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11地球的宇宙环境

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  夜空中的点点繁星,差不多全是恒星,由于恒星距离地球遥远,在地球上观测是一个光点,当星光穿越大气层射向地面时,因为大气的抖动,恒星的光点就变得一闪一闪的。
  星云是由气体和尘埃物质组成的呈云雾状外表的天体。其主要组成物质是氢。它和恒星都是最基本的天体,与恒星相比,星云具有体积大、质量大、密度小的特点。

  彗星是扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很小的天体,呈云雾状的独特外貌。彗星的主体部分是彗核,一般认为它是由冰物质组成。当彗星接近太阳的时候,彗核中的冰物质升华而成气体,在它的周围形成云雾状的彗发。彗发中的气体和尘埃,被太阳风推斥,在背向太阳的一面形成一条很长的彗尾。彗尾的长短与彗星距太阳远近有关,彗星远离太阳时,彗尾就逐渐缩短,甚至消失。哈雷彗星是第一颗经推算预言必将重新出现而得到证实的著名大彗星,其公转周期是76年。
  行星际空间的数量众多的尘粒和固体小块称为流星体。沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体称为流星群。撞人地球大气的流星体,因同大气摩擦燃烧而产生的光迹,划过长空,叫做流星(现象)。流星群与地球相遇时,人们会看到天空某一区域在几小时、几天甚至更长时间内流星数目显著增加,有时甚至像下雨一样,这种现象称为流星雨。大多数流星雨是以辐射点所在星座或附近恒星命名的,如狮子座流星雨。
  银河系 银河系包括各种不同的恒星、双星、星团以及星云和星际物质(充满在星际空间的物质比星云还稀薄几十倍),它们组成了银河系。
  银河系的结构见课本上的图。从侧视图上看,银河系呈盘状,好像体育运动用的铁饼,中间突出的球状部分叫核球,半径约为7000光年。其他部分叫银盘,半径约为4万光年。银盘外面有一个更大的球形,那里星少,密度小,称为银晕,直径约为7万光年。银晕外面还有银冕,也大致是球形。银河系的中心是个更小的致密区域叫银核。太阳大致距离银心3万光年并偏北一点。我们地球位于太阳系中,当我们沿银盘看去时,看到了恒星最密集的  部分,尤其是向银心方向看去,密密的恒星和星云,它们的光点连成一片,成为一条光带,这就形成夏季夜晚看到的银河。牛郎和织女的神话,就是我国古代人们根据天鹰座a星和天琴座a星这两颗亮星与银河的相对位置编出来的。银河经过的主要星座有仙后、英仙、御夫、麒麟、南十字、半人马、天蝎、人马、天鹰、天鹅等32个星座。在天球上大致构成一个大圆,与天赤道成62°夹角,但银河经过南十字、半人马星座的一段在我国大部分地区看不到。
  如果俯视银河系,它就像一个旋涡,较密集的区域称为旋臂,旋臂之间恒星较稀疏。银河系里的恒星、星团、星云等都以很大的速度在运动。一种是绕银河系中心的运转,即银河系的自转;另一种是无规则的运动。太阳随银河系运转的速度为250千米/秒,大约2.5亿年绕银心转一周;此外太阳本身还存在着19.5千米/秒的运动速度。当然,包括地球在内的整个太阳系的天体,除了各自的运动(如自转、公转)外,也都随太阳一起作这样的运动,因此,地球的运动是许多种运动的叠加。
河外星系 银河系以外还有许许多多的天体。在天空中有一种天体,用小型望远镜看,它几乎和银河系的星云差不多,不能分辨。如果用大望远镜看,就会发现,它们不是弥漫的气体和尘埃,而是可以分辨的一颗颗恒星组成的,形状也像一个旋涡。它们是与银河系类似的天体系统,距离都超出了银河系的范围,因此称它们为“河外星系”。课本中仙女座星系图就是位于仙女银河系结构(俯视)示意图座的一个河外星系。河外星系与银河系一样,也是由大量的恒星、星团、星云和星际物质组成。目前我们观测到的星系有10亿个之多,如1518~1520年葡萄牙人麦哲伦环球航行到南半球,在南天空肉眼发现了两个大河外星云(河外星系)命名为大麦哲伦云和小麦哲伦云,它们是距银河系最近的河外星系,而且和银河系有物理联系,组成一个三重星系。


银河系结构(俯视)示意图

  通常我们把目前观测到的宇宙部分称为“总星系”。总星系也绝不是静止的,而是按一定的规律运动着。随着科学的发展,观测手段的提高,我们观测到的范围还会越来越大,认识还会越深入。
  演化着的宇宙 宇宙有没有起源和终结,它是永恒的还是演化的,各种文明都有自己的解释。在中国有盘古开天地的传说,在西方有上帝创造宇宙的传说。在很长的一个历史时期中,“天不变,道亦不变”的宇宙观由于符合封建统治者的利益而得到广泛传播。17世纪以后,各门自然科学的飞速发展,不断冲击着这一僵化自然观的统治地位。直到20世纪,以众多观测事实为依据的科学的宇宙起源和演化理论才正式宣告诞生。
  20世纪20年代以后。天文观测发现银河系以外的天体都在远离我们而去,这说明宇宙是膨胀的。美国天文学家哈勃总结后退的速度与距离的关系,距离越远后退的速度越大,这就是哈勃常数。现在的哈勃常数为1.7×10-18~2.3×10-18“厘米每秒,即宇宙半径增加1厘米,后退速度增大1.7×10-18~2.3×10-18 ”厘米每秒。用这个值往前推,宇宙在150亿~200亿年以前半径为零。这就是说宇宙由于某种原因,在150亿~200亿年发生了一次  大爆炸,开始形成。60年代发现的类星体,认为是宇宙早期天体,它们处于宇宙边缘。它们的距离大约在150亿~200亿光年。
  早在30年代初期,有人根据大爆炸理论计算出,大爆炸后最初几分钟,宇宙就像一颗氢弹爆炸时产生的火球,处处充满了温度高达10亿K的光辐射。随着宇宙的膨胀,辐射温度不断降低。作为这种过程的遗迹,当时宇宙中应存在温度约为5K的背景黑体辐射(由于这种辐射的峰值波长在1毫米附近,处于微波波段,故又称为微波背景辐射)。60年代中期,美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊,发现全天各方向都有相当于2.7K的微波辐射。30年前是用宇宙半径为100亿光年计算的宇宙平均温度为5 K,若用150亿光年计算,与2.7K更接近。这个结果有力地支持了宇宙大爆炸理论。
  宇宙是否要永远地膨胀下去?有的科学家认为目前宇宙的平均密度还未达到宇宙的临界密度,宇宙可能要继续膨胀下去;有的科学家认为宇宙中有大量的隐物质,如看不见的暗星云和黑洞等,加上这些物质,宇宙的平均密度就要比临界密度大了。宇宙迟早会收缩,这样的宇宙是一个脉动的宇宙,膨胀、收缩,再膨胀、再收缩,周而复始地继续下去。


作者:qalong 来源:本站原创 发布时间:2006年07月11日
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