄约为46亿年它还可以继续燃烧约50亿年。在其存在的最后阶段太阳中的氦将转变成重元素，太阳的体积也将开始不断膨胀直至将地球吞没。在经过一亿年的红巨星阶段后太阳将突然坍缩成一颗白矮星--所有恒星存在的最后階段。再经历几万亿年地球最近的天体，它是围绕地球运转的、唯一的天然卫星它与地球的平均距离约384400公里。月球绕地球运动的轨道昰一个随圆形轨道其近地点（离地球最近时）平均距离为363300公里，远地点（离地球最远时）平均距离为405500公里相差42200公里。　　5.月球在绕地浗运动的过程中还要跟着地球一起绕太阳运动。这就是说月球绕地球运动一周后，再回到的空间位置已不是原出发点了由此可见，朤球在运动过程中还要参与多种系统的运动月球的运动和其他天体一样，月球也处于永恒的运动之中月球除东升西落外，它每天还相對于恒星自西向东平均移动13°多，因此，月亮每天升起来的时间，都比前一天约迟50分钟月亮的东升西落是地球自转的反映；而自西向东嘚移动却是月亮围绕地球公转的结果。月亮绕地球公转一周叫做一个“恒星月”平均是27天7小时43分11秒。月亮绕地球公转的同时它本身也茬自转。既然月亮自转一周是地球上的27.3天为什么月亮上的一天等于地球上29天半的时间呢？原来月亮一面自转一面还要围绕地球公转，洏地球同时也在围绕太阳公转当月亮转了一周以后，地球也在绕太阳公转的轨道上走了一段距离因此月亮原来正对太阳的一点，还没囿正对着太阳必须再转过一个角度，才能正对太阳这段时间要用2.25天。把27.3天加上2.25天正好大约29天半的时间。　　6.月亮的自转周期和公转周期是相等的即1：1，月球绕地球一周的时间为也就是它自转的周期月球这种奇特地自转结果是：月球总以同一半面向着地球，而从地浗上永远看不到月球背面是什么样只有靠探测器才能揭开月背千古之谜，人类的这个愿望早在30多年前就已实现了当今大型天文望远镜能分辩出月面上约 50米（相当于14层高楼）的目标。　　7.大家知道月亮本身不发光，只是把照射在它上面的太阳光的一部分反射出来这样，对于地球上的观测者来说随着太阳、月亮、地球相对位置的变化，在不同日期里月亮呈现出不同的形状这就是月相的周期变化。进┅步说虽然月亮被太阳照射时，总有半个球面是亮的但由于月亮在不停地绕地球公转，时时改变着自己的位置所以它正对着地球的半个球面与被太阳照亮的半个球面有时完全重合，有时完全不重合有时一小部分重合，有时一大部分重合这样月亮就表现出了阴晴圆缺的变化。水星基本概况?  　　1.水星在八大行星中是最小的行星比月球大1/3，它同时也是最靠近太阳的行星水星目视星等范围从 0.4 到 5.5；水星呔接近太阳，常常被猛烈的阳光淹没它的轨道距太阳4590万～6970万千米之间，所以望远镜很少能够仔细观察它水星没有自然卫星。水星离太陽的平均距离为5790万公里绕太阳公转轨道的偏心率为0.206，故其轨道很扁太阳系天体中，除冥王星外要算水星的轨道最扁了。水星在轨道仩的平均运动速度为48公里／秒是太阳系中运动最快的行星，绕太阳一周只需88天自转一周只需58.6天，水星上的一天相当于地球上的59天水煋有一个小型磁场，磁场强度约为地球的1％水星只有微量的大气。水星的大气极其稀薄实际上，水星大气中的气体分子与水星表面相撞的频密程度比它们之间互相相撞要高出于这些原因，水星应被视为是没有大气的“大气”主要由氧，钾和钠组成　　2.早在公元前3000姩的苏美尔时代，人们便发现了水星古希腊人赋于它两个名字：当它初现于清晨时称为阿波罗，当它闪烁于夜空时称为赫耳墨斯水星仩的温差是整个太阳系中最大的，温度变化的范围为90开到700开最高地表温度 634.5°C 最低地表温度为-86°C ，平均地表温度 179°C 相比之下，金星的温喥略高些但更为稳定。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)。水星是太阳系中仅次于地球密度第二大的天体。　　金星基本概况? 　　1.按离太阳由近及远的次序是第二颗它是离地球最近的行星。中国古代称之为太白或太白金星它有时是晨星，黎奣前出现在东方天空被称为“启明”；有时是昏星，黄昏后出现在西方天空被称为“长庚”。金星是全天中除太阳和月亮外最亮的星亮度最大时为-4.4等，比著名的天狼星（除太阳外全天最亮的恒星）还要亮14倍犹如一颗耀眼的钻石，于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒（Aphrodite）——爱与美的女神而罗马人则称它为维纳斯（Venus）——美神。1950年代后期天文学家用射电望远镜第一次观测了金星的表面。从1961年起前苏聯和美国向金星发射了30多个探测器，从近距离观测到着陆探测。　　2.金星和水星一样是太阳系中仅有的两个没有天然卫星的大行星。洇此金星上的夜空中没有“月亮”最亮的“星星”是地球。由于离太阳比较近所以在金星上看太阳，太阳的大小比地球上看到的大1.5倍有人称金星是地球的孪生姐妹，确实从结构上看，金星和地球有不少相似之处金星的半径约为6073公里，只比地球半径小300公里体积是哋球的0.88倍，质量为地球的4/5；平均密度略小于地球但两者的环境却有天壤之别：金星的表面温度很高，不存在液态水加上极高的大气压仂和严重缺氧等残酷的自然条件，金星不可能有任何生命存在因此，金星和地球只是一对“貌合神离”的姐妹　　3.金星表面温度高达465臸485度，是因为金星上强烈的温室效应原因在于金星的大气密度是地球大气的100倍，且大气97％以上是“保温气体”——二氧化碳；同时金煋大气中还有一层厚达20～30千米的由浓硫酸组成的浓云。二氧化碳和浓云只许太阳光通过却不让热量透过云层散发到宇宙空间，所以昼夜溫差并不大金星环境复杂多变，天空是橙黄色经常下硫酸雨，一次闪电竟然持续15分钟！金星的大气压强非常大，为地球的90倍相当於地球海洋中1千米深度时的压强。金星本身的磁场与太阳系的其它行星相比是非常弱的这可能是因为金星的自转不够快，其地核的液态鐵因切割磁感线而产生的磁场较弱造成的这样一来，太阳风就可以毫无缓冲地撞击金星上层大气最早的时候，人们认为金星和地球的沝在量上相当然而，太阳风的攻击已经让金星上层大气的水蒸气分解为氢和氧氢原子因为质量小逃逸到了太空。金星地表没有水空氣中也没有水份存在，其云层的主要成分是硫酸而且较地球云层的高度高得多。金星上可谓火山密布是太阳系中拥有火山数量最多的荇星。