作者：张恩台
出版社：汕头大学出版社
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宇宙：放眼环宇大世界试读：
前言
科学探索是认识世界的天梯，具有巨大的前进力量。随着科学的萌芽，迎来了人类文明的曙光。随着科学技术的发展，推动了人类社会的进步。随着知识的积累，人类利用自然、改造自然的的能力越来越强，科学越来越广泛而深入地渗透到人们的工作、生产、生活和思维等方面，科学技术成为人类文明程度的主要标志，科学的光芒照耀着我们前进的方向。
因此，我们只有通过科学探索，在未知的及已知的领域重新发现，才能创造崭新的天地，才能不断推进人类文明向前发展，才能从必然王国走向自由王国。
但是，我们生存世界的奥秘，几乎是无穷无尽，从太空到地球，从宇宙到海洋，真是无奇不有，怪事迭起，奥妙无穷，神秘莫测，许许多多的难解之谜简直不可思议，使我们对自己的生命现象和生存环境捉摸不透。破解这些谜团，有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。
其实，宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜，使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术的发展日新月异，达到了很高程度，但对于那些奥秘还是难以圆满解答。尽管经过古今中外许许多多科学先驱不断奋斗，一个个奥秘被不断解开，推进了科学技术大发展，但随之又发现了许多新的奥秘，又不得不向新问题发起挑战。
宇宙世界是无限的，科学探索也是无限的，我们只有不断拓展更加广阔的生存空间，破解更多的奥秘现象，才能使之造福于我们人类，我们人类社会才能不断获得发展。
为了普及科学知识，激励广大青少年认识和探索宇宙世界的无穷奥妙，根据中外最新研究成果，编辑了这套《青少年科学探索营》，主要包括基础科学、奥秘世界、未解之谜、神奇探索、科学发现等内容，具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。
本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大青少年读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
宇宙的形成和演变
宇宙的形成大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集于一个很小、温度极高、密度极大的原始火球，后来原始火球发生了大爆炸，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。在这150亿年中先后诞生了星系团、黑洞和星系等。宇宙的尽头“宇宙大爆炸理论”提出宇宙是周而复始地从诞生至消亡，再诞生、再消亡的轮回。按照宇宙诞生后就急速扩大的宇宙模型，可以计算出现今宇宙的年龄为150亿年。这就是说，从地球到宇宙“尽头”的距离，理论上应是150亿年。宇宙的膨胀
科学研究发现，宇宙不是永恒的，而是在不断地膨胀中。宇宙的不平衡现象最早是由一位德国的医生发现的，他在夜空观察星星时发现，每个星球间的距离并没有因万有引力而彼此靠近。那么，在星球之间必定存在另一种力量抵消了它们之间的万有引力，他就把这现象假设为宇宙在不断地膨胀。宇宙里的红移
科学家发现宇宙中存在红移现象，也就是说如果对应的星系正在靠近我们，它的辐射就向短波方向偏移，俗称蓝移，即移向蓝光方向的波长。靠近我们的速度越快，蓝移的幅度就越大。相反，如果星系正在远离我们，它的辐射就向长波方向偏移，也就是红移，即移向红光方向的波长。同样远离我们的速度越快，红移的幅度就越大。
