学校怎样组织学生参观科普场馆(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：李德信,胡元斌

出版社：安徽人民出版社

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学校怎样组织学生参观科普场馆试读：

前言

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育，是提高青少年素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

科学教育，让广大青少年树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状，而且可以使之从小树立崇高的理想：学好科学知识，长大为人类文明作出自己应有的贡献。

学校科学技术普及是指采用广大学生易于理解、接受和参与的方式，普及自然科学和社会科学知识，传播科学思想，弘扬科学精神，倡导科学方法，推广科学技术应用的活动。目的是使广大青年学生了解科学技术的发展，掌握必要的知识、技能，培养他们对科学技术的兴趣和爱好，增强他们的创新精神和实践能力，引导他们树立科学思想、科学态度，帮助他们逐步形成科学的世界观和方法论。

为此，我们特地编写了这套“学校科普活动设计与组织实施”丛书，包括《学校科技教学的创新指导与实施》、《学校怎样组织学生阅读科学故事》、《学校怎样培养学生科学幻想思维》、《学校怎样培养学生科学兴趣爱好》、《学校怎样培养学生学习发明创造》、《学校怎样培养学生科学发现能力》、《学校怎样组织学生开展试验与创造发明》、《学校怎样组织学生探索科学奥秘》、《学校怎样组织学生体验科技生活》、《学校怎样组织学生参观科普场馆》共十册，具有很强的系统性、实用性、实践性和指导性，不仅是广大师生科学教学指导的最佳读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

第一章 学生参观科普场馆指导

1.科普场馆建设的现状和发展

科普场馆存在的问题

我国的科普场馆建设当前总体上仍滞后于全国经济社会发展步伐，不能满足公众日益增长的提高科学文化素质的需要。据2007年公民科学素质调查，因本地没有或其他原因而没有去过科技场馆的公民比例高达百分之七八十。而且科普场馆建设和运行组织中还存在着一些影响全局发展的问题：（1）投入不足，数量偏少。

国务院《全民科学素质行动计划纲要》要求，常住人口100万以上大城市至少拥有一座科技类博物馆。很多省市都没有达到这个要求，一些省市的科技场馆建设速度明显缓慢，特别是大多数县（市）根本就没有科技馆。（2）缺少保障，运行困难。

多数场馆建成后，由于经营收入不够，财政资金预算不足，管理运行困难，一些场馆陷入既不能向社会免费开放，又不能经营自立的两难境地。（3）资源挖掘与整合不够。

科普场馆资源挖掘与整合不够，共建共享机制有待加强。有些高校、研究所、大型企业科技馆、研发中心、实验室、产品陈列馆等展教资源非常丰富，但绝大多数没有成为对公众开放的科普教育基地。各类场馆分散，缺少工作交流与共建共享的有效途经与集成机制，科普展教资源浪费严重。（4）缺乏研发与管理人才。有些地方缺乏研发与管理人才，场馆自主创新能力不够。科技与人才优势没有转化为科普展教事业创新发展优势。

发展科普场馆的方法

各地要想加快科普场馆建设步伐，推动科普场馆充分发挥其科技教育、传播和普及功能，应做到以下几点：（1）把科普场馆建设纳入国民经济和社会发展“十二五”规划。

各级政府在编制“十二五”规划中将科普场馆作为社会公共设施纳入总体规划，确保对公益性科普场馆建设和运行经费投入到位。根据《全民科学素质行动计划》，“十二五”期间，城区常住人口在100万以上的大城市应至少拥有一座综合性、现代化和有地方特色的科普场馆；经济条件较好，也要大力推进科普场馆建设，力争建成一批以科普教育为主要功能的、规模适度并体现当地特色的科技馆。（2）设立县级科普场馆建设专项补助资金。“十二五”期间，各地财政应安排专项资金，主要用于县级科普场馆的建设补助，特别是经济欠发达地区的县级科普场馆建设，给予适当经费补贴。（3）设立科普场馆开放专项补助资金。

主要用于加强对分散在有关部门、单位现有科普设施的整合力度，盘活现有科普基础设施存量，提高其使用效益。设立科普场馆开放专项补助资金，每年通过以奖代补的方式，鼓励这些专业设施对社会开放，这不仅可弥补现有科技馆不足的状况，开辟出一批遍布各地、各具特色的小型科普场馆，同时也可缩小专门科技馆的投资建设规模。（4）加强对全省科普场馆的建设及运行的指导和服务。