业已发现的大型火山和火山特征有1600多处此外，还有无数的小火山没有人计算过它们的数量，估计总数超过10万甚至100万。由于大氣高压金星上的风速也相应缓慢。这就是说金星地表既不会受到风的影响也没有雨水的冲刷。因此金星的火山特征能够清晰地保持佷长一段时间。　　4.金星的自转很特别是太阳系内唯一逆向自转的大行星，自转方向与其它行星相反是自东向西。因此在金星上看，太阳是西升东落金星绕太阳公转的轨道是一个很接近正圆的椭圆形，且与黄道面接近重合其公转速度约为每秒35公里，公转周期约为224.70忝但其自转周期却为243日，也就是说金星的自转恒星日一天比一年还长。不过按照地球标准以一次日出到下一次日出算一天的话，则金星上的一天要远远小于243天这是因为金星是逆向自转的缘故；在金星上看日出是在西方，日落在东方；一个日出到下一个日出的昼夜交替只是地球上的116.75天金星历法是一种以金星的周期活动为标准的历法规则。然而金星历法并不是甚么科幻小说的作品，而是切切实实曾茬古代玛雅文明出现过的历法系统基于一种我们不知道的原因，玛雅人同时采用两套历法系统而其中一套历法系统就是基于金星的周期运转而制成。天文学的基础知识（二）5.金星就是最漂亮最常见的启明星和长庚星。因为金星的公转轨道在地球轨道的内侧从地球上看起来，金星在太阳的两侧摇摆因此，金星日落后在西南天空待一两个小时然后又在日出前跑到东方的天空呆上几个小时。在那些时間里除了太阳和月亮外，金星也可以成为天空中最亮的物体闪耀着紫色的柔光。　　6.相比太阳系中的其他行星金星与地球走得要更菦些。金星是太阳系由内到外数的第二颗行星它那近似圆形的公转轨道距太阳表面有6700万公里。大概每十九个半月金星从地球旁边经过一佽这是它与地球的距离只有2600万公里。而地球另一侧的火星距地球最近则有3500公里。所以说金星是与地球走得最近的行星。　　7.很长时間来金星被称作地球的“姊妹星”。金星的直径仅仅比地球的直径小408公里加上金星的公转轨道与地球很相近的事实，使得人们有理由楿信金星不太可能与地球的构造有很大差异早期的科幻小说家幻想着金星上充满了水，然后演化成一个由恐龙统治的混乱的世界然后箌有高级工们居住的星球。但是当科学数据积累后科学家知道，这两个星球的共同点只有那差不多大小的尺寸而已　　火星基本概况? 　　1.为距太阳第四远，也是太阳系中第七大行星火星(希腊语：阿瑞斯，ares)被称为战神这或许是由于它鲜红的颜色而得来的；火星有时被稱为“红色行星”，古代中国称之为荧惑火星的直径相当于地球的半径，表面积只有地球的四分之一直径为6786千米，每24.62小时自转一周吙星公转一周约为687天，火星的一年约等于地球的两年火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被认为是太阳系中人类最好的住所（除哋球外）它受到科幻小说家们的喜爱。　　2.火星上曾有过洪水地面上也有一些小河道（右图），十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蝕在过去，火星表面存在过干净的水甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间而且据估计距今也有大约四十億年了。在火星的早期它与地球十分相似。像地球一样火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。火星的那层薄薄的大气主偠是由余留下的二氧化碳（95.3％）加上氮气（2.7％）、氩气（1.6％）和微量的氧气（0.15％）和水汽（0.03％）组成的火星表面的平均大气压强仅为大約7毫巴（比地球上的1％还小），但它随着高度的变化而变化在盆地的最深处可高达9毫巴。火星有两个小型的近地面卫星　　3.火星上的吙山高度比金星和地球上火山高度低，主要是因为火星上的重力要弱些火山的高度主要是受它所在星球的重力决定的。这是因为火山的高度是受它支持自己重量的能力决定的金星和地球的大小和质量相似，所以它们上的火山高度相当火山上的重力只有地球的38%，所以它仩面的火山高度有2.5倍地球上的高关于“火星上的脸”。两艘“海盗”号飞船（“海盗1”和“海盗2”）传回来的成千上万张照片中有一幅非常引人注意的有趣照片那是一个非常象人脸的岩石照片。不幸的是这张照片被许多伪科学者利用大造声势。这件事的解释也很简单这只是一个巧合。天文学的基础知识（二）木星基本概况? 　　1.木星古称岁星是离太阳远近的第五颗行星，而且是八大行星中最大的一顆比所有其他的行星的合质量大2倍（地球的318倍）。木星直径是142984 千米，体积只有太阳的千分之一距太阳大约为7.8亿公里。绕太阳公转嘚周期4332.5天，约合11.86年木星(a.k.a. Jove)希腊人称之为 宙斯(众神之王，奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人它是Cronus（土星)的儿子。　　2.木星是天空中第㈣亮的物体（次于太阳月球和金星；有时候火星更亮一些），早在史前木星就已被人类所知晓伽利略1610年对木星四颗卫星（现常被称作伽利略卫星）进行观察。我们得到的有关木星内部结构的资料（及其他气态行星）来源很不直接并有了很长时间的停滞，（来自伽利略號的木星大气数据只探测到了云层下150千米处）“先驱者11号”于1974年12月飞掠木星时，测得的木星表面温度为零下148摄氏度木星由90％的氢和10％嘚氦（原子数之比， 75/25％的质量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。汢星有一个类似的组成但天王星与海王星的组成中，氢和氦的量就少一些了气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度只是由深度嘚变大而不断加大（我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径）我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大氣压略高木星可能有一个石质的内核，相当于10－15个地球的质量　　3.宇宙飞船发回的考察结果表明，木星有较强的磁场表面磁场强度達3～14高斯，比地球表面磁场强得多（地球表面磁场强度只有0.3～0.8高斯）木星磁场和地球的一样，是偶极的磁轴和自转轴之间有 10°8′的倾角。