作者：代虹
出版社：安徽人民出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
科学警示生存试读：
前言
本书由数百个经典的科学故事组成，内容极具代表性和普遍性，故事妙趣横生，文字亲切平易，插图精美珍贵，是一部将科学性与趣味性完美结合的精致课外百科故事全书！它必将引领你进入一个陌生神秘、异彩纷呈、激动人心的知识世界。《青少年科学知识精粹文库》全方位地展示科学创新发展的方方面面以及科学家的完整形象，尽量避免像教科书那样平铺直叙地展现科学技术的“一般知识”。本书用或波谲云诡、动人心魄，或悬念迭起、引人入胜，或山重水复、云遮雾障，或柳暗花明、烟消日出的故事，让读者在轻松阅读的同时，领略到科学创新的神奇魅力。本书精选古今中外最生动有趣的创新故事近百则，再现大发明家、大科学家的发明发现新思路，同时以全新的视野展示生活中的新观念、新方法，开拓孩子的思维，给孩子智慧的启迪，让孩子尽情体验创造的乐趣！本书内容涉及古往今来的发明创造，以及生活中的新观念、新方法，用一个个生动的小故事告诉大家，什么是创新，如何创新，为了创新我们需要具备哪些素质。看了此书，你就会知道，创新其实和我们日常的生活息息相关。本书选材精良，切入巧妙，希望在快乐的阅读中，给大家带来启迪。《青少年科学知识精粹文库》讲述了几十个科学史上的趣味故事，以改变人们认为科学研究枯燥无味，科学家是“书呆子”的误解。爱因斯坦说：“想像力比知识更重要，因为知识是有限的，而想像力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严肃地说，想像力是科学研究中的实在因素。”科学本来是很有趣的，而那些伟大的科学巨匠本来也是有血有肉的，也是食“人间烟火”的，也有“七情六欲”。本书是一本有趣的科学故事书，数十个生动的故事涉及了中小学生最想知道的问题真相，激发着中小学生在阅读中不停地去获取科学知识，在阅读中开拓自己的思维，在兴趣盎然中增长见识，在不知不觉中滋生探索的渴望。《青少年科学知识精粹文库》精心挑选出古今中外著名科学家的成才故事，以简明、流畅的语言展示了他们光辉的一生。他们有勤奋的头脑、不屈的精神和坚定的信念，他们所取得的成就如同历史天空的启明星，永远被人们所追求和敬仰。我们应当以他们为榜样，从他们的经历中汲取教益，提高自身素质，有意识地培养良好的学习、生活习惯，实现自己的人生价值，为祖国的发展和人类的进步做出应有的贡献。他们是时代的精英，是他们通过不懈的努力和奋斗推动着社会的发展，是他们的发现、发明和创造将人类文明推向更高的一层，影响着我们生活的方方面面。《青少年科学知识精粹文库》传达全新教育理念：倡导孩子从小做小发现者，长大成为大发现者！鼓励孩子敏于行动，大胆尝试，独立思考，每天发现一点点，每天进步一点点。你知道家里的猫会给自己治病吗？谁是杀死桃树的“凶手”？你知道臭屁虫的臭屁威力究竟有多大？爱“流汗”的石头真的会预报天气？杯子成为跳高高手的秘诀何在？……这些有趣又古怪的问题，随时在我们的生活中冒出来，跟随本书的“小科学家”们一起，用你的眼光，去探寻科学的答案吧。你会发现，原来科学发现并不神秘，你也可以像科学家那样去敲开科学的大门，并在探究身边科学的过程中，提高自己的能力！《青少年科学知识精粹文库》全面汇集世界上最不可思议的神秘事件，用真实、客观的镜头，全新展示科学探秘的惊险历程和不为人知的幕后真相……秘境探奇，如何遭遇精魄事件？魅影传说，难道死人真能复生？神奇宝藏，却是惊世悬案？……揭秘，探索，最新发现即将终结世纪悬念！离奇事件迷雾重重，科学揭秘幕后真相，外星人神秘莫测，为何降临地球？听命湖地处大山深处，为何能呼风唤雨，藏宝船载海上消失，究竟陷落何处？层层剥开惊心动魄的惊天秘密！神秘的天外来客、古老宫殿的恐怖传说、人类复活事件、人间悬案的惊天内幕……神秘离奇，令人谈之色变；探索发现，惊天秘密层层剥开！
本书是一套专门为青少年朋友准备的学与用的小百科丛书，易读、易懂而又叫人着迷。阅读这些知识，能够启迪心灵、陶冶情操、培养趣味、开阔眼界、开发智力。
第一章 可怕的预言终于未成现实
一、诺查·丹玛斯：400年前的预言
1.诺查·丹玛斯何许人也诺查·丹玛斯是16世纪的一位法国医生，他的全名是Michelde Nostre-Dame，一般就称他为Nostradamus，译为诺查·丹玛斯。公元1503年12月，他出生在法国南部普罗旺斯地区的一个小城镇——圣雷米。他的父亲是位医生，在当地小有名气。在父亲的影响下，诺查·丹玛斯选择学医和为群众治病作为自己的终生职业，他后来也确实成为一名合格的医生。他一生周游过法国的许多地方，主要是南部地区。在交通不发达的年代，这是件很不容易的事，没有点精神和毅力是不可能做到的。因此这种经历往往换来广泛的尊敬。因为，人们比较普遍地认为，到过许多地方的人，必定见多识广，是位很有学问的人。他一生中的大部分时间是在南部地区以盛产优质葡萄和葡萄酒而闻名的萨隆度过的。
当时，萨隆及其附近地区有鼠疫（也叫黑死病）。这种急性传染病很快蔓延到一些地方，老百姓都很恐慌，认为这是魔鬼的恶作剧，是“上帝”对人们的惩罚，发疯般地大量逃亡。作为一名医生，诺查·丹玛斯积极投身到消灭鼠疫的工作中去，并作出了成绩。他耐心地向群众解释黑死病的病因，主张把抓住的老鼠统统烧掉。他还顶着教会的压力，告诉大家凡是患黑死病死去的人，决不可以像教会所说的那样一埋了之，即使已经土葬了的，也应该忍着悲痛把尸体挖出来烧掉。同时，他还指导大家对一切可以想象到的地方，包括教堂、道路、宅院、市场、下水道，尤其是黑死病人曾接触过的地方，要不惜代价用高酒精度的酒或其他有效的办法进行大规模的严格消毒，凡染上黑死病菌的东西能烧掉的尽量烧掉。1963年版的《法国大百科全书》中，诺查·丹玛斯条目中是如此评价他的工作的：“由于他在南方发生鼠疫期间的杰出贡献而名闻遐迩。”
他在行医的同时，也从事占卜和进行预测预言的工作，这主要是受他外祖父的影响。据说，作为星相家的名气超过了医生。以今天的眼光看来，是医生而又从事星相活动，本身就南辕北辙，格格不入，不可思议。可是，在16世纪，这种情况非但一点也不稀罕，而且还被认为是完全合理的。德国著名天文学家开普勒（1571~1630）的名字大家可能是比较熟悉的，他是非常重要的行星运动三定律的发现者，在历史上被誉为“天空立法者”。就连这样一位杰出的科学家，他在从事天文学研究的同时，在由他编纂的天文图书和天文年历中，除了预报日食和月食以及有关的天象资料之外，都有关于星相学的内容。尽管天体的位置及其运动与人间祸福、年成、命运、前途等，没有任何必然的联系。
诺查·丹玛斯的预言诗是从什么时候开始构思和写作的，他参考了些什么材料，他又是如何考虑问题的，这些，现在都已经无从知晓了。比较确切知道的是，他的主要著作——《诸世纪》于1555年5月出版。
是医生而又是星相家，这样的人当然是上层社会所需要的。《诸世纪》出版后不久，诺查·丹玛斯应召来到了京城巴黎，被任命为当时法国国王亨利二世的顾问，主要任务是为国王制订政策，估测时运，以及测算王室成员的吉凶祸福和命运，从星相学的角度进行预测、咨询，并提出相应的措施和忠告。据历史资料记载，他应国王和王妃等的要求，经常以解答问题的方式，或以讲故事的方式，娓娓动听地或直言不讳地作许多内容广泛的预测，有的牵涉到即将发生的历史事件和个人命运，有的则关联到更为遥远年代的人和事。
据说，他的性格与宫廷生活之间存在着颇大的距离，他也不愿意终日周旋在王室成员和达官贵人之间，看着别人的脸色生活。加上其他一些原因，在担任顾问约5年之后，他再也不愿意在巴黎这样耽搁下去了。在辞去宫廷职务后，他回到了萨隆，继续从事医生的工作，进一步补充和完善《诸世纪》。
1566年7月，诺查·丹玛斯在萨隆逝世，终年62岁。2.《诸世纪》的由来《诸世纪》的法文原名为Les Centuries Astrologiques，直译的话，似乎可以译为：《从星相学的角度来看待今后的几个世纪》。英译本的书名是Complete Propheciesof Nostradamus，直译的话，可以译成：《诺查·丹玛斯预言全书》。《诸世纪》共12卷，每卷大体上都是百首四行诗，共1200首。由于丢失等原因，1568年版的《诸世纪》只有965首四行诗，此外还有若干首六行诗和一些被称为“预兆”的诗句。
被一些人誉为奇书的《诸世纪》，究竟是一部怎么样的书呢？《诸世纪》公诸于世之后，从16世纪到20世纪，有不少人对它进行过研究。由于《诸世纪》是用一些隐晦的、很难读懂的语句写成的，因此，历来的许多研究者一般都只是试着注释其中的几首或几十首。不少人都倾向于认为，《诸世纪》大体上是诺查·丹玛斯在试图预言1555~2000年间的西方历史和文明的发展，也略微涉及一些东方和世界性的历史进程。
经过约4个世纪，它都没有得到充分解释，然而，从本世纪30年代起，对《诸世纪》的研究成为热门题材。在1938年以及此后的几年里，在法国就出版了很多比较全面地研究和注释《诸世纪》的著作，其中以方特布龙医生的著作最受重视。日本的五岛勉先生也是研究者之一，他认为，“《诸世纪》中的每一篇诗都是对未来的恐怖预言。即使稍翻阅一下本书，也能给人们带来毛骨悚然的震动。然而读者还是不得不承认他是一位如神似魔的空前绝后的大预言家。他的预言全部是晦涩难解的暗示性语言的组合。但是，如果耐着性子认真读下去，反复思考，深入领会，对有关世界未来的一切，几乎都可以迎刃而解。”“你如果读完了本书，就会明白，诺查·丹玛斯的预言决不是混淆黑白的暧昧理论，他的每一个预言都简洁地指明了即将发生事件的状况、场所、经过。初看起来也许不知所云，但如果把一个个句子拆解开，预言所指示的范围就非常集中和缩小了。”《诸世纪》是一本内容非常庞杂的书。据说，它里面的每一首诗，都的说是各国乃至世界历史中的一件大事。3.预言灵验过吗
研究者们认为，诺查·丹玛斯《诸世纪》中的预言“99%已得到应验”，这其中包括法国国王亨利二世之死、德国法西斯希特勒的出现、意大利独裁者墨索里尼的死亡、诺曼底盟军登陆和德国战败、前苏联女宇航员进入太空、美国总统肯尼迪被杀、原子弹爆炸、日本宣告投降、前苏联入侵捷克斯洛伐克、爆发中东战争、五月大地震、汽车的出现汽车热、飞机在天空中自由飞翔等。
以法国国王亨利二世之死为例。
据说，1551年的一天，国王在与诺查·丹玛斯闲谈时，突然提出：“听说你能预测人类的命运，那么你能准确地说出我在何时、何地、如何死去吗？”在国王的一再追问并命令他非说不可后，诺查·丹玛斯最后不得不以徐缓的语调吞吞吐吐地对亨利二世说：“我想，可能会有那么一天，城外将发生这么一件事：陛下的脑部被锐利的武器刺入，也许正是此伤会夺走陛下的生命……非常遗憾，这是陛下命中注定的灾难……这一天，依我看，必将在十年之内到来。”
预言应验的过程是惊人的！到了诺查·丹玛斯预言亨利二世之死的第十个年头，再过一个星期，亨利二世死于脑部创伤的预言就要失效。这时正赶上他的同父异母的小妹与宿敌萨瓦家族联姻，妹夫则是该家族的萨瓦公爵。亨利二世为从此能与宿敌化干戈为玉帛而高兴，同时也想为消除笼罩在心头的“十年之内死亡到来”的阴影而轻松一番。在婚宴上，亨利二世兴高采烈，要为婚宴助兴，执意要与年轻贵族、近卫队长蒙哥马利伯爵比试枪法。后者十分为难，一再借口陛下已酒醉而推辞。然而，国王十分固执，蒙哥马利只得勉强从命。
说是比武，实际上只是比划表演而已。而且为了安全起见，枪尖都用厚厚的木板和皮革包扎起来。年轻的伯爵心想，就这样打上二三个回合后，巧妙地让国王取胜也就行了。但是，万万没有想到，在第二个回合上，惨剧突然发生了：国王首先刺中了伯爵的头盔，当伯爵向国王的头盔反刺时，不知怎的，伯爵枪头上的护刃皮套头突然脱落了！说时迟，那时快，锋利无比的枪尖刺进了国王鸟笼般的黄金头盔的缝隙，刺中了亨利二世的眼睛。亨利惨叫一声，仰面摔倒在玫瑰盛开的庭院花坛里……然而，枪伤已深及脑部，无可挽救了。国王完全疯了，像野兽一样，在宫中乱窜。第九天的夜晚，国王终于断了气。而这正是诺查·丹玛斯预言的死期——“十年之内”的最后一夜！直到这时，人们才惊讶地发现，诺查·丹玛斯早在《诸世纪》第1卷第35首诗中，对亨利二世的死亡作了预言：一对一的决斗在庭院中进行，年轻的雄狮击败可怜的老者，利刃刺破黄金头盔，击中老者眼睛，眼伤脑伤融为一体，死神在老者头上降临。
在研究诺查·丹玛斯“预言”的法国学者中，这件颇令人惊讶的事代代相传，并以各种不同形式的叙述写进各自的著作。
二、试破天机：日本人的解读
五岛勉是日本著名的诺查·丹玛斯预言诗的研究学者，他写了大量的著作，对诺查·丹玛斯的预言诗进行分析和验证，从而提出1999年8月，将会出现异常天象九大行星将呈现十字架形排列，这一天，将是地球和人类的“末日”。1.难解的天书
五岛勉认为，在诺查·丹玛斯的诗句中，有两首是关键性的，它们直截了当地提到了“世界末日”。一首是第十卷的第72首，其原文是：
L＇an milneuf cent nonante neuf sept mois，Duciel viendra un grand Roy d＇effrayeur，Ressusciter le grand Royd＇Angolmis.Avant apres Mars regner parbonheur.
在中文译本里，这首诗有好几种译法，尤其是其中的第三句：一九九九年，七月，恐怖魔王从天而降，为使盎格鲁莫尔王复活（另译：蒙古大王重新出现），这期间，战神以幸福的名义主宰世界。
相信你在读这首诗的时候，一定在问，这指的是什么。五岛勉认为：1999年7月，天空中将出现异常天象，也即出现所谓“大十字”的时候，地球和人类的“末日”就来到了，人类“浩劫”已达到顶峰。
五岛勉随后对这四句诗逐一作了解释。五岛勉告诉我们说：诺查·丹玛斯的诗句中的“1999年7月”，实际上是8月，因为当时法国用的不是现在的公历，那时法国历法的7月相当于现在公历的8月。这么一番更正之后，他以极其惊叹的口吻强调，天体排列成“大十字”正是在1999年8月18日，这与诺查·丹玛斯的“大预言”惊人地一致。据五岛勉说，1999年8月18日（星期三），地球上的观测者将会看到天体呈一种非常特殊的“大十字”形状排列。2.“恐怖魔王”七解
预言诗第二句：“恐怖魔王从天而降”。诺查·丹玛斯并没有说明“恐怖魔王”究竟是什么东西。
据五岛勉的分析，诺查·丹玛斯所说的“恐怖魔王”有可能指的是下面这几种说法中的一种，或几种。（1）“空间袭击”说
欧美的一些研究者们，历来认为诺查·丹玛斯想说的是：1999年7月，爆发波及世界各国的世纪大战时，像蝗虫那样，多得数不清的各国飞机在老百姓头上激烈空战，其规模之大是史无前例的；从飞机上掷下的各色各样的炸弹，其数量之多、威力之猛难以用语言来形容，它们将炸翻每一寸土地，当然也包括在土地上生活的人们。如此恐怖的景象无异于“恐怖魔王从天而降”。（2）“洲际弹道导弹”说
读者可以很容易看出，把“恐怖魔王”理解为洲际弹道导弹，决不可能是诺查·丹玛斯的原意，只可能是这类武器出现之后，“空间袭击说”在新情况下的翻版。（3）“人造卫星”说
带有核武器、激光武器和其他新式武器的卫星对地面部队、人员和设施发动大规模的攻击。（4）“彗星撞击”说
这种说法认为，1999年7月，将出现一颗很大很亮的彗星，也就是一般所说的扫帚星。由于人们缺乏对彗星的了解，带着长尾巴的彗星的出现历来都会引起人们的恐惧，而诺查·丹玛斯所说的这颗彗星，则引起了更为巨大的骚乱，因为据说它将直接撞击地球，把地球狠狠地“扫”个“人仰马翻”。
在历史上，彗星或小行星那样的小天体及其碎片撞击地球的情况是存在的。6500万年之前，当时“统治”地球的恐龙在很短的历史时期内从地球上销声匿迹，据推测就是这样一次撞击事件造成的。不过，多数科学家认为，这种可能几乎小得很，也许只是数百万年、数千万年，甚至更漫长的时间才可能碰上一次。
1994年倒是发生过一次罕见的天体相撞事件。一颗被称为“苏梅克-列维9”的彗星的彗核碎片撞在木星上，其景象也是惊天动地的。（5）“外星人进犯”说
这种注释的大意是：1999年7月，一批“外星人”乘着高速的宇宙飞船之类的交通工具，从某个遥远的星球来到我们地球，不知出于什么目的，他们大举进犯地球和人类，而使用的武器是地球人闻所未闻和望尘莫及的。对于地球人来说，尽管力量对比悬殊，仍然奋起反抗，一场不可避免的生死存亡之战就以地球为战场而展开，对地球人的生存将是严重的威胁。（6）“超级光化学烟雾”说
工业废气和化学烟雾等问题，在产业革命开始时，就已经存在了。只是在最近一个世纪，尤其是这几十年来，随着工业化速度的加快和规模的扩大，以及地球都市化的程度愈来愈高、速度愈来愈快，而森林和植被的面积愈来愈小，沙漠化的趋势愈来愈严重，大气污染、环境污染等问题愈来愈突出，人们才开始愈来愈关注自己的生存环境。
但由环境污染带来大规模的人类毁灭，而且就在近在咫尺的1999年可能是言过其实了。
最近若干年来，一些有识之士大声疾呼，我们只有一个地球，应该保护好人类生存环境。各国也采取相应措施来控制污染的扩散、改善环境，并取得了一定的成果。我们相信，只要全人类都来关注环境问题，这一难题是会得到妥善解决的。（7）“全球大暴动”
五岛勉认为：“在世界末日来临时，将发生全球性的民众大暴动”，“可以看作是一种暗示，即在面临毁灭的情况下，被饥饿、痛苦、绝望所折磨的人干出的疯狂暴力行为”，“用破坏性的示威来进行临死前的垂死挣扎，这并非是疯狂，而是正在遭受极大痛苦的人们所作出的徒劳的反抗”。
但从目前的情况来看，明年世界将毁灭于一次全球“人祸”的说法过于勉强。3.谁是“蒙古大王”
第三句是：“为使盎格鲁摩尔王复活”（另译：蒙古大王重新出现）。
五岛勉认为，整句诗说的是：“恐怖魔王”降临地球的时候，盎格鲁摩尔王就复活了，恢复了力量。那么，盎格鲁摩尔王（Angolmois）究竟是什么意思？据五岛勉说，在当今使用的法文词典中，找不到这个字，但在老的法语词典中，它是杰克利（Jacquerie）这个人的别称，并坚信，这样的解释是正确的。
那么，杰克利又是何许人呢？据说，他是中世纪法国农民暴动的首领。开始时，由于英法之间长达百年的战争在全国很大的区域内，尤其是西部地区，引起了严重的瘟疫、饥荒等，再加上各种自然灾害，民不聊生。人民，尤其是广大农民，大批逃亡而参加暴动。当农民起义队伍进入巴黎后，复仇的心理急剧增长一发而不可收，于是就开始了大规模的抢劫、放火、虐杀、奸淫，背弃了起义时的初衷。这时，一个自称为“伟大的撒旦（魔鬼）”的人攫取了暴动队伍的领导权，暴动已经完全变质为野兽般的疯狂行动。
据五岛勉的分析，盎格鲁摩尔王指的可能就是这位“伟大的撒旦”。诗句的意思则是在暗示我们，所谓的“恐怖魔王”降临时，地球正处于遭毁灭的境地，被恐怖、战争、饥饿、痛苦、绝望折磨到极点的人们，将在全世界的广大区域内实施前所未有的疯狂行为，就像当年盎格鲁摩尔王所干的那样，甚至有过之而无不及。所不同的是，“伟大的撒旦”及其一伙的暴行发生在科学技术落后的十四五世纪，主要是在法国巴黎及其周围地区，而诺查·丹玛斯的“世界末日”“大预言”，则会遍及全世界的绝大部分地区。
这首诗的第四句是这样的：“这期间，战神以幸福的名义主宰世界。”五岛勉对此所作的解释是：“在大战爆发前，许多国家，或大半个世界都被军国主义化，战争处在一触即发的边缘。”
姑且不论五岛勉对《预言诗》的解读是否有根据，科学家对1999年的天象是怎样看的呢？4.计算机的验证
世界上不少科学家都在研究1999年太阳系9大行星的姿态情况，其中对此项工作投入精力最大的是原东京大学教授，火箭工程权威——系川英夫博士，他使用高速电子计算机进行了模拟计算，把太阳系9大行星和月亮、行星带及群体资料、宇宙太空有关参数和大气层、重力和陨石等因素都输入计算机，进行了科学计算。推导出在1999年8月18日（编者注：这是公历，而诗中的7之月是指阴历闰月，与此相符）地球等9大行星排列成“十字架”形状。并在日本电视台的特别节目中进行了演示。收视率超过13%。那么这种排列次序对地球究竟会有什么影响呢？