依托各地科普场馆协会，加强对科普场馆的建设及管理的指导和服务，规范行业行为，加强科普场馆人员培训，促进科普资源共建共享等，营造有利于科普场馆建设和发展的良好氛围，促进科普场馆事业的发展。

2.学校与科协联办科普场馆展览

科普场馆作为面向公民进行科普教育的主要场所，是提高公民科学素质的基础性工程，因此科普场馆的运行对国家的现代化建设和可持续发展具有重要意义。

学校是培养国家建设人才的重要基地，科协所属的科普场馆则是科学普及的主要资源，为此，学校与科协联合举办科普展览能够最大限度地提高科普场馆的作用。

科普展融科学性、教育性、互动性于一体，展示了人与自然和谐共生、发展与挑战并存、保护环境的绿色选择、展望生态文明的未来等内容，能够让广大同学享受精彩纷呈的科普大餐。江苏通州兴东初中学生参观通州市气象环境科技馆的活动就取得了较好的效果。

2009年4月，兴东初中400多名学生参观了由通州市科协、教育局等单位联合主办的中国科协“中小科技馆支援计划”“坚持科学发展、建设生态文明”主题科普展。在科普馆，跟随着讲解员的讲解，同学们依次参观了百米科普图片画廊，并亲身体验了十六件互动演示展品和模型。在“酸雨的威胁”图片和“濒临灭绝的动物”模型前，同学们了解人类活动对生态环境的重要影响，引起了对人与环境和谐发展问题的高度关切；在“一滴水的旅程”模型前，同学们知道了一些大气环流和雨水的形成；在“光导照明”和“家居节能小窍门”图片前，同学们认识到节能环保与我们相距并不遥远；在“鸟巢”、“水立方”模型前，同学们看到了生态文明的美好未来；在“沙透水砖”的模型前，同学们驻足观看，好奇地问这问那，久久不愿离开……

近年来，兴东初中科普教育逐步走向常态特色化：建立科协会员——科普教师——科普骨干三级组织网络，举办“节约能源资源、保护生态环境、保障安全健康”主题班会，组织师生自救逃生演练，开展地震科普进课堂活动，把江苏茁润高科技园作为学校固定的科技实践基地，学校多次被评为“通州市科普工作先进单位”和“南通市科普工作先进单位”。

学校在青少年学生中开展科普馆宣传教育活动，培养了学生爱科学、学科学、用科学的习惯，提升了学生的科学素养，收到了极好的效果。

3.科普场馆是学生的又一课堂

离家两公里，用手机给家里智能管家发出一个信号，房间里的空调开始启动，微波炉也跟着转动起来，离家50米，又一个信号发出，车库的门缓缓打开，楼道和门厅亮起了柔和的灯光，踏进家门，屋内已是宜人的凉爽，喷香的蒸鱼已经可以直接端上餐桌……这是某学校科普场馆“未来生活展示厅”为人们展示的一幕。手机还能这样用？这已经不是《小灵通漫游未来》中的幻想，技术上已经成为可能。

科学技术引领未来，科学普及改变生活。

只是在一所学校里占用两间教室，但足以成为孩子们最喜欢的第二课堂。自己动手，搭个机器人会走会跑，做一个声控灯拍拍巴掌便能开开关关……爬楼梯、踢足球，每当一个与众不同的机器人经过孩子们的手蹒跚着亮相，总能引来歆羡的目光。已经不是几个模型、几块展板搞定一个场馆的时代了。允许你，甚至鼓励你动手摸一摸、试一试，强烈的参与性与互动性成为这些场馆共同追求的目标。你可以坐上火箭发射主控台，当一回倒计时的指挥官，也可以领回一包种子和一瓶营养液，用无土栽培法种上几株番茄。也许正是这样，科学变得可亲可近，不再这么神秘。

声光电技术的广泛应用，让展览灵动了起来。学习不再是被动的，枯燥的。走进一间蔬菜乐园，从选种、育苗、浇水、施肥直到采摘，以电脑多媒体技术模拟种植一株黄瓜的全过程，使每一个学生都忍不住挤上前去试一试。

