长期以来，我们一直对外层空间感到非常好奇。那里浩瀚的空间始终吸引着我们的注意力。同时，它也使我们发挥自己的想象力，提出了数不清的问题。在查理斯·刘所著的《机敏问答·太空》一书中，你可以找到一千多个与天文学和太空有关的问题的答案。

本书几乎涵盖了所有与外层空间有关的问题。全书涉及基础物理学知识、天文学的历史、关于行星和恒星的有趣现象、太空探索任务计划、勇敢的宇航员和宇宙科学家以及在地球以外寻找生命形式这一人类历史上最伟大的探险活动。本书中还包括一百多幅插图和照片。本书通过上述内容将宇宙中的各种奇迹牛动地旱现在读者面前。

查理斯·刘所著的《机敏问答(太空)》是一本通俗易懂的科普读物。它以一问一答的形式向读者介绍了天文学的基础知识。读者通过阅读《机敏问答(太空)》，不仅可以得到常见天文问题的答案，而且可以了解世界天文学的发展历史和发展趋势。同时，读者还能够了解许多天文学家对天文学的发展所作出的贡献。

前言

鸣谢

天文学基础知识

 天文学领域的重要学科……天文学的历

 史……中世纪和文艺复兴时期天文学的

 发展……18世纪和19世纪的科学进

 步……物质和能量……时间、波和微

 粒……量子动力学

宇宙

 宇宙的特征……宇宙的起源……创世大

 爆炸理论的证据……宇宙的演变……黑

 洞……虫洞和宇宙弦……暗物质和暗

 能量……多维度理论……宇宙的结束之日

星系

 基础知识……银河系……银河系的邻

 居……星系的运动……星系的年龄……

 星际尘埃和星云……星云、类星体和耀类

 星体……星系中的黑洞……活跃星系……

 更多的活跃星系和类星体

恒星

 关于恒星的基础知识……对恒星的测绘……

 对恒星的描绘和测算……恒星是如何运

 行的？……太阳黑子、耀斑和太阳风……

 恒星的演变……太阳……矮星和巨星……

 中子星和脉冲星……能够产生辐射的恒

 星……二元恒星系统……星团

太阳系

 行星系统……关于行星的基础知识……

 内太阳系……气体巨星……卫星……柯

 伊伯带及更远的星际空间……小行

 星……彗星

地球和月球

 地球……地球的公转和自转……大气层……

 地球磁场……范艾伦带……微中子……

 宇宙射线……流星和流星体……月球……

 潮汐……时钟和日历……季节……日食和月食

空间计划

 火箭的历史……人造卫星和宇宙飞船……

 斯普特尼克时代……通讯卫星……太空

 中的首批人类……苏联早期的太空

 计划……美国早期的太空计划……“阿波

 罗号”航天任务……早期的空间站……航

 天飞机

当代天文学

 天文学的测量单位……天文望远镜方面

 的基础知识……摄影技术和光度测

 定……光谱学……干涉量度学……无线

 电望远镜……微波望远镜……太阳望远

 镜……特殊望远镜……地球天文台……

 机载天文台和红外天文台……太空望远

 镜……红外太空望远镜……x射线望远

 镜……紫外线太空望远镜……伽马射线

 太空望远镜

勘察太阳系

 关于宇宙勘察的基础知识……对太阳的

 勘察……针对水星和金星的太空勘察

 活动……人类对火星的勘察活动……没

 有获得成功的火星勘察任务……21世纪

 的火星探测任务……针对外层空间的行

 星所进行的勘察活动……针对小行星和

 彗星的勘察活动

宇宙中的生命

 生活在宇宙中……地球和月球上的生

 命……太阳系内的生命……寻找智慧生

 命……外部行星……位于其他行星表面

 的生命形式

天文学领域的重要学科

什么是天文学？

天文学会对宇宙及其中的物质进行科学的研究。天文学的研究对象包括运动、物质和能量，还包括行星、卫星、小行星、彗星、恒星和星系以及各种天体之间的气体和尘埃。当然，天文学的研究领域不仅仅局限在上述方面，甚至还包括对宇宙自身的研究，如宇宙的起源、宇宙的演化和宇宙的最终命运。