1999年8月18日（即诺查·丹玛斯诗歌中所谈的7之月），太阳系的9大行星在上、下、左右四个方向的位置上，从地球角度望去，构成了一个十分形象的也是不吉利的“十字架”形状。这种排列在演示时还出现了行星群体跳动，令人眼花缭乱。如果我们排除人们迷信的心理色彩，只从天体运行的角度来看，这种姿态对地球会有什么影响呢？我们不想从占星术的角度去解释，只从天文角度。大家看到从地球横向位置有较大的木星和土星在右，而较小的火星和冥王星在左，综合引力右侧要大些。再从地球的纵向位置看，上有太阳、水星、金星，且较近，而下有天王星和海王星，且距地球较远，因而综合引力上侧要大些，所以对地球总的引力方向应指向右上方，这就会使地球运行轨道产生涉动，因此计算机模拟时产生行星群体跳动现象。就这一点如果是真实的话，难道对地球上的生物、包括人类不会产生影响吗？如果再加上当时的其它因素，如地球大气层的温室效应，大地温升，使地球两极冰山溶化，海水水位上升。如果再有彗星或其它小行星光临大气层，其结果就更为严重。然而，这些多种因素相吻合可能性的概率是极小的。由于这种在天文学上称之谓“大交叉”排列或“十字直列”排列，确属罕见，说不定会使整个行星的共同重心和太阳失去平衡，就很可能打乱潮汐力、地磁方向以及使太阳释放出来的高能粒子改向形成地震、火山喷发、海啸等自然灾害……但是，目前天文学家此对还不能作出十分肯定的回答。当然，也有人认为这种“大交叉”排列不会产生太大的影响。5.科学家如是说
天体运行对地球有没有影响？从宏观角度来说，回答是肯定的。
苏联科学家别洛夫研究了3447年来全世界陆地上和大洋中的火山喷发现象，意外地发现，绝大多数的火山爆发都发生在6月份。也就是说，一年中6月份火山爆发的总能量最大，喷发出的火山灰和岩浆的总体积也最大，约达30~70立方公里。他特别还对6亿年以来的地球上的火山爆发作了统计分析，研究表明，每隔1.9亿~2亿年，火山活动出现一次高潮。有学者认为，这些现象既说明了地震和火山爆发是宇宙天体作用于地球的电磁粒子冲击力增强，使地球中的岩浆活动加剧而引起的，又说明了每一次灾变都发生在地球绕银河系一周的某一位置上。这一位置必定是地球最易下掉的地方。同时，使我们不得不考虑这样一个问题：如当几颗行星同时在一条直线上时，几颗行星加上太阳（地球处在远日点）抛射的电磁粒子陨击力必然会引起地球上的强烈地震和火山爆发。系川英夫博士用电子计算机证实了1999年夏季太阳系的全部行星将呈现出“十字架”排列。果真如此的话，必然使地球截导电磁粒子的能量大增，引起地球更大范围膨胀和收缩即谐振（有关谐振机理在本章第七节中讨论），会使地球的断裂带、板块交界处发生强烈地震。
前苏联列宁格勒北极和南极科学研究所的科学家A.D.瑟金斯基，研究了强烈地震发生的时间与太阳活动区和冕洞位置的关系，认为它们对于被扰动的行星间介质的形成有重要作用。发生地震时，冕洞的位置起着非常重要的影响。强烈地震通常发生在被扰动的太阳风临近地球的时刻。太阳和行星间介质的情况通过大气环流影响地震活动。
强烈地震发生在大气环流扰动地球时，扰动表现为大气环流形成的变化或温压场重新调整，此时与震中相对位置的扰动特别剧烈。
瑟金斯基还研究了在某些地震活动区发生强烈地震的区域性大气条件。他查明在中亚、哈萨克等地区发生地震时，大气压力向北移动并从南到震区逐渐减弱，而震动同样产生在大气压力递减信号改变地区附近。地震震级与温压场重新调整有关。
现已测知太阳黑子数增加，就引起大气环流加强；太阳黑子减少，大气环流则减弱。所以，每当太阳黑子11年周期的上升阶段，整个北半球的气旋性环流均得到加强，反气旋环流便减弱。由于气旋中气流系统空气湿润，水汽含量大，因而造成降水增多。反之，降水量减少。
我国的一位农民科学家用天体与地球的对应位置作中长期旱涝预报，其准确率大大高于现代化预测系统。另外，自1949年以后几个大的气候异常年份，包括旱、涝、寒年份，几乎都出现在黑子11年周期的峰年或谷年附近。这进一步证明了行星位置和太阳磁场对地球的影响。
综上所述，地球上的气流变化是因为某些天体与地球的对应区所抛射的电磁粒子形成对流，故而使流动地带的空气产生运动，轻则使该地区的风力、气候发生变化，重则使板块、碎块结构的岩石层发生位移，引发地震。换句话说，沉重的板块之所以没有掉，或者说能安分守己是由于大气压的作用。而大气压力其实质上也是各天体抛射的电磁粒子陨击力所造成的。
大家知道，地球上的生物能得以生存，离不开大气层抵挡大量的宇宙射线和它储存的从太阳到达地球的大部分辐射。这也说明了大气层要承受这些电磁粒子的陨击力。同样，地磁层在距离地球中心6~7万公里的地方阻挡太阳风时，即使太阳风对磁层的压力增加一倍，磁层也只缩小10%左右，最大时压力增至10倍，磁层也只缩小30%左右。这说明磁层有强大的内应力，这内应力就成为我们所讲的气压。此外，还有各种对大气层透明的微波、暗物质（据天文学家估计，宇宙中暗物质所占的比例在90%以上）以及各种能穿过磁层、大气层的粒子作用于地球的力。虽然就单个粒子来说，它的陨击力是微不足道的，但无数个微粒加起来的力是不可忽视的，而且对物质构成的基本单元——夸克来说，这些粒子可称得上劲敌。上述的这些力加起来足以使绝大多数物质向地核方向坠落。
其实，开普勒早在解释彗星尾巴的形状时，就提出过光压的概念。麦克斯韦曾用电磁波的观点论证了光压的必然性，并算出了光压的值。列别捷夫从实验中发现光压，并测得深黑表面所受的光压比反射表面所受的压力小一半。这就是说光子的折射、反射是反作用力所造成的，因此，反射表面比深黑表面受到的作用力大一半。同时，也说明了大气层能吸收、储存来自太阳的大部分辐射，就必须要承受这些辐射的压力。
由此可见，太阳系的“十字架”结构排列的危害是巨大的，这种结构还会使太阳系多数行星与地球形成电磁粒子对流，也就是形成一个个电磁屏蔽层，而地球正处于最易受各行星和太阳磁力干扰的地区。也就是说，任何外部的磁力变化都会影响地核运动。如此时有小行星或陨石与地球相撞，其后果比平时同样质量的小行星撞击地球要严重得多。更何况各行星的运动带来的位置变化所产生的各种潮汐（电磁）效应会使地球的大气环流发生明显变化，不但促使地震加剧，而且将频频形成强台风和龙卷风，至于火山爆发则更为严重。试想一下，每当地球进入远日点会使火山爆发加剧，那么再加上九大行星抛射的电磁粒子陨击力和太阳磁暴等引发的连锁反应必然会使火山爆发大大加剧。而且离太阳最远的冥王星，它的公转周期是248.4年，因此在1.5亿年内这种“十字架”排列的机遇是很多的（据估计，这种“十字架”排列每几万年一次）。虽然这不会像某些人预言的那样世界会变成一片废墟那么严重，但它会引起大面积的剧烈地震和火山爆发。
三、例证说话：并非杞人忧天
1.历史上的昨天为了能进一步验证1999年8月18日的行星排列是否会产生影响，我们可以回顾一下历史上“三星、四星、五星……”排列时对地球的影响。
在太阳系中，九大行星绕太阳公转。行星（包括地球的卫星月球）彼此之间以及行星与太阳之间，都遵循着牛顿定律、开普勒定律互相吸引着、分离着、制约着，以维系整个太阳系的平衡。但是，各个行星公转的半径不同，角速度不等，因而造成彼此之间距离时远时近、排列时分时合，必然要进行能量交换。当地球获得过多能量失去平衡时就要释放多余的能量，使自身恢复到平衡状态，这就是灾变。
月球绕地球公转。月球对地球的引力（引潮力）也能给地球的大气圈、海水圈、熔浆圈造成环流。由于月球的引潮力只有太阳引潮力的1/172，所以月球对地球造成的环流能量很小。
如果月球运行到太阳与地球的连线或延长线上（天文学上叫“朔”或“望”）时，情形就大不相同了，环流的能量增大了几万倍，太阳与月球的直射点（天文学上叫星下点）附近出现了强旋涡（天文学上叫“大潮”），每一次强旋涡（海水大潮）形成前后，海洋上会掀起6级以上大浪；大气中会积蓄起6~7级风暴的势能。
这里需要说明的是：在朔和望的时刻，星下点的引潮力不是太阳引潮力与月球引潮力之和，而是两个引潮力的积。
1992年，法国和美国联合用阿丽亚娜火箭发射一颗地球海洋考察卫星。卫星上配备两台精度可达2厘米的测高仪，对大西洋海面进行了5个月的观察测量，发现：月球星下点海平面水位被月球引潮力拔高平均不超过5厘米；而在朔日或望日，星下点海平面水位被拔高可达5米。这就是说，在朔和望的时刻，星下点海面的水位上涨了一百倍。引潮力大大“增值”了。这种现象与光学中凸透镜“聚集”原理一样，月球把太阳的平行引潮力“聚集”，而“焦点”正在星下点海面，因为地球正处于月球轨道的一个焦点上。
所以，每个月的朔和望时刻，就是地球上局部发生灾变的蓄能时刻或灾变的爆发时刻。
其他行星对地球也有引潮力，但不会成灾。当月球处于行星与地球的连线或延长线上（天文学上叫行星合月或冲月）时，行星引潮力被月球聚焦后急剧增大，也会使地球上局部积能发生突变。
行星的质量比月球质量大得多。当行星与地球、太阳排成直线状态（天文学上叫行星合日或冲日）时，行星与太阳的合成引力可以把地球拉出公转轨道，使地球发生“弹跳”，也是造成地球上灾变的原因。如在朔、望或行星合月时刻，月球把太阳或行星引潮力聚焦后能把星下点的海水拔高，也能把星下点的平流层、对流层拔高、堆积起来，使大气环流积累了势能和动能，这就是酿成风灾的内因。
大气环流的能量尽管达到了饱和状态，但要形成风暴还需一个激发因素。当然，这个激发因素也是行星合月（或冲月）时产生的冲击力。
下面举几个例子。
1993年2月11日6时，木星（木星质量为地球质量的317倍，木星对大气环流的能量仅次于太阳）合月，星下点在西经40°；18日8时，海王星合月，星下点在西经64°；18日9时，天王星合月，星下点在西经78°；23日15时，水星合月，星下点在西经110°；25日12时，金星合月，星下点在西经41°。请注意：这些行星合月的时间虽然不在同一天，但它们的“作业区”即星下点都集中在西经40°~110°之间的大西洋上空。即是说，大西洋上空的大气环流在2月11日到25日的14天时间内积累了十分强大的能量，已有“箭在弦上”之势，一旦遇上激发因素，必然爆炸。3月8日18时是“望”，环流能量更加增大。10日12时，又逢木星合月，这是一个极其强大的激发力。12时之前，地球处于木星之后便会起风，此时大气环流被木星引力向前拉。风向东吹。12时之后，地球运行到了木星的前方，木星引力把环流向后拉。风向马上折回，开始向西吹，并加速。数小时后，增长为飓风，在美国登陆。此次风暴因环流能量大，激发力强，狂风巨浪造成美国1/3地区“陷于瘫痪”。木星公转角速度比地球公转角速度小。合月时间较长，故木星激发的风暴既猛烈，危害时间也很长，要刮12~24个小时（地球自转一周）方可平息。
内行星（水星、金星）公转比地球快，因而合月时间很短。内行星合月激发的风暴是来得及去得快的龙卷风。龙卷风总能量虽然较少，但十分集中，因而危害极为严重。水星合月触发的龙卷风通常只在几十米宽、几公里长的地段疾扫而过；金星合月激发的龙卷风覆盖面要宽些。
1994年7月11日下午，湖南省汉寿县发生了一起特大龙卷风。造成这次风灾的天象状况如下：7日21时，水星合月；9日5时，朔；12日20时，金星合月。这次风灾的激发因素是水星与金星。因为水星和金星都是内行星，它们合月的时刻都是下午，故必为下午起风。
在大气环流积累能量较多情况下，金星合月也能激发台风。凡白天（下午）起风的台风都是金星激发的。火星、木星、土星等外行星激发的台风、飓风都在夜间起风。由于地球自转轴有23.50°倾斜，故行星激发的风暴的方向与地球纬度也成23.50°左右的交角。所以，在夏季，西太平洋的台风经过激发行星星下点时被改变方向并加速后，在我国东南沿海或台湾登陆。
行星合日或合月时，最容易引发地震，造成灾变的地震需要一个较长时期的积能过程。行星合日或合月时，地壳各个结构之间、熔浆环流与地壳之间，都会发生摩擦、碰撞，交换能量。能量极大的熔浆环流还会把一些较小的地壳板块推动，使之与相邻板块摩擦、挤压，进行能量积累。地球中心的热核反应也向地壳输送能量。这些能量逐渐向地壳的薄弱部位（岩层的断裂处、褶皱处）集中，使该处的应力（能量）接近或达到极限时，地震的内因便成熟了。但地震的爆发还需要行星合日或合月时发生的力冲击——这是地震的外因。一般地说，地壳底下熔浆环流、回流、旋涡的能量越大的区域，就是地震应力积累越多的区域，也是地震爆发频率越高的区域。因为任何行星合日或合月时冲击力作用的范围只限于南纬45°到北纬45°之间，所以地应力主要积累在这个纬度的地壳圈内。但熔浆回流会把能量向高纬度区输送，使得纬度在45°~60°之间的薄弱地壳也积累了地震能。随着能量的消耗、衰减，熔浆回流很难把能量输送到纬度在60°以外的地壳去。所以，纬度在60°以外的高纬度区（包括地球南北两极）是无强震的安全区。
地震爆发的时刻、地点有些与行星合日或合月的时刻、地点相吻合。
如1995年1月17日日本神户发生的7.6级地震，发震时间是4时38分。而当时4时26分是“望”。地震爆发时间与“望”仅差12分钟。当时有天王星合日，对潮点在东经135°，北纬21°，与地震中心神户（东经135°，北纬34°）纬度仅有13°之差。
有些地震中心与星下点、对潮点不吻合，地震发生在地球弹跳时地壳受挤压最严重的点上。1976年7月28日唐山地区发生的7.8级地震便是一例。当时的天象是：27日9时，朔，星下点在156°×42°（东经×北纬，下同）；16时：土星合月，66°×9°；28日10时；金星合日，162°×17°；15时；水星合月，95°×17°；22时：土星合日，154°×（-18）°。这些行星合日、合月的引潮力集中在东经66°与156°之间的北半球唐山周围作功。行星合日还使地球发生了弹跳。地球弹跳时受挤压最严重的地壳也靠近唐山（东经118°）。而唐山地区的地壳又最薄弱，故地震便在该处发生。
非人为的森林火灾也与天象有关。每年行星合日、冲日次数越多，局部地区发生干旱的频率越高。干燥的天气降低了森林的“燃点”，宜于火灾的发生。1986年和1987年行星合日、冲日均有17次，比往年多，全球森林火灾频繁。1987年4月1日，前苏联贝加尔湖地区原始森林发生火灾，烧了26天。在黑龙江外侧的前苏联阿穆尔州，仅4月下旬共发生森林火灾144起，毁林200多万亩。5月6日，我国大兴安岭发生特大火灾，烧了28天，毁林1300万亩，经济损失达5亿元。美国、巴西也发生多次森林大火，损失惨重。2.最为明显的例证
总的来说，行星合日或合月的频率越高，地球上发生的旱灾、火灾、地震、森林火灾以及空难的频率也越高。
1984年到1994年的11年间，全球共发生行星合月、冲月863次，平均每年78.45次；共发生行星合日、冲日176次，平均每年16次。其中1986年行星合月、冲月82次；合日、冲日17次，均超过平均数，该年水灾频繁，局部旱灾也较多。1987年，行星合月、冲月只有73次，而合日、冲日有17次，因而是局部旱灾较多的一年。由于集中降雨次数减少，我国黄河、长江的水位下降到了几十年来的最低点。
1992年，全球发生的天象事件（即行星合日、冲日；合月、冲月，不含朔、望。下同）共96次，较常年的平均数（94.45）多1.64%，因而1992年的灾害较常年多。
1989年共发生天象事件92次，我国因自然灾害造成的经济损失为526亿元人民币。1990年共发生天象事件98次，经济损失达到616亿元。天象事件增加6次，这一年的经济损失增加91亿元。
1993年和1994年，天象事件都有96次，这两年都是灾变较多的年份。
1995年，行星合月、冲月共有100次发生，比过去11年的平均数多18%，因此1995年集中降雨（造成水灾）的频率比往年高。行星合日、冲日共有16次，与过去11年的平均数相同。所以1995年防灾、抗灾的重点应放在对付水灾及地震上。1995年也是地震较为频繁的一年。3.千丝万缕的联系
天象不但影响地球的自然物理变化，最令人感到惊奇的是，它还会在生物体上留下某种“印记”，出现令人百思不得其解的“天人感应”、“天物感应”现象。如美国芝加哥医院为26岁的萨默·萨宾接生了小男孩阿里德安，他背上有太阳系九大行星图案。又如有的母鸡在彗星到来年份生出“彗星蛋”，在太阳黑子活动高潮期或在日全食年份生出“太阳蛋”；还有的母鸡能生出具有天空星座图案的“天文蛋”，这些现象都令人百思不解。
1988年3月18日午前发生日偏食时，我国发现了两枚奇特的鸡蛋，引起了科学界的很大兴趣。
一枚鸡蛋是由江苏省泰州市实验小学五年级学生程莉云饲养的一只黄母鸡所生。蛋的大小颜色等特征与往常无异，但蛋壳上却布满了稍微突起的白色斑点，它们有规则和形象地构成了一些星辰天体图案，其中一些白斑对应于牧夫星座与大角、室女星座与角宿一、狮子星座与轩辕14、猎户星座与参宿4等星辰，清晰可辨。
另一枚鸡蛋发现于四川省的自贡市川西南矿区运输大队工会主席胡世骏的家中，其蛋的硬壳表面有7个突出斑块，构成了相当规则的北斗星图案。生蛋的母鸡在发生日偏食前3天，出现反常现象，停止了生蛋，表现不安定。“天文蛋”的出现并非罕见。自古就有发现。据记载，1682年、1758年、1834年、1910年、1986年，每当哈雷彗星以76年的周期飞近地球时在德国、英国、希腊、法国、意大利等国都有母鸡生出具有彗星图案的“天文蛋”来。其中有的彗星图案如雕刻出的，擦拭不掉。按宏观而论，彗星蛋和太阳蛋应都属于天文蛋的一种。
1989年3月，中国湖南发现一枚“太阳蛋”，图案十分清晰，太阳呈鼓形突出，四周有光芒四射的线条，好似一幅立体浮雕，蛋重61克。该母鸡生该蛋前每2天下一蛋，此蛋是隔4天才生下，生蛋前母鸡急躁不安，常大叫，说明太阳黑子活动期等天体自然力对生物影响之巨。这些现象是研究人天感应和物天感应的极好资料。1988年3月18日有日全食，8月份有日偏食，9月13日在中国云南发现了“日环食蛋”。可见，星体对生物免疫系统和生理系统具有某种联系。其中的奥秘还有待进一步探究。“彗星蛋”是“天文蛋”中最为常见的一种。在彗星出现，尤其是哈雷彗星出现的相应年份都找到了彗星蛋。比如哈雷彗星1682年回归地球时，当时德国马尔堡一母鸡生下的一枚蛋具有星辰花纹；1758年，英国一枚鸡蛋有彗星图案；1834年，希腊找到彗星蛋；此后，1910年法国，1986年意大利都找到过彗星蛋。上述年份都是哈雷彗星临近地球的年份。
关于彗星和“彗星蛋”，张明昌先生在1992年《天文爱好者》4期上作了较详细讨论。他说：彗星是天空世界的不速之客，还有许多不解之谜仍然叫人困惑迷茫。其中之一就是奇特的“彗星蛋”——因天空中出现彗星而使母鸡产下蛋壳上有星空或彗星图案的怪蛋。
史载的第一枚“彗星蛋”出现于1680年2月11日。16801号彗星是迄今为止所知最明亮的大彗星，比满月光还强100多倍。这颗大彗星出现的时候，24岁的哈雷正在法国旅游，正是它的出现，使哈雷萌发了要研究彗星的灵感，后来他通过十年孜孜不倦的努力，终于作出名彪史册的伟大发现。
彗星的出现曾使欧洲一片恐慌，根据罗马1681年4月出版的《忠诚的教徒与真正的家庭情报员》杂志报道，那年12月11日晨8时，“一只小母鸡产下了一枚神奇的蛋，蛋上有非常清晰的彗星及彗星附近某些星座的图像”。
尤其令人难解的是绝大多数彗星蛋来自哈雷彗星。从它1682年后的五次回归，每次都有这种奇蛋问世：1682年哈雷彗星回归时，德国马尔堡的一只母鸡也生下了一个壳上布满了星辰的蛋，被作为“彗星蛋”记录了下来。接着是1758年，那年的彗星蛋出现在英国霍伊克附近的一个乡村中，它上面的哈雷彗星图像相当逼真、清楚，见者无不称奇。
1834年，哈雷彗星回归时出现的“彗星蛋”更是轰动了世界——当时希腊的科扎尼有只母鸡在彗星熠熠生辉之际又产下了一枚彗星图案十分规则的蛋。该母鸡的主人是奇西斯·卡拉斯，在惊异之余把这枚怪蛋献给了当地政府，因而名利双收。后来这枚怪蛋被送到了罗马教皇手中，当时一位画家专门为此事创作了一幅木刻画，配画的文字大意是：“大怪事，母鸡也怕彗星，罗马的一只母鸡生了一个蛋，蛋上刻有彗星的图案。”最后这幅木刻被法国掳去，陈列于巴黎的国立图书馆中，同时又多了一个说明：“经教皇和瑞典女皇证明，此事确凿无讹。”
第四个与哈雷彗星有关的彗星蛋已到了本世纪初的1910年。那次哈雷彗星的彗尾曾于5月18日扫过了地球（此事在西方引起了许多人的极大恐怖）。就在此前一天——5月17日，法国一个名叫布莉亚尔的农妇声称她的母鸡产下了色彩斑斓的彗星蛋，据报道，她一再强调“彗星图案在蛋上如雕似印，任凭擦拭也不会减色。”
这一系列的奇闻引起了多种不同的评论，不少人斥之为无稽之谈，不值一提；有人甚至认为这不过是拙劣的人为骗局，不必予以理会；但不可否认，也有一些人认为值得研究，如原苏联生物学家亚历山大·涅夫斯基就主张其中确实有某种因果关系，他说“这种现象也许与免疫系统或生物进化有关。”为了进一步研究，早在20世纪50年代，许多人已经考虑如何寻求1985年或1986年的彗星蛋了。前苏联有关方面就与几万农民取得了联系，后来法国、美国、意大利等20多个国家也相继成立了有关调查机构。有趣的是，结果也没落空——意大利博尔戈的一个居民家的母鸡于1986年初又生出了一枚彗星蛋。近年我国报端也不乏彗星蛋的报导。
