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第2章 宇宙天体(1)

宇宙中的大家族

形形色色的天体

在浩渺无限的宇宙中,高深莫测,又有多少奥妙,每当夜晚遥望天空,这无数颗星斗,闪耀着光亮,隐藏着多少神秘。你想知道究竟什么是天体吗?那么希望你有机会坐上宇宙飞船去太空邀游一下,就会知道了。天体就是宇宙间各种星体的通称。太阳系中的天体包括太阳、行星、卫星、彗星以及众多的流星体和行星际小天体等。银河星系中的天体有恒星、星团、星云以及星际物等。河外星系是和银河系同样庞大的天体群。近年来,随着科学技术的不断发展,人们又利用红外线观测以及各种高级探测器发现红外源、射电源、X射线源和Y射线源等都属自然天体。在天空中运行的人造卫星、宇宙火箭、星际飞船和空间实验室等,均属人造天体。

充满无限奥秘的宇宙

宇宙在空间上是无限大的,即无穷无尽、无边无际。在时间上是无始无终的,宇宙中充满着无限奥秘。

我们人类居住的地球,众所周知,可算得上是十分巨大的了,它的平均半径有6,371.2千米,但比起太阳的半径来,它只有太阳半径的一百零九分之一大。如果把地球一样大小的球体一个挨一个排起来,大约需要50万个地球,才能从太阳排到太阳系最远的冥王星。但太阳仅仅是银河系中的一颗普通的恒星。庞大的银河系里,大约有1000多亿颗像太阳这样的恒星,有的恒星的直径甚至比太阳还要大几千倍以上呢。从银河系的这头到另一头,就连速度最快的光也要走上10万年呢。可想而知,银河系有多么庞大了。

银河系还不算是最大的星系,现在已发现了十亿多个和银河系同样庞大的星系,即“河外星系”,何况还有更多更遥远的银河外星系没有发现哩!这些星系又构成了一个更庞大的总星系。总星系在宇宙中所占位置也是微不足道的。

目前,天文学家使用最先进的天文望远镜,已观测到距我们大约二百亿光年的格外明亮的个别天体,它的边缘在哪里,中心在哪里,为什么那么遥远还那么明亮等等,这些宇宙中的奥秘,有待于我们继续去探索。

宇宙中千姿百态的岛屿——星系

在浩瀚无际的宇宙中,分布着千姿百态、形状各异的由无数颗恒星和其他天体组成的巨大星球集合体,天文学上称之为星系,它就像岛屿一样分布在宇宙海洋之中。人们所居住的地球就在一个巨大的银河系中,而在银河系之外的宇宙中,存在的同银河系一样的巨大岛屿还有上亿个呢,它们统统被称为“河外星系”。

在无边无际的宁宙中,星系形态各异,像美丽的漩涡星系、奇形怪状的不规则星系、椭圆星系等等。目前,天文学家们已发现10亿个以上的星系。其中最著名的要算仙女座大星系了。它距地球大约有二百万光年。它的形状如同银河系,但体积比银河系要大百分之六十。但我们用肉眼看见它只不过像普通的星星一样大小。

横贯天空的光带——银河

在晴朗无月的夏夜,天空中有一条气势磅礴、淡淡发光的光带,跨越繁星密布的天空,看上去好像一条流过天空的大河,称为银河。“天河夜传漂回星,银浦流云学水声。”我国古代,曾长期把银河看作天河,并流传着“牛郎织女每年农历七月初七在银河上的鹊桥相会”的美丽传说。其实,牛郎星距地球15.7光年,织女星距地球27光年,牛郎织女两星相距14光年。如从两地出发,即使乘现代最快的火箭,几百年后也不能相会。

银河中聚集着密密麻麻遥远的恒星,构成了巨大的恒星体系,称为银河系。银河系拥有1000多亿颗恒星和大量的星云,我们的太阳就是其中的一颗。但从遥远的地方观察银河,就会看到整个银河中间厚、四周薄,类似铁饼。银河系直径大约是10万光年,它的厚度大约是1万光年。太阳距银河系中心约3.3万光年,银河系中的恒星环绕银河不停地旋转,太阳在银河系中运转一周约需要两亿多年。由此可见,太阳系并不算大,同银河系相比,只是沧海一粟。至于地球,那就更不用说了。银河是斜躺在天空中的,因此随着地球的自转和公转,在我们的视线里银河就时时改变它的天空位置,构成一幅美丽的银河图景。夏季的夜晚,银河是朝向南北方向;而到了冬天的夜里,银河又横为东西方向了。

银河系中心轴不停地自转,每旋转一周大约二点五亿年。除此之外,它还以每秒214千米的速度在宇宙中运转。

天空中著名的亮星

春夜最亮的恒星——六角星

在晴朗的春夜你可以顺着北斗七星的柄,向东南方延伸至与北斗七星的柄差不多长处,就可清楚地看到形似东方苍龙一只角的大角星。它在我们肉眼可看到的最亮的恒星中,运行速度最快。在无数个世纪中,它以每秒483千米的速度在太空中遨游。它距我们地球较近。大角星属一等亮星,亮度为全天第四。表面温度4,200摄氏度,光色为橙黄色。它距我们有36光年。直径为太阳直径的27倍,发光表面为太阳的700倍以上。由此可见,大角星是一颗中年时期的红巨星。