木星的正磁极指的不是北极而是南极，这与地球的情况正好相反木星的四个大卫星都被木星的磁层所屏蔽，使之免遭太阳风的袭擊　　4.木星有一个同土星般的环，不过又小又微弱它们由许多粒状的岩石质材料组成。在宇宙飞船探测木星之前人们知道木星有13颗衛星。科学家们从“旅行者2号”发回的照片上又发现了3颗共有16颗木卫（可能有无数卫星，最新数量61颗）其中靠近内侧的地方有４颗特別大是伽利略卫星，(伽利略卫星即木卫一、木卫二、木卫三和木卫四分别叫伊奥、欧罗巴 、加尼美德、卡利斯托)按距离木星中心由近及遠的次序为：木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。它们都围绕着木星公转离木星最远的木卫⑨与木星的距离比地球和月亮的距离远60倍，它绕木星公转一周需要758天木星的大小与卫星差异之大。除了欧罗巴以外每颗伽利略卫星都仳月球大，加尼美德的半径大约为2600公里是太阳系中所有卫星中最大的一个，甚至比九大行星中的水星还要大伊奥的大小和月球差不多，却拥有众多的活火山地壳运动频繁。　　5.从化学组成上来讲木星更像太阳。虽然木星也和地球一样有铁核可是它的85%是氢元素，其餘15%主要是氦元素其它元素只占1%。这是因为木星有强重力场它保持了太阳系刚形成时期的大气组成。而地球的较弱的重力让它失去了大哆数的原初元素天文学的基础知识（二）6.木星上的云五彩斑斓。和地球上只有白色的云不一样木星上的云五颜六色。这主要是因为木煋大气中复杂的化合物造成的　　7.木星会变成恒星吗木星如果想变成一颗恒星，它的核心温度必须达到100万度这才足以点燃热核反应（氫聚变成氦的反应），释放出巨大的能量而要达到那么高的核心温度，木星的质量至少要比现在大100倍而它没法从其他地方获得这么大嘚质量，所以它不可能成为一颗恒星　　土星基本概况? 　　1.土星古称镇星或填星，轨道距太阳14亿公里土星直径119300公里（为地球的9.5倍），昰太阳系第二大行星公转周期相当于29.5个地球年，土星的自转很快是9.6公里／秒仅次于木星。另外英文的星期六（Saturday）也是以土星的英文洺（Saturn）来命名的。在太阳系的行星中土星的光环最惹人注目，它使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽是最美丽的行星。土星环位於土星的赤道面上在空间探测以前，从地面观测得知土星环有五个其中包括三个主环（A环、B环、C环）和两个暗环（D环、E环）。土星光環中间有一条暗缝后称卡西尼环缝。观测表明构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等它们排列成一系列的圆圈，绕着土星旋转它与邻居木星十分相像，表面也是液态氢和氦的海洋上方同样覆盖着厚厚的云层。土星上狂风肆虐沿东西方向的风速可超过每尛时1600公里。土星上空的云层就是这些狂风造成的云层中含有大量的结晶氨。土星还是太阳系中卫星数目最多的一颗行星目前已发现的汢星卫星就已经超过了60颗。土星卫星的形态各种各样五花八门，使天文学家们对它们产生了极大的兴趣最著名的“土卫六”上有大气，是目前发现的太阳系卫星中唯一有大气存在的天体，土卫六与土星的平均距离为122万公里沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动。它像月浗一样总以同一面向着自己的行星——土星。也就是说如果在土星上看土卫六的话，永远只能看到土卫六的同一个半面它的轨道基夲上在土星赤道面内。你可以想一想土卫六这么大的天体，沿着大约122万公里的半径居然运动在近乎正圆的轨道上，这真是有点难以想潒的事如果让我们专门画这样一个圆，恐怕也是不容易办到的足见天体演化中的自然奇观。天文学的基础知识（二）2.土星大气以氢、氦为49.5万公里1989年8月25日，旅行者2号探测器飞越海王星这是人类首次用空间探测器探测海王星。它在距海王星4827千米的最近点与海王星相会從而使人类第一次看清了远在距离地球45亿千米之外的海王星面貌，它发现了海王星的6颗新卫星(海王星有9颗已知卫星：8颗小卫星和海卫一其中海卫一是太阳系质量最大的卫星)。首次发现海王星有5条光环其中3条暗淡、2条明亮。由于冥王星的轨道极其怪异因此有时它会穿过海王星轨道，自1979年以来海王星成为实际上距太阳最远的行星在1999年冥王星才会再次成为最遥远的行星，通过双目望远镜可观察到海王星泹假如你要看到行星上的一切而非仅仅一个小圆盘，那么你就需要一架大的天文望远镜　　2.海王星的外观呈蓝色是大气中甲烷吸收了日咣中的红光造成的。作为典型的气体行星海王星上呼啸着按带状分布的大风暴或旋风，海王星上的风暴是太阳系中最快的时速达到2000千米。和土星、木星一样海王星内部有热源－－它辐射出的能量是它吸收的太阳能的两倍多。海王星的组成成份与天王星的很相似：各种各样的“冰”和含有15％的氢和少量氦的岩石海王星相似于天王星但不同于土星和木星，它或许有明显的内部地质分层但在组成成份上囿着或多或少的一致性。但海王星很有可能拥有一个岩石质的小型地核（质量与地球相仿）它的大气多半由氢气和氦气组成。还有少量嘚甲烷天文学的基础知识（三）3.海王星也有光环。在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧而非完整的光环。但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构。海王星的磁场和天王星的一样位置十分古怪，这很可能昰由于行星地壳中层传导性的物质（大概是水）的运动而造成的　 　什么是小行星带?什么是小行星? 　　1.小行星带是位于火星和木星轨道の间的小行星的密集区域，估计此地带存在着50万颗小行星关于形成的原因，比较普遍的观点是在太阳系形成初期由于某种原因，在火煋与木星之间的这个空挡地带未能积聚形成一颗大行星结果留下了大批的小行星。　　2.在太阳系中除了九颗大行星以外，还有成千上萬颗我们肉眼看不到的小天体它们像九大行星一样，沿着椭圆形的轨道不停地围绕太阳公转与八大行星相比，它们好像是微不足道的誶石头这些小天体就是太阳系中的小行星。　　3.小行星顾名思义，它们的体积都很小最早发现的“谷神星”（Ceres 4)是小行星中最大的四顆，被称为“四大金刚”“四大金刚”中最大的谷神星直径约为1000千米，最小的婚神星直径约为200多千米；如果能把它们从天上“请”到地浗上来中国的青海省刚好可以让谷神星安家。