1931年，美国天文学家利用先进的天文望远镜发现，在银河系外仍有很多星系，并且在不断地膨胀，至此才使得宇宙膨胀的理论得到证实。热大爆炸宇宙学
这种学说认为，宇宙膨胀是按“绝热”的方式进行，即宇宙是从热至冷演变的。在宇宙早期，辐射和物质的密度都很高，光子被物质吸收或散射，然后物质发射出光子，辐射和物质频繁地相互作用，当宇宙温度下降时，质子与电子结合成氢原子对辐射的吸收减少，物质跟辐射不再相互作用，光子便可以在空间自由穿行。微波背景辐射的发现，有力地支持了热大爆炸宇宙模型，因此，热大爆炸宇宙学得到了大多数科学家的认同。暴胀宇宙学
这个学说是美国科学家古思、温伯格和威尔茨克3人于1979年至1981年提出的。这个学说认为，在大爆炸后不到10秒至35秒的瞬间，宇宙迅速膨胀，故称为暴胀。这种学说还认为引力强度会导致宇宙膨胀速率减慢。当暴胀阶段终了，宇宙过渡至今天的平缓状态，物质分布不均匀现象便产生了。宇宙中的黑洞
黑洞是一种引力极强的天体。黑洞的所谓“黑”，表明它不向外界发射和反射任何光线，因此人们无法看见它。所谓“洞”，是表明任何东西一旦进入它的边界便休想再出去，所以它活像一个真正的“无底洞”。
黑洞强大的引力场还足以摧垮其内部的一切物体，就连光也不能逃脱。所以黑洞内部不具备任何类型的物质结构，这就是著名的“黑洞无常定理”。宇宙白洞
白洞是否存在，至今尚无观测证据。有人认为，白洞并不存在，因为，所谓的白洞外部的时空性质与黑洞一样，白洞可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。只要有足够多的物质，引力坍缩就会发生，导致形成黑洞。另外，按照目前的理论，大质量恒星演化至晚期可能经坍缩而形成黑洞，但并不知道有什么过程会导致形成白洞。如果白洞存在，则可能是宇宙大爆炸时残留下来的，有底称为洞，无底的称为道。宇宙中的灯塔
脉冲星并非或明或暗地闪烁发光，而是发射出恒定的能量流。只是这一能量汇聚成一束非常窄的光束，从星体的磁极发射出来。星体旋转时，这一光束就像灯塔的光束或救护车警灯一样扫过太空。只有当光束直接照射到地球时，我们才能探测到脉冲信号。这样，恒定的能量流汇聚成的光束就变成了脉冲光。来自天体的脉冲信号
1967年夏天，著名的英国射电天文学家休伊什和女研究生贝尔小姐发现了一个能发射无线电脉冲的天体。后来这个天体被命名为脉冲星。它很有规律地发射一断一续的脉冲，每经过1.337秒就重复一次，这是脉冲星自转的结果。宇宙的自然和谐
宇宙的运动有规律而且和谐，这似乎已成为一种万古不变的信条。毕德哥拉斯学派提出“美是和谐与比例”，进而指出，人类生活的宇宙正是由于这种和谐才演化至今天并且秩序井然的。现代物理学家爱因斯坦则指出，宇宙这种先定的和谐可以给人以美感和快感。延伸阅读大爆炸理论：该理论认为宇宙是由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。19 29年，美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。
宇宙的形状和范围
宇宙的形状通常认为，宇宙是扁平和无限的，但一批天体物理学家却对此提出异议，认为宇宙的形状可能像一个足球。也有科学家认为，宇宙是由弯曲的五角形面组成的，主要根据是来自于卫星拍摄的140亿年前大爆炸释放出来的辐射，这些辐射至今仍在以微波的形式冲击太空。宇宙的奇壳
闭合的宇宙时空理论模型是由爱因斯坦建立的。我们知道，在宇宙时空持续加速膨胀的情况下，当其膨胀速度达到无穷近似于光速时，宇宙时空就会形成一个壳状的、呈现出各种类似于黑洞性质及特征的天然屏障，我们称之为奇壳。内宇宙
宇宙开始发生膨胀时，产生爆炸，致使光线指向空间极端，这一过程类似于地球上的白天。