我们平常饭桌上的菜色搭配从营养学上讲是否合理？哪些食物不能搭配在一起吃？在健康教育园里，你只要用手指轻碰一下电子触摸屏，便有一套科学的系统来评估您的日常饮食，还会向您推荐几道美味佳肴，当然推荐的都是健康食谱。您知道不同面料成分的衣服要用不同的洗涤和保养方式，才能让衣服不变形、不褪色吗？这些普通百姓关心的问题，在科学生活馆都能找到答案。一看就能懂，懂了就能用。

除了有用，逛科普馆的另一个收获便是开眼界。从现代通讯、电子技术到极地探险、太空旅行，一个个不同专题的科普场馆构成的是一个五光十色的知识海洋。追逐科学技术的最新进展、捕捉当前社会的关注热点，是这些科普场馆选题的一大原则。

为方便学生更加全面掌握各科普场馆基本情况，更加有选择地、方便易行地前往参观学习，享受身边的科普教育资源，这所学校编撰了科普场馆参观指导书藉，对科普基础设施建设情况给予集中展示，详细记录了科普场馆的场馆概述、前世今生、馆长寄语、功能布局、特色活动等，将科普场馆基本信息资料全部编入，学生只要手持一册，就能清楚无误地找到想要去的场馆，特别的方便、实用。

4.学生参观科普场馆的作用

一杯清水，吹口气就变成“牛奶”；戴上分色眼镜，画在书上的恐龙会“飞”起来；正确回答环保知识问题，可以免费去球幕影院欣赏深海奇观。这是某地科技馆推出的互动节目，科技馆的活动吸引了众多参观者。

馆内200平方米的科普剧场里，当地小学生自编自演的科普剧吸引了许多小观众：“超级博士”把“魔粉”放入水中，舞台上立刻烟雾缭绕；一杯清水，轻轻吹口气，就成了“牛奶”。“超级博士”揭开谜底：“魔粉”原来是干冰，由二氧化碳加压制成，温度可达零下79摄氏度，遇热升华出大量二氧化碳；“清水”其实是氢氧化钙，吹入少量二氧化碳形成白色沉淀。“真有趣啊！”小观众们恍然大悟。这些科学小常识如果生硬地搬到课堂上讲，可能很难吸引孩子们学习的兴趣，科技馆通过互动，却让孩子们体验了科技趣味，感受了知识的快乐。

正在科技馆免费展出的“高效节能节水产品科普展览”，通过一系列富有科技含量、可参与互动的实物展品，让学生亲身体验节能环保生活。现场一辆连接灯柱的自行车，让很多学生跃跃欲试。坐上车，双脚蹬踏车踏板，动能转化为电能，灯柱上的一排灯便全部亮起。很形象、很直观。展览还推出了有奖知识问答，奖品是4D影院观摩券一张。

古生物博物馆同样推出了互动节目。“恐龙吃什么，恐龙是哺乳动物吗，恐龙是如何灭绝的？”只要在博物馆内仔细参观，就能找到答案，参与活动者将获得小奖品——恐龙气球。即使答案并不完全正确，博物馆也会给予奖励，主要是鼓励孩子们在玩的同时，学会观察，加深印象，增长知识。

5.学生参观科普展馆的收获

2010年8月，北京景山公园和四川自贡恐龙博物馆合作在园内举办恐龙展，吸引了很多学生前往观看。13岁的初一学生莫莫和姥姥、姥爷一起去景山公园看恐龙。霸王龙、三角龙、慈母龙等多个种类的67具栩栩如生的仿真龙让莫莫大呼过瘾，整个公园也仿佛变成了“侏罗纪公园”。从头看到尾，莫莫一边兴奋地到处看，一边向同行的姥姥、姥爷介绍，他喜欢恐龙，对恐龙的各种类型都非常清楚。

在走到公园东门附近时，莫莫觉得有点不对劲：这里展出的仿真龙是三角龙，可是标识牌上配发的却是一张戟龙的图片。“三角龙的特点是‘鼻上短角、头上两长角’，而戟龙的头上没有那两只长角，但是它长有颈盾。”莫莫一下子指出了其中的错误。“还有，你看那边，展出的是‘前肢三趾’的建设气龙，可是标识牌上配发的却是‘前肢四趾的慈母龙图片’。这都是张冠李戴啦！”莫莫认真地说。