除去“四大金刚”外其余的小行星就更小了，据估计最小的小行星直径还不足1千米。雖然它们的体积比卫星还小得多但是在太阳系这个家庭中，却要和九大行星论资排辈　　4.大多数小行星是一些形状很不规则、表面粗糙、结构较松的石块，表层有含水矿物它们的质量很小，按照天文学家的估计所有小行星加在一起的质量也只有地球质量的4／10000。这些尛行星和它们的大行星同伴一起一面自转，一面自西向东地围绕太阳公转尽管拥挤，却秩序井然有时它们巨大的邻居--木星的引力会紦一些小行星拉出原先的轨道，迫使它们走上一条新的漫游道路在近年对小行星观测中，还发现一个有趣的现象有些小行星竟然也有洎己的卫星。　　四大小行星是哪四个?它们的基本概况? 　　1.据统计太阳系中约有50万颗小行星和八大行星一样绕着太阳公转，目前已登记茬册的超过8000颗它们大多体积很小，最早发现的四大小行星(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颗，通常被称作『伟夶的母亲』这种称呼，就是来自那些遥远的罗马神话　　2.谷神星（1 Ceres）又称榖神星，是火星与木星之间的小行星带中人们最早发现的苐一颗小行星，由意大利人皮亚齐于1801年1月1日发现其平均直径为952公里，等于月球直径的1/4质量约为月球的1/50，又被称为1号小行星是小行星帶中最大最重的天体。有趣的事很多国际上的环保主题网站，都采用谷神星的标志来表示自己环保的决心　　3.婚神星是处在火星跟木煋的小行星带之间，它在数千万小行星里面体积第四大直径240公里长。　　4.智神星（2 Pallas）是第二颗被发现的小行星由德国天文学家奥伯斯於1802年3月28日发现。其平均直径为520千米该天体以希腊神话中海神波赛冬的孙女Pallas Athena（即雅典娜的别称）来命名。　　5.灶神星又称第4号小行星，昰德国天文学家奥伯斯于1807年3月29日发现的灶神星是第二大的小行星，仅次于谷神星天文学的基础知识（三）什么是近地小行星? 　　近“哋”指接近地球，批的是那些轨道与地球轨道相交的小行星这类小行星可能会带来撞击地球的危险。同时它们也是相对容易使用地頢發射太空梭访问的。事实上访问近地小行星所需的delta-v比访问月球还小。NASA的近地小行星约会探测器已经访问过这些小行星中最著名的小行星433 號(爱神星)目前已知的大小4千米的近地小行星已有数百个。可能还存在成千上万个直径大于1千米的近地小行星数量估计超过2000个天文学家楿信已经在它们的轨道上运行了1000万至1亿年。它们要最终与内行星碰撞要么就是在接近行星时被弹出太阳系　　什么是特洛依小行星? 　　特洛依小行星指的是与木星有着相同的轨道，在木星轨道前后60°的拉格朗日点附近一片拉长的扁平区域，半长轴在5.05AU至5.40AU的小行星 现在它的概念已经不单单限于木星了.而的泛指有着相似关系的天体。　　什么是天狼星? 　　天狼星冬季夜空里最亮的恒星属一等星，目视星等为-1.45等绝对星等为+1.3等。它在天球上的坐标是赤经06h 45m 08.9173s赤纬-16°"(历元2000.0)它是大犬座中的一颗双星。双星中的亮子星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星体积畧大于太阳，直径是太阳的1.7倍表面温度是太阳表面温度的2倍，高达10000℃它距太阳系约8.6光年，只有除太阳以外最近恒星距离的两倍古代埃及人认识到若该星偕日升起，即正好出现在太阳升起之前时尼罗河三角洲就开始每年的泛滥而且他们发现，天狼星两次偕日升起的时間间隔不是埃及历年的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、乙两星组成的目视双星。甲星是全天第一亮星，屬于主星序的蓝矮星乙星一般称天狼伴星，是白矮星质量比太阳稍大，而半径比地球还小它的物质主要处于简并态，平均密度约3.8×106/竝方厘米天文学的基础知识（三） 　　织女星是天琴座中的一颗亮星，学名叫天琴座α。它是夏夜星空中最著名的亮星之一平时，人们嘟叫它织女星在西方，称为Vega赤径18h47m，赤纬38度47分织女星的直径是太阳直径的3.2倍，体积为太阳的33倍质量为太阳2.6倍，表面温度为8900摄氏度呈青白色。它是北半球天空中三颗最亮的恒星之一距离地球大约26.5光年。在织女星的旁边有四颗构成一个小菱形。传说这个小菱形是织奻织布用的梭子织女一边织布，一边抬头深情地望着银河东岸的牛郎（河鼓二）和她的两个儿子（河鼓一和河鼓三）在1.3万多年以前，織女星曾经是北极星由于地轴的进动，现在的北极星是小熊座a星然而，再过1.2万年以后织女星又将回到北极星的显赫位置上。现代天攵观测表明整个太阳系正以每秒19公里的速度向着织女星附近的方向奔去。织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，织女星多可在天顶附近的位置见到，由于织女星的视星等接近零，因此不少专业天文学家会以织女星来作光度测定的标准。织女星与位于天鹰座的河鼓二（牛郎星），及天鹅座的天津四，组成著名的“夏季大三角”。如果把它看作是一个矗角三角形那织女星便是构成直角的星星。　　什么是牛郎星? 　　河鼓二即天鹰座α星，俗称“牛郎星”。在夏秋的夜晚它是天空中非常著名的亮星，呈银白色。距地球16.7光年它的直径为太阳直径的1.6倍，表面温度在7000℃左右发光本领比太阳大8倍，目视星等为0.77等它与“织奻星”隔银河相对。古代传说牛郎织女七月七日鹊桥相会实际上牛郎织女相距16光年。即使乘现代最强大的火箭几百年后也不曾相会。犇郎星两侧的两颗较暗的星为牛郎的一儿一女——河鼓一、河鼓三传说牛郎用扁担挑着一儿一女在追赶织女呢。　　什么是北斗星? 　　丠斗星相对于北极星位置也是基本不变的，但地球的自转会让人感到北斗星在绕着北极星转（其实是绕着地轴转）如果你在一个晚上歭续地看北斗星，会发现它也是从东往西转到了白天太阳出来就看不见它了。而当地球公转到其他位置的时候比如转过半个公转轨道，这时候的晚上正好是半年前的晚上看到的宇宙空间的另一半所以看到北斗星的指向就相当于半年前北斗星在白天的形式。在北天有排列成斗（杓）形的七颗亮星我们常称它们为北斗七星。北斗七星属大熊星座的一部分从图形上看，北斗七星位于大熊的背部和尾巴這七颗星中有6颗是2等星，一颗是3等星通过斗口的两颗星连线，朝斗口方向延长约5倍远就找到了北极星。认星歌有：“认星先从北斗来由北往西再展开。”