空间进入宏观世界，宇宙便不断扩张，到一定程度时足够的光线挤压宇宙壁向外推动外宇宙，外宇宙得以作用于内宇宙，形成压力，压缩内宇宙，此时空间便向时间转化。
内宇宙就会发生坍塌式爆炸，宇宙逐步收缩转化为时间，进入微观世界，这类似于地球的黑夜。外宇宙
是由空间和时间组成的均匀分布的环绕在内宇宙的一组组相对平衡的无限虚点构成。表现为稳定的静止，当足够的能量通过宇宙壁作用于它时，就会像弹簧一样产生反作用。
反作用致使组成外宇宙中虚点中的时间和空间通过宇宙壁网眼向内宇宙渗漏，从而发生坍塌式或膨胀式爆炸。延伸阅读宇宙形状：大约150亿年前的大爆炸产生了宇宙。宇点，在各个方向发生爆炸、膨胀，宙诞生于一个无限小的如果是这样的话，我们的宇宙形状各处膨胀的大小不同。宛如一个橄榄或花生。
宇宙的黑子和星云
黑子太阳黑子是太阳光球层上出现的暗黑色斑点，黑子其实并不黑，它的温度在4500摄氏度左右，由于它比周围的高温低了1500摄氏度左右，看起来就呈现为黑色的斑点。黑子其实也不小，小黑子的直径为1000公里左右，大黑子或者是黑子群，直径可达10万公里以上。红月
傍晚初升的月亮呈橙红色。在月全食时，看到的月亮也是红色的。这是因为月亮的颜色受大气透明度影响，波长短的蓝端光线容易被这些悬浮物吸收或散射，使月光“红化”。在透明度差的时候，初升的月亮甚至呈橙红色。上帝之眼
2009年2月26日，据英国报道，欧洲天文学家从浩瀚太空拍摄到了看似目不转睛的“宇宙眼”的壮观照片，并称之为“上帝之眼”。其蔚蓝色瞳孔和白眼球的四周是肉色的眼睑，与我们的眼睛像极了。“上帝之眼”浩瀚无边，它散发的光线从一侧到另一侧需要两年半时间。这个物体其实是由位于宝瓶座中央的一颗昏暗恒星吹拂而来的气体和尘埃形成的外壳。据推测太阳系在未来50亿年内也将遭受同样的命运。鬼星团
鬼星团位于巨蟹座，因其位置在鬼宿而得名，又称蜂巢星团，中国古代称为积尸气。在西方古罗马神话中，火星被称之为“战神”。而火星的右上角则是第四号小行星“灶神星”，它是第四颗被发现的小行星，亮度很暗，肉眼见不到。但从5月31日至6月上旬，它会慢慢地接近巨蟹星座的蜂巢星团，所以用巨蟹星座内的上述天体定位，可以比较容易地找到它。天文爱好者凭借小型天文望远镜就能看到其神秘的色彩。宇宙玫瑰
2010年3月，美国宇航局红外探测器捕捉到绚丽的宇宙深空美景，这些像绚丽花朵状的宇宙尘埃中有大量新诞生的恒星，天文学家将这一美景比作“宇宙玫瑰”。星际尘埃之所以呈现红色，是因为恒星释放出的热量所导致的，而恒星云边缘物质则呈现为绿色。宇宙长城
宇宙长城并不是单指某个星系，而是一大群星系的集合。星系有成群出现的现象叫作星系群，而星系群也有成群出现的现象，叫作超星系团。例如我们的银河系就属于本星系群，本星系群是本超星系团的成员之一。通过观测发现，宇宙中的大量星系都集中在一些特定的区域上，在这种极大的结构上看去就像是长长的链条。
这个链条长约7.6亿光年，宽达2亿光年，而厚度为1500万光年，看上去显然就是一条不规则的薄带子的样子，所以叫宇宙长城。太阳星云
1734年，伊曼纽·斯威登堡最早提出太阳星云是让地球所在的太阳系形成的气体云气的假说。1755年，熟知斯威登堡工作的康德将理论做了更进一步的开发，他认为在星云慢慢地旋转下，由于引力的作用，云气逐渐坍塌和渐渐变得扁平，最后形成恒星和行星。1796年，法国著名的天文学家拉普拉斯也提出了相同的模型。这些被认为是早期的宇宙论。太阳海啸
太阳海啸，一般是指由于太阳上的爆发现象所激发的扰动现象。太阳上的爆发现象一般包括耀斑、日冕物质抛射和爆发日珥。最新研究认为，太阳上的耀斑或者日冕物质抛射是扰动现象的源头。