由于担心错误的配图误导了其他观展的小朋友，莫莫给北京晚报打去电话，希望能纠正这些错误。记者来到展览现场后看到，一具具栩栩如生的仿真恐龙引来小朋友的阵阵赞叹。

随后，记者联系到景山公园的工作人员，对方查看后表示，莫莫反映的是对的，这两张配图确实弄错了，之后他们又全园排查，发现另外一个标识牌上的配图也错了。在向莫莫表示感谢的同时，工作人员还表示，想邀请莫莫再去参观，提更多建议。

6.国外科普场馆的借鉴启示

在科学技术成为经济和社会发展驱动力的今天，一个国家的公民科学素质在国家现代化进程中发挥着越来越重要的作用。科普场馆作为面向公民进行科普教育的主要场所，是提高公民科学素质的基础性工程，因此科普场馆的运行对国家的现代化建设和可持续发展具有重要意义。

科普场馆的运行机制就是指科普场馆构成要素之间动态的连接和作用关系以及由此决定的科普场馆功能的实现方式。从内部环境看，运行机制是科普场馆构成要素的相互作用方式；从内部与外部的关系看，运行机制又体现为科普场馆与外部组织的竞争、交流和协作。一般而言，科普场馆的运行机制主要包括：管理体制、运行经费筹措机制、资源共享机制、人才使用机制、评估监督制度等。

影响一个国家或地区科普场馆的运行机制的因素很多，如经济条件、社会结构、历史文化背景等。西方发达国家和地区，如美国、日本、欧盟各国的科普场馆，其运营管理通常都有一套完善的体制和机制，有值得借鉴的做法和成功经验。由于篇幅有限，本文重点关注运行经费筹措机制和评估监督制度这两方面。

运行经费筹措机制

科普场馆的持续发展，需要长期而稳定的资金注入，场馆的日常运行、人员工资、科普活动开支和展品的购买，都建立在有充足资金保障的基础之上。

一些发达国家科普场馆都有比较稳定的运行机制，首先是各级政府重视科普场馆的建设，进行适量投入；与此同时，政府恪守“费用分担”原则，鼓励科普场馆根据自身的性质从企业、民间基金会、公益性基金会等其他社会渠道争取其余所需经费，这样做的目的是希望以政府的支持为催化剂，吸引更多的社会力量共同支持科普事业。例如：美国的自然科学基金会申明，它仅为科普场馆开展的科普项目和科普活动提供部分经费，支持强度视项目和活动的范围及性质而定，其余经费由项目机构从其他渠道获取。由此逐步建立起了科普场馆、科普组织、科技团体等积极参与，企业、基金会出资赞助的科普经费来源结构。（1）政府经费是主要保障。

从发达国家的经验来看，公立科普场馆的建设和运营经费主要是由政府出资。在美国，政府依据科普场馆的不同性质，在经费上予以不同程度的支持。总体来看，几乎所有的公立科学博物馆都直接受到政府的大力支持。以旧金山探索馆为例，目前每年的运行经费在2800万美元左右，其中有将近一半的经费来自政府拨款或政府合约。

政府拨款以及私人捐助和博物馆经营收入这两部分经费的用途是有严格区分的：政府拨款部分用于保护藏品、支持基础研究、日常运作管理等，也即政府经费必须保证科普场馆的公益性质，提供公共服务产品，不能用于其他带有风险的或创收性的投资；私人捐赠和博物馆经营收入部分可用于发展项目、增加收藏、改善设施等，也即可以用于壮大发展的各方面。

在英国，科普场馆从立法和资金保障两方面得到政府的大力扶持。英国政府不仅斥巨资建立科普场馆，而且每年为科普场馆划拨大量经费，保证其运营。例如：伦敦科学博物馆每年的运行经费约1700万英镑，加上两个连锁馆达到2300多万英镑，其中85%以上由英国政府拨款；曼彻斯特科学与工业博物馆每年的运行经费为200万英镑，其中的80%由国家拨款。