这样说来，彗星蛋似乎已是确凿无疑了。然而，人们还是会发出质疑：为什么彗星蛋只在哈雷彗星回归时出现？从天文学观点来看，哈雷彗星不过是千亿颗彗星中的一颗，以亮度计，即使在本世纪它也只能屈居第五、六位。为什么其他大彗星不会出现相应的蛋呢？再说，为什么每次彗星蛋都那么稀少，而不是大批出现的呢？为什么人背和鸡蛋上会出现如此清晰的图案来呢？是什么力量形成的这种图案呢？难道是有一种什么隐形的高智慧生命体在进行艺术创作吗？“天文蛋”的存在表明宇宙间的天体与地球上的生物存在着千丝万缕的因果关系。但究竟这种关系是怎样发生的，目前情况下还难以得出明确答案，只能还视之为一个不解之谜。4.不要让后人为我们叹息“生存”，始终是人类永远关心的话题。无论1999年的九大行星排列异常会给人类带来灾难也好，不会带来灾难也好，对于有可能给地球生命带来威胁的事物进行研究，并作出预测和对策，是人类第一首要的任务。正如同美国地理学和海洋物理学家帕特利西亚·巴纳斯·斯万尼所说：“天文学家观察天空的一个主要原因是出于对地球历史的关注……我们不希望成为下批灭绝的物种。我们不希望其他有智慧的人类在几百万年以后看着我们的化石记录，不可置信地摇着头，思索着为什么我们这种物种会绝灭。我们不希望他们思考着为什么我们没有意识到我们本可以对太阳系中这个最具潜在危险的过程做些事情。”
那么，我们所居住的地球以及地球所在的银河系和宇宙究竟是一个怎样的构造，地球的生命都面临着哪些威胁，有没有办法防范……如此等等，让我们从科学的角度去认真探索和研究这些问题吧！
第二章 宇宙的起源与奥秘
一、开天辟地：宇宙的起源
1.叩问宇宙：你从哪里来宇宙是广阔无限的，无论在时间上和空间上都是无限的。这是目前人们普遍承认的一种概念。然而，人们往往还是要追问和思索，宇宙究竟是如何起源的呢？如果从易经中的“无极生太极，太极生二仪，二仪生四象，四象生八卦”中来推算，那么宇宙当初应是无极的——即宇宙当初应是混沌状态，然后渐渐重降轻升而浊清分明，从而形成阳、阴二级（即太极），这时万物皆有阴（场、能量部分）阳（星云、星球等实体）之分。以后逐渐演化形成各种星系、恒星、行星，在各行星上又产生风、雷、泽、丘等之类的事物及植物、动物乃至人类，随着人类的文明进步而产生多种高级事物。这就是从四象到八卦乃至64卦的由来。这是从易经角度解释宇宙起源和万物万事的变化之象。如果从天文角度如何来解释宇宙起源呢？2.开天辟地的一瞬间
到目前为止，已有许多解释宇宙起源的理论。但比较容易被人们所接受的首推大爆炸理论，该理论认为，大约150亿年前，宇宙间所有的一切物质与能量浓缩在一个不到一角硬币的空间之内。从这个微小而无限致密与灼热的一点，宇宙开始膨胀并逐渐冷却。
出现在新宇宙中的首批物质，是微小的亚原子质点，它们是一切物质的基石。这些质点很快形成两种最轻元素的原子，即氢与氦。宇宙过去与现在一直在膨胀，氢与氦的气体聚集成为巨大的云层，并最终形成星系。第一批恒星就诞生于这些星系之中。
我们所呼吸的空气，饮用的水，站立的石头，制作工具用的金属，总而言之，我们这个世界的一切东西都从氢与氦演变而来。在垂死恒星的高度致密、高度灼热的核心部分，氢与氦聚变出一大批化学元素。其他元素的存在对科学家来说是一个线索，表明在太阳诞生以前，许多恒星已经出生或死亡。3.仰视宇宙的神姿
如果宇宙确实是由大爆炸从“无”膨胀起来的，它不可能是无限的，它只能是一个有限的三维空间。就像威力巨大的氢弹爆炸，总有一个可算出的影响范围，不断膨胀的气球，总有一个一定的体积。但是，科学家也认为，宇宙没有尽头，我们无法说明哪里是宇宙的天涯海角，即我们找不到宇宙的边缘。
这怎么理解呢？让我们先来看看地球的情形。从地球上的任何一点一直向前走，我们找不到任何地球的边缘，但最后可以回到原来的出发点。这说明地球没有尽头，但二维空间的地球表面却是有限的。以此类推到三维空间的宇宙，不管从上下左右前后哪个方向前进，我们找不到宇宙的任何边缘，但可以回到原来的出发点。这说明宇宙是有限的，但没有尽头。当然，还没有人认为从宇宙中一点出发，又回到了原来的地方。这就要靠未来的科学技术去实践了。
根据“有限，但无尽头”的理论，宇宙是个什么形状呢？
最简单、最容易想象的形状是球形；其次是轮胎形，或叫甜面包圈形、环形；再就是一个瓶嘴弯过来插在瓶身上的形状，即克莱因瓶形。目前科学家的探讨认为宇宙的形状可能是这三种形状之一。当然，宇宙的实际形状也可能是与以上三种形状截然不同的形状。
宇宙到底是什么形状，这要靠未来的科学技术去揭晓。不过有一点是清楚的，宇宙的形状只能从理论上去确定，因为我们不可能跑到宇宙之外去观测宇宙。4.宇宙的“海角天涯”
我们所使用的天文望远镜功率越大，我们所看到的空间就越深邃，这个空间就似乎越变得无限广大。我们可能会问，这个空间的延伸是否真的是无止境的呢？或者，这个空间的延伸是否会有一个极限呢？
至少在一代人以后，估计大多数科学家将还不能肯定地回答这个问题。他们也许会辩解说：“只有当不属于宇宙的物质被发现后，才能证明宇宙是有限的。那种物质可能已经超出了我们的想象力，我们不知道它是什么东西。但是，我们可以假设它是这样一种物质：在宇宙之外，存在着一种不同于宇宙间物质的另一种物质，就好像有一堵墙，将这种物质与我们所处的宇宙隔离开，而我们却似乎永远不能飞越宇宙，不能穿过这堵墙到达宇宙之外的地方。所以，我们很难想像空间会以怎样的形式永远延伸下去。当然，我们更难想像有一种不同于宇宙物质的其他物质会像一道屏障一样将我们所处的宇宙与宇宙之外的另一个世界隔开。事实上，也恰恰是这道屏障阻挡了我们的想象力，阻挡了我们的想象力进入宇宙之外的另一个世界。”
争论并没有结果，也不会一锤定音。例如，地球的表面就是一个有限的延伸，只要我们愿意去做，我们就可以从地球表面的任何一个地点走到任何另一个地点，而最终不会有任何我们不可逾越的屏障挡住我们。一个不知道地球表面是球面的旅行探险家可能会天真地认为：只要他作一次比一次更长更远的旅行，他就会发现更多的国家。这样的国家会很多很长，他将永远也探索不完；探险的新路会很多很久，他将永远也走不完。然而，我们知道，事实上地球上国家的数量是有限的，那位旅行家出行的次数越多，重复他原来走过的路的机会也就越多。在地球上作环球旅行表明，虽然地球表面是无限的，但地球表面的延伸却是有限的。
爱因斯坦通过发表相对论，声称在他所建立的宇宙中空间是无限的，但是空间的延伸却是有限的。正如地球的体积是有限的，宇宙的体积也是有限的。同样的道理，两者的边缘都回卷，且是封闭的。只有当我们能够把整个宇宙空间当作与地球表面一样，而不是仅仅当作一个立体状态的物质那样，我们才能细致地研究它。这也是爱因斯坦宇宙论起作用的前提。地球的体积从量上说是有限的，但是宇宙的体积与地球的体积在形成上是不同的。假如在地球上的某一点凿一个洞，并以直线方向不停地凿下去，最终我们将能达到不同于地球的另一种物质中——进入大气层。但是，如果我们只在地球表面上走来走去，我们将永远不会进入到另一种物质世界中，而只能在地球表面上打转转。这种宇宙外的物质，就像地球表面外的物质一样，它不是地球体积的一部分，不属于地球。
封闭空间自身的这一物质，可能是光的一种波粒或射线。它不到达宇宙以外的物质层，却能无限运动下去，但是它不重复本身的轨迹就不能无限运动下去。根据这个道理，可能会出现这样一种情况，光能环绕整个宇宙运行并回到它运行的起点。所以，如果用大功率高倍天文望远镜对准夜空的某一垂直方向，我们可能会看见太阳和它周围的其他邻近星体，它们就处于这个由光环绕而构成的宇宙空间中。我们看见的，可能不是它们现在的状态，而是它们数百万年以前的状态。很久以前就离开太阳的光可能会始终环绕整个宇宙运行，而只有当它完成一周运行时，它才能被我们的天文望远镜捕捉到；然后它又开始作第二次环绕宇宙的运行。
空间曲率限制宇宙总体积的作用远大于其作为大标尺的作用。在爱因斯坦时代之前，行星轨迹、板球轨迹和各种粒子的轨迹的曲率一般被认为是由万有引力作用而形成的。相对论取消了这种纯粹想像中的假想的力，它是把各种物质的弯曲轨迹归因于它们在弯曲空间中努力保持直线运动的结果。的确如此，弯曲空间不是天文学家所认为的普通意义上的空间。它可能是纯数学上的和地地道道的假设空间。在弯曲空间这个问题上，天文学家眼中的空间和天文学家眼中的时间已不可分割地牢牢结合在一起，成为同等的物理量。可以肯定地说，一共有四个同等的物理量，前三者是普通空间的三维，即长度、宽度和高度，或者我们称之为南北、东西和上下。第四维就是通常意义上所说的时间，它最适合我们用来度量我们的空间（时间上的一年相当于空间的一光年等等），它由（-1）乘以它本身得到。由（-1）乘以本身得到乘积当然是最引人注目的假想，因为（-1）是不存在的，它只是数学描述的“假想”数字。没有一个真实存在的数字能被它自身相乘而得到-1这个结果。而只有当时间被看成为假设的（-1）年才能把空间和时间当作真实的同等的物理量。这表明同等的物理量纯粹是形式上的，它什么也不是，仅仅是数学中的一个假设。事实上，它不可能是任何东西，我们关于时间在本质上是不同于空间的某种物质的直觉是没有经验基础的，并且可能在此之前就消失了。
关于时间的复杂性，这里不需要我们更多地去考虑。最本质的观点是，爱因斯坦的相对论告诉我们，空间就像地球表面一样，本身就完全弯曲回来，所以整个空间是有限的。5.宇宙高寿究竟几何
如果宇宙在不断膨胀的话，那么昨天的宇宙就比今天的小，去年的宇宙比今年的小。假设我们回到很久很久以前的过去，那么这时的宇宙一定很小，宇宙中的很多物质一定被压缩到非常小的体积。
第一个产生这种想法的是一个比利时的天文学家，名叫乔治·埃杜伍德·莱美卓。他在1927年提出宇宙是从一个发生剧烈爆炸的“宇宙蛋”开始的，今天在不断膨胀的宇宙是由爆炸产生的。美籍俄罗斯天文学家乔治·盖蒙给这个大爆炸起了一个非常合适的名字叫“大碰撞”。“大碰撞”是在什么时候发生的呢？如果我们知道分离的星系的平均数和星系间彼此移动时的速度，我们就能很容易地向回推算并掌握这些星系聚到一起的时间。
这里还有一些让人迷惑的问题。第一，很难判断出每个星系彼此间的距离；第二，很难说清楚星系分离时的速度有多快；第三，持续的扩大不可能保持同样的速度。
当哈勃第一次发现宇宙在不断扩大时，他计算出平均分离数，膨胀速度和随时间变化的膨胀速度并应用这些最准确的数字得出大碰撞发生在20亿年以前。这个结论遭到地理学家和生物学家的强烈反对，这些人认为地球的产生就在20亿年前，他们坚信宇宙不可能比地球还年轻。
在哈勃的这次初步估算后的60年内，很多信息表明大碰撞发生在很久很久以前。现在用到的这些资料都表明大碰撞发生在150亿年以前，即宇宙的年龄是150亿年。但是这个结论并不是很可靠，有的天文学家认为宇宙的年龄是100亿年，有的认为是200亿年。如果收集到更多更好的证据，那么这个问题终将会被解决。
如果150亿年这个数字是正确的，那么当我们太阳系形成时，宇宙已经存在100亿年了。6.宇宙模型的科学猜想
我们发现，即使是观测距离我们最近的仅4.25光年远的恒星都是件非常困难的事。因此，我们被劝诫不要再去观测距离我们最远的、几十亿光年之遥的恒星了，不要再试图用那种方法算出宇宙的圆周长。也许我们可以试着借助于制作模型、用比例尺的方法来确定好每个恒星的相对位置，从而得出这些距离。我们可以把比例尺定得非常小，从而避免无法表示出那难以想像的遥远距离。
地球的运行速度比快速火车的速度还要快1200倍，它每年以6亿英里的速度绕太阳运行着。让我们把这个长度用微乎其微的1/16英寸来表示，这个长度适合于作我们的宇宙模型的比例尺。这样，太阳就被缩小到像灰尘那么大，即直径只有1/3400英寸，而地球就被缩成更小的一个点，以致用最高倍数的望远镜也看不到它。根据这个比例尺，天空中距离我们最近的恒星，即比邻星的位置就要被放在距地球点的225码之外。如果再把宇宙中距离太阳最近的100颗恒星都做在这个模型中，那么这个模型的长、宽、高都要有1英里。
让我们来继续制作这个模型。我们可以把恒星都不加区别地想像成一粒粒小灰尘（因为它们的大小千差万别，就像每粒尘土的大小也各不相同一样），在代表太阳的那一点附近，我们要平均每隔1/4英里放置一些微小的尘土。在空间的其他区域，即更远的地方，由于存在着“区域星团”，因此，紧邻着太阳的正好是天空中相当密集的一部分星体。我们继续在每个方向都再来构建我们的宇宙模型。如果我们在银河系水平面中距离长的方向来构建，那么微小的尘土就开始变得稀少起来。这时我们正在接近银河系的边际。当我们到达了最远的球状星云后，我们已在银河系中的水平方向构建了7000英里，而且我们仍没有走出银河系。如果我们把地球围绕太阳运行1周的速度用作比例尺，来表示那微不足道的1/3400英寸，那么整个银河系系统就大约相当于整个美洲大陆的尺寸。在继续进行我们脑中的模型构建前，我们最好先弄清楚一粒尘土和整个美洲大陆之间的比例关系。
当我们构建完银河系统后，如果我们想继续把模型构建下去，无论怎样，我们都要在大约3万英里以外的地方才能再为我们的模型加上新的一点。在这个遥远的地方，我们放置一个新的恒星群，这个恒星群可能实际上比我们的银河系要小，而且结构紧密。但在这个模型中，这二者的大小和组成的恒星数量却差不多。接着，我们继续构建我们的模型——差不多每隔3万英里就有一个由几百亿颗恒星组成的星群——直到我们建造了200万个这样的星群。这个模型现在已经在各个方向上都延伸了400万英里，这个距离就相当于我们用望远镜在天空中所能看到的距离。我们可以把这个模型继续假设下去，但无论我们知道多少或多远——所有我们知道的，都只不过是宇宙当中的一小部分。
每个银河体系，或宇宙岛屿，或河外星云，都包括几十亿颗恒星，这几十亿颗恒星由气态物质构成。我们知道的这样的系统有200万个。在太空中，用直径为100英寸的望远镜所观测不到的还有几亿亿颗恒星，而在我们所探索不到的宇宙空间中，一定远不止这么多。用一个易于接受的方法表示：宇宙中所有的恒星数目就相当于伦敦市中灰尘的总数。想想看，在这个巨大的城市中，太阳仅仅相当于一粒小灰尘，而地球还不及这粒小灰尘的一百万分之一。那么，我们再来设想一下在这幅绚丽多彩的图画中，我们的住所与这个宇宙其他空间之间的关系。
把伦敦市中所有的灰尘都收集起来，再把它们向各个方向散开，结果也就等于我们构建的宇宙模型了。在伦敦市内，每粒灰尘的实际平均距离只有1英寸的很小一部分。为了使我们的模型有一个正确的比例尺，这个距离必须增加到1/4英里左右。即使当我们在建造太阳周围这个拥挤部分的太空时，也要用这个比例尺。如果我们用这种方法来构建我们的模型，那么我们才会得到一幅有空间的生动画面。按这个比例尺，滑铁卢镇除了6粒灰尘之外什么都没有。即使这样，它所拥有的灰尘也比太空中的恒星要显得拥挤得多。在银河系中，这确实显得比较拥挤，每个恒星系统之间那巨大的空间都被忽略不计了。而在整个模型中，平均每粒灰尘与它最邻近的灰尘之间的平均距离被证实大约有80英里。整个宇宙的主要组成部分其实不是恒星，而是广阔的空间——宇宙中除了偶尔的一颗恒星外，就是难以想像的大量的在不断地延伸着的空寂空间。
让我们想像在宇宙中、在太阳附近的某一个地方设立一处观测站。在那里，我们可以看到恒星以1000倍于快速火车的速度通过我们。如果宇宙真的被恒星充斥着，那么我们的观测站就不那么令人向往了，因为那就像坐在街中心看拥挤、繁忙的车辆从我们身边擦过一样——虽然这种刺激能使我们变得勇敢起来。然而，一项确切的统计资料表明，恒星的运行速度其实一点也不快，以至于我们为了要看一颗恒星运行到我们这里就要等上100亿亿年。这项统计从另一个角度表明，任何一颗恒星想要撞上另一颗恒星要在100亿亿年之后。再者，恒星在太空中的运动是无规律的，那些盲目的热心者们所担心的恒星相撞的可能性其实是非常非常小的。我们可以预测，在未来的宇宙探索中，这种观念将最具有深远的意义。7.宇宙会永远继续膨胀吗
有没有什么力量可以减慢或停止宇宙继续膨胀呢？我们所知道的能这么做的惟一力量就是宇宙中的各部分利用引力互相吸引。宇宙的膨胀是和它自身引力作用的方向相反的，所以膨胀过程必须需要能量来克服引力作用。如果我们这么做，宇宙的膨胀就会减慢，也许最终会停止膨胀。在这种情况下，经过很短的时间后宇宙又会缩到一起直到它嘎吱一声停下来为止，当然这一过程是和大碰撞相反的。如果宇宙永远膨胀下去，它就叫作开阔宇宙；如果它最后停止膨胀而开始收缩，就叫作封闭宇宙。
当把一个物体从地球表面克服地球引力向上抛出时，在一般情况下，我们的经验告诉我们这个物体会被地球的引力拉回来。它的上升速度会逐渐减小到零，然后又落回地面。如果向上抛的力量越大，那么它的初速度就越大，上升的高度也就越高并且从上升到下落的时间越长。
地球的引力总是随着高度的变大而减小的，如果一个物体以足够大的速度向上发射，它能升得足够高以至于减弱了地球的引力，使拉力已经不能减弱它的运动了，它就会挣脱地球的引力并且不再回来。要想实现这一目的，物体就必须以大于11公里/秒的速度开始向上运动，这就是逃逸速度，也就是将火箭发射到月球上的速度和到达更远的地方所需的速度。
那么，我们要问宇宙克服内部引力作用向外膨胀的速度是否已经达到了逃逸速度呢？为了得出这个结论，科学家们必须估计出宇宙的膨胀速度，还必须估计出宇宙中的物质的平均密度，以便能得出内部万有引力的强度。宇宙的膨胀速度和平均密度这两个结论很难得出，结果只能是估算出来的。
不管怎样，得出的结论表明在膨胀结束后宇宙中物质的密度仅为1%左右。因此宇宙看起来十分广阔，它会永远膨胀下去。然而这个结果只是对我们能看见的物质进行测量后得出的。如果宇宙中有其他的我们不能看到或感觉到的物质存在，那么宇宙终究还是封闭的。8.宇宙在未来会“死亡”吗
有生便有死，这是宇宙中的一切物质都遵循的规律。那么，宇宙本身又如何呢？我们的宇宙既然是由大爆炸从“无”诞生的，它就必然会以某种方式走向死亡。不过，要确切地回答宇宙如何发展、如何走向死亡，那还是未来的事情。
关于宇宙如何发展，现代科学家们提出两种可能，一种是宇宙会继续膨胀下去；另一种是宇宙膨胀到一定程度后，就会转而逐渐收缩。科学家们已大致探知，宇宙自大爆炸形成后，至今已有100~200亿年，取平均值，我们可以说宇宙已有150亿年的历史了。但是，科学家们还不知道宇宙什么时候死亡，也就是说，不能确定宇宙的寿命有多长。当然，这会是一个很长很长的时间，数字大得不可想象，或许是几兆、几百兆、几千兆年吧！
如果宇宙不停地继续膨胀下去，在这个过程中，各个星球将耗尽内部的核燃料，逐渐成为白矮星、中子星和黑洞。最后，黑洞遍布宇宙。黑洞吞噬着包括光线在内的所有物质，整个宇宙成为没有光线的黑暗世界。最后，黑洞也会蒸发，组成物质的基本粒子也会衰变，宇宙又成为一个混沌世界。
那么，如果宇宙膨胀到一定程度后转而逐渐收缩，又将是怎样一种情形呢？首先，科学家们并不知道宇宙到什么时候才由膨胀转为收缩。其次，宇宙收缩以后的情况也只能从理论上去推论。它的大致情形可能是这样：
如果宇宙开始收缩，宇宙空间的物质密度会逐渐增大，星球之间的距离会缩短，这当然会给星球带来种种影响。不过，对星球影响最大的因素，可能是温度的变化。随着宇宙的逐渐收缩，整个宇宙的温度将逐渐升高。首先，地球上的生物将因温度的升高而不能存在下去。接着，地球也将毁灭。随后，当整个宇宙的温度升高到超过太阳这样的恒星的温度时，恒星也将化成气体，消失在宇宙中。而黑洞则可以趁机饱食一顿，使自己逐渐变“胖”、变重，最后形成一个大黑洞。宇宙又沿着大爆炸后不断膨胀的逆反过程，回复到原来的状态。
到那时，会不会再来一次爆炸，产生第二代宇宙，我们还不得而知。或许宇宙也是按照周而复始的规律，一代一代地衍生下去吧！不过，那是过于遥远的事情。对过于遥远的事情而过于妄加推测，就近乎巫术了。9.宇宙之外还有宇宙吗
有没有另外的宇宙？如果有，又如何从这个宇宙到达另一个宇宙？
要回答有没有另外的宇宙的问题，我们也得从宇宙的形成说起。如果我们的宇宙是由高温、高压、高密度的火球（不妨叫作“宇宙蛋”）爆炸而成的，那么，回答是肯定的。因为既然一个“宇宙蛋”可以爆炸成一个宇宙，怎么就不会有另外的“宇宙蛋”爆炸成另外一个宇宙呢？！或者一个“宇宙蛋”爆炸后形成一个大宇宙，剩下的小火球再次爆炸而产生另外一个小宇宙呢？！
