《天文百科知识博览》由王志艳编著,本书是一本献给天文爱好者的书籍,也是同青少年朋友分享天文科普知识,掌握各种天文观测常识,了解最新天文探测成果的书籍,内容主要包括宇宙、太阳、太阳系外天体、星系、星云、银河系、银河外星系、恒星、行星、太阳等等。
本书旨在为广大青少年读者提供一个全面的、有吸引力的天文知识概略。它不仅向读者展示了大量清晰、精美的图片,还配有言简意赅的文字说明,使读者更容易理解和掌握宇宙的起源、天体观测与发现等基本概念与相关知识。这部有趣的天文百科不仅可以作为我们的学习资料随时查阅,还具有实用价值和典藏价值。相信通过阅读本书,同学们对天文知识会有更加深刻地了解,也会掌握更多的宇宙天文知识。
《天文百科知识博览》由王志艳编著,一本最丰富的百科字典,一座最有创造力的知识乐园,一部健康成长的智慧圣经。
精美的图片,有趣的文字,活泼的版式,将科学性和趣味性完美地结合在一起。让我们一同领略和感受知识带给我们的快乐。
《天文百科知识博览》内容包罗万象,形式丰富多彩。它既是人们认识世界、感知历史、触摸时空和超越未来的组合工具。又是聆听历史和探索未来的一条捷径,同时也是家长引领孩子成长的教育指南。
宇宙是由空间、时间、物质及能量构成的统一体。宇宙是物质世界,不依赖于人的意志而客观存在,并处于不停地运动和发展中。
目前,人们可观测到的离地球最远的距离是130亿光年。也就是说,如果有一束光以30万千米/秒的速度从该星系发出,那么要经过130亿年才能到达地球——130亿年前发出的光。这130亿光年的距离就是目前人类所能观测的宇宙的范围。更进一步说,目前人们所知道的宇宙范围,是一个以地球为中心、以130亿光年距离为半径的球形空间。当然,地球并非真的是宇宙中心,宇宙也未必是球体,这一切仅限于目前的观测能力而已。
在这个以130亿光年为半径的球形空间里,人们已发现和观测到的星系约有125亿个,每个星系拥有几百到几万亿颗像太阳一样的恒星。
宇宙大爆炸:宇宙大爆炸,是根据天文观测研究后得到的一种设想。一种学说认为,约150亿年前,宇宙中所有物质都高度密集在一点,具有极高的温度,之后发生了巨大的爆炸。大爆炸以后,物质开始向外剧烈膨胀,形成了今天人们看到的宇宙。
大爆炸过程复杂,目前仅能从理论研究基础上描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中,先后诞生了星系团、星系、银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在人们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,形成了当今的宇宙形态,在这个宇宙演变中,也就慢慢诞生了人类。
宇宙的膨胀:宇宙依然在膨胀。目前探测到的最远天体已超过150亿光年,但那里还不是宇宙的尽头,宇宙似乎有无限的空间。多数科学家认为,“宇宙有限,但无尽头”。因为如果宇宙真由大爆炸从“无”膨胀起来,它不可能是无限的,而是一个有限的三维空间,就如同膨胀的气球总有一定体积,威力巨大的氢弹爆炸总有可以计算出的影响范围一样。但宇宙的确没有尽头,人们也找不到宇宙的边缘。
科学家们从宇宙形状上去解“宇宙有限,但无尽头”之谜。从球形的地球表面来说,从任何一点出发一直往前走,找不到地球的边缘,但可回到原来的出发点。这说明二维空间的地球表面没有尽头,但是,它是有限的。如果宇宙是一个三维空间球体,那在这个球体中的任何一点,不管从上下、左右、前后哪个方向前进,人们都找不到边缘,但可回到原来的出发点。但科学家们认为,宇宙不一定是球体,或可能是轮胎形、克莱因瓶形或其他形状。
科学家认为,宇宙今后的发展有两种可能性,即继续膨胀或到一定时转为收缩。不论它如何发展,都将走向死亡,回复到混饨宇宙状态的情况。
宇宙放大现象:宇宙放大,是爱因斯坦相对论中由空间弯曲而产生的许多有趣现象之一。质量巨大的星系团能弯曲周围空间,在宇宙中形成“引力透镜”,它是“广义相对论”的一个基本预言。当位于引力透镜后面的星光经引力透镜“放大”后,其亮度会增加,这就是宇宙放大现象。
宇宙放大是否存在的悬疑持续了约20年,SDSS首次印证宇宙的放大现象。美国匹兹堡大学研究小组利用阿帕奇波因特天文台的望远镜,对约20万颗类星体及1300万个星系的位置和亮度进行了精确测量,其中包含大量类星体。通过对大量位于引力透镜后的类星体亮度进行分析,他们发现类星体的亮度的确增加了,虽然幅度很小。这次实验观测对象之多、测量之精确,使研究人员确信,“宇宙放大”的确存在。