冬夜最明亮的恒星——天狼星

冬夜,在恒星世界中,人们仰望天空,望见最亮的那颗星为天狼星。它位于大犬星座之中。到春夜,它在西南方的天空熠熠发光。它的质量是太阳的2.3倍,半径是太阳的1.8倍,光度是太阳的24倍。天狼星为什么如此之亮呢?主要是它距我们比较近,只有8.65光年。

天狼星在古代埃及人心目中是一位掌管尼罗河泛滥的女神,每当这位女神与太阳同时在东方地平线上升起时,尼罗河就要泛滥了。于是埃及人把这一天定为新年的开始。天狼星实际上是一对相互绕转的双星,不过这要用较大的望远镜才可分辨出来。这是1862年美国天文学家克拉克发现的天狼星伴星——白矮星。

夜晚中的向导——北斗七星

北斗七星是航海和测量的标志,也是北极附近最容易认识的星座。因为北斗七星的排列如水勺,故又名“大水勺”。北斗七星不仅能帮助人们辨别方向,而且能指示不同的季节,古人曰:“斗柄东指,天下皆春;斗柄南指,天下皆夏;斗柄西指,天下皆秋;斗柄北指;天下皆冬。”北斗七星中,“玉衡”最亮,“天权”最暗;前者相当于一等星;后者相当于三等星,那么其他五颗星为二等星。北斗七星天天在变,年年在变,五万年就会变得面目一新。

太阳大家族

太阳的大家族——太阳系

太阳系是一个庞大的大家族。太阳系的成员主要包括太阳和围绕太阳旋转的九大行星,即水星、金星、地球、火星、木星、天王星、海王星、冥王星;其次为数以万计的小行星、流星和彗星。所有的天体围绕着太阳公转。太阳和这些天体构成了一个以太阳为中心的天体系统。

九大行星中水星离太阳最近,直径不到地球的一半。虽称水星,但它上面无水无气,表面温度高达500摄氏度,夜晚又降到零下170摄氏度左右,温差如此之大,根本不允许生命的存在。不知你有没有注意到,在天快亮时和黄昏时分,夜空中分别在东方和西方交替出现着一颗特别明亮的星星,人们一般叫它“启明星”或“昏星”,这就是九大行星中的一颗星——金星,也叫“太白星”或“太白金星”。九大行星中最引人注目的要数火星了,它离我们地球最近,有许多地方和地球相近,一年有四季、昼夜之分。不过它的一年相当地球上的687天,温差相当大,白天28摄氏度,晚上零下132摄氏度左右,无生命存活。木星是九大行星中最大的一颗,有1300多个地球大。它离地球较远,所以看起来没有金星明亮。木星每十二年在空中运行一周,每年经过一个星座。古代将木星运行路线分为十二次,一次就是一年,所以木星在我国又被称为“岁星”,土星仅次于木星,它的体积是地球的七百四十五倍,质量是地球的95倍。

土星带着一条十分美丽的“项链”。这条光环是由无数平均直径不到1米的小石块和小冰块组成。它是太阳系中二号巨行星。天王星、海王星、冥王星分别是新发现的。冥王星最小,它绕太阳公转一周要248年,离太阳最远约59亿千米,所以冥王星是一个十分阴冷黑暗的世界。

主宰万物的神灵——太阳

太阳是距离我们人类居住的地球最近的恒星,跟我们人类的关系最为密切。太阳是太阳系的中心天体,是银河系中的一颗普通的恒星。它和地球的平均距离为14,960万千米,直径139万千米,为地球的109倍,体积为地球的130万倍,质量为地球的33万倍。太阳是一个炽热的气体球,表面温度约6,000摄氏度,愈向内部温度愈高,中心约1,500万度。太阳中心区的氢核聚变产生的巨大能量,主要以辐射和对流的形式传到太阳表面,太阳表层称为太阳大气。根据物理性质不同,太阳由里向外可分为三层:光球层、色球层和日冕。

光球层是我们肉眼所能看见的太阳表面很薄的一层,厚度约500千米左右,我们所接收到的太阳能量基本上是光球层发出的。太阳黑子、光斑和米粒组织都出现在这层。光球的平均温度约6,000摄氏度。光球表面经常出没的暗黑斑点,是太阳活动的标志,叫太阳黑子。

色球层是太阳大气的中间一层,大约延伸几千到1万千米以上,温度高达几万度,它发出的光只是光球的几千分之一,所以平时无法看到,只有在日全食时,才能见到这一层十分美丽的玫瑰红色的光辉,因此称之为“色球”。

日冕是太阳大气的最外层,厚度约几百千米,温度高达100万度,亮度约为光球的百万分之一,所以平时我们用肉眼根本无法看到,只有在日全食或无月光时,才能看见大范围很薄的银色光辉。这就是所谓的日冕层。