我们可以把不同“宇宙蛋”爆炸而成的不同宇宙称为“兄弟宇宙”。无数个“宇宙蛋”爆炸可产生出众多的“兄弟宇宙”来。科学家认为，各“兄弟宇宙”之间有一条隧道互相连接着，人们把这条连接隧道叫作“虫洞”。
我们也可以把一个“宇宙蛋”爆炸后形成的大宇宙叫作“母宇宙”，而爆炸后产生的小火球的再次爆炸形成的小宇宙，叫作“子宇宙”，“子宇宙”也可再生下一个“孙宇宙”。这样可以繁衍出无数个宇宙来。在“母宇宙”和“子宇宙”、“子宇宙”和“孙宇宙”之间也有一条“虫洞”相互连接着。
由于各宇宙不是独立的，在宇宙群之间有虫洞串通着，科学家们设想，或许可以通过虫洞进入其他宇宙。科学幻想小说作家已走在科学家的前面，对如何通过虫洞进入其他宇宙有许多生动有趣的描述。
那么，到底有没有虫洞？虫洞在哪里？它是什么模样呢？这些都是未来科学技术要解决的问题。不过，现代科学家们设想，虫洞很可能是一条单行通道，它的进口专管吸入，就像黑洞吸入物质一样；而它的出口专管吐出，就像白洞喷出物质一样。
天文学家们已在宇宙中找到像黑洞一样的天体，但它到底是不是黑洞，还需要进一步论证。同时，如果最后确认为黑洞，它是不是连着虫洞，即是不是虫洞的入口，也是不可保证的。至于可能是虫洞出口的白洞，更是理论上存在天体。10.生命与宇宙：难解的未知数
放弃将宇宙作为一个整体来研究的努力后，让我们看看生命与我们所知的宇宙的关系。以前人们以为空中的每点星光都代表着可能存在生命的地方。这种观点与现代天文学相矛盾。恒星本身的表面温度高达1650℃到30000℃，甚至更高。当然其内部温度要比表面温度更高。宇宙中绝大部分的物质的温度高达100万度，所以分子被分解为原子，原子（至少是部分原子）被分解为原子的组成部分。生命的最基本概念在于时间的延续。当原子的成分每秒钟变换数百万次时，在没有任何一对原子能够结合到一起的情况下，生命是不会存在的。生命的概念也在于空间上的移动。由于这两点，就将生命限定在一个很小的物理条件范围内。只有在这个范围内，液态物质才能存在。我们对宇宙的探索告诉我们，与整个宇宙相比，这个范围是相当小的。我们知道天体中除了像我们这样绕着太阳运动的行星外，没有其他类型的天体适合生命存在。
目前行星的数量非常少。行星是两颗恒星相互靠近的结果，而太空中恒星是如此地分散，一颗恒星向另一颗恒星运动的情况极少见。然而精确的数学分析显示，只有当两颗恒星相会，并且它们之间的距离是它们直径的3倍时行星才会产生。我们知道恒星在太空中分布的密度，因此我们可以比较准确地计算出两颗恒星有多少机会能运行到这样近的距离。计算显示，即使恒星能够存在数万亿年，它成为一颗有行星的恒星的机会也只有十万分之一。
即便如此，也只有当行星既不太热也不太冷的情况下生命才会出现。例如在太阳系中，水星或海王星上不会有生命存在。在水星上液体都沸腾了，而海王星上液体都冻得很硬。这种行星上不适宜生命存在，因为它们离太阳不是太远就是太近。我们可以想像由于其他行星上的物质本身产生很大的能量而使它们不适于生命的存在。构成地球的不活泼原子看来是原子一系列变化的最终产物，是宇宙最终烧尽以后所产生的灰烬。我们看到这些质量最轻的原子很可能浮到恒星的表面。但这并不是说所有的行星都是由这种不活泼的原子构成的、都将冷却下去直至产生生命。我们的地球是这么发展的，但我们不知道有多少行星或行星系由于没有出现地球这样的发展过程而不适于生命的存在。
所有这一切表明在宇宙中只有极小的一个角落才能适合生命存在。原始物质不断地变成辐射，经过上万亿年时间，产生了极少量的不活泼灰烬，生命只能在这上面存在。然后由于某个几乎难以置信的偶然事件，这种灰烬（而不是其他物质）从恒星上被剥离出来，凝结为一颗行星。即使这样，这些灰烬的残余物既不能太热，也不能太冷，否则生命无法出现。
最后，当所有条件都满足了以后会不会出现生命呢？我们必须抛弃那个曾为人们广泛接受的观点：生命无论以何种方式在宇宙中产生后，它将迅速由一颗行星传播到另一颗行星、由一个行星系传播到另一个行星系，直到整个宇宙充满生命。目前太空看来太冷了，行星系间的距离太遥远了。地球上的生命很可能只产生于地球本身。我们想弄清楚的是：生命是由一个更偶然的意外事件或一系列事件的巧合造成的还是由于当物理条件合适时无生命物质必然会产生的呢？我们向生物学家寻求问题的答案，但目前他们还不能回答这个问题。
天文学家如果在火星或其他行星上找到生命存在的证据，他们就能部分地回答这个问题，因为到那时我们至少知道生命在宇宙的历史上不止出现过一次。但目前还没有找到令人信服的证据。当用高倍望远镜观看并拍照时，火星上所谓的运河消失了。火星上与地球上一样有季节变化。一些现象随着季节的变化而变化。许多天文学家把这归结于植物的生长，尽管这些现象仅类似于雨水落在沙漠上。火星上没有生命的确切证据，当然也没有高级生命的证据。可能在宇宙中任何地方（除地球）不会有生命存在。
氧气很容易与其他物质产生化合，而地球大气中的氧含量这么高，真令人有些吃惊。我们知道植物在不停地向大气中放出氧气。人们常常认为地球大气中的氧主要或全部来自于植物。如果是这样的话，其他行星的大气中没有氧气将表明那里没有与我们地球上类似的植物。
火星大气中当然含有氧气，但含量很少。亚当斯和圣·约翰估计每立方英里火星大气的氧含量不足地球的15%。另一方面，金星大气中完全没有氧气，或者其含量是微不足道的。圣·约翰估计金星上即使有氧气，其表面大气中的氧含量也不足地球的0.1%。这一证据的价值在于它表明金星——这颗太阳系中除了地球和火星以外惟一可能有生命存在的星球——表面上没有植物，没有可供高级生命呼吸的氧气。
我们只了解地球上生命存在的形式，除此以外我们还不知道任何形式的生命。生命顶多存在于宇宙中的一个极小部分。太空中上万亿颗的恒星不适于生命存在，以前不适于、永远也不会适于生命的存在。太空中为数不多的行星系中，许多行星根本没有生命存在。在一些行星系中即使有生命存在，也仅限于其中的几颗行星。布鲁诺为坚信有多个世界而献身。从那以来，过去的3个世纪令人难以置信地改变了我们对宇宙的看法，但并没有使我们更好地了解生命与宇宙的关系。我们还只能猜测生命的意义。生命是多姿多彩的。与之相比，生命的意义却很难找到。是否天地万物都将汇聚到全剧的高潮中去，而为这个高潮的到来，物质在没有生命的恒星和星云中转变了上万亿年，白白将大量的辐射能射入空旷的太空，而这一切仅是为这个高潮作的奢侈的准备？或者说生命是否仅是自然进程中的一个偶然的、微不足道的副产品，而自然进程中还有其它一些更惊人的结局？或者出于更谨慎的考虑，我们是否应该把生命看成是自然界中的某种疾病，而当物质在后期失去高温和高频辐射时才会受到它的影响，当物质处于初期高温、高频辐射的状态下，它能在刹那间将生命摧毁？或者干脆不用遮遮掩掩，我们是否能大胆地假设，生命就是惟一的事实，是它而不是其它的东西创造了恒星和星云那巨大的物质及难以置信的天文时代的广阔前景？
天文学家不需要对这些猜测作出选择。当天文学家把天文信息告诉我们以后，他们就完成了任务。对天文学家来讲，将这些信息所引起的问题系统地提出来，这已经超出了他们的职责。
二、光明使者：太阳系的诞生
1.细说银河系：从神话到科学在晴朗无月的夜晚，我们看到银河像一座微亮的拱桥横跨夜空，从地平线一端伸向地平线另一端。它绕地球整整一周，但看起来只是整个光圈——银道圈的一部分。它把天空分成两个相等的部分，形成一种天（球）赤道。以它为参考，天文学家们习惯于测量天空中的经度和纬度。伽利略的天文望远镜已表明银河由一个昏暗的星群组成，每颗星都太暗，没有望远镜的帮助是无法看清它们的。
关于银河系，也有一个关于它的神话故事：从前，宙斯的妻子赫拉正在给婴儿哺乳时，她的乳汁流入了天空就形成了这条弱光带。希腊人把它称为galaxiaskyklos（银环），罗马人称之为vialactea（银河），由此我们就得到了它的英文名称。
但是，真正的银河是什么呢？如果我们不考虑神话故事，那么我们可以首先想到古希腊哲学家德谟克利特，大约于公元前440年，他提出银河实际上由大量的星星组成，这些星星无法被单个分开。但是它们聚集起来发出柔和的光。虽然这个观点没引起人们的重视，但是它恰恰是完全正确的。就在1609年，伽利略把第一架望远镜对准天空并发现银河容纳了极大数量的星星时，这个理论被证实了。“极大数量”是指多少？人们看夜空时的第一印象是：星星是数不清的，它们太多了以至于无法计算。
在银河方向上的星星非常密，但在其他方向上的星星就相对稀少了，这意味着我们必须抛弃形成球状结构的星体的整体概念。如果是那样，各个方向上的星星数目与银河方向上的星星数目应该一样多，而且，随着较近的星星以弱光为背景而闪烁着（没有现在壮观），整个天空将被照亮。
那么，我们必须假设，星星存在于非球状的大星团中，且在银河方向上比在其他方向上延伸得更远。既然是这样，那么银河显示出星星都聚集成透镜形或汉堡包形。这种透镜形的星团被称为银河系（来自银河的希腊语释义），同时由于我们看到的环绕天空的暗光带的原因，银河这个名字被保留下来了。
第一个提出星星存在于掩光星系中的人是掩光天文学家托马斯·赖特。他于1750年提出该建议，但他的想法好像很混乱和不可理解，以至于开始时很少有人注意他。
当然，即使银河系是透镜形的，它也可以永远在长径方向上延伸。尽管在银河的外面只看到比较少的星星，但在银河内部却存在着无数的星星。
为了说明问题，威廉·赫歇耳统计了一下星星的数目。自然，在一定时间内，指望数清所有的星星是不可能的。
赫歇耳选择了683个小区域，它们均匀地分布在天空中，然后统计每一区域里用望远镜看到的星星。用这种方法，他得到了我们现在称为天空中的“假想的民意测验”的星星数目。这是第一个把统计学应用于天文学的例子。
赫歇耳认为每个区域里的星星的数量与它接近银河的程度有关。在所有方向上，星星数目随趋近银河程度的增加而稳步地增长。从他统计的星星数目上看，可以估算出银河系的星星的数目以及银河系可能有多大。1785年，他宣布了结果，并提出银河系的长径大约是太阳到天狼星的距离的800倍，短径是此距离的150倍。
半个世纪后，天狼星的实际距离被算出来了，可得出赫歇耳认为的银河系的长径是8000光年，短径为1500光年。同时，他算出银河系内有80亿颗星。虽然这是个巨大的数目，但不是不可数的。
在近两个世纪内，天文学家用比赫歇耳所能用的好得多的仪器和技术探索了银河系，如今了解到银河系比赫歇耳所料想的要大得多。在长径方向上至少延伸出10万光年，可能拥有2000亿颗星。不过可以说，我们确认了银河系以及星星不是无数的而是可计算的，这是赫歇耳的功劳。2.银河系的中心在哪里
自从1805年，赫歇耳发现太阳相对附近的星星是运动的现象之后，就推断出太阳不是银河系的固定中心。然而在银河系内，仿佛有一个中心或近似中心的位置。
碰巧，银河差不多是被均匀照亮的，这使太阳位于银河系中心的假设有些合理化了。如果银河位于中心的一侧，则此方位比其他方位看上去要厚且亮。从银河系中心向边缘附近看去，我们会发现星星比较少。另一方面，朝其中心望去，我们将面对银河系的遥远的另一端，在那似乎拥有大量的星星。
然而，不管它看上去多合理，太阳一定在银河系中心或中心附近的理论是站不住脚的。如果是真的话，不仅银河里的所有星星应是均匀分布的，而且银河系的其他方位也应是对称的，但事实并不是这样，毕竟存在着我们前面讨论过的球状星团。它们中的大部分位于天空一侧，而且1/3是在人马星座里。
为什么会出现如此独特的不对称现象呢？在1912年，美国天文学家亨利埃塔·斯旺·李维特在研究麦哲伦云时，此答案才开始形成。两个模糊的斑片，即大麦哲伦云和小麦哲伦云，看上去像银河中被分离出来的部分。只能从南半球看到它们，而且以第一个看到它们的欧洲人费迪南德·麦哲伦的名字命名的，他是在1521年，横渡位于南美洲最南端的麦哲伦海峡时发现的。
约翰·赫歇耳于1834年在非洲最南端的天文台研究它们时，发现它们像银河一样是由众多星星组成的，麦哲伦云在天空中延伸出许多光年，但由于它们离我们太远，以至于可粗略地认为它们到地球的距离是相同的（就如同人们虽然散布在芝加哥城的各处，但这些人到巴黎的距离是近似相同的）。
小麦哲伦有一些仙王座的变星，它们离我们大致一样远，这种星是约翰·古德里科于1784年发现的。仙王座变星是一种变化的恒星，其特性由质量和距离两个因素决定。而且，亮度是随着星的质量的增加而增强，随着与我们的距离的增大而减弱。因此非常亮的仙王星或是非常大，或是离我们非常近。但要分清哪一个假设是真的，一般是不可能的。但既然认为小麦哲伦云中的所有仙王座变星到地球的距离大致是相同的，在这种情况下，可以不考虑距离。如果发现小麦哲伦云的一颗星比另一颗星亮，那我们就该明白我们就可断定我们感觉较亮的那颗星一定是两颗中较大的，而且事实上也是如此。
李维特发现在小麦哲伦云中，仙王座变星越明越亮，其变化周期越长，发光度与周期之间存在着一致的关系。
那么，假如你知道某特定的仙王座变星的距离，就可测得它的周期。根据这些条件，你可以确定它的发光度，并得到由李维特发现的发光度周期曲线图。
那么，你可以研究任何其他的仙王座变星。根据它的周期，通过李维特的曲线图，可知道它的发光度，再以此为根据，可得到天空中这样亮度的星星的距离。用这种“仙王座变星的标准”可测量星星的距离，但因距离太远而产生了测量误差。
可是，我们明白，由于视差，即使是最近的仙王座变星也因为离我们太远而无法确定它的距离，所以我们没有距离图表，而它必须是首先建立的。
然而，在1913年，赫茨希普鲁（发现了红色巨星）通过细致的推理，设法解决了一些无视差的仙王座变星的距离，这样就建立了标准。
在1914年，美国天文学家哈洛·夏普利把标准应用于他指定的不同的球状星团中的仙王座变星。他得到每个星团的距离，然后在它们各自的方位和距离上设计了它们的模式。这给他提供了所有球状星团的三维模型，他发现该模型形成了一个近似的天体球，它的中心在人马座外几千光年处。
夏普利认为球状星团的范围在银河系中心，因而好像离我们很远，这一假设是合理的。事实上，他过高地估计了距离，如今，我们知道太阳不是位于银河系中心或中心附近，而是向一侧偏3000光年。
既然是这样，为什么我们没觉得银河在人马座方向上比在其相反方向上要亮得多？事实上，某种程度上，银河在人马座方向上要比在其他方向上亮且复杂，但是我们不能看到银河系中心和边缘。在银河中杂乱分布的暗星云掩盖了那个方向上的绝大多数星星。
也就是说，我们看天空时所看到的只是银河系的相当小的部分，它构成了距太阳系最近的外部区域——我们的邻居。如果只考虑银河系的这部分，那我们就位于它的中心附近，但是我们离它的实际中心还很远。3.太阳系：“银河”里的一滴水
太阳系是银河系中约1000多亿颗恒星系中的最普通的一个恒星系，如同浩瀚江河中的一滴水。太阳系位于银河系的边缘地带。可以说，银河系中心地带（银心）如果是城市的话，太阳系就位于远郊。在太阳系中太阳是惟一的发光发热的核心，是万物生灵的生命之源。迄今为止，太阳系家族中除太阳之外，还有9大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。这九“姐妹”绕其家长——太阳做不同轨道形式的多重旋转运行。它们都有自己的自转周期，也都有自己的运行姿态。
太阳系中除九大行星外，在火星轨道和木星轨道之间还有小行星带，它包含有上万颗小小的行星和碎片绕太阳旋转。除这些固定的家族成员外，还有远方的“来客”常来光顾太阳系——这就是陨星（陨石）和彗星。彗星分周期彗星和非周期彗星。
太阳系的九大行星绕日公转周期不同，经若干年后它们可以运行到太阳的一侧排在一条直线上，称九星连珠。如果其中有五颗运行到太阳一侧的一条线上，则称五星连珠。其中水、金、木、天王星四星连珠周期为36年。而木、土、金和海王星四星连珠的周期时间为19年。1999年，九大行星将以地球为中心点构成“十字架”形排列。4.不断创造与破坏的混沌星云
大约在50亿年前，邻近地球的太阳星云（这个星的物质将要形成我们的太阳系）中有一颗质量比我们的太阳要大出许多倍的恒星，将要耗尽它核心部分的氢燃料时，由于缺少足够的能量来支撑自身，这颗恒星发生了坍缩。奇妙的是，这种坍缩产生了另一种类型的能量——重力势能，即使一个物体在重力作用下得以运动的那种能量。大量重力势能的释放，使恒星变得极其炽热，引燃了它的氦。在这个可怕的炼狱里，产生了从锂到铁的一切中等重量的元素。
后来，恒星的氦储备也耗竭了，其核心猛烈坍缩，发送出冲击波，穿过银河系的这部分空间。冲击波的能量快速地铸造出金、铀等重元素。把轻元素与中重元素转变为重元素的热核反应爆发出一颗超新星——犹如银河系中的原子弹。爆炸使恒星炸开，新生物质被抛射到外面的星云中去。随着超新星的爆炸，可怕的冲击波通过粉碎、压缩作用，产生了巨大的恒星云。
在附近的恒星云中，有一个恒星云变成了我们的太阳系。冲击波引起了不可思议的扰动，释放出各种类型的能量。重力把移动物体朝里面拉，发出重力势能。尘埃与气体颗粒越来越接近，小粒子形成大颗粒，同时释放出动能。运动中的物体具有动能，一旦静止不动时，动能就要释放出来。在宇宙碰撞事件中，动能是非常重要的角色。
几种过程互为补充，形成了我们的太阳系。重力继续不断地把物质吸引到星云的核心，进一步增加了它的重力。角动量（自旋物体的旋转能）使星云转得越来越慢。星云的大部分质量集中于其中心，剩余的一部分质量形成一个巨大的碟子，向外作螺旋运动。碟子里储存着太阳系的全部化学元素，包括“大爆炸”开始时的氢与氦，加上多次超新星爆发时生成的元素。制造生命的材料——简单有机分子在星云里也有。
太阳星碟不断分崩离析，一阵阵新释放的能量爆发使温度缓慢升高。大约5000万年以后，星碟核心达到极高温度，开始了由氢聚变为氦的热核反应。太阳燃烧起来了。
在燃烧的恒星中，气体压力大大增强后，重力坍缩停止了。太阳星碟中的温差很悬殊，从中心温度的20000℃以上直到边缘的-270℃，后者就是我们太阳系外缘目前的温度。物质在逐渐冷却的星碟中凝聚，重力把最重的元素集中到中心。这些金属与岩石化合物成了内行星的组成成分。与此同时，太阳附近较轻的气态元素汽化而挥发了。在星碟较冷的外缘，挥发物较为稳定，它们互相化合，产生了水、甲烷、氨等化合物。
在太阳星碟内部，分子碰撞后聚合成颗粒，后者又会产生砂砾、岩石与球石。物体增大以后，它们的撞击烈度也有所增加。千万年过去了，卵石成了微星，岩石的直径也可达到数十公里。较大的微星，其引力场已经相当强，足以吸引较小的物体。这样演变的结果，最后留下的只有庞然大物，而它们之间的碰撞逐步形成行星。内行星的生长、增大正是通过星碟内部不断添加金属与岩石而成。外行星则是由太阳系外缘部分的岩石与冰块的微星聚合而成的。
我们的太阳与行星大体上是在46亿年前同时形成的。科学家们认为行星的聚合需要1亿年左右，较大的外行星更长些，而较小的内行星则稍短些。5.太阳的家族：地球的直系亲属
太阳的行星族很自然地分为两个截然不同的群组——4个“小行星”——水星、金星、地球和火星，它们的体积小，离太阳也近；4个“大行星”——土星、木星、天王星和海王星，它们体积大，且离太阳很远。
水星是所有行星中离太阳最近的，接下来是金星。这两颗星的轨道位于地球的轨道和太阳之间。正如从地球上看到的那样，这两颗星绕太阳的圆周相对小些，在天空中必然出现在离太阳较近的地方，因此只能在凌晨（如果它们刚好在日出前升起）及晚上（如果它们恰恰在日落后降落）作为“晨星”或“昏星”被看见。古时候的人可不是都能认清同一颗行星既能在早晨出现、又能在晚上出现这个事实的，于是给不同时间出现的它们起了不同的名字。早晨出现的金星，希腊人称作“启明星”，罗马人称作“晓星”（“明亮之星”），而晚上出现的金星，希腊人和罗马人都称之为“长庚星”。
接下来，除地球以外，从太阳朝外向空间行进的是火星——小行星的最后一颗行星。火星、水星、金星都比地球小。金星只比地球小一点点。
小行星群最外面的火星的轨道和大行星群最里面的木星的轨道之间有一条很宽的空间。这空间不是空无一物，而是布满了成千上万颗小行星的轨道。没有一颗小行星比地球大。最大的谷神星，直径只有480英里。直径大于100英里的据知只有4颗。水星、金星、火星在远古时期便为人所知了，小行星们却是在19世纪才进入天文学领域的。谷神星，是小行星中的第一颗，也是最大的一颗，是1801年1月1日由皮亚齐发现的。