日本国立科学博物馆2005年度总运行费用是36亿日元，其中政府划拨的运行经费是34亿日元，门票等各种收入总共2亿日元，政府拨款占了94.4%。

政府经费虽然是一笔稳定的保障，但除了极少数国立科普场馆能够得到充足资金以外，大多数场馆（特别是由企业或者其他组织成立的科普场馆）需要从其他渠道获得支持。对于私立科普场馆，政府很少或者没有给予直接的经费补助，而是允许科普场馆在非营利性前提下，向社会融资和对外募捐。（2）社会融资是稳定收入。

利用国家公益事业彩票基金是发展科普事业的一条很好途径。例如：英国议会建立的国家彩票基金会支持了众多的科技馆项目。该基金会拿出600万英镑支持伦敦自然历史博物馆更新地学展览；提供4100万英镑支持布里斯托探索馆办展览，与韦尔科姆基金会共同出资4550万英镑在伦敦科学博物馆建设韦尔科姆副馆等。

在美国，公立科普场馆的定位是免费向公众提供科普服务，因而其自身商业经营的范围和收入都受到限制，收入不能超过博物馆经费的2.2～11.1%；但是私立的科普场馆，如各类企业兴建的科技馆，虽然也定位为公益性组织，但其自身经营收入可以占到博物馆经费的14～49.5%，可见经营收入对博物馆尤其是私立博物馆生存和发展的重要性。

对科普场馆而言，其经营收入主要有两大部分：

一是门票销售，特别是对企业兴办的科普场馆而言，政府给予的资金比较少，因而很多国家都允许企业在不超出公众的支付能力的前提下收取门票，在一定程度上补贴运行费用。日本丰田汽车馆和瑞典沃尔沃汽车博物馆都采取了分类型的门票制度。

二是衍生服务项目，如特色纪念品商店、餐饮部、图书室、相关游乐场所等，特别是开发富有本馆特色的工艺品、旅游纪念品，这类产品通常产生较高的附加值，远远超过门票销售。日本丰田汽车馆有汽车主题餐厅、咖啡长廊、商店、儿童图书室、网吧、多功能会议室、汽车儿童乐园等配套设施，从而实现一馆之内吃、喝、玩、乐、购、学的功能整合。（3）对外募捐是重要形式。

除了等待社会各方面的资助之外，政府也鼓励科普场馆积极增强自身的“造血功能”，进行各种对外募捐活动。在这一方面应该承认，政府建立的科普场馆的压力比私立场馆轻一些，筹款途径似乎也多一些。

在英国，企业及个人赞助科普场馆相当踊跃。因为一方面英国法律规定，个人赞助公益事业，只要不超过税前总收入的一定比例，就可享受减免税收的待遇。另一方面，科普场馆在成长理念上很重视赞助商发展计划，通过对目标赞助商的需求分析，因人制宜地推出各种赞助方式，从而不断争取到新的赞助商。

例如：伦敦科学博物馆推出了“与我们做生意”的模式。该模式主要包括三种形式：

①品牌授权：在市场上出售的各类科普产品，如果印上科学馆的标识，则要付给科学馆一定的品牌使用费。

②给企业和私人活动提供场地及餐饮服务：也即向企业和个人有偿提供科学馆的会议室及特色场所的使用服务。

③公司伙伴关系计划：从1991年起科学馆设立了“公司伙伴关系计划”，鼓励企业向本馆捐款。鉴于企业向科学馆捐款的目的和需求不同，科学馆设立了“赞助商、合作伙伴、会员”三种不同级别的伙伴关系，每一种伙伴关系对应不同的义务和优惠待遇，总有一款适合企业的需求。所有的合作伙伴都可以获得一定数额的免费套票、在科学馆举办活动时可以享受折扣优惠。如果是合作伙伴或者会员级别的企业，科学馆还可以不定期地为它们举办专场科学展览、家庭科普日等活动。此外，科学馆还在其网页和宣传手册上公布近期需要更新的科普展品以及开展的活动项目，让公众和企业知道哪些项目需要资助以及怎么资助。

美国旧金山探索馆和日本国立科学技术馆的年度运行经费，也有40%～50%来自于企业赞助。

在评估监督制度方面

科普场馆不仅是一个建设问题，而且更是一个可持续发展问题。充足的经费能保证场馆的正常运行和发展，但为了提高经费的使用绩效，为了优化场馆的公共服务功能，对场馆进行科学合理的评估就显得尤为必要了。美国的博物馆协会有一套场馆评估的方法和流程，充分体现出“重管理”和“重绩效”的特色。（1）场馆认证。