天文学家认为，太阳海啸类似于地球海洋发生的海啸，像海浪一样，太阳海啸也是释放能量的结果，导致产生了巨大的压力波，并通过某种媒介来传播，在地球上的媒介是海水，而在太阳上则是炽热躁动的太阳气体。长江大全食长江大全食又叫2009年长江大日全食。这次日全食最重要的是平均日食持续时间长，覆盖的人口最多。此次日全食可能是近百年来出现的最完美的一次日食，是在1991年至2132年之间发生的日食中持续时间最长的一次。半影月食
地球的影子分为“本影”和“半影”。
月球在围绕地球运行中，如果进入地球的本影，这个影子就会遮住投射到月面上的全部阳光，月亮会显得很昏暗，几乎看不见。但如果只穿过半影，这个半影只能遮住投射到月面的一部分阳光，这时我们就会看到月亮比原来灰暗一些，亮度有所减弱，但不至于全部看不见，这就是半影月食。蓝月亮
蓝月亮，并非指蓝色的月亮，而是指一种天文现象，但部分地区由于环境的改变也能看到蓝色的月亮。在天文历法中，当一个月出现两次满月时，第二个满月就被赋予一个充满神秘浪漫色彩的名字，即“蓝月亮”。如南、北美洲和欧洲等地在2009年12月2日已经出现过一次满月，因在2010年的新年夜满月再次出现，故将该次满月称为蓝月亮。假月假月的现象是指在天空能看到不止一个月亮，而是在月亮侧方出现若干个红色的小月亮，隐约可见。假月位于与月亮同一高度角并通过月亮的圆弧上，是由于冰晶反射、折射作用而生成的微弱光斑。假月产生的原因与月晕比较相似，即高空中云层里积有一些细小水珠，当月光透过水珠发生折射后，形成镜像，即为“假月”。假月一般呈内红外紫的圆形或椭圆形，数量一至多个不等。月亮蜃景
月亮蜃景，这种难得一见的自然现象是光经过不同温度的空气层发生光线折射而形成的，属于一种蜃景，类似海市蜃楼。这种罕见的天文现象被法国科幻小说家儒勒·凡尔纳称为“伊楚利亚花瓶”。五星连珠
五星连珠指的是从地球上看天空，水星、金星、火星、木星与土星等五大行星排列得非常近，就像一条美丽的珠链的天文现象。1997年11月30日曾发生过五星连珠，其张角为100度。2002年5月5日也发生过五星连珠，其张角为40度。据预测下一次五星连珠将在北京时间2040年9月9日中午12时出现。六星连珠2011年5月11日，水星、金星、木星、火星、天王星、海王星大致沿着黄道排成一线，形成了六星连珠现象。所谓六星连珠，并不是说6颗行星如冰糖葫芦般连成笔直的一条线。人们只能在特定的角度才能看见它们像在同一条线上，换一个角度看，就会有落差。九星连珠
九星连珠是九大行星全部会聚在太阳一侧运行的奇特天象。也就是说，当其他行星来到地球与太阳连线附近时，将会发生“行星连珠”的现象。
不过，这是在一个扇形的范围内发生的“行星连珠”，所以远离地球的其他行星距直线也相当遥远。确定上述条件的理由是，在这个扇形范围内的行星作用于地球的引力方向大致相同。
从17世纪以来先后于1624年、1803年和1982年发生过九星连珠现象。土星冲日
所谓冲日，就是指外行星运行到与地球、太阳成一直线的状态，而地球恰好位于太阳与外行星之间的一种天文现象叫“冲”。土星冲日是指土星、地球、太阳三者依次排成一条直线，也就是土星与太阳黄经相差180度的现象。冲日前后的土星距离地球最近，也最明亮。这种天文现象每隔378天便会出现一次，在此期间，土星将始终出现在东南天空，天文爱好者可在双子座附近非常容易地找到土星。这是一年里土星距离地球最近的日子，亮度达到0.5星等。太阳落下后，土星将从东北方升起，子夜时分到达正南方，与地平线下方的太阳遥遥相对，直至第二天黎明太阳升起时才会落下。陨石雨
陨石雨是天文自然奇观。大陨石陨落过程中呈飞行状态，加之受地球引力摄动，在与大气的摩擦过程中会发生爆裂，从而分裂成许多小块，一齐飞流直下，宛如暴雨、冰雹一般散落地面，人们称为陨石雨。
严重的陨石雨撞击地面时，除可能伤害人畜外，也会在地貌上造成陨石坑群。此外，陨石散落地面还会造成该地区地震。
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