小行星之外是4颗大行星，即木星、土星、天王星和海王星，它们一般都比地球大。最大的木星，据桑普森（Sampson）测得，直径有88640英里，或者说有地球直径的11倍多，在木星内填满1400个地球后还有空隙。土星排在第二，仅比木星小，直径大约为7万英里。这两颗星到目前为止是行星中最大的。其他所有的行星滚成一个球也只有土星的1/5大。所有这些行星再加上土星也只能滚一个比木星一半稍大些的球。
尽管太阳系最外端的天王星和海王星比木星和土星小得多，但每一颗也有地球的4倍大。木星和土星在天空中那样引人注目，很早就为人所知了。天王星和海王星则是近期才发现的。1781年，威廉·赫歇尔偶然地发现了天王星。当时他正毫无目的地通过他的望远镜观察天空，希望发现天空中什么有趣的东西。与之相反，海王星却是1840年经数学的复杂推算而被发现的，那个时候，很多人都把这看作是自牛顿时代以来人类才智的重大胜利。荣耀应归属于两个人：一个是英国人约翰·亚当斯，他后来是剑桥大学的天文学教授；另一个是法国天文学家勒威耶。他们都认为天王星运动的过程中有一颗外部行星的引力在起作用，于是都着手计算这颗假设的外部行星的运行轨道以解释这种奇想。两个人都算出了这条重要的轨道。虽然计算不是太精确，但对于找到这颗假设的新行星在天空中的行踪是够准确的了。
亚当斯先完成这项计算，并告知剑桥的观察家们新行星应当存在的那部分天空。而在剑桥的观察家们确认之前，勒威耶已完成了他的计算，并将结果告知他在柏林的助手加耳。加耳当天就确认了这颗行星，因为柏林当时拥有的探究那部分天空的星表比剑桥的要好。
早在1772年，圣比德就指出了从太阳到各行星间距离的一个简单的数字关系。如下所示：先写下一系列数字0 1 2 4 8 16 32 64 128。从第二个开始，后面一个是前面一个数的倍数；然后把每个数字乘以3，便得到0 3 6 12 24 48 96 192 384；再把每个数加4，得4 7 10 16 28 52 100 196 388。这些数字非常接近从太阳到各行星实际距离的比例（以地球的距离为10）。这些距离是：水星3.9、金星7.2、地球10.0、火星15.2、小行星26.5、木星52.0、土星95.4、天王星191.9、海王星300.7。
这个定律在发现天王星、小行星或是海王星之前就宣布过，因此值得注意的是，当天王星和小行星们被发现时，它们的位置竟与预测的位置相吻合。可另一方面，海王星完全不符合这条定律。严格地说水星也不符合。因为这一系列最初的数字0 1 2 4 8是以人为的方式开头的。真正的算术系列应当是1/2 1 2 4 8……每一个数是前面数字的2倍，这样算出的水星距离是5.5，而实际距离才是3.9。
到目前为止，还没有对圣比德定律作过解释。这很可能只是一种巧合，它本身就没有根本合理的解释。
最外层的行星离太阳的距离非常远。海王星离太阳的距离是地球的30倍，在海王星上如果有居民的话，他们只能从太阳那里得到地球上面居民所得到的阳光和热量的9/100。
如果这是它惟一的热源，那么可以计算出海王星表面的温度会是很低的，大约为-220℃。但也可能它有内部热源，这将使它表面温度高一些。最近我们将地球上接收到的木星极其微小的热量进行了测量，得知木星表面的温度为-150℃，这刚好和太阳维系它的热量相当。另一方面，类似的测量表明土星和天王星的表面温度分别是-150℃和-170℃，如果除了太阳的辐射外再没有其他热源的话，两者的温度都比预料的高些。可能因为内部热源都很小，所有的大行星都很冷，上面也不可能有大海和河流，因为所有的水都会冻成冰。大气层里也不会有雨和水蒸气。据说遮掩着木星表面的云中可能凝聚着二氧化碳的颗粒或沸点比水的冰点低得多的其他气体。
小行星的物理条件与我们熟悉的地球相似。火星比地球要稍冷一些。它的1天是24小时37分，只比地球的1天稍长些，因此它的表面也经历了温暖的白天与寒冷的夜晚的交替，与地球相似。在赤道地区，中午温度能升到冰点以上不少，可达50℉，甚至更高。但就是这个地区，在太阳下山后某段时间里，温度就降到冰点以下，到第二天，气候非常冷。极区自然还更冷些，极顶峰的雪冠有些地方大约有-70℃或-94℉至-126℉的霜。
金星，因为离太阳最近，因此肯定比地球的平均温度高。但是因为它的每个白天和黑夜的交替都相当于地球时间的几个星期，白天和夜晚的温差就比我们的大得多，白天极热，夜里极冷。夜晚温度大约-25℃或-13℉。金星表面任何一点上都经历几周的严寒与几周的酷热的交替。
水星离太阳如此之近，因此平均温度比地球高得多。水星总是同一面朝太阳，就像月亮总是同一面朝地球一样。这样，不受热的一面肯定特别冷，受热面特别热。拜提特和尼科尔森推算水星受热半球的温度大约为350℃或662℉。这是能把铅熔化的温度。水星的另一半不受热，又是永久的黑暗，可能比我们能想像的任何地方都冷。
伽利略发现了木星的4颗卫星之后紧接着就发现，除了轨道在地球轨道以内的金星和木星外，所有的行星都有卫星。1655年，惠更斯发现了土卫六。它是土星卫星中最大的一颗。到1684年盖斯尼又发现了4颗。然后间隔了整整一个世纪后，1787年，威廉·赫歇尔发现了天王星的两颗卫星，1789年又发现了土星的两颗卫星。
三、太阳十问：奥秘在何方
太阳是太阳系家族中的核心成员，是太阳系家庭的中心。太阳的生死存亡直接关系到太阳系整个家族的生死存亡。
从地球上望去，太阳是处于太阳系中心处的一团熊熊烈火。实际上，太阳是处于高压状态下的气团的热核反应——又称等离子体星球。1.太阳的天文参数与特点
太阳是发热发光的恒星，它是由处于热核聚变反应的高压气体所形成的硕大星体，其内部压力达3000亿个大气压，因此虽然它是气体，可它的密度却比铁还要大得多，简直不可思议。太阳中心温度高达摄氏1500万度，表面温度达6000℃。太阳的直径达1388878公里，27是地球直径的109倍。质量是地球的33.34万倍，为1.989×10吨。太阳质量之大，是太阳系中所有行星质量之和的745倍。太阳距地球的距离为14960万公里（1个天文单位），是地球到月亮的距离（38万公里）的389倍。这样，太阳的大小约是月球的400倍。而距离又比月亮距离地球大约400倍，这个奇妙的比例使我们看起来月亮和太阳几乎一样大。
当地球、月亮和太阳处于一定位置时，在地球上会看到日食、月食、日环食、日偏食以及月偏食等天文景观。日食时还可以观察到日面上的日珥、日冕、耀斑等奇妙现象。其景观十分壮丽。2.太阳的基本成分是什么
根据科彻霍夫的有关光谱的研究成果，可以肯定，如果太阳光畅通无阻地传播到地球表面，我们就可以同时接收到太阳光的原始光谱，太阳光在传播过程中将穿过稀薄的大气层，虽然大气层的温度依然很高，但已低于太阳表面温度。因此，大气层将吸收一部分太阳光，从而在光谱中形成暗区，这一切都由科彻霍夫进行了验证。这样，根据暗区在光谱中的位置，就可求出存在于太阳大气层中的各种化学元素。
瑞典物理学家安德斯·琼斯·安格斯特姆是第一位涉足这一领域的科学家。1862年，他指出太阳光谱中某个范围内的暗区位置与太阳光穿过氢气后形成光谱中的暗区相吻合，这一发现表明太阳上含有氢元素。
此后，其他科学家也开始了这方面的研究。至今，我们已经知道太阳质量的3/4是氢这种最简单的元素，而其他1/4中的绝大多数是氦。经计算，氢和氦占了太阳质量的98%。
除氢和氦以外，在10000个太阳大气原子中，含有43%的氧、30%的碳、9.5%的氖、6.3%的氮、2.3%的镁、0.52%的铁和0.35%的硅，除此之外，还含有8%左右的微量元素。这一发现完全推翻了亚里士多德时代人们有关太阳的基本化学成分不同于地球的理论。时至今日，我们已经知道了宇宙中任何天体的化学成分都与地球类似。3.太阳结构充满了待解之谜
太阳大约诞生在40~50亿年前，是冷却的星际物质构成。后来由于物质密集引力加大而造成了热核聚变反应，形成一个硕大的高温气团。太阳光耀夺目，几乎全由气体组成。中心部位的气体密度比铁还大13倍。太阳表面有暗区——称为黑子，温度约4500℃。较大的黑子区直径比地球大几十倍，黑子大小和数目每11年变化一次。太阳有一层彩球层，相当于地球的大气一样，厚达1~2万公里。彩球层时常向外喷发出高达数万公里的红色火焰。这种火焰，有时像浮云一样飘荡在彩层区上空，叫日珥。日珥并非像耳，而是指高温气团，有各种形状。彩球层之外，还有一层很薄的高温大气，称为日冕。日冕的温度高达摄氏100万度。日食时，人们用肉眼就可看见日冕发出的珍珠般的白色光芒，十分壮观。但为什么日冕温度如此之高，令天文学家们感到疑惑，也是一个待解之谜。
太阳的赤道直径是139.2万公里，是地球赤道直径的109倍。太阳体积是地球的130多万倍，是最大行星——木星的千倍，约是九大行星体积总和的600倍。太阳的质量也非常惊人，约2000亿亿亿吨，其中氢约占71%，氦约占27%，其余几十种元素加在一起，才占太阳总质量的约2%。太阳质量是地球的33万多倍，是木星质量的1000多倍，占太阳系全部天体总质量的99%。如此庞大的太阳以其强大的引力“迫使”大、小行星们和它们各自的卫星，以及彗星等天体，都绕着自己转，同时，它也带领着太阳系全体成员以每秒约19.7公里的速度向着北天武仙座中的所谓“太阳向点”运动，并以每秒200多公里的速度绕着银河系中心旋转。
太阳不间断地辐射出巨大的能量，产生光和热。功率达3826×2-3010千瓦。我们的地球只吸收到太阳能量的1/22×10，就是这“微不足道”的能量竟然相当于100亿亿度电力。可见，太阳所发射出的总体能量是多么巨大。4.日冕：不仅仅是臆想的美丽
当发生日全食时，月亮会在太阳表面投下一个被灰蓝色光环围绕着的圆盘状阴影，这一灰蓝色的圆环即称为日冕，它常被描述成异常绚丽的飘带。起初，天文学家们还无法确定这种灿烂的光芒到底是来自太阳还是月亮，但他们很快就找到了答案，即来自太阳。
所谓“日冕”的光芒实际上来自于太阳的外部大气层，其亮度只有太阳本身的百万分之一，因此只能在发生日食时才能被看到。日冕产生的光辉只有整个月球反射太阳光的一半，在发生日食时，正是日冕发出的光芒才未使整个世界陷入一片黑暗。
1931年，法国天文学家博纳德·弗第南德·李奥特发明了日冕仪，这一发明使人们在阳光普照时也能够对日冕产生的光线进行观测。在这一仪器的帮助下，我们最终发现日冕是太阳的一部分。
当时，人们在对日冕进行研究时发现，日冕产生的谱线并不属于光谱中的某一范围。1868年，法国天文学家皮埃尔·J.C.詹森在印度对一次日食进行观测时，曾对日冕谱线进行了记录，并将记录寄给了英国天文学家约瑟夫·诺曼·洛克伊尔，他是一位公认的光谱学专家。通过认真的研究，洛克伊尔认为这些谱线意味着在太阳大气中存在一种未知的新元素，他将其命名为“氦”，这个称谓在希腊语中意思是“太阳”，也就是“太阳中含有的元素”的意思。不过，这个论断没过多久就被推翻了。1895年，苏格兰化学家威廉姆·雷姆塞发现在地球上同样存在“氦”。而“氦”是已知的惟一一种最先被发现于地球以外的天体上的元素。
日冕还产生其他一些奇特的谱线，但这并不意味日冕中还存在什么未知的元素。反之，这些谱线说明日冕中所含元素的原子中都含有不同数量的电子，而在高温条件下，某些电子将脱离原子的束缚。1942年，瑞典物理学家本杰特·爱德兰认为日冕中的某些特殊谱线是铁、碳和镍原子在失去电子的情况下产生的。日冕的温度很高，其数值达百万数量级，这并非臆想，而是以日冕发射的高能量X射线为依据的。
日冕并没有突出的边缘，而是不断延伸，逐渐与整个太阳系融为一体，并在延伸的过程中逐渐减弱，直至对行星的运动无法构成任何影响为止。太阳蕴含的热量将驱使带电粒子沿不同方向向太阳外部迸射，美国物理学家尤金·纽曼·巴克尔于1959年时曾经对此作出预言。1962年，“水手-2号”探测器升至太空抵达金星时所探测到的结果验证了这个预言。
这种带电粒子的迸射被人们称为“太阳风”，其速度为400~700公里/秒。“太阳风”的作用使各个彗星的尾部均指向背离太阳的方向。同时，构成“太阳风”的带电粒子还会不断撞击各个行星，而且如果行星上具有南北极（正如地球上那样），那么带电粒子将由其北极向南极运动。
1958年，以美国物理学家詹姆斯·奥福瑞德·万·奥兰领导的一个研究机构发射了一颗科学卫星，并利用它最先发现了地球附近来自太阳的带电粒子。最初，这些带电粒子被称作“万·奥兰带”，就是现在所说的“磁球”。人们一度认为这些“带子”会给航天工作带来干扰，但后来发现并不是这样。
这些带电粒子于地球两极附近泄漏到地球大气层里，并通过与地球上的各种分子相互作用产生极为绚丽的极光现象，根据地点不同在北极出现北极光，在南极出现南极光。5.引发磁暴的神秘“太阳火”
1859年，英国天文学家理查德·克里斯托弗·凯瑞顿曾观测到太阳表面发出了某种星状的光芒。起初，他曾将其当作是一颗与太阳相撞的彗星，而实际上，这是天文学史上第一次有关“太阳火”的记载。
1889年，美国天文学家乔治·爱里瑞·黑尔发明了一种利用光谱学对太阳光进行研究的方法。这一发明使他很轻易地捕捉到了发生于太阳表面的爆炸现象，并通过研究证实了这种爆炸并非是彗星与太阳相撞的结果，而是与太阳黑子的运动密切相关。我们还不清楚“太阳火”的真正起因，也无法对其进行预测，但相对而言，“太阳火”的的确确具有比太阳体更高的能量。太阳黑子的温度比太阳其他部分的温度要低（这正是它们看起来比较暗的原因），但它们与“太阳火”之间密切的联系却说明太阳上出现的太阳黑子越多，太阳本身的活动就越频繁，同时蕴含的能量也就越多。“太阳火”产生了大量具有高能量的“太阳风”灰尘。如果“太阳火”产生于日轮附近，同时其传播方向指向地球，那么它所蕴含的高能电子将于一天内到达地球，并在两极附近进入地球的大气层。其结果是形成所谓的“磁暴”，从而形成大范围内绚丽的极光现象，另一方面又使指南针的工作和无线电波的传播陷入了一片混乱。
如果宇航员在没有任何保护措施下接触到这些蕴含有高能量的“太阳风”灰尘，那么他们将死于由此而引起的放射性疾病。虽然至今尚无这类事件发生，但其威胁依然存在。6.太阳为何会出现黑斑
在某些情况下，如太阳掩映在乌云之后的时候，以及在黄昏时分，阳光在穿过晚霞之后变得较为暗淡时，人们便有可能直视太阳。有时便会发现，太阳的表面呈现出一些“黑斑”。中国的天文学家们对此进行了长期的观测，并做了详细的记录，无独有偶，欧洲的天文学家们也注意到了这一点，但他们却从来未做任何记录，当时人们将这些遍布太阳表面的“黑斑”视为对太阳所象征的天主的侮辱，而究其原因，最简单的解释就是视觉错觉。
直至1610年末，伽利略利用天文望远镜进行观测时发现这些“斑点”的的确确是存在的，他还根据这些“斑点”在太阳表面位置的缓慢移动，计算出太阳的自转周期为27天，当然，这一发现引发了一场大争论，神学家以及教皇对太阳上的“斑点”感到恐惧，但是事实毕竟是事实，伽利略最终赢得了胜利并使对手也不得不承认这一点。
确切地说，太阳上的“斑点”并不是黑色的，它们只不过与太阳其他部分相比暗一些而已。当金星和水星运行到与地球和太阳成一条直线时，我们将发现它们是十分昏暗的，而它们靠近太阳“黑斑”时，我们可以清晰地看出所谓“黑斑”比起金星和水星要亮多了。
1825年，德国业余天文学爱好者萨谬·贺纳瑞奇·史奎克开始致力于对太阳和“太阳黑子”的研究。他花费了17年的时间对其进行观测（为防止强光灼伤眼睛，他在观测时极其谨慎），从而发现“太阳黑子”出现的数量以10年为周期（另据其他天文学家的观测，该周期为11年），他的研究开创了一门新学科——天文物理学。这是一门研究宇宙中星体物理性质的科学，直至今日，“太阳黑子”的成因仍是一个谜。“太阳黑子”出现机率的变化在某种程度上具有极为重要的意义。1852年，英国科学家爱德华·塞宾指出地球磁场作用的强弱变化周期与“太阳黑子”的变化周期基本相符，这一发现意味着“太阳黑子”具有某些磁场特性。1908年，美国天文学家乔治·艾勒瑞·赫尔发现“太阳黑子”附近存在强烈的磁场。上文中所提到的所谓“太阳黑子”变化周期实际上是20年，在这20年中，每10年磁场的方向发生一次翻转。
1893年，爱德华·芒德通过对前人记录的研究惊奇地发现，在1645年至1715年之间，几乎没有任何有关“太阳黑子”的记录。芒德郑重宣布了他的这一发现，但未引起人们应有的注意。这主要是由于那些早期记录的可靠性并未得到广泛的认可。
本世纪70年代，美国天文学家约翰·A·爱迪发现了芒德有关“太阳黑子”的记录，并对其进行了认真地核实。他不但参考了人们利用望远镜观测到的结果，同时也参阅了早年中国和其他国家天文学家们用肉眼观测的资料。他注意到“太阳黑子”沉寂期（1645—1715年）是“太阳黑子”活动的最小周期，并称之为“芒德最小周期”。1645~1715年间的芒德最小周期是有史以来最晚的一次，而“芒德最小周期”的成因至今仍是个谜。
总的来说，科学家难以把天文现象和天气变化联系起来，但只有太阳黑子是个例外。有证据表明气候和太阳黑子一样也同样有个11年的变化周期。随着太阳黑子数目的增减，夏季的气候逐渐由干热变得阴凉潮湿，然后又逐渐变得干热。其整个变化周期约为11年。这里有两个例子说明了这一点。砍倒一棵树，可以在树干的横断面上看见一些同心圆，每个圆代表一个夏季生长的结果。数一数这些圆就可知道树龄。然而，尽管每一年的时间是一样长，但这些圆圈的宽窄却不一样。潮湿的夏天树木繁茂，树干上形成的年轮就宽，干旱的夏天形成的年轮就窄。因此，我们可以说树木是它生长年代天气的活记录。我们仔细研究树的横断面常会发现年轮的宽窄变化有一个11年的规律周期。这与太阳黑子的变化周期相吻合。最宽的年轮形成于太阳黑子最多的年份。所以，我们一眼就可以看出在太阳黑子多发年份的夏季潮湿，树木生长茂盛。
太阳黑子数量的变化缓慢，所以它的活动周期以年计算。但单个太阳黑子的寿命很少有超过几天的。
由于太阳的自转，一个罕见的大黑子会暂时消失。约两周后，它又会从太阳的另一侧出现。伽利略根据太阳黑子的这一运动，证明太阳在自转，其自转周期约为26天。
乘火箭飞越太阳黑子就如同乘飞机飞过轮船的烟囱。我们会看到有大量的热气喷出。太阳黑子类似一个喷发口，大量的热气以极高的速度喷射出来。太阳内部的高温使太阳表层处于不停的动荡之中，这就如同水在炽热的火上剧烈地沸腾一样。我们都见过开水中升起的大气泡。当气泡到达水面时，阻碍它的压力消失了，这时气体膨胀并与外面的空气混合在一起。太阳黑子中喷出的物质也是一样：当它到达太阳表面时，它所受到的压力减少，体积膨胀；由于膨胀而降低了自身的温度。
构成太阳黑子的物质由于其温度低于太阳表面其它地方的温度，所以看上去发黑。实际上黑子的亮度也极高，只是由于它们不如周围的更热的气体活跃，与之相比才显得暗淡。黑子喷发出的物质可能全部为原子和原子碎片的混合物，其中包括各种各样的带电粒子。喷射出来的粒子飞向四面八方，在太空中经过一两天的飞行后，一些粒子会到达地球。当它们穿过大气层时，就产生了北极光。然后它们将空气电离，形成一层无线电波反射层，将无线电波反射回地面。这样我们就可以收听到远处无线电台的声音。前文中我们已经讨论了当这些带电粒子到达地球时会产生什么样的情况。而我们现在看到的这些粒子的情况是其旅程中一系列事件的最初情况。其后的事件将对地球上的生活产生影响。
黑子中喷射出的大团气体常常升到远离太阳表面的地方，这就是日珥。地球上剧烈的爆炸或火山口喷发出的物质，其运动速度可达每小时几百英里。而日珥中喷发出的物质，其速度可达每小时数十万英里。
日珥是非常稀薄的物质，像一缕缕热气一样。它们的温度也比太阳本身低得多。由于这两个原因，它们没有太阳表面那么明亮，因此通常都消失在太阳的光芒里。在一般情况下，我们难以观察到它们。7.太阳能：地球能量的源泉
太阳无时无刻不在散发着大量的光和热，而我们这个小小的地球只接收到了极少的一部分（约占一亿分之一），其他行星也只接收到了相当少的一部分，而其中绝大部分则散发到了外部空间。
太阳的这种能量散发已经无休止地进行了46亿年，并将继续下去，但不会使其本身冷却。这是怎么回事呢？
确切地讲，这一问题在19世纪中叶之前并未引起人们的注意，因为那时的人们尚在为能量的传播问题大伤脑筋而无暇顾及于此，前人较为普遍的观点是太阳仅仅是一颗永远释放光芒的大火球，只有万能的上帝才能使它冷却下来。的确，某物体在燃烧着的时候才能释放出光能，但这是指实际的光源，而神学家们心目中的光源却并非如此。
1854年，德国物理学家赫尔姆霍兹终于在总结出能量传递定律的七年后，首次意识到：该定律除适用于地球上的物理现象外，同样适用于太阳。他由此成为提出“太阳能”这一问题的第一个人。