宇宙的放大作用证明了广义相对论是正确的,证明光线是可以弯曲的,证明来自类恒星的光线经历了曲折的道路才到达地球。放大现象印证了宇宙神秘暗能量的存在,目前宇宙学已进入精确测量阶段。
宇宙变脸:美国天文学家称,宇宙从整体上来看呈“淡绿色”,且它的外观还在不断改变。 天文学家伊万·巴德利认为,宇宙的“脸色”应是淡绿色,一种介于青绿色和碧绿之间的颜色。
巴德利和他的同事研究了20万个星系的光线图谱,希望借此确定恒星形成的时间和宇宙年龄。他们发现,将所有宇宙光线混合,就会呈现淡绿色。普通人不可能看到宇宙颜色,必须站在宇宙以外,才会发现混合色的存在。
在宇宙形成初期,新形成的恒星统治着宇宙,其外表呈现蓝色;随着恒星不断成熟,宇宙发展到现在的样子,呈淡绿色。科学家们认为,将来新恒星的数量将会越来越少,宇宙就会变得通红。
宇宙变脸的原因,在于新恒星数量的改变。宇宙如今已经发展到衰退期,宇宙初期新恒星数量应比现在多得多。
宇宙速度:宇宙速度,指物体达到11.2千米,秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的速度。在摆脱地球束缚的过程中,在地球引力的作用下,物体并非沿直线飞离地球,而是按抛物线飞行,在脱离地球引力后,物体会在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到16.7千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。
当前应用的航天器,需要绕地球飞行(航天器作圆周运动),必须始终有一个与向心力大小相等、方向相反的力作用于航天器。因为地球对物体的引力,正好与物体作曲线运动的离心力方向相反。经计算,在地面物体运动速度达7.9千米/秒时,地球对它的引力完全表现为向心力,该速度被称为环绕速度。
上述使物体绕地球作圆周运动的速度,被称为第一宇宙速度;摆脱地球引力束缚,飞离地球的速度称第二宇宙速度;摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系的速度叫第三宇宙速度。根据万有引力定律,物体之间引力的大小、与它们的距离平方成反比,所以物体离地球中心的距离不同,其环绕速度和脱离速度也不同。
宇宙中天体上的生命:至少35亿年前,地球上就有了比较高级的单细胞生物——蓝藻,现在地球的年龄也不过50亿年。如此看来,那些大质量恒星对于生物的进化来讲实在太短暂,它们发光发热只能维持几百万年。适合的对象只有从质量相当于或小于太阳的恒星中去找。银河系中约有千亿颗恒星,大多数恒星的质量符合这一标准。
除少数例外,银河系中恒星的发光发热时间都很长,都足以使智慧生物渐渐生成。
木星探测器先驱者10号和11号各带有一块雕刻镀金铝饰牌,这两个飞行器在完成探测木星任务后,飞出太阳系奔向了宇宙空间。它们带去了有关人类在宇宙中的位置及关于人类自身情况。别处的智慧生物只要发现这种宇宙“名片”,就能了解人类相当多的情况。
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生活在地球上的人类,每当夜晚来临,仰望高空时,总能看到银河璀璨,日月争辉,星辰阵列,为此,我们也对宇宙星空充满了无限的遐想。
千百年来,人类从未停止过对宇宙天文的探索,浩瀚的宇宙,灿烂的星空,总是能够吸引人类的目光,激发人们探索的兴趣。以地球为出发点,人类先认识了宇宙中的太阳、月球和行星。在很长一段时间里,人类以为太阳系就是宇宙的全部,而地球就是宇宙的中心。19世纪末,宇宙的概念扩展到了银河系。随着科学技术的发展以及各种观测手段的进步,人类对宇宙的认识逐步深入,陆续观察到了河外星系以及由许多星系组成的星系团、由许多星系团组成的超星系团等等。
天空的确充满了美丽和梦幻,尽管今天我们已经可以看到数百万光年地方的星星发出的光芒,尽管人类的脚步已经踏上了月球,但宇宙和天空中仍然有无数的谜团、无数的未知科学仍然吸引着我们更多地进行探究。而随着人类观测和总结各种天文知识,天文学也逐渐成为。一门非常重要的自然科学。因为天文的一切、宇宙的一切,都与我们人类的生活息息相关。
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