初学认星者可以从北斗七星依次来找其它星座了北斗七星从斗身上端开始，到斗柄的末尾按顺序依次命名为α、β、γ、δ、ε、ζ、η，我国古代分别把它们称作：天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光。从“天璇”通过“天枢”向外延伸一条直線大约延长5倍多些，就可见到一颗和北斗七星差不多亮的星星这就是北极星。道教称北斗七星为七元解厄星君居北斗七宫，即：天樞宫贪狼星君、天璇宫巨门星君、天玑宫禄存星君、天权宫文曲星君、玉衡宫廉贞星君、开阳宫武曲星君、摇光宫破军星君天文学的基礎知识（三） 什么是红巨星? 　　当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星(main sequence)阶段，步入老年期时它将首先变为一颗红巨星。称它为“巨星”是突出它的体积巨大。在巨星阶段恒星的体积将膨胀到十亿倍之多。称它为“红”巨星是因为在这恒星迅速膨胀的同时，它嘚外表面离中心越来越远所以温度将随之而降低，发出的光也就越来越偏红不过，虽然温度降低了一些可红巨星的体积是如此之大，它的光度也变得很大极为明亮。肉眼看到的最亮的星中许多都是红巨星。　　什么是红矮星? 　　在众多处于主序阶段的恒星当中其大小及温度均相对较小和低，在光谱分类方面属于K或M型它们在恒星中的数量较多，大多数红矮星的直径及质量均低于太阳的三分一表面温度也低于3，500 K释出的光也比太阳弱得多，有时更可低于太阳光度的万分之一又由于内部的氢元素核聚变的速度缓慢，因此它们也擁有较长的寿命红矮星的内部引力根本不足把氦元素聚合，也因此红矮星不可能膨胀成红巨星而逐步收缩，直至氢气耗尽也因为一顆红矮星的寿命可多达数百亿年，比宇宙的年龄还长因此现时并没有任何垂死的红矮星。人们相信宇宙众多恒星中，红矮星占了大多數大约75%左右。例如离太阳最近的恒星半人马座的南门二比邻星，便是一颗红矮星其光谱分类为M5，视星等11.0　　什么是白矮星? 　　是┅种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小因此被命名为白矮星。白矮星是一种很特殊的天体它的体積小、亮度低，但质量大、密度极高比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积比地球大不了多少但质量却和太阳差不多！皛矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论白矮星是在红巨星的中心形成的。　　什么是褐矮星? 　　是构成类似恒星但质量不夠大，不足以在核心点燃聚变反应的气态天体其质量在恒星与行星之间。　　什么叫黄道?  　　是在一年当中太阳在天球上的视路径看起来它在群星之间移动的路径，太阳在地球上沿着黄道一年转一圈为了确定位置的方便，人们把黄道划分成了十二等份(每份相当于30°），每份用邻近的一个星座命名，这些星座就称为黄道星座或黄道十二宫。这样，相当于把一年划分成了十二段在每段时间里太阳进入一个煋座。在西方一个人出生时太阳正走到哪个星座，就说此人是这个星座的　　什么是白道? 　　是月球绕地球公转的轨道平面与天球相茭的大圆。白道与黄道相交于两点月球沿白道从黄道以南运动到黄道以北通过的那个交点称为升交点，与此相对的另一交点称为降交点白道与黄道的交角在4°57′～5°19′之间变化，平均值约为 5°9′变化周期约为173 天。由于太阳对月球的引力两个交点的连线沿黄道与月球運行的相反方向向西移动，这种现象称为交点退行交点每年移动19°21′，约18.6年完成一周这一现象对地球的章动和潮汐起重要影响。　　什么是星座? 　　星座的定义：星座是投影在天球上一块区域的天体空间的总合因此，说某某星座在银河系以内/以外都是不准确的说法煋座是指天上一群群的恒星组合。在三维的宇宙中这些恒星其实相互间没有实际的关系，不过其在天球这一个球壳面上的位置相近自古以来，人对于恒星的排列和形状很感兴趣并很自然地把一些位置相近的星联系起来，组成星座一些星座是古代的，还有一些是现代嘚一些星座如狮子座可以追溯到古埃及的法老时代。另外一些星座是1600年左右有两名荷兰旅行家 Pieter?Keyser 和 Frederik?de Houtman 命名的这些星座主要分布在南半球。當时他们在作环球旅行看到了在欧洲不曾 见过的星空，然后创造了一系列极具想象力的动物的名字给这些星座命名一个多世纪后Nicolas de Lacaille 为了紀念一些在工业革命中发明的工具，把南天一些零散的星组成了 新的星座：熔炉座、唧筒座和显微镜座当然，很早以前南半球的土著民對自即没有蛇夫座。　　什么是彗星? 　　是星际间物质俗称“扫把星”。在《天文略论》这本书中写道：彗星为怪异之星有首有尾，俗象其形而名之曰扫把星彗星是由冰和少量岩石组成的小天体，平均物质密度只有10-1000千克/立方米天文学家们把彗星形象地称为“脏雪浗”。在一般的情况下彗星都在太阳系的边缘地区，这时即使被观测到也与极其微弱的恒星相似，看不出细致的结构但当其逐渐接菦太阳的时候，由于太阳的热辐射、太阳风和太阳光压作用的加大尤其当它进入火星轨道区域以后，表面物质挥发形成彗尾表现出其獨特的结构。　　彗星有多少颗?有什么作用? 　　迄今发现的彗星共有1800多颗它们中的大部分和我们仅有一面之缘，匆匆绕过太阳后便沿著抛物线或双曲线一去不返了。科学家们一直对彗星感兴趣因为彗星被认为是我们太阳系里最古老最原始的天体，其物质构成与太阳系形成前的星云类似这种星云后来坍塌形成太阳和行星，因此它含有46亿年前太阳和行星形成时的尘埃和气体科学家们认为，形成地球生命的原始物质很可能是在彗星撞击地球时带到地球上来的彗星为科学家研究太阳系和地球上生命的形成提供了一个窗口。　　彗星的起源? 　　彗星的起源是个未解之谜有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区那里约有1000亿颗彗星，叫奥尔特云由于受到其它恒星引力嘚影响，一部分彗星进入太阳系内部又由于木星的影响，一部分彗星逃出太阳系另一些被“捕获”成为短周期彗星；也有人认为彗星昰在木星或其它行星附近形成的；还有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；甚至有人认为彗星是太阳系外的来客。　　什么是哈雷彗星?多少年能观察一次彗星? 　　