很显然，太阳蕴含的能量决不会来自一般意义上的能量源，根据其散发能量的速率，如果太阳仅仅由氧和碳的化合物组成，那么它在1500年内就会完全燃尽。任何人都知道太阳已燃烧了远远不止1500年，即使按照《圣经》的理论，太阳也已存在了6000年了。因此，赫尔姆霍兹认为地球和其他恒星肯定是依靠一种特殊的渠道获得能量的。
太阳有可能是由无数的“碎片”拼接而成的。构成太阳的“碎片”比其他任何行星都要多，而在其形成过程中产生并最终贮存于太阳内部的动能也非任何行星可比，这正是任何行星所蕴含的热量与太阳相比都显得微不足道的原因所在，而太阳所释放的能量仅仅是其形成初期所积累能量的一小部分而已。
赫尔姆霍兹并不知道太阳的确切年龄，但他却估算出了太阳至少已存在了数百万年，而仅仅依靠其本身所蕴含的能量将无法维持如此长时间的消耗。因此，赫尔姆霍兹认为太阳在释放能量的同时也在不断吸收着外部能量。
同时，赫尔姆霍兹认为，在某些陨星坠落地球的同时，另一些陨星坠落太阳的可能性也同样存在。因为对于太阳来说，其硕大的形体和巨大的引力都将使它成为更多陨星的一大目的地。
这一理论听起来的确无可辩驳，但实际上并不正确。如果陨星坠落于太阳表面，将使太阳的质量增加，进而使太阳的引力作用增强。当然，这种引力的增加并不明显，但其结果是使地球的公转速度加快，从而使其公转周期缩短，这一缩短即使不明显，但也应该是可以被测得出的。而实际上这种地球公转周期的变化并不存在，因此，这一理论并不能成立。
虽然赫尔姆霍兹犯了这样一个错误，但他在这方面的研究渐入佳境。他认为，如果太阳是脱胎于一团巨大的空气和灰尘气团，那么它应该处于一种逐步缩小的过程中。进而他求出了这种微乎其微的变化，尽管利用当时的研究设备尚无法观测到这种收缩，但可以推断在这一变化的长期作用下就可以产生足以维持太阳存在所需的动能，并保证太阳的质量和地球的公转周期不发生改变。
如果这一假设成立，那么太阳昨天的体积应大于今天的体积，而去年的体积应大于今年的体积，并以此类推。根据这一情况，赫尔姆霍兹计算出2500万年前太阳的体积应大得足以能占据地球的公转轨道，也就是说，地球的年龄应小于2500万年。
这一结论使地质学家和生物学家们疑惑不解，因为根据他们的计算，地球的年龄决不仅限于2500万年。但并没有人能提出什么依据来驳斥这一理论。
当然，有关太阳的收缩理论并不十分充分，但直至无线电技术发明之后，科学家们才意识到维持太阳存在的根本原因在于其本身所蕴含的核能，而此时赫尔姆霍兹已经离开人世两年了。
1911年，英国物理学家俄涅斯特·罗塞福对此进行了一系列研究，在研究过程中，他利用一束放射性元素的射线对金箔制成的胶片进行轰击，发现绝大部分光束穿透了胶片，而一小部分却被反射回来。由此，他认为原子并非只是一个简单的微型球体，而是具有某种特定的结构。在它内部存在一个原子核，其体积应只占原子内部空间的十万分之一，质量则占了整个原子质量的绝大部分。原子中其余大部分空间被电子所占据。
一般的化学反应（如碳、石油以及TNT炸药的燃烧）的实质不过是原子外部电子间的转移。这种转移的结果就形成了产生某种具有较少能量的分子（该现象与一个下滚的球体类似。对于相同的球体，其处于较低位置时所具有的势能要低于其处于较高位置时的势能）。一旦化学反应发生，多余的能量将伴随高能反应物向低能量产物的转变而以力、热或光的形式释放出来。
原子核由质子和中子构成，并可通过能量的散失而进行结构的重新组合，同时，额外的能量也将以射线、热等形式释放出来。
在地球上所产生的一般化学反应比起这种核反应发生的次数要频繁得多，而且与一般化学反应相比，这种核反应的开始、停止和持续都困难得多。因此，在19世纪末期之前，并未引起人们的充分重视。此外，还有一个真正原因在于由于放射性反应非常缓慢，因此在特定时间内所释放出的能量也是微乎其微的，而自然界的核反应的发生与放射性活动有着密切的关联。
在核反应中，一定质量的物质所释放出的全部能量比在化学反应中由相同质量的物质所释放出的全部能量要巨大得多。因此，虽然由逐渐收缩所引起的化学反应产生的动能不足以支持太阳的生命时间，但核能却可以，不过得需要科学家们找出相应的核反应类型。
地球上自发形成的核反应中包含有大量的铀原子和钍原子。在放射反应发生的过程中，部分铀原子和钍原子被分解成碎片，于是能量就产生了。如果在我们所说的裂变过程中，铀原子和钍原子质量或多或少地减少一半，那么，所产生的能量将更多。但是即便是这样，在上述反应过程中所产生的能量也不足以维持太阳的生命历程，而且太阳本身所包含的这些原子也只是微量的。
对于中等尺寸的原子来说，它们包含的能量就更少。在普通的放射性反应或裂变过程中，原子如同滑坡一样，当原子量较大的原子裂变成较小的原子时，将释放出能量。同样的现象也发生在小质量的原子聚合成重原子的过程中。假设氢原子（最轻的原子）能聚成氦原子（次轻原子），这个过程中，由给定重量的氢原子产生的热量远远大于同重量铀原子产生的热量。
根据已知，太阳重量的75%来自于氢，而其余约25%来自于氦，太阳上的氢在聚合的时候为太阳提供了大量的能量，而太阳中丰富的氢的含量将使这个过程持续10亿年之久。
此外，有关核反应的领域还存在一个棘手的问题。即对于大原子量的原子来说，其状态更不稳定，也就是说此类原子处于反应的临界状态，在极小的作用力的推动下，就将产生衰变，有时在完全自发的情况下也可能发生。因此，原子的裂变在适当的条件下应该是极易发生的。各个氢原子的原子核间排列十分紧密，它们具有产生聚变的可能。但另一方面，由于氢原子中的外部电子活动与宏观世界中炮弹的活动相类似，因此这种聚变反应在一般条件下又很难发生。当两个氢原子发生碰撞的时候，各自的外部电子将在碰撞时相互排斥，而绝对不可能相互靠近。
不过，这种现象只适用于地球上的条件。太阳上的超高温足以使氢原子之间的化学键发生断裂，并促使原子核在原子内部不断运动。强烈的太阳大气压将使氢原子紧紧地撞在一起，而其超高温将促使氢原子运动的速度远远超过地球上的氧原子。这一切现象都将伴有巨大作用力的产生，从而使氢原子的聚合成为可能。
德裔美籍物理学家汉斯·阿尔布瑞特·贝斯曾致力于氢聚变的研究，并在实验室条件下进行了有关核反应的实验，同时，根据该实验对太阳中心发生相同的反应所应具备的温度和压力做出了近似的判断。在1938年时，贝斯制定出了一套对有关提供太阳存在所需能量的核反应进行研究的计划。迄今为止，他的有关理论仍具有权威性。至此，赫尔姆霍兹疑问终于在一个世纪以后有了正确的答案。8.太阳的质量究竟有多大
太阳的质量究竟有多大呢？其实这并不难计算。我们已知月球与地球间的距离是38.5万公里，同时已知地球与太阳间距离为1500万公里。由此，我们可以求出太阳的质量比地球大多少，从而最终求出太阳的质量为地球质量的33万倍。现在已经很清楚了，太阳非但不是什么非实体的东西，而且是一个巨大的球体，其质量约为太阳系中最大的行星——木星的1038倍，实际上，太阳系99.9%的质量都集中于太阳本身。
经科学家计算，太阳的质量正在以大约每平方英寸每百年1/20盎司的速度减少。这样的质量损耗似乎很小，但是我们用太阳表面积的平方英寸的总数乘它，进一步算出太阳质量损耗的速度是每秒超过400万吨，或是每分钟大约2.5亿吨，每天损耗的质量是3600亿吨。这样，太阳在昨天的此时肯定比现在重3600亿吨，而在明天的此时将比现在轻3600亿吨。一天3600亿吨，一年则是3600亿吨乘以365。我们可以用这种方法推测过去、探索遥远的未来。但沙子并非总是以相同的速度流过沙漏。太阳失去质量的速度，今天与明天，甚至1个世纪或100万年内不会有明显的变化。假如太阳继续以现在的速度辐射，一个简单的除法计算说明它将继续存在约15万亿年。到那时，太阳最后1盎司的质量也将会消失。这使我们形成了一个清晰的概念：太阳真是太重了，它还能继续以650倍于尼亚加拉大瀑布水流量的速度将其物质释放到太空达15万亿年之久，直到枯竭！
然而，显然我们不能用这种简单轻松的方法进行计算。认为太阳28最后一吨物质释放能量的速度与目前这个重达2×10吨的巨大的物质释放能量的速度相同，那是荒唐的。1924年，以爱丁顿发表的论文而告终的一系列的调查，用一种普通的方法揭示了恒星的光度主要取决于其质量。但这个条件既不十分精确，也不普遍。当我们得知一颗恒星的质量时，我们就可以比较准确地说出其光度，这大概有很大的或然性，要局限在某一相当窄的范围内。例如，发现了大多数与太阳质量几乎相同的恒星的光度也几乎与太阳相同。总的说来，正如人们所料，小星比巨星辐射的能量少，而且——这不能预知——它们辐射能量的差异远比质量的差异大得多。我们已经提到的规律对于太阳周围的一些恒星来说是正确的，尽管在另种意义上说，对于恒星整体来讲——巨星每吨的发光强度最大。例如，质量只是太阳一半的一颗普通恒星释放出的能量不能是太阳释放的能量的一半，而大概是1/8左右。按这种说法，太阳的寿命就要延长。所有恒星的寿命也的确如此，而且延长的时间几乎是无限的。恒星老年时能量的释放似乎才会逐渐节俭。只要它们有足够多的质量，它们就过度地挥霍，但当它们逐渐损耗光时，它们就会减少挥霍量。当沙漏中的沙子所剩无几时，它们也会放慢流速。
同样，质量是太阳2倍的普通恒星释放出的能量，也不仅仅是太阳所释放出的能量的2倍，它释放出的能量大约是太阳的8倍。在推测太阳的年龄时，我们必须记住这一点，能量的损耗把太阳过去的生命缩短了，而把它未来的生命延长了。观察告诉我们任何已知质量的恒星在辐射中损耗其能量的速度。同时，假定太阳在自己过去相应阶段中表现得像个典型的普通恒星，据此我们可以画一个表格来显示其一生中质量逐渐变化的情况。请看以下数据：20亿年前，太阳的质量是现在的1.00013倍1万亿年前，太阳的质量是现在的1.07倍2万亿年前，太阳的质量是现在的1.16倍5.7万亿年前，太阳的质量是现在的2倍7.1万亿年前，太阳的质量是现在的4倍7.4万亿年前，太阳的质量是现在的8倍7.5万亿年前，太阳的质量是现在的20倍7.6万亿年前，太阳的质量是现在的100倍
太阳以每秒钟2.5亿吨的速度，或类似速度减少质量已经很长时间了，而且这种质量减少的现象仍将维持若干年。地球之所以与太阳之间保持现有的这个距离，是因为依太阳现有的质量，与地球、太阳间距离正好适合。如果太阳的质量瞬间减半，则它对地球的引力也会减小一半，那么地球与太阳间的距离必定会扩大。（注：尽管细节并不十分重要，但有必要让读者了解地球绕太阳旋转的轨道是椭圆而不是正圆，当时地球——太阳间的平均距离也比现在大。）
当然，太阳的质量不可能瞬间减半。不过，在刚刚逝去的4分钟里，已有10亿吨的质量从太阳身上散失出去，这意味着它对地球的引力遭到削弱，也意味着地球的公转轨道扩大。此时的轨道半径已经超过4分钟前地球公转轨道的半径了。以上结论可以通过数据的记录精确地显示出来。它表明地球绕太阳公转的转道并非一个完美的圆圈，甚至也不是一个离心率较小的椭圆，而是一种旋涡状的曲线，状如散开的钟表发条。地球每年都向漆黑寒冷的外层空间深入一步。根据精确的估算，地球与太阳之间距离的增加速度已经达到平均每个世纪1米。这种距离增加的后果与银河系中恒星质量减少造成的结果完全一致。惟一的不同是，银河系中有成千上万个星体在膨胀，而在地—日体系中，只有太阳、地球这两个星体。9.太阳系：你会变老吗
宇宙中的一切都是有生有死的，太阳自然也不例外。现在太阳的年龄约为46亿年，正处于中年。再过50亿年，太阳中心的氢燃料便会耗尽，将由氦和其他较重元素的核反应维持其能源。在此过程中，太阳将由其目前的黄矮星阶段逐渐膨胀成一颗红巨星，而后再转变成红超巨星。当所有的核燃料耗尽，热核反应停止时，太阳将变成一颗白矮星。等到它不能再收缩，再也没有能量释放了，这时太阳也就“寿终正寝”了，成为一颗不发光的黑矮星。
毫无疑问，太阳今后的演化对其周围的行星有重要的影响。几十亿年后，太阳的光度将达到现在的1万倍，太阳的表面将延伸到地球现在的轨道。在太阳的炙烤下，整个太阳系异常炎热，高耸的山峰晒软了，冰山融化了，厚厚的大气遮盖下的行星也不再有“清风”吹拂。（1）主序星阶段
预计太阳在主序星阶段要延续100亿年，这期间它的光度将逐渐增加。起初形成的时候，太阳的光度仅是现在的1/3，但是50亿年之后，当主序星阶段终结的时候，其光度将是现在的3倍。随着太阳光度增大，整个太阳系将产生惊人的变化。
在行星形成后不久，地球、火星和金星上的条件对液态水都是适合的。局部温度高于0℃，大气压超过6毫巴，是液态水存在的决定因素。
金星在最早的时候，可能和地球有同样多的水，但金星得到的太阳辐射是地球的2倍，如此灼热，使金星海水完全蒸发而进入大气，太阳的紫外辐射将水汽分解成氢和氧，氢由于原子轻逸散到空间，氧经过再循环与表面岩石化合，如果没有液态水，金星火山排出的二氧化碳就聚集在大气之中。在地球的风化中，水、二氧化碳和硅酸盐化合产生了碳酸盐岩石。由于存在充分的水和风化作用，地球大气中的二氧化碳几乎全部禁锢在这种岩石之中，其数量与金星大气中的二氧化碳数量相当。而金星由于没有足够的水风化，最后留下一层浓密的大气，形成了巨大的温室效应，使金星表面温度高达550℃。
假设太阳光度比现在低30%，那么地球早期液态水会怎样呢？如果这种情况发生在今天，整个地球将会被冰层所覆盖，但到目前为止，我们却仍然没有发现过去地球海洋冻结的迹象。答案可能是二氧化碳温室效应对温度的一种自然调节。地球早期液态水一直是很稳定的。当太阳逐渐变亮，地球的表面温度开始升高，越来越多的水蒸发掉，引起降雨，加剧风化，耗尽了二氧化碳，减少了温室效应，也抑制了日益增高的表面温度。
像地球一样，火星在大气较为稠密的早期也曾有过液态水。可能是由于火星冷却得太快，板块构造过早封闭，使火星上的地质活动相当缓慢并停滞下来。这说明，如果地球处于火星的位置仍会含有液态水。而火星上的迹象表明，所谓的火星运河年代已十分久远，水的痕迹已消失了几十亿年之久。今天火星赤道区域夏季的温度可达到水的熔点，但火星大气的平均压力稍低于6毫巴，所以火星表面看不到液态水。
在10亿年里，太阳的光度将增加20%，由此而产生的一个后果可能是使液态水回到火星。温度升高使火星极冠附近冻结的二氧化碳升华，如果释放足够的二氧化碳，大气压力增加会使凡是温度高于0℃的地方都存在液态水。此外，除了二氧化碳导致的温室热效应外，火星的平均表面温度至少上升10℃。这样火星夏季很可能就有液态水了。不过直接暴露的水很容易被蒸发，所以，在液态水的早期，大部分永久的水体是结冰的湖泊。但是因为火星缺乏像火山喷发那样二氧化碳的连续源，1000万年里新的较为稠密的火星大气将会与表面进行化学反应并被吸收，这就是火星没有板块构造的缘故。在接下去的30亿年，太阳的光度增加50%，水蒸气在火星大气中占有重要的比例，出现了降雨和冲蚀现象，气候逐渐接近地球，平均温度比现在高大约25℃。
当火星变得越来越适宜液态水存在的时候（距今10亿年~30亿年），而地球却由于无法控制的温室效应而丧失水。这发生在5亿年后太阳的能源到达地球大气顶部时，洋面上飘散的水蒸气产生一种湿漉漉的温室效应。随着地球温度升高，愈来愈多的水汽化，导致温度进一步上升。云最初还可以通过增大反射率来减弱温室效应，但无奈太阳热量无羁绊地上升，最终还是无法克服这种温室效应。（2）红巨星阶段
在太阳处于主序星阶段时，核心内的氢聚变成氦，中心核在引力收缩下最后成为一堆氦灰。这使直接在核上面的氢燃烧壳的温度增加，壳越发亮了。随着下面辐射压力的增大，在壳上面的几层膨胀并冷却。
当太阳变得越来越冷、越来越红时，它的体积和光度也变大。在主序星阶段结束（距现在大约60亿年）后10亿年，太阳的半径将增加到0.2天文单位，几乎到了今天水星的位置，如果有人有幸看到它，一定会惊愕地发现太阳将比我们今天在地球上空看到的大50倍。太阳增大了的表面积使它的光度达到它现在亮度的300倍。那时，水星和金星的表面将熔融，地球表面温度超过750℃。
当膨胀的太阳烧焦了类地行星，外太阳系里的冰体将融化。木星的3颗“伽利略”卫星有大量的水冰。木卫二被一个几乎是纯冰的壳覆盖着，在它下面可能有一个在潮汐作用下一直流淌的深100公里的海洋。木卫三和木卫四的表面虽然主要是冰，但它们有大致相同数量的冰和岩石，这些卫星表面的冰什么时候融化，主要取决于氨存在的多少。
水和氨的混合物在-100℃就可以融化，远低于纯水的融点。离开主序星阶段不久，太阳的光度比现在大3倍，如果这时有少量的氨，就可以融化。这样，在以后十亿年的大部分时间里，木卫二、木卫三和木卫四上都可能有液态水。否则，融化就不得不等到太阳的亮度进一步增大，这些卫星上大量的水可以维持长期大气和温室效应。但到红巨星阶段结束时，“伽利略”卫星的温度已剧增到250℃。水汽化迅速逃逸，然而这种高温不会持续到卫星完全“脱水”的时候。
木卫六是惟一已知拥有大气的卫星，氮占了它大气中所有分子的90~99%，其余大部分是甲烷，表面压力大约为1.5毫巴。遗憾的是，由于云雾遮掩，几次对它的探测都不太理想。一些科学家假设在木卫六表面有乙烯和甲烷的湖泊，估计水冰无论如何是存在的。由于木卫六的大气压足够大，所以温度达到-100℃或0℃（这要看氨是否存在而定）的任何地方都可能有液态水。考虑到温室加热，这些温度将出现在太阳的红巨星阶段。木卫六上有液态水的时期可能持续1000万~1亿年。
作为像太阳这样的低质量恒星，红巨星阶段在一个天文学家称为“氦闪”的过程中突然结束。“氦闪”是指在恒星演化过程中，中心区的氢全部烧尽，温度增高到1亿度以上而使氦聚变反应突然开始的现象。它的最终结果是使太阳光度降低，这个阶段持续1亿年左右，并由于这种恒星位于球状星团的赫罗图上的位置而称为“水平支”。像太阳这样一颗恒星，当它的半径减小，表面变得更热、更蓝时，光度将从现在值的300倍降到50倍。
在“水平支”阶段，太阳系内的温度将下降，只有红巨星阶段结束时温度的60%。作为液态水，“伽利略”卫星还稍嫌热些，木卫六可能有一点儿，即使红巨星阶段残存一些水蒸气，对于液态水来说，内太阳系还是太热了。（3）红超巨星阶段
太阳的“水平支”阶段以一个氦燃烧壳围绕的惰性的二氧化碳核的建立而告结束。氦壳又被一个氢燃烧壳环绕着，当这个双壳延伸时，亮度又一次剧增。最后太阳几乎比现在亮10000倍，这时太阳已进入赫罗图右上角的红超巨星阶段。
演化成红超巨星的太阳半径达到1个天文单位，在亮度最高时，太阳系中诸天体的温度均比现在增加10倍，足以使所有的类地行星的表面熔融。甚至冥王星和海卫一这些行星系中最冷的天体也会像撒哈拉沙漠那样热得令人窒息。然而对于四颗大行星问题却没那么严重。在最亮的红超巨星阶段，它们的外层大气将只稍微失去一些气体的挥发性成分。因为这些行星很大，这点损失是微不足道的。深处的内部结构不会受到影响。
水星和金星的表面将熔融到相当的深度。这两颗行星随后被不断膨胀的太阳吞没，并很快汽化掉。地球可能不至于落到这种地步。天文学家认为，太阳表面最后将膨胀到1个天文单位以外，那时地球也已离开了它今天的轨道。
当太阳的年龄变得更老时，它将抛掉气体尘埃流里的物质，最终为减少重力，一半的太阳质量被抛进空间。到太阳表面逐渐接近地球轨道时，地球已“躲”开了，（在太阳刚处于红巨星阶段，质量损失10%时，地球就开始向后退了）。地球最后的命运会怎样呢？凶吉难卜。但愿地球能在超巨星阶段后依然幸存下来，尽管那时已被熔融得面目全非。火星和太阳系其余天体也会幸免于难，但它们将在新的更为遥远的轨道里围绕太阳运行。
超红巨星阶段即将结束时，太阳系惟一可能有液态水存在的天体是海卫一，或许还有冥王星。从海卫一看去，演化成红超巨星的太阳直径已接近4度。
由被太阳风驱进空间的尘埃反射的阳光使太阳系整个天空昼夜都是亮的。如果太阳的尘埃壳和已观测到的其他红超巨星周围的类似，夜空很可能会和地球现在白天的天空一样亮，其颜色可能和太阳不相配。因为小尖埃粒子就像给地球带来一个蓝色天空的气体分子那样，对蓝光散射更为有效。那时夜晚的天空也许会是现在日落后西边天空呈现的那种紫红色。（4）白矮星阶段
在红超巨星结束时，离现在大约70亿年，在强大的太阳风吹动下，太阳伸展的外壳脱落了，因此产生了一个行星状星云。在行星状星云阶段之后，剩下的恒星核将是一个致密的、惰性的碳氧球状物，当重力抵抗处于简并态的电子的压力时，核心停止了收缩，并不再产生新热量。它的质量仅缩小了一半，但体积却缩成地球那样小，所以密度大大增加，达到每立方厘米一吨重。
由于太阳丢失了1/2的质量，地球和所有幸存下来的行星轨道距离都要增加一倍，这样一来，奥尔特云里的彗星可能有一半会因过往恒星的引力和银河系本身的潮汐作用跑到星际空间。
太阳从超红巨星到白矮星，光度下降了100万倍，留下来的太阳系天体在数十万年间可能有适于液态水的温度。