生命的摇篮——地球

人类居住的地球,是太阳系中惟一有生命的天体,它围绕太阳运行并不断自转,从诞生到现在约有47亿年了。从太空中遥望地球,它是一个蔚蓝色的球体,上有错综复杂的高山峻岭,有奔腾咆哮的江河大海,还有生机勃勃的生物世界,真是一个万物生灵的世界。

地球围绕太阳不停地运行,运转一个周期365,25日,即一年,叫公转。另外,地球不停地自转,一周为23时56分4秒。由于地球的自转便产生了昼夜更替,以及各地时间上的差异。公转形成了四季的更替和五带的划分。地球公转速度为每秒29.79千米,比最快的火箭还快得多。

地球上为什么会有万物生灵呢?是因为地球距太阳不远不近,所以也就不太热也不太冷,同时又有昼夜和四季的更替,温差变化又不大,所以万物才会在此生存下去。

地球的天然卫星——月球

月球俗称“太阴”,是地球惟一的天然卫星,它是宇宙中距地球最近的星体。月球距地球平均为38.44万千米。本身不发光,我们所见到的光是反射的太阳光。月球的半径为地球的四分之一,质量为地球的十分之一,重力为地球的六分之一,地球上100千克重的东西,在月球上还不到17千克,宇航员在月球上行走,如同腾云驾雾一样。月球自转周期和绕地球公转周期相等,所以月球总以相同的一面向着地球。月球上无任何水和大气,昼夜温差很大。月球地形和地球差不多,但多有环形山分布。我们把地球上肉眼能看到的暗斑称为“海”,它是月球上的平原或盆地。最大的“海”叫风暴洋,面积达500万平方千米。

月球上有很丰富的铅、钙、镁等六十六种元素,很有开发价值,所以世界有的国家从1969年至今不断飞往月球上探秘,很有可能将来人类也要居住到月球上去哩!

变幻莫测的气象世界

地球周围的大气层是怎样形成的

我们每天生活在空气里,呼的是空气,吸的也是空气。究竟空气是怎样形成的呢?

一般认为:最初,当地球刚由星际物质凝聚成疏松的一团时,大气不但已经铺在地球表面,而且还渗到地球里面。后来,由于地心引力的作用,这个疏松的地球团就收缩变小。在收缩时,地球里面的空气受到压缩,使地球的温度猛烈升高,地球内部的空气,也就大量飞散到太空中去。但地球收缩到一定程度后,收缩就会变慢,而且在强烈收缩时所产生的热量,也渐渐失散,地球就渐渐冷却,地壳凝固了起来。这时,一部分最后被挤出地壳的空气,就被地心引力拉住,围在地球表面,形成了大气层。

大气层有多厚

地球表面附着的大气层随着高度的增加,越往上空气密度越稀薄,逐渐向星际空间过渡。整个大气层又可分为几个层。

从地面到10至12千米以内的这一层空气,是大气层最底下的一层,叫对流层。主要的天气现象就发生在这一层里。

在对流层的上面,直到大约50千米高的这一层,叫平流层。这一层空气稀薄,水汽、尘埃含量少,所以很少有天气现象。

从平流层以上到80千米这一层,叫中间层。这一层内温度随高度降低。

在80千米以上到500千米左右这一层叫热层。这一层内温度很高,昼夜变化很大。

从地面以上大约50千米开始,到大约1,000千米高的这一层,叫做电离层。其中从离地面80至500千米这些区域里,电离密度比较高。美丽的极光就出现在电离层中。

在离地面500千米以上的大气层就叫外大气层。它是大气的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域。它没有什么明显的界限。在这里,空气极其稀薄。大家知道,声音是靠空气来传播的。在外大气层里,由于空气非常稀薄,即使在你耳朵旁边开大炮,也难听到什么声音。

天为什么是蓝色的

抬起头来看看天,一定是蓝色的。小朋友们要问了,为什么天是蓝色的?蓝色是从哪儿来的?是染上去的吗?对!它可真是给“染”上去的,这是太阳光的杰作。太阳光里有七种颜色:红、橙、黄、绿、蓝、青、紫。红光跑得快,蓝、青光却是个“慢性子”,当太阳光透过厚厚的大气层时,蓝光和青光就被大气层“逮”住了。这样,它们被大气层里的浮尘、水滴推来推去,结果把大气层“染”成蓝色的了。

我们在地面上看天空是蓝色的,要是坐在飞机上往外看天空,那更蓝。可是,如果乘宇宙飞船到更高的地方去看天空,却是紫色的,因为紫光最弱,它们大多数连大气层的头道门都进不来呢。

太阳下山了,为什么天空还是亮的

晴朗的天空,我们能够看到日出和日落。当日落之后,天空一片晚霞,漂亮而迷人。仔细想想,天上没有了太阳,为什么还能亮呢?

原来,这是光线折射产生的现象。

太阳下山了,天空还很亮。因为地球外面有一层厚厚的大气层,它好比水一样,能够把太阳光都折射上来。同样,黎明时太阳还没有升上地平线,天空已渐渐地亮了,也是这个道理。

云是怎样形成的

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