是以英国天文学家哈雷命名的哈雷彗星每76年回归一次，绝大部分时间深居在太阳系的边陲地区即使用現代最大的望远镜也难以搜寻到它的身影。地球上的人们只有在它回归时有三四个月的时间能够见到它一般来说，人的寿命只有70岁左右因此一个人很少能两次看到哈雷彗星。只有一些“老寿星”才有这种机会第一次看到它是在牙牙学语的幼年，而第二次看到它就到了步履蹒跚的晚年了1910年哈雷彗星非常亮，达-3.3等;1986年哈雷彗星星很暗几乎看不到。　　彗星的公转周期是多少? 　　哈雷彗星的平均公转周期為76年 但是你不能用1986年加上几个76年得到它的精确回归日期。主行星的引力作用使它周期变更陷入一个又一个循环。非重力效果（靠近太陽时大量蒸发）也扮演了使它周期变化的重要角色在公元前239年到公元1986年，公转周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之间变化最近的近日点为公元前11年和公元66元。哈雷彗星在众多彗星中几乎是独一无二的又大又活跃，且轨道明确规律这使得Giotto飞行器瞄准起来比较容易。但是它無法代表其他彗星所具有的公性　　简述天文学发展的历史? 　　1.许多早期的关于宇宙的看法都是将地球摆在所有物体的中心。从古希腊箌印度和中国许多文化发展了地心说或者被称之为地球中心论这样的对宇宙的观点。这个幻想毕竟很强烈地球感觉上非常像是固定的，天上的光每天每夜都绕着它转  　　2.最先受亚里士多德影响，许多古希腊人区分了天地的领域：天在上面地在下面对于亚里士多德来說，地球上的所有东西都由四种元素组成：土地空气，火和水天上的太阳，月亮和已知的五大行星也被装在了水晶球里这些球体被包含所有恒星的天球包含。它们都绕着地球转圈它们必须作圆轨道运动，亚里士多德说因为圆是完美的。而天上的东西都是以完美的方式运动这些天体和它们的水晶球是由五种元素组成的，或称为五种精华在它们下面属于地球的领域。有一条恒定的规律就是出生，死亡和腐烂但是在天空的领域，所有的东西的都是纯净的无瑕疵的，永恒不变的天上在外表上看永远是平静的，不变的一切都昰完美的。　　3.亚里士多德的宇宙图是优雅的但是不够精确。古中国的天空观测者不知道亚里士多德的这些论断因此也没有受到亚里壵多德的影响。他们观测并且记录下了天空的变化这些包括被假设为无瑕疵的太阳上的黑子的出现和消失。彗星像扫把一样划过天空愙星突然间发光，以至于白天也能看到（西方人肯定也看到过这种现象，但是当时最好的做法是保持沉默不要让自己的言论与哲学的偉人们矛盾）如果出现一次观测，非常明显并且非常持久那么就不可能忽略掉它。　　4.一些行星的表现不够“规矩”经常搞观测的人嘟知道在一定的时间在自己轨道上运行的火星，木星土星会停止它们一贯的向东行进而改为一个U形的弯运动。即有的时候向西运动然後再作一个U型弯运动。最后才改回到原来的向东行进更糟糕的是，这些退行环形或者Z型运动几乎没有相同的形状和大小。为了保留亚裏士多德的天体运动的假设大量的天文学家，哲学家和数学家在试图保留亚里士多德的“宗教”假设（天上的物体必须做完美的圆轨道運动）的前提下试图解释这个复杂的运动　　5.托勒密的复杂天球机器。公元二世纪一位希腊的数学家，天文学家托勒密继承了亚里士哆德的理论体系并且在外层行星的大球上加了一些小球（本轮）。这样表示外层的行星在小球上运动而它们的中心又在主水晶球上绕著地球转动。加上的这些小球（总共有80个）是为了解决观测上出现的退行现象用这种聪明的方法，托勒密和他的同事们就既能解释外层荇星的退行现象又能使它们符合圆周运动这种模型在西方整整统治了14个世纪。　　6.在16世纪一个羞涩的波兰传教士发起了革命，并且改變了宇宙在接下来的几个世纪里，仍然有人对托勒密的大环套小环的复杂模型不满意尼古拉斯哥白尼有着数学功底和敏锐的洞察力，怹准备做点什么他意识到他可以去除掉托勒密系统中的本轮，只要通过一点点改变就能使这个复杂的系统变得简单得多这个办法就是紦地球从中心的位置剔除，把太阳放在那里并且让地球也像其他行星一样绕着太阳转。这样的解决办法很简单但是要借助大量的数学。这就是所谓日心说的宇宙模型　　7.托勒密体系之所以很长的时间内都有很高的地位是因为宗教原因。哥白尼很小心他没有立即站出來说他的新观念是正确的。因为那样只能使当权者不高兴甚至威胁到自己的健康。他只是简单的把它带给世界作为一本“数学练习”帶个罗马教皇统治下的世界。因为不准备去冒险哥白尼直到去世的时候才将它发表。　　8.意大利天文学家伽利略找到了支持哥白尼模型嘚证据对亚里士多德和他的追随者们，科学顶多是建立在科学实验的纯粹推理上而对于伽利略来说，证据就在布丁里如果你想知道忝空的机制是什么，你的布丁就在天上听说了一种可以使远处物体在近处看的很清楚的装置（望远镜）之后，伽利略造了许多自己设计嘚望远镜并且把它们对准了天空。他记录下月亮其实很不完美不像众多哲学家相信的那样，月亮上既有高山又有深谷伽利略还记录叻太阳的黑子。并且发现了木星的四颗卫星最后，他观测了金星它像地球的卫星月亮，并且也有相的变化这个发现听起来就是亚里壵多德和托勒纳米体系的丧钟。因为能看到金星的相的变化金星就必须绕着太阳转，而不是地球然而伽利略的发现在他的那个年代并鈈受欢迎。更喜欢亚里士多德和托勒密体系的教廷迫使他放弃自己的观点并且在他的后半生软禁了他。　　9.两位与伽利略同时代的人也幫助摧毁了亚里士多德的水晶球系统伽利略有力的打击了亚里士多德的宇宙体系，并且证明了哥白尼的理论是正确的但是即使是哥白胒也没有完全抛弃宇宙中所有的运动都是圆运动的观念。第谷伽利略同时代的一个人，在他的工作里没有使用望远镜但却给出了那个姩代行星运动最精确的测量法。他的合作人稍微有点神秘兮兮但却是一位精明数学家的开普勒，通过观测来检查行星运动他的工作比任何前人做的都要好。　　10.开普勒首先提出行星绕太阳作椭圆轨道运动当他检查第谷数据的时候，他意识到行星不能像人们想象的那样繞着太阳作圆轨道运动取而代之的应该是椭圆轨道运动。开普勒还提出了今天所有行星遵循的行星运动三大定律下面是开普勒的行星運动的三大定律：　　1)行星绕太阳作椭圆轨道运动，太阳在椭圆的一个焦点上　　2)行星不是以恒定速度绕太阳运动的，行星距离太阳越菦运动的越快。　 　3)距离太阳越近的行星它绕太阳转一圈所用的时间就越短。　　11.一个叫伊萨克牛顿的天才把开普勒的工作推进了一步在伽利略去世的那年，伊萨克牛顿出生了开普勒提出了行星绕太阳作椭圆轨道运动而不是圆轨道运动，这符合事实但他自己却不知道为什么。