从地球望去，已成为白矮星的太阳视直径为9角秒，比今天的金星或木星还小，作为一颗新的白矮星，光度仅是今天的1%。太阳系温度下降的原因，其中1/3是由于太阳光度减弱，2/3是由于诸行星轨道距离增加。那时重新凝固的地球温度将为-200℃，相当于今天冥王星的温度。
如此再经过数十亿年，太阳将成为一颗不发光的、处于简并态的冷“黑矮星”，从而结束它轰轰烈烈的一生。10.人类能揭开太阳的奥秘吗
在天文世界中，太阳算是人们接触最多的一个天体了。因为生活在地球上的人类和一切生物，都离不开太阳，都有赖于它的光和热。可是，人们并不完全熟悉太阳。从远古以来，人们总想了解太阳，希望能揭开它的种种奥秘。然而，它却被一层又一层的神奇面纱笼罩着，至今还有许多个尚未解开的谜团，从而给人类留下了一个又一个美丽的传说。
1990年10月6日，美国国家航空航天局和欧洲空间局将他们联合研制的“尤里西斯”号太阳探测器发射升空。这个重达380千克的探测器（内含55千克仪器）依靠木星的引力来扭转它的飞行轨道，使它首次进入了垂直于黄道面的平面，并在距太阳2亿2千万千米上空，越过太阳的南、北极，开展了重点研究太阳磁场的三维构造、太阳的各种电磁辐射、太阳风等。
在相隔5年后的1995年11月23日，他们又从美国的卡纳维拉尔角发射场用马丁·阿特拉斯ZAS运载火箭将名为“太阳天文台”的探测器发射升空。这个重达1816千克的探测器被推进到环绕L1点（1号拉格朗日点）并垂直于黄道面的椭圆形轨道上，1号拉格朗日点大约位于地球至太阳平均距离的1%处（150万千米）。在那里，太阳的引力和地球的引力恰好互相抵消，因而“太阳天文台”探测器就被稳定地保持在指定的环绕L1点的椭圆形轨道上，从那里对直径约为139万公里的太阳进行长时间大范围的观测。
这项称为SOHO任务的探测计划，共有15个国家39个研究单位和企业参加。全部费用高达10亿美元，由美国和欧洲国家各承担一半。
这次探测的重点之一是：通过观测太阳表面的振荡情况，来进一步弄清太阳内部的动力学情况。据研究，在太阳的中心区进行着巨大的、持续的氢核聚变反应，会产生异常强烈的声波，而且太阳的巨大33质量（2×10克）也会在其内部产生强大的引力波，正是由于这些异常强烈的声波和强大的引力波的作用，才使太阳的内部和表面保持着永恒的运动。而且，太阳自身的运动又是以振荡形式出现的，从太阳的光球层表层（从太阳内部上层向外延伸大约480千米）可以看到其振荡情况。在光球层里，粒状气泡类似于绵延1600公里的一朵云，更大一些的超级粒状气泡类似于一个方圆为32000公里（近似于地球的直径）的岛屿，并且始终处于有节奏的运动之中。
在“太阳天文台”探测器上，装置有3台可以用来测定太阳自身振荡情况的仪器，它们的功能各异。一台称为GOLF的仪器是由法国研制的，它利用多普勒技术来记录整个太阳的振荡情况。根据所记录的数据，就能够揭示出在太阳内部深达几万公里处的动力学特性。另一台是由美国研制的太阳振荡/多普勒成像器，这台仪器能以每秒1百多万次的速度来测量太阳的运动和亮度。还有一台称为VIRGO的仪器是由瑞士研制的，它被用来观测太阳辐射之中与太阳振荡有关的节奏性变化。
这次探测的重点之二是：太阳大气层的温度为什么那么高并有奇特的变化？据研究，太阳光球层平均温度为4000~6000K左右，要比紧挨其下面的太阳各层温度低几百倍。然而，在光球层的上方，其中包括色球层（在太阳上方高达2400多公里）和日冕（延伸到空间远达几千公里），其温度却急剧超过100多万K。尤其令人惊奇的是，许多由10亿吨气体组成的日珥，每隔几小时，就会以大约2000公里每秒的速度从光球层被爆发出去。它们是怎样保持着6000K的“低温”冲过高达100多万K高温的色球层和日冕？这始终是一个令人困惑的谜。
因此，在“太阳天文台”探测器上，有5台仪器分别将焦点对准了色球层、日冕和冲过这些区域的日珥，它们将各自完成所肩负的控测任务。由德国研制的SUMER太阳紫外线望远镜，将用来测定在上色球层等离子体流的温度和密度。这台太阳紫外线望远镜能以每小时40次的速度观测小至965公里区域内的特性，并能扫描8万多公里宽的区域情况。它的观测结果对弄清色球层温度急剧上升的原因将会起着重要作用。用来确定各种日冕（太阳的外层大气）结构的温度和密度的探测仪器是由美国研制的CDS日冕特征频谱仪。对应于4个不同温度区域的高清晰度图像，将由法国研制的EIT远紫外线成像望远镜提供。日冕特征与太阳风之间的相关性，将由美国史密森天体物理天文台研制的UVCS紫外线日冕频谱仪分析出来。科学家期望：通过这些探测仪器能进一步获得更具体、更详实的研究资料。
在探测过程中，最为壮观的图像和频谱资料将由来自美国海军研究实验室研制的LASCO大角度摄谱日冕仪完成，这台仪器将拍摄日珥从极其接近太阳之外升起并向外扩展至1287~1448万公里时的壮观情景。
此外，在探测器上，还有4台仪器将在探测中配合使用：来自德国和芬兰的COSTEP、CELIAS和ERNE仪器能够直接从以太阳风形式吹过该探测器的物质中采集样品，以便能将太阳表面参数和日冕参数联系起来。吹过该探测器的太阳风特性以及在太阳上的起因，将由法国研制的SWAN仪器提示。
据美国国家航空航天局项目科学家阿瑟·波拉德披露，在“太阳天文台”探测器上，还采用了人工智能软件，使这些配置的仪器都能对特殊事件互相给予提示。整个探测器和美国航空航天局戈达德空间飞行中心的地面控制计划，都被设计成具有能对太阳上的快速变化作出迅速反应的能力。
人们期望能从此项历时2~6年的科研任务中，来进一步揭开太阳的奥秘，以便有助于人类的生存和发展。
四、九大行星：兄弟姐妹不一般
1.寻找行星的艰难历程探索远离我们居住的地球以外的天空在历史上是件勤奋和令人振奋的事情。自从公元前3000年，苏美尔人发现了太阳、月亮、水星、金星、火星、木星、土星等七大“行星”后的4700年中，从没有人能再有什么突破性的发现（这里不包括彗星）。人们觉得既然已知的行星都能射出光，而如果还存在其他行星，人们应该很容易地发现它们。那么，怎么还能有什么未发现的行星呢？因此，人们就武断地判定再不会有什么新发现了。
很久以前，人们就已知道行星自身并不能发光。古希腊人首先通过对月亮的观测发现，它只是一个不发光的星体。望远镜发明后，人们又利用它观测到金星和水星也不能发光。因此，人们推断，所有的行星都不能发光，而只能反射太阳光。
根据这一推断，可得出这样一个结论：即一颗行星离太阳越远，体积越小，那么它所接收到的阳光就越少，从而反射的光也就越少，我们从地面所观察到这颗行星形体的可能性自然也就越小。如果在土星外侧仍存在其他行星，且这颗行星的体积小于土星，那么，它所反射的太阳光有可能非常暗淡，以至于在地球上无法观测到。此外，行星距太阳越远，那么它公转的速度将会越慢，从而使其隐藏在其他星体后面的时间也就越长。
这一切在如今看来是明显的，但对于当时的天文学家们来说，即使他们拥有天文望远镜这样较先进的设备，仍坚持认为所有行星都能“发出”较强的光，而那些微微闪烁于天际的星体却未能引起他们的注意，他们实际上是完全忽略了那些星体是行星的这种可能性。
1781年，一颗新的行星终于在一个偶然的情况下被发现了，发现者名叫威廉·赫歇耳，一位职业音乐家却酷爱天文学。他一直想拥有一架天文望远镜，但却无力支付高昂的费用，于是他自己动手制作了一架，而这架望远镜的性能竟比当时其他的望远镜倍数都高。就是利用这架自制的望远镜对天空进行观测时，威廉·赫歇耳偶然发现了一颗发着微光的星体，从这颗星体圆盘状的形态来看，极似一颗行星，但最初并未引起威廉·赫歇耳的关注，他本来还以为发现了一颗新的彗星呢，可彗星都拖着一条长长的“尾巴”，而这颗新星的外形又十分明显，并且在天幕中的运动速度又异常缓慢，实际上，这的的确确是人们梦寐以求的一颗新的行星。后来，人们将其命名为“天王星”。它的公转半径约为土星公转半径的两倍，足有28.7亿公里，因此它所反射的太阳光也就少之又少，在地球上几乎无法用肉眼观测到。
第八颗发现的行星是海王星。与天王星不一样，海王星是由数学计算发现的。首次尝试确定天王星的轨道是杰恩-巴普提斯特·德兰博瑞在该行星发现后进行观测的基础上于1790年完成的，但即使是考虑了巨大的木星的引力作用的影响，该轨道也相当不准确。
英国数学家约翰·库奇·亚当斯和法国数学家厄贝恩·勒瓦瑞尔进一步研究了天王星轨道的紊乱问题。亚当斯怀疑有什么东西将天王星从它的轨道上拉开，1845年10月，他将他的计算结果寄给英国皇家天文学家乔治·埃尔瑞爵士，并描述了一颗可能存在的新行星的位置。埃尔瑞并不认识这位年轻的数学家，按照当时的传统，他给亚当斯提出一个简单的数学问题，来测试他的数学能力，但询问没有得到回答，这件事就搁置了下来。这对亚当斯和埃尔瑞都是不幸的，亚当斯的该行星位置计算值仅背离了正确值2度。
与此同时，对亚当斯所作工作并不知晓的勒瓦瑞尔正在致力于同一个问题。不过，他的计算结果离准确值仅相差1度。勒瓦瑞尔在宣传自己的思想上也比亚当斯积极，他在1846年6月出版了自己的工作成果。埃尔瑞手中有亚当斯的计算结果，于是他给勒瓦瑞尔寄去了他的惯常质疑——一则简单的数学题，以测试勒瓦瑞尔的数学功底。当勒瓦瑞尔寄回正确的答案后，埃尔瑞相信他做对了，这是一份有可能存在的行星的真实的计算结果。
埃尔瑞把勒瓦瑞尔的讯息传给剑桥天文台台长查利斯，以便找到被指称的行星。不过，此时找到合用的星图即便不是不可能，也是很难的，精密度阻碍了在预测位置（宝瓶星座）上发现行星。柏林天文台的乔纳斯·加利和海恩瑞克·路德维格·达瑞斯特在查利斯致力于发现这颗行星后一个月，接受了勒瓦瑞尔的请求，于1846年9月23日核查了星座中的这块测试部位。就在那天夜里，加利和达瑞斯特发现了行星盘状物，它就是海王星（Neptune），以海洋的君主命名。
找到了土星轨道以外的行星，进一步激发了天文学家们探索的热情。不过，只是在用去一个世纪的时间之后，人类才发现了目前我们拥有的行星表上的最后一颗行星。
冥王星（Pluto）的发现像海王星一样是一次重大探索，它是在测算和思考年代结束以后完成的。在天王星和海王星轨道的讨论平息下来后，几个天文学家依然相信此事没有结束，尤其是海王星Q一直在受到干扰。包括威廉·H·匹克瑞因和珀西瓦尔·洛厄尔的许多天文学家追逐天文学上的时兴，他们指出，海王星轨迹以外有第九大行星的重力引力存在（今天我们已清楚，许多被指称的紊乱来自原始观测中的误差；另外，当我们对冥王星较近的测量继续显示它比早先设想的规模小时，天文学家们已明白海王星轨道的不规则与冥王星没有什么关系）。
事实上，正是洛厄尔行星扰乱问题的解决导致了冥王星的实际发现。洛厄尔预言了双子星座中的一颗行星，它的质量约为地球的6.6倍，是一颗超越海王星运行轨道以外的“x行星”。洛厄尔在他的亚利桑那天文台（现在位于亚利桑那夫拉格斯达夫Flagstaff的洛厄尔天文台）核查这个未知名的天体达10年，直到他在1916年去世，他一直没能找到行星。
洛厄尔的梦想没有随着这位天文学家的离世而消失，他的3位忠实助手继续开展着他的工作，他们是V.M.斯利夫尔，C.D.朗普兰德和E.C.斯利夫尔。
不过，继续这项探索工作因财产诉讼和缺乏资金陷入了困境，最后，在洛厄尔的侄子罗杰·洛厄尔·普特奈姆的支持下，该天文台在1929年换装了一台33毫米摄像望远镜（劳伦斯·洛厄尔望远镜，现在叫冥王星望远镜），它可将12×12度的天空区间拍摄成单张相片。这项探索进而在双子星座开始，但要攻克该星座（它靠近银河的星雾旁）的星体质量关是个大问题。不过希望还在，显微镜中的闪烁情形与18世纪后期摄影术出现时马克斯·沃尔夫发现小行星所用的显微镜中出现的情形相类似。
1929年，在洛厄尔天文台从事搜寻海王星以外行星的是天文学家克里德·托姆鲍，他在V.M.斯利夫尔的指导下工作。由洛厄尔望远镜拍摄下来的配对相片被拿来与闪烁显微镜中的景物进行检测对照，这台显微镜迅速地变换着两幅在不同时间拍摄的同一星体位置的景象，运动中的宇宙天体在固定的星体背景下出现“闪光”，来回跳跃。
冥王星是本世纪发现的惟一行星，引出了一个十分振奋的发现故事。1930年元月23日和29日夜里用洛厄尔望远镜拍摄的图像最为重要。
托姆鲍在他的著作《走出黑暗》（与帕特利克·摩尔合著）中写到：（1930年）2月18日上午，我将1月23日和1月29日的摄影底片放在闪烁对比仪上，从东面那半边开始。这是一个最幸运的决定，否则的话，冥王星不会在1930年被发现。那天下午4点钟前，我遮盖住那组像对的1/4，在做完了左面一半的水平像带后，我将水平滑动架转动至南北向的中心线（我总是在像对中后拍摄的那张底片上绘出细墨线）。我工作时养成了将它们往左移动的习惯，这样我就不会忘掉在出现中断的时候该怎样处置……我将目镜装置抬升到一个水平像带，在中心线处，我把一颗“三角宝石”指示星置于目镜的小长方形视域内。当向左扫视几个场景后，我将下一场景转动进入视线。突然，我看到了一个1/15视星等的影像弹跳出来，而在迅速交替的视场中又消失。接着我向左3毫米（或0.125英寸）观察别的影像，进行同样的操作。“就是它！”我大声对自己说。那么哪个影像属哪张底片呢？我关闭了相机上的自动闪光灯，使用小的机械控制杆来回转动光闸，右边的影像在先拍摄的底片上（1月23日那次），而在视场的左手是西方。接着，我将光闸转向1月29日的底片进行观察，这一影像出现在其他影像的左边。反向转动也行。如果移位的方向往东，这些影像则都是散乱的，要么就是那些在交替变换状态时碰巧被逮住的两颗各自黯然失色的反复不定的星体的影像。考虑到底片间的间隔，其平行移位表明，该物体远在海王星轨道之外，也许要远出10亿英里！
该目标物正是在大约这一距离上位于海王星轨道之外一颗新行星，这一发现于1930年3月13日宣布，约2280公里（最近的测算）大的新行星被命名为冥王星（Pluto），其名取自阴间世界的神话人物。
在围绕太阳的地球和8颗行星中，有5颗可用肉眼看见：水星、金星、火星、木星以及土星。另外3颗行星——天王星、海王星、冥王星若不借助于望远镜则是难以看见的。
水星、金星、地球、火星有时被称为地球类行星。因为它们都相当小，稠密而坚硬。因此，你可以落在它们的表面。而木星、土星、天王星和海王星则是巨型气团，一点也不紧密，就像氢和氦气球一样。假如你想降落在它们的表面，必定会被卷进去，最后被其强大的气流压得粉碎。这些行星叫作木星类行星。而冥王星则根本没有类别。它既小，又遥远，因此难以研究。它可能更近于地球类而不属于木星类。2.水星：家中“武大郎”
按离太阳距离排序，水星最近，距太阳中心距离为5791万公里。因此，在太阳系的9大行星中，水星排行第一，可谓太阳系家族中的“长子”。又因它在9兄妹当中个头最小，与月亮大小差不多，因此有太阳系行星家族中的“武大郎”之称。（1）水星的天文参数
水星直径为4850公里，绕太阳的公转周期为87.7地球天。公转速度为47.89公里/秒。自转周期为58.7地球天。水星的运行轨道称水道，它在地球轨道（黄道）之内，所以水星和金星一样都是内行星。水道与黄道夹角为7°，水星与地球的最大夹角不超过14°，因此，从地球望去，它总是藏在太阳的光芒之中，很难观察。水星的密度为5.4克/立方厘米，与地球的密度（5.5）相近，故它又称为类地行星（金星密度为?2，也是类地行星，火星密度为4.0，也是类地行星）。水、金、地、火这四颗类地小行星集团比重密度都是水的4~5倍的物质组成。这一点不同于大行星（木、土、天、海）集团成员的物质组成。水星距太阳距离为0.387天文单位。有时水星能挡住太阳，这种现象称为水星凌日。水星个头小，距地球又比金星远，故它对地球的影响较小。
用望远镜观测，可以发现水星亦有亏有盈现象，当太阳西沉时，它会出现在西天边低空处，由于与太阳夹角太小，不好观察。（2）水星的上自然条件
经过对水星的勘测得知，水星表面有水，还有稀薄的大气。白天灼热，夜晚严寒。温度变化由-130℃~430℃，温差达500℃。可以肯定地说，目前水星上无生命存在。
水星经常受到宇宙中小天体——陨石的轰击，故而有不少环形山。这些环形山中有15座是以中国古人命名的。如伯牙、蔡文姬、李白、白居易、关汉卿等。水星两极有冰封覆盖，而赤道则湿润潮湿。
1991年，美国加州天文协会和喷气推进研究所用雷达向水星发去电波，并同时用26台先进的超大型望远镜观测和拍照片，其结果与天文学上研究的结果相同。（3）水星上冰湖之谜（新晚报）1994年5月27日刊有水星上存在冰湖的报道，使人感到新奇。因为水星是离太阳最近的一颗行星，它比月球略大些，其上的温度最高达约430℃，初看起来似乎不能有冰，但实际上水星夜间的最低温度可达-130℃，这与水星的自然环境和条件（无大气）是分不开的。探测是用雷达波实现。关于冰湖的详细报导如下：新华社伦敦5月25日电美国天文学家最近宣布，水星两极地区存在着冰。水星的平均温度是425摄氏度。但是水星表面却存在着至少30个冰冻的湖泊。
英国《星期日电讯报》认为，美国天文学家这一令人惊奇的发现，将会大大增加在月球两极找到冰的可能性。如果月球上有冰存在，这就意味着人类可以在月球上生存而不用带水上月球。同理可推，水星上有冰，月球上的自然条件类似水星，所以月球上也可能有冰，目前科学家探测已初步发现月球两极可能有冰。这就为人类登月准备了先决条件。3.金星：我行我素的“逆子”
在太阳系行星家族中，金星是离太阳第二近的星球。在太阳系中，多数行星和卫星的公转方向和自转方向都与太阳的自转方向相同。而惟有金星（还有天王星的自转也特殊）的自转方向和太阳的自转方向相反，因此我们说它是“倒行逆施”，“我行我素”。（1）金星的天文参数
金星绕太阳公转周期为224.7地球天，自转周期为243地球天，自东向西逆转。每天太阳从西边升起。金星的昼（白天）为59日，夜（黑天）也为59日，即金星一昼夜相当于地球日117天。
金星的直径为12140公里，略小于地球（直径为12742公里），离太阳的距离为0.7个天文单位。密度为5.2克/克方厘米。金星的运行轨道在地球的运行轨道（黄道）之内，故金星和水星都称内行星。除海王星外，金星的运行轨道是最圆的。金星昼、夜各为59日，这比地球的一天要长很多。所以，金星世界则是另一番景象。（2）金星的别名称谓和亮度
我国古代称金星为“太白星”，早晨出现在东方时叫“启明星”，傍晚出现在西方时叫“长庚星”。外国称金星为“维纳斯”。
根据在罗马神话以美神命名的金星迄今为止是天空中最亮的光点，比木星大约要亮6倍，比天王星要亮16倍，因此是天空中最明亮的星星（当然，太阳除外）。
金星一般是在太阳升起前的3小时内升起，然后在太阳落山后的3小时内消失。就像我们的月亮一样，若从望远镜里观看时，它也有明显的相位。金星被称为我们的“姐妹星”，因为它几乎与我们的地球一样大，而且也是地球最近的邻居。不过相似之处也只有这么多。（3）最浓密的大气层
金星实际上是一个巨大的火炉——迄今为止是太阳系中最热的行星。铅在金星的表面会被熔化。金星为何会有如此高的温度呢？要知道，金星并不比地球离太阳近多少。简而言之，答案就是大气层。金星有非常厚实、稠密的大气层——大约比地球的大气层要厚100倍。在金星的表面，大气压力几乎为1吨/平方英尺。这是潜水员在离海洋表面3000英尺的水下所感受到的同样的压力。这种大气层能阻隔来自太阳以及来自金星内部的热，从而使金星保持着持久的高温（不同于地球的是，金星的大气层中含有大量的二氧化碳。这是一种很好的隔热气体）。这是一种被叫作温室效应的现象。我们的地球也有这种现象，但在金星上，温室效应却十分严重。
或许是因为金星靠近地球，或许是由于其迷人的特征，金星是太阳系中被光顾最多的行星。人类探索得最频繁的只有地球的卫星——月亮。从送至金星的20多个探测器中，我们已经知道金星上有比珠穆朗玛峰还要高的山峰，也有比大峡谷还要深的凹地。金星上没有液态水，没有磁场，有降酸雨的大气层，而且——完全可能的是没有生命。金星自转一周需要地球上一年的2/3的时间，因而金星上的一天是所有行星中最长的。不同寻常的是，金星也是顺时针方向旋转的。
一个有趣的事实：因为金星有近乎相同的自转周期和公转周期，所以太阳在金星的天空中几乎是悬着不动的，绕太阳一周几乎要花4年的时间。