什么是天体物理学？

天体物理学是将物理学应用于对宇宙及其中物质的研究。天文学家们获取关于宇宙的信息的最重要的方法是收集并分析宇宙及其各部分的光能。在研究太空、时间、光线、发光物体和能够反射光的物体的过程中，物理学是最相关的学科。人们在今天所进行的绝大多数天文学研究都会使用物理学知识。

什么是动力学？

动力学是物理学的一个分支学科，它系统地描述了物体的运动。物体的运动系统可能非常简单，例如地球和月球；物体的运动系统也可能非常复杂，例如太阳、行星和太阳系中的其他天体。动力学所进行的高级研究会涉及复杂细致的数学计算。

什么是天体化学？

天体化学是将化学的相关知识应用于对宇宙及其中物质的研究。当代化学主要研究分子及分子间的相互作用，它的相关研究几乎完全是在地球的表面或近地空间进行的。换句话讲，它的研究是在特定的温度、引力和压力条件下进行的。将化学应用于研究宇宙的其他领域将不会像应用物理学研究相关领域那么直接和全面。即使这样，天体化学对于宇宙的相关研究仍然是极为重要的，这是由于行星大气层和行星表面的化学物质的相互作用对于科学地理解太阳系中的行星和其他天体是至关重要的。在银河系和其他星系的星际云层中已经发现了许多化学物质，这其中包括水、一氧化碳、甲烷、氨、甲醛、丙酮(存在于指甲油清洗剂之中)、乙二醇(存在于防冻剂之中)和二羟基丙酮(存在于免晒古铜肌肤洗剂之中)。

什么是天体生物学？

天体生物学是将生物学的相关知识应用于对宇宙及其中物质的研究。这是天文学领域一个全新的分支学科。直到近些年来，利用生物学知识对宇宙进行的相关研究才呈现出蓬勃发展的态势。尽管如此，天体生物学在宇宙研究领域中的地位已经变得极为重要。它可以利用现代天文学的研究技术和研究方法寻找存在于地球以外的生命、搜寻可能存在这种生命的环境、研究这些生命的进化过程。

什么是宇宙学？

作为天文学的一个分支学科，宇宙学专门研究宇宙的起源。在现代天文学出现以前，宇宙学一直属于宗教和抽象哲学的范畴。今天，宇宙学已经成为一门充满活力的自然科学，它的研究已经不仅仅局限在对宇宙的观测领域。现代科学理论已经证明：宇宙的体积曾经一度比一个原子核还要小。这意味着要破解早期宇宙和宇宙起源的谜团，在现代粒子物理学和高能物理学领域展开相关研究是十分必要的。当然，这些研究完全可以在地球表面进行。在众多相关学币斗当中，对于天文学来讲最重要的是哪一个学科？

在研究宇宙及其中的物质的过程中，物理学是最重要的相关学科。事实上，“天文学”和“天体物理学”这两个术语在当代经常被互换使用。当然，所有学科对于天文学研究都是重要的。一些在今天看起来与天文学关系不大的学科，在将来的某一天可能会成为对天文学研究至关重要的学科。例如，如果科学家们最终在地球以外发现了具有相当水平的智力的生命形式，心理学和社会学将成为对宇宙进行整体研究的关键学科。

天文学的历史

人们是什么时候开始研究天文学的？

天文学可能是最古老的自然科学之一。从史前时期开始，人们就开始观察天空并观测太阳、月亮、行星和恒星的运动。随着人类开始发展第一批应用科学，如农学和建筑学，他们已经充分意识到天体的存在。古代的人类利用天文学帮助他们计时并尽可能增加农业的收成。天文学在神学和宗教的发展过程中也极有可能发挥了重要的作用。

在望远镜被发明以前，早期的天文学家们利用什么来观测宇宙？

像生活在公元前2世纪的喜帕恰斯和生活在公元2世纪的托勒密这样的古代天文学家，已经可以使用日规、三角尺、方墩来描绘行星和其他天体的位置和运动。

到了公元16世纪，人类发明了更为复杂的天文观测工具。丹麦著名天文学家第谷·布拉赫(1546—1601)自己发明了许多天文观测工具，这其中包括六分仪、半径为6英尺(将近2米)的象限、双片弧形板、星盘和各种浑天仪。  什么是星盘，它的工作原理是什么？