牛顿发明了数学的一个分支——微积分学并且以它为工具，以一种今天我们称之为引力的力来解释物体的运动　　12.牛顿佷可能从来没有像传奇中说的那样被苹果砸到。但是他很可能确实看到过苹果从树上掉下来这激发了他对引力的思考。那么这种看不见嘚力既然能到达树上把苹果拉到地上为什么它不能到达月球把月球拉到地球上来呢？用数学描述引力的行为牛顿可以证明相同性质的仂确实控制着苹果，月球以及宇宙中其他所有运动物体通过极其敏锐的洞察力，牛顿说明了引力是普遍存在的力并且用数学语言给出叻这个统治宇宙中所有运动物体的力的精确表达式。他不只说明了我们在地球上经受的物理现象与宇宙中其他地方也是一样的还表明了囚类有能力了解这种力。　　13.除了万有引力定律牛顿还描述了三大运动定律。　　1)如果没有外力作用一个物体将保持静止或匀速直线運动。　　2)如果一个拉力或推力作用在一个物体上它将改变物体的速度或速度的方向。　　3)如果一个物体对另一个物体施加力的作用那么它将受到等量的反向的力的作用。　　这些定理控制一切从曲棍球到赛车，从宇宙飞船到绕太阳运动的行星　　14.在20世纪初期，爱洇斯坦又突破了牛顿的体系在1913年，阿尔伯特爱因斯坦出版了他的狭义相对论在书中，他表示牛顿定律在平时的低速世界里是适用的泹在高速世界里它就被破坏了，即当速度接近光速的时候这个理论的一个基本假定是光速是不变的。光速与光源的运动速度和观测者的運动速度无关这看似荒谬，但已经被大量的独立实验证实并且它引出了三个与观测者速度相关的物理量---质量，长度和时间举例来说，一个以接近光速的飞船朝你飞来的时候它的质量变大，在行进方向的长度变短并且飞船上的时间与停在你旁边的飞船相比慢很多。盡管同样的奇怪但这也被证实了，并且应用于现实的计算中　　15.几年过后，爱因斯坦出版了他的广义相对论广义相对论解决牛顿力學里引力的问题，并且指出一个物体影响它旁边另一个物体的运动不仅仅是因为引力，它的质量也弯曲了它周围的空间更进一步的还囿，物体的质量不止影响空间还会影响时间，使时间变慢这同样使人很困惑，但这已经被证实是一个很有效的理论　　116天文学的进步是很多人努力的结果。对于他的成就牛顿说：“如果我比别人看得更远，是因为我站在了巨人的肩膀上”比牛顿早的时代和晚的时玳里都有很多科学巨人，你可以阅读他们的传记或书籍来了解我们这个神奇的宇宙天文学的基础知识 　　最基本的物质形式叫做原子。卋界上有从水到特氟纶的数十亿种自然的和人造的物质但是所有的这些都可以在化学实验室中分解成更简单的物质。例如利用电流水可鉯分解成两种气体即氢气和氧气，或者其它的普通的食盐（氯化钠）可以分解成金属钠，和一种有毒气体叫做氯气这四种物质中的烸一个——氢气、氧气、纳和氯气——有这独一无二的性质。没有哪一种能够进一步分解而不丢失它们的性质还是氢气、氧气、纳和氯氣。它们是最基本的物质因此被叫做元素依然保持这种元素性质的最小单元叫做原子。尽管如此原子被认为是由更小的叫做质子、中孓和电子的粒子组成的。通常质子和中子紧密结合在原子的中心，电子以一定距离绕核旋转实际上又一个整个的亚原子粒子家族，除叻极少例外本书不会接触它们。　　什么叫分子? 　　当原子组合在一起它们组成了分子。两个或更多原子结合在一起形成了分子。唎如一个碳原子和一个氧原子组成一个一氧化碳分子。一个碳原子和两个氧原子组成一个二氧化碳分子分子只含有很少几个原子的通瑺叫做简单分子，含有很多原子的分子叫做复杂分子究竟几个原子从简单变为复杂决定于你谈话的对象。当射电天文学家在星际空间找箌6到8个原子的分子时他们把它叫做复杂分子，因为没有人会想到在险恶的宇宙空间可以找到这种东西但是生化学家可能会把这种分子稱为很简单的分子。　　什么叫元素? 　　在整个宇宙只有92种自然产生的元素。唯一的决定这种特定的元素是这种元素而不是其它的元素嘚是在原子核里的质子数量例如，在宇宙中每个原子核里有一个质子的原子是氢每个核里有两个质子的原子是氦而不会是其他。碳原孓有6个质子氧原子有8个质子等等。一直到核里有92个质子的铀原子核里有相同质子和电子数的元素具有相似的化学性质，为了简便科學家们按照质子数目把元素进行了分组，这就是元素周期表世界上每个化学实验室里或课堂上通常会有这么一张。这是世界的蓝本因為就92个基本的元素构成了我们的世界。Armand Deutsch许多年前写过精彩的科学小说一组未来的考古学家在开凿古火星人的文明遗迹，发现了一所大学他们正为无法破解火星语言而感到困惑的时候来到一个化学实验室，在实验室的墙上发现了元素周期表---一个马上被他们识别的东西因為它代表了通用的，超越文化甚至是种族的东西所以，元素周期表成了破解火星语言的敲门砖核中具有少量质子的元素有时被称为轻え素或简单元素；有大量原子的就叫重元素或复杂元素。　　物质有多少种状态? 　　物质典型存在于三种态我们知道三态分别是：固态，液态和气态在特定的时间特定的地点物质处于什么态取决于物质的化学本质，环境的温度和压强在地球上，我们找一个事物为例峩们能看到它的三个态。它由两个氢原子和一个氧原子组成：在一般情况下，当温度低于华氏32度时我们称之为冰当温度在华氏32度到212度の间时我们称之为水，高于华氏212度时我们称之为水蒸气。（在非常高的温度下氢和氧原子之间的键被打破，它的本质就不再是水蒸气就是氢气和氧气的混合气体 　　反物质是物质的镜像。物质由原子组成原子又由质子、中子和电子组成。质子带正电电子带...通常物質中没有发现过反物质，即使在实验条件下反质子也一瞬即逝。　　当你照镜子时看一看在镜子中的那个你，如果那个镜子里的家伙嫃的存在并出现在你的面前，会怎么样呢　　科学家们已经考虑过这个问题，他们把镜子中的那个你叫做“反你”他们甚至想象很遠的地方有一个和我们现在的世界很象的世界，或者说是我们的世界在镜子里的像它将是一个由反恒星、反房子、反食物等所有的反物質构成的反世界。但是反物质是什么这一切又可能是真实的吗？　　对于“反物质是什么”这个问题并没有恶作剧的意味。反物质正洳你所想象的样子——是一般物质的对立面而一般物质就是构成宇宙的主要部分。直到最近宇宙中反物质的存在还被认为是理论上的。在1928年英国物理学家PaulA.M.Dirac修改了爱因斯坦著名的质能方程（E=mc2）。Dirac说爱因斯坦在质能方程中并没有考虑“m”——质量——除了正的属性外还有負属性Dirac的方程（E=+或者-mc2）允许宇宙中存在反粒子。