金星表面烈日酷暑、铄石流金，温度达420~485℃。因此，金星上的水始终以蒸气的形式漂浮于浓厚大气中。美国麦克唐纳天文台在60年代末首次获得金星水蒸气光谱，并测定其含量很少，只有1%。前苏联“金星号”测定金星低层大气水蒸气含量不大于0.1%或0.2%。按照相当地球水量百万分之一的估计，则金星大气中水蒸气水量约为1.4千立方公里，只覆盖其表面不到10厘米深的一圈水层。金星大气重氢与氢比值约为地球的100倍，从而可推知金星也曾与地球一样拥有大量水体，而水的消失则是环境日趋恶化的结果。（4）金星上的生命之谜
过去国际科学界一直认为金星上绝对没有生物存在。可是最近的发现却令科学家们大为震惊和迷惑不解：金星生命可能早于地球人。
前苏联派出一艘无人太空飞船于1988年穿过金星表面稠密的大气层用雷达扫描时，拍下了一辑照片表明，金星上大约有2万个古代城市遗迹。科学家们最先以为那2万个古代城市可能是大气层干扰造成的幻象，或是飞船仪器有问题。“但经过进一步分析后，他们发觉那确是一些城市遗迹，由一个绝迹已久的金星民族留下来的。”利云捷高博士说：“那些城市以马车轮的形状建成，中间的轮轴就中心部所在。……根据我们估计，那里有一个庞大公路网将它们所有城市连接起来，直通向它的中央。”从雷达扫描照片来看，金星上的古城皆已倒塌，利云捷高博士说：“我们惟一知道和已确认的，就是那些城市皆是倒塌状态，显示它们已建成有一段极长的日子。……目前那里没有任何生物迹象存在。”
金星上存在着沉积岩。地质学关于岩石形成原因的科学常识告诉我们：沉积岩的形成与水有关，一般而言，先是地表的岩石经风化后剥落成小砂粒，暴雨狂风把小砂粒带入江河，以后江河又将小砂粒送入汪洋大海，最后沉积于海洋的底部，经过漫长的岁月，越积越厚，经过压固、胶结和重结晶，便形成了沉积岩。由此可以推论：远古时，金星上曾经有过江河湖沼和海洋，另外，从金星大气中的重氢的浓度高出地球100倍，也可以验证金星曾经存在过大量水分，后因蒸发分散，比重稍重的重氢没有逃逸而留于金星的大气层中。江河湖沼和海洋——水，是生命起源和演变所必须具备的重要条件之一（一般来说，无水生物将无以生存）。由此推测：远古时金星上曾有过生命的可能性是存在的。4.火星：引发人类幻想的星体（1）火星的天然状况
火星是地球外侧绕日公转的第4颗行星，火星发出红色光芒，好似战场流血的颜色，故又被欧洲人称之为“马尔斯”（战争之神的名字）。
火星半径为3397公里，小于地球。公转周期为687地球天，自转周期为24.6小时。距太阳为1.52个天文单位。每26个月（二年零二个月）接近地球一次。火星距地球最近距离为5620万公里，约为地球到月球距离的150倍。火星上空大气层稀薄，只有地球大气的0.01倍，成分以二氧化碳为主，干燥，常有飞沙走石的“大黄风”，弥漫火星上空。火星表面类似月球，环形山密布，达数万座。火星平均密度为4.0克/水方厘米，是类地行星。
火星赤道表面平均温度夜间-15℃，沙漠区白天温度达10℃，尚可允许生物存活。极限温度为-158℃~-89℃。火星两极有冰雪形成的极冠。其大小随季节变化。火星土壤，大部分含氧化铁，形成大面积的红色沙漠，反射阳光后变成红色。火星表面有绿斑随季节变化，说明火星上有低等植物生长的可能。最新发现认为，火星大气能发出红外线激光，使火星形成巨大的气体激光器。火星有两颗卫星，称火卫一和火卫二。火星上有大量火山活动，故有不少火山坑穴和山岭。（2）关于“火星人”的无穷想象
一家电台正在播放舞曲。突然，广播员打断了它，开始报道一则消息：“现在是东区标准时间晚上9点15分。在离普林斯顿20公里处地震仪记录到了一次相当于地震强度的撞击。”这被认为是一颗陨石的撞击。但有一个奇怪的金属圆柱体半埋在撞击地点。当数百人惊讶地看着它时，圆柱体的顶部缓慢地打开了，一个有触须的东西爬了出来，浑身湿漉漉的，很滑溜。有几个旁观者走近了些。在电台里，一个播音员叫了起来，“等一下，出事了！”停了一下，接着是嘶哑的声音：“一个驼背的东西从它的顶部出来了。我见到了一束光……喷出火来了……喷向靠近它的人们。正中他们。上帝呀，他们着火了！”
600万人在1938年收听了奥森·威尔的广播“世界之战”。大约有100万人恐慌起来并真相信火星人入侵地球了。在54年后的今天，我们有足够的理由确定在火星上没有生命，在太阳系的其他行星上也没有高智慧、高科技的生命会乘宇宙飞船来地球。但在当时，人们充满了在我们的近邻——火星上找到生命的渴望。
大多数人都曾认为火星上有可能存在生命。火星与太阳之间的距离是地球与太阳之间距离的0.5倍。因此人们认为火星上的温度有可能比地球要低，但仍是可以维持生命存在的。
火星也是被大气层笼罩着的。但那里没有像金星上空那么多经久不散的云团，甚至也没有地球上的云层那么厚。这样，就能比较方便地观察并描绘出火星表面的形态了。
1784年，赫歇耳发现火星的自转倾角与地球十分相近，因此他认为火星上的四季也与地球相似。当然，在火星上各个季节的温度要低于地球的温度，另外，由于火星的公转周期为687天，所以，火星上各季节所包括的时间约为地球上同一季节的2倍。赫歇耳还发现，在火星的两极覆盖着冰帽，这似乎预示着火星上有水的存在。
天文学家们曾想描绘出精确的火星形态图，但却没有一个成果能得到广泛的认可。不过，火星毕竟是离地球最近的行星之一，大约每三年它就会运行到与地球距离最近的地方，此时，两者之间的距离仅为5600万公里，只有金星在某时刻距地球更近些，约为4200万公里。正因如此，人们可以利用各种仪器清楚地观察火星。
1877年，火星再次运行到地球最近点，意大利天文学家戈瓦尼·沃詹尼奥·斯盖帕里抓住这一时机，绘制出了第一幅世界上公认的火星形态图。他注意到火星上有很多细长的“窄条”，以前的天文学家们也曾发现过这些“窄条”，但只有这次发现得最多。这些“窄条”就像河流一样，斯盖帕里称之为“海峡”。他当时使用的是一个意大利词语“canali”，而英美天文学家则将其译为英语“canals”。这里就出现了一个严重的错译。“canals”和“channels”二者之间的重要区别在于：“channels”是自然河流，而“canals”的意思是人工的“运河”。因此，每当天文学家们谈论到“火星人”的“运河”时，人们就开始充分发挥自己的想象，认为是“火星人”开凿了这些“运河”。
根据这一设想，人们得出一个结论，即由于火星引力非常小（仅为地心吸引力的2/5），因此无法束缚火星大气中的水蒸气，从而使其飘散于空气中，使火星表面变成一片沙漠。而“火星人”为了正常生活和发展农业，只能开凿“运河”将水从两极的冰帽下引入赤道地区。这一理论曾拥有广泛的支持者，他们中既有大多数群众，也包括为数不少的天文学家。
在所有支持“火星人的运河”这一观点的人中，最有影响力的支持者是美国天文学家波塞沃·罗厄尔。他是一个很富有的人，他利用自己丰富的经济基础在亚利桑那建立了一座私人观测站。因为那个地方是干旱沙漠地带，远离灯火辉煌的城市，因此是个非常好的观测点。通过观测，罗厄尔拍摄了数千张火星的照片，并绘制了包括500条“运河”的大量火星形态图。1894年，他出版了一部有关火星的专著，其中心内容强调了火星上存在生命的这一论题。
英国作家赫伯特·乔治·威尔斯从罗厄尔的著作中得到创作灵感，并于1898年推出了力作《地球反击战》。书中描写了一支火星侵略军为了争夺地球上丰富的水资源，并妄图将地球作为殖民地而发动了一场对地球的战争。他们掌握了极为先进的科学技术，地球人本来根本没有希望在这次战争中取得胜利，但幸运的是，火星人的身体无法抵御地球上大量细菌的侵扰而最终未能得逞。这部小说是有关星际战争题材作品中最重要的一部著作。正是由于作者奇妙的构思和逼真的战争描写，从而产生了比罗厄尔从科技角度出发推出的著作更强烈的作用，使更多的人开始相信火星人的存在。
在威尔斯的小说发表后的50年里，就连大多数科幻小说家们也对有关“火星人”的素材显得极有兴趣。
但随着历史的前进，火星上存在生命的观点，在越来越多崭新而确凿的科学发现的冲击下，已渐渐败下阵来。1926年，美国天文学家哥威廉姆·韦博·科布兰奇和卡尔·奥托·拉姆普兰德接收到了反射自火星的极少量的太阳光，并进而发现即使在火星的赤道地域，其温度也不是很高。既然如此，那么火星上的夜晚将会和南极洲一样冷。他们还根据火星上极大的昼夜温差，判断出火星的大气层应是极其稀薄的。
1947年，荷兰裔美国天文学家瑞德·皮特·奎波在火星的大气中发现了二氧化碳，但他却未发现支持生命呼吸的条件。至此，人们有关火星上存在生命的幻想彻底破灭了。
当然，这一切新的发现需要通过对火星更近的观察才能验证，而人造卫星的发明使这一切成为可能。1965年，“水手-4号”在飞越距火星表面1万公里的高空时拍下了20幅照片，并将其传送回地球。从照片上可以看出，火星表面根本不存在“运河”，而只有像月球上那样的火山口。进而，“水手-4号”还向火星发送了无线电波，由于火星大气中二氧化碳的吸收，反射回来的电波只有地球的2%左右。
随着更多的空间探测器对其进行探测，并拍下越来越细致的照片，火星上存在高智能生命的可能性变得越来越小。1971年，“水手-9号”在沿火星同步轨道飞行时，拍下了完整的火星表面形态图，上面布满了巨大的火山口和像河床一样的峡谷，而那些冰帽则可能是二氧化碳固化的产物。火星上所有地区的温度都远远低于冰点，而且也根本不存在什么“运河”。原来人们所看到的一切只是视觉上的错觉。看来，罗厄尔是完全错了。
1976年，“海盗-1号”和“海盗-2号”探测器降落在火星表面，从它们拍到的照片上看，那里是一片阴冷而尚无生机的荒原。天文学家们曾对火星上的土壤进行分析，以期发现一些微生物，但他们又一次失望了。我们至今仍不敢说火星上无论过去还是现在都不曾有生命存在，但起码可以肯定那里不会有任何最原始的细菌以外的生物体。（3）火星的外貌
从环绕火星飞行的航天器上可以看到，火星的极地与地球的南极圈、北极圈十分相似。火星有巨大的极冠，冬季扩大，夏季缩小。比较行星学家们认为，火星极冠下可能像地球一样，有广阔的永久冻土层。
如果探索者乘坐宇宙飞船飞过火星的南半球，他们看到的地貌与“阿波罗”飞船的宇航员在月球上看到的情景十分相似，都是古老、荒凉、由火山喷发形成的荒漠，几十亿年来从未见到水流、地理的或火山的活动。然而，当飞过北半球时，一幅可怕的景象将呈现在眼前，观察者会惊奇地发现这里的地形完全不同于南半球坑坑洼洼的地表。北半球的表面看起来像是因巨大的力量而扭曲了。有些东西看起来像是河流及其支流和排水系统交织成的网络，它们现在已经干涸，但很明显，在遥远的过去的某个时刻，它们曾经水满为患。许多行星生物学家认为，火星上的大洪水是由其冰帽下类似永久冻土的表层储水迅速释放引起的。未来的前卫地质学家们有责任去解开火星大洪水之谜。
太空轨道飞行者还可看到火星上的大峡谷。其中最大的峡谷可以轻易地吞下科罗拉多大峡谷，这就是水手谷，一条惊人的2800英里长的裂缝，沿火星赤道延伸。水手谷宽150英里，深3英里。更让人难忘的是北半球表面斑斑点点的火星火山。这些火山聚集在火星地壳凸起的塔尔锡斯山脊上。地球上的任何物体与其相比都相形见绌。其中最大的是奥林匹斯峰，太阳系中没有其他火山或山脉能与之相提并论。奥林匹斯峰高9万英尺，底部宽300英里，火山口有50英里宽，至少有1万英尺深。
更近一点看，人们会发现火星基本上是颗红色的行星（有人认为火星上的沙子含有已经生锈的铁矿，它使得火星呈现红色）。
地球上的探索者们知道在这个新世界能够看到什么。不是伟大的运河，不是衰落的火星文明的城市废墟，不是火星人或怪物或什么小绿人；而是荒凉的、不断地受到太阳紫外线辐射的红色沙漠；长达一个月之久的全球尘暴；干涸的河床；火山和熔岩以及极低的温度。简言之，火星是个条件严酷的地方，是一片空气稀薄、没有水、天寒地冻、遭受着辐射和布满灰尘的荒漠。（4）火星二卫士
火星的两个卫星“福波斯”（火卫一）和“德莫斯”（火卫二），早在19世纪70年代就被美国天文学家霍尔发现。一百多年来，天文学家对它的兴趣经久不衰。有几位天文学家观测和研究火卫运动时，发现火卫一公转周期在缩短，每昼夜缩短约百万分之一秒。1960年，前苏联著名的射电天文学家什克洛夫斯基断言，这种缩短是由于火星大气阻力所造成。如果确是这样，火卫一质量应很小，平均密度也非常小，只有0.001克每立方厘米。这要求火卫一必须是内部为空的。那么，火卫一应当是人造的卫星。这个断言在20世纪60年代曾轰动一时，但冷静考虑，又难以令人相信。现在，连什克洛夫斯基本人也放弃了这种观点。其实，光压、潮汐等力量均能造成火卫一公转周期缩短。
20世纪60年代以后，苏美均发射了飞船到火星上去考察，人们对火星卫星了解得更清楚了。不久，人们还将发射飞船到火星卫星上去考察。原来，火卫一和火卫二形状很不规则。火卫一有点像动物的头骨，约40公里左右大小；火卫二只有火卫一的一半大小。它们的平均密度为每立方厘米2克左右，不是什克洛夫斯基说的0.001克。在火卫一上和火卫二表面都有许多小陨击坑，火卫一最大的陨击坑有8公里左右大小。从火卫的外形和表面结构来看，它们与小行星相似。有人认为，火星卫星是火星俘获小行星而成。如果确是这样，解释火卫为什么会有今天这样的规则运动就是一件很不容易的事了。5.木星：太阳家族中的巨人
木星又称岁星，英文名称为丘彼特。在太阳系中，除太阳之外，木星个头最大，相当于1316个地球那么大。而且是距离太阳第五位远，距离为5.2个天文单位。故可称之为太阳系家族中的彪形大汉。（1）木星的天文参数
木星的半径为71398公里，自转周期约为10小时，比任何行星自转周期都快。公转周期为11.86地球年。木星外围具有美丽的光环。最近的天文观测和探测表明，木星不仅仅是只能反射光线的行星，它自己本身也能发光，且越来越亮。木星释放出的光能要大于它从太阳中吸收的光能，并且它在慢慢地收缩。当然，木星所发出的光还远远不及太阳的光那样明亮。从能发光的意义上讲，木星又可归类到冷漠的小恒星类中去。木星有16颗卫星，其中有5颗较亮，星等为5。木星的密度为1.3克/立方厘米，与太阳的密度（1.4克/立方厘米）接近。由古代观察就知道木星的亮度仅次于太阳，故有“亚父之称”。木星是外行星家族成员。（2）奇特的木星世界
木星具有奇妙的景观和怪异的特性。首先，木星外围环绕有美丽夺目的五彩光环。木星表面还有横纹。自1660年起，就发现木星上有深橙色大红斑。这使科学家们大惑不解。大红斑的形状和大小变化8不大，每个红斑有4×10平方公里，即4亿平方公里，有三个地球表面积那么大。但大红斑的颜色和亮度变化却很大。木星表面温度平均在-100℃以下。这与它距太阳较远是相符的。
木星是太阳家族中真正的巨人，木星比所有其他的行星加在一起的体积还要大。1300多颗地球都可以被装入木星。跟太阳一样，木星主要由氢和氦构成。假如其半径只有太阳半径的4~5倍大的话，木星就会有足够的能量将氢和氦聚合于核心，把氢气引入其内芯中的氦气中。这样，在我们的太阳系中就会有2颗恒星而不是只有1颗。
木星被认为主要是气体，目前被看作是气体巨人。但由于其巨大的压力（比地球大气层压力大1亿倍），当你向其中心移动时，气态氢就会变成液态氢。木星有一个不大的岩石芯。
木星大气中充满了稠密活跃的云系，有的科学家认为木星云可分为三层，上层是氨云，中层是氢硫化氨云，底层是水云；有人则主张从上到下分为红、白、褐、蓝四层云。云层中的空穴称为“热斑”。
木星仅次于金星，是天空中第二亮的“恒星”（其次是火星）。木星的一天大约有10个小时。由于木星的巨大质量，其表面引力很强。在木星上，我们会比在地球上重两倍半。
木星的外形不是球状，它比地球扁20倍，是一个像橘子一样的椭圆的行星。
这个行星如果静止不动的话，是不会如此扁的，因为其巨大的引力会使它变为球形。我们发现木星在快速地旋转着，转1圈的时间接近10个小时。其扁圆正是这种快速转动的结果——地球赤道上的某一点沿轴心转动的速度仅为每小时1040英里，而木星则为2.8万英里。
虽然火星很冷，但木星则更冷。木星与太阳之间的距离为地球与太阳间距离的5倍，以致其25英亩的表面所受到的太阳辐射还不及地球上1英亩面积所受到的辐射多。它的整个表面被冻结得非常坚固，一切生命活动都将停止。木星现在完全被一层很厚的云层所覆盖，这个云层厚得连红外光也不能穿透。这些云层表现了极其明显而持续的变化。最著名的例子就是其表面上的红色斑点。这个斑点在1878年被首次观测到，其后逐渐增大，一直达到3万英里长、7千英里宽，即面积相当于整个地球的表面那么大。然后这个巨大的红色斑点逐渐地转变为圆形，而且面积逐渐缩小，现在这个红色斑点几乎要消失了。
所有这些活动，过去曾经认为是木星有很高温度的证据，认为这些热量大部分来自于它的自身内部、少部分来自对遥远的太阳能量的吸收。现在认识到这是错误的。直接的测量显示，木星的温度至少在零下180华氏度以下。这反映出木星的热量主要来自于太阳，它本身内部的热量极其微小。
由于木星的温度如此之低，所以它的云层决不可能是普通的水蒸气，云层一定含有那种在水蒸气结冰温度之下而仍保持气体状态的物质。像其他行星一样，通过测定两次穿透木星大气层（一进一出）的太阳光的光谱成分，我们就能确定出木星大气层的组成成分。观测的结果却是不容易解释的，但是它们提供了目前两种气体存在于木星大气层中的证据，这两种气体是氨气和甲烷。（3）木星的环
早在本世纪30年代初，有人在做木卫食照相观测时，发现远在木卫食开始前，其卫星亮度就已经变暗，之后才是亮度急剧减少的真正木卫食。不久，有人猜测，这可能是木星附近有一尘埃层或环，它好似在木卫前遮上一层纱，从而使卫星变暗。1974年，“先锋11号”飞船考察木星时，曾发现有木星环存在的蛛丝马迹。当时有人曾提出这些蛛丝马迹表明木星有一个尘埃环。然而，该见解不但未引起人们的足够重视，甚至受到少数人的反对。这样，木星环的发现权便给了“旅行者”号飞船。1979年3月，“旅行者1号”飞船考察木星时，拍到木星环的照片。不久“旅行者2号”飞船又获得有关木星环的更多情况。人们终于承认，木星也有环。后来，天文学家用红外望远镜在地面上也观测到了木星环。
木星环和天王星环的结构完全不同。木星环由亮环、暗环和晕三部分所构成，其暗环从木星赤道面开始向外延伸，宽约5万公里；暗环外面是宽约6000公里的亮环；在亮环中靠外边缘一侧，有一宽700公里的亮带，它比周围环亮10%。暗环和亮环厚度不超过30公里。晕从暗环内边缘开始，至亮环外边缘结束，上下延伸可达1万公里。木星环物质极稀薄，大约只有万分之一的阳光被环中粒子挡住，其余光线均顺利通过它，这就是长期以来未能发现木星环的主要原因。（4）木星的卫星
1610年，伽利略曾把刚发明的望远镜指向天空，看到了有4个天体环绕在木星周围。自那以后，它们就成了人们所熟悉的伽利略卫星（其中之一的木卫三是太阳系中最大的卫星）。在伽利略观察发现以后的383年里，又有12颗卫星在木星的周围被发现。另外人们还发现了一个复杂的光环，一个比地球的磁场强4亿倍的磁场（所有气态巨人都有很强的磁场）。
木星的四个伽利略卫星也吸引了不少天文学家的注意。人们不仅在地面上对它们进行长期观测，还发射飞船到它们附近去就地考察。
木卫一是靠近木星的伽利略卫星。其大小、质量、离木星距离都和月球差不多。月球表面有大量火成岩，这表明，在月球的地质史上曾经有过强烈的火山活动。但是，至少近二十多亿年中，月球表面没有发生强烈火山活动。与月球不同，木卫一上现今存在着强烈的火山活动。这意味着，木卫一有一个太阳系中最年轻、最活动的固体表面。现在已经发现，木卫一上有数百个直径大于20公里的火山口，正在爆发的火山至少有9座，火山爆发时，物质以每秒1公里速度向上喷，其烟云可上升至100公里以上的高度。火山爆发时放出大量二氧化硫气体，构成了木卫一的大气层。大气分子电离形成木卫一的电离层。电离层中离子外跑，为木星磁层提供等离子体。木卫一表面平坦，有广阔的平原与起伏不平的山脉，火山灰又使木卫一表面五彩缤纷、鲜艳动人。
木卫二上没有发现火山活动。在木卫二岩石层上覆盖了一层厚约100公里的冰幔层，使其成为一个近于白色的星球；在它的赤道上有黑斑和亮区；黑斑是洼地，可能由陨击而成。木卫二冰层上有巨大裂缝，最大冰隙最宽达70公里，长达1600公里，深数公里。在冰隙中有无细菌和单细胞植物生存是未来飞船的探测课题。
木卫三的水和冰比木卫二更多，表面冰壳层也更厚。木卫三上有一个复杂而相互交错的网络表面，有点像经纬线，它由线型的和断裂的亮带所构成。木卫三表面也密布了许许多多陨击坑。过去认为，土卫六是太阳系中最大的卫星，其半径为2900公里。然而“旅行者1号”飞船飞往土星附近进行精确测量，测得其半径为2575公里，从而确
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]