星盘是天文学家们用来观测恒星相对位置的一种工具，它也可以被用来计时、航海和勘探。用于天文学研究的最普通的一种星盘被称为平仪，它实际上是被雕刻在圆形金属盘上的星图。小时和分钟的时间刻度被刻在圆盘的圆周上。一个内置圆环被固定在金属盘上，它代表地平线。一个可调节的外置圆环代表天空的旋转。

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为什么恒星会发光？如果你掉入了黑洞，会遇到什么情况？月球是由什么构成的？冥王星到底是不是行星？地球以外存在生命吗？地球的年龄是多少？人类可以生活在外层空间吗？什么是类星体？宇宙的起源是怎样的？宇宙的最终命运又会如何？当我们谈到宇宙时，每个人看起来都有1 000个问题要问。

读者们是幸运的，这本书恰好为1 000个天文学常见问题提供了答案。

实际上，这本书包含了不止1 000个关于宇宙和宇宙运行原理的问题和答案。另外，本书不仅向读者介绍了一些科学现象和科学数据，而且向读者讲解了天文学领域的其他知识。本书通过问答的形式介绍了宇宙和宇宙中的天体。同时，本书还介绍了人类在历史上是如何探索并破解宇宙奥秘的。

自从人类进入文明社会以来，人们一直试图了解宇宙中的各种天体。他们不仅想了解这些天体的构成及运行方式，而且想了解这其中的科学道理。起初，这一切对于人类都是谜团，所以他们干脆编出一些神话传说和故事来解释这些谜团。在这一过程中，人们往往会赋予恒星和行星各种超自然的特征。后来，人们渐渐地意识到，宇宙和其中的天体都是自然界的一部分；世界上的每个人都有机会了解它们。就这样，天文学诞生了。

什么是科学？在某些人看来，科学是厚厚的图书中所罗列出的一系列事实，它们需要人们反复地理解记忆。而实际上科学是一个提出问题和寻找答案的过程。在这个过程中，人们不仅要评估事实的科学性，而且要进行科学地猜想。同时，他们还要通过预测、实验和科学观测来验证这些科学猜想。在科学研究中，人类总是不断地提出问题并找到问题的答案，这本书的写作初衷与人类的上述特征是完全一致的。通过阅读本书，读者不仅可以了解到问题以及提出问题的人，而且可以了解到这些人是如何努力找到问题的答案的。此外，读者还可以了解到这些人在寻找答案的过程中有哪些新的发现。人类之所以能够对宇宙有了相当多的了解，要感谢那些在前沿天文研究领域中孜孜不倦地进行工作的人，他们在工作中不断地提出新问题，他们的努力为天文学的发展奠定了基础。

随着太空探索活动的进行，人类目前已经利用地基望远镜和天基望远镜观测到了可观测的宇宙的边缘区域。同时，他们还利用机器人航天器探索遥远的星球。此外，人类已经完成了太空行走。然而，随着人类太空体验的丰富，人类越来越意识到还有太多的太空谜团等待他们去破解。本书所包含的问题可以发挥抛砖引玉的作用。衷心地祝愿读者们可以向我们的前辈一样提出更多的问题。同时，祝愿大家在寻找问题的答案的过程中，能够体会到成功带来的快乐。

翻译不但是一项非常艰苦的工作，而且也是一项有趣的工作。在翻译本书的过程中，我对天文学的发展有了更多的了解。不知不觉中，我已经成了一名天文爱好者。

当然，能够顺利地完成本书的翻译工作，离不开家人和朋友的支持。在这里，我要特别感谢那些对我的翻译工作给予大力支持的人，这些人的名字是：孟歆、宋斌、陈娜、韩桂云、宋家实、孟令臣、刘桂媛、付金娘、夏俊华、邱月、马春晖、刘祥志、刘程。

宋涛

“本书对于教师和学生而言都是一本有价值的书籍。它既可以作为一本参考读物，又可以作为一本供仔细研读的科学读物。”

——美国国家科学教师协会

“如果你有许多关于太空和天文学的问题需要解答的话，这本书会帮你解答这些问题。”

——《圣安东尼奥新闻快报》

“本书为太空科学领域的各种问题提供了准确的解释。”

——《达拉斯晨报》

“正如本书的名字所说的…本书还包括更多的特点。本书涉及到太空科学领域的诸多题目，并针对每个题目给出了高度精炼概括的解释。”

——《西雅图时报》