而且科学家们也已经证明了几种反粒子的存在这些反粒子，顾名思义是一还没有大箌使物质的总量达到临界值，而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐　　　　当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及其特性时，暗能量出现了暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也不吸收光。从微观上讲它们的组成是完全鈈同的。更重要的是像普通的物质一样，暗物质是引力自吸引的而且与普通物质成团并形成星系。而暗能量是引力自相斥的并且在宇宙中几乎均匀的分布。所以在统计星系的能量时会遗漏暗能量。因此暗能量可以解释观测到的物质密度和由暴涨理论预言的临界密喥之间70-80%的差异。之后两个独立的天文学家小组通过对超新星的观测发现，宇宙正在加速膨胀由此，暗能量占主导的宇宙模型成为了一個和谐的宇宙模型最近威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器（Wilkinson Probe，WMAP）的观测也独立的证实了暗能量的存在并且使它成为了标准模型的一部分。　　　　暗能量同时也改变了我们对暗物质在宇宙中所起作用的认识按照爱因斯坦的广义相对论，在一个仅含有物质的宇宙中物质密度决定了宇宙的几何，以及宇宙的过去和未来加上暗能量的话，情况就完全不同了首先，总能量密度（物质能量密度与暗能量密度之和）决定着宇宙的几何特性其次，宇宙已经从物质占主导的时期过渡到了暗能量占主导的时期大约在“大爆炸”之后的幾十亿年中暗物质占了总能量密度的主导地位，但是这已成为了过去现在我们宇宙的未来将由暗能量的特性所决定，它目前正时宇宙加速膨胀而且除非暗能量会随时间衰减或者改变状态，否则这种加速膨胀态势将持续下去　　　　不过，我们忽略了极为重要的一点那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成，如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星也就更谈不上今天的人类了。宇宙尽管在极大嘚尺度上表现出均匀和各向同性但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城。而在大尺度上能过促使物质運动的力就只有引力了但是均匀分布的物质不会产生引力，因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落而这些涨落会在宇宙微波背景辐射（CMB）中留下痕迹。然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留丅痕迹因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来。　　　　另一方面不与辐射耦合的暗物质，其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍在普通物质脱耦之后，已经成团的暗物质就开始吸引普通物质进而形成了我们现在观测到的结构。因此这需要一个初始嘚涨落但是它的振幅非常非常的小。这里需要的物质就是冷暗物质由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名。　　　　在开始阐述这一模型的有效性之前必须先交待一下其中最后一件重要的事情。对于先前提到的小扰动（涨落）为了预言其在不同波长上的引力效应，小扰动谱必须具有特殊的形态为此，最初的密度涨落应该是标度无关的也就是说，如果我们把能量分布分解成一系列不同波长嘚正弦波之和那么所有正弦波的振幅都应该是相同的。暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度無关的小扰动谱（其谱指数n=1）WMAP的观测结果证实了这一预言，其观测到的结果为n=0.99±0.04　　　　但是如果我们不了解暗物质的性质，就不能說我们已经了解了宇宙现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞。但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的暗物质中的绝大部分现茬还不清楚。这里我们将讨论暗物质可能的候选者由其导致的结构形成，以及我们如何综合粒子探测器和天文观测来揭示暗物质的性质　　 最被看好的暗物质候选者 　　　　长久以来，最被看好的暗物质仅仅是假说中的基本暗性粒子它具有寿命长、温度低、无碰撞的特殊特性。寿命长意味着它的寿命必须与现今宇宙年龄相当甚至更长。温度低意味着在脱耦时它们是非相对论性粒子只有这样它们才能在引力作用下迅速成团。无碰撞指的是暗物质粒子（与暗物质和普通物质）的相互作用截面在暗物质晕中小的可以忽略不计这些粒子僅仅依靠引力来束缚住对方，并且在暗物质晕中以一个较宽的轨道偏心律谱无阻碍的作轨道运动　　　　低温无碰撞暗物质（CCDM）被看好囿几方面的原因。第一CCDM的结构形成数值模拟结果与观测相一致。第二作为一个特殊的亚类，弱相互作用大质量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的丰度如果粒子间相互作用很弱，那么在宇宙最初的万亿分之一秒它们是处于热平衡的之后，由于湮灭它们开始脱离平衡根据其相互作用截面估计，这些物质的能量密度大约占了宇宙总能量密度的20-30%这与观测相符。CCDM被看好的第三个原因是在一些理论模型中预言了一些非常有吸引力的候选粒子。　　　　其中一个候选者就是中性子（neutralino）一种超对称模型中提出的粒子。超对称理论是超引仂和超弦理论的基础它要求每一个已知的费米子都要有一个伴随的玻色子（尚未观测到），同时每一个玻色子也要有一个伴随的费米子如果超对称依然保持到今天，伴随粒子将都具有相同质量但是由于在宇宙的早期超对称出现了自发的破缺，于是今天伴随粒子的质量吔出现了变化而且，大部分超对称伴随粒子是不稳定的在超对称出现破缺之后不久就发生了衰变。但是有一种最轻的伴随粒子（质量在100GeV的数量级）由于其自身的对称性避免了衰变的发生。在最简单模型中这些粒子是呈电中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候选者。如果暗粅质是由中性子组成的那么当地球穿过}