1971年美国博物馆协会就开展了第一批科普场馆认证，认证的目的就是检验科普场馆是否优秀、是否专业化，以及是否能够持续完善机构运行。经过30多年的不断改进，它形成了一套比较成熟规范的认证参与原则、认证的核心问题、认证的具体考察点、认证流程。经过认证的科普场馆，不仅对自身的运行管理有更明晰的认识，而且在政府、主管部门、公众、场馆面前也树立起了专业形象，从而争取到更多的发展资源。

针对小型博物馆在展览内容、运行经费和组织管理上的特殊情况，美国还专门出版了“小博物馆与认证Ⅱ：小博物馆档案”的光盘，介绍了各种类型和结构的博物馆如何应对认证标准。光盘免费索取，而且小博物馆可以免费申请进行认证。（2）场馆评估。

科普场馆不仅明确划定岗位职责，确定目标任务，分解各项工作任务；而且制定了全员绩效考核办法，对履行岗位职责、完成目标任务情况进行量化评估。在美国，对科普场馆的评估是分类型的，有宏观的关于机构的评估，也有微观的关于藏品的评估；有外围的关于观众的评估，也有内在的关于管理的评估。

有评估必然有奖励。美国设有“南希－汉克斯奖金”，专门奖励那些在领导和服务科学馆中有突出贡献的年轻工作人员。博物馆协会成立“布鲁金论文奖”，是每年一度的关于博物馆运行创新的工作论文奖。还有“博物馆协会多元性奖学金”，奖励那些在保持科学馆多元文化特色方面有突出贡献的科学馆工作人员和学生。

对中国科普场馆的启示和借鉴意义“九五”时期以来，我国开始逐步加强科普基础设施的建设力度，建立起了以国家综合性科普场馆——中国科学技术馆为引领、以一批专题性科技场馆为主干、以众多基础性科普教育基地为辅助的多元化、多类别的科普基础设施网络。《国家“十一五”科学技术发展规划》在加强科学普及和创新文化建设的阶段性目标中提到：“形成多渠道、多元化兴办科普的局面，建成一批高水平的大中型科普场馆，促进科学技术普及有较大发展……”这对我国的科普场馆的建设目标和运行绩效提出了新的要求。

纵观我国科普场馆的运行，成绩是斐然的，但同时也存在不少问题。在经费来源结构方面，表现为资金筹措机制不完善，运营经费缺乏保障；在绩效评估方面，表现为评估监督制度尚未建立，科普场馆难以实现持续、稳定发展。

以我们前不久对上海17家专题性科技馆？调查的数据为例（图2、表5），可以发现，上海科普场馆运行经费来源主要有三个渠道：政府资助、主管单位拨款和门票收入（占经费总额98%以上）。而社会团体、个人的捐助以及其他收入所占的比例很低（占1.24%）。虽然各级政府为科普投入了大量的经费，但有限的政府投资只是杯水车薪，展品更新的费用无从谈起，新的科普活动无法开展，科普人员素质无法提高，许多场馆的参观人数不多，难以发挥其最大的社会性和公益性效应。

在科普场馆的评估监督方面，上海市科委虽已出台了科普场馆建设标准、场馆立项标准等方面的文件材料，但从整体上看，对科普场馆项目，还缺乏一套行之有效的评估监督办法，特别是对科普场馆的运行管理绩效缺乏科学合理的评估方法和方案，从而导致许多场馆“重建设、轻管理”，“重过程、轻绩效”，有的甚至“只建场馆，不见科普”。

因此，国外科普场馆的成功运行经验，结合我国科普场馆运行和管理中存在的相应问题，对我们的启示主要有：（1）依据科普场馆的定位，促进科普经费来源的多元化。

首先，政府应当重视本地区科普场馆的建设与管理，制定科普场馆事业发展规划，并将其纳入本级国民经济和社会发展规划以及国民教育规划之内，这是科普场馆存在与发展的根基。

政府保障利用本级财政资金设立科普场馆事业专项经费，并随着财政收入增长而增加。条件成熟时，可考虑建立科普场馆持续发展的社会基金，如通过发行赞助科学普及事业的彩票等形式建立政府基金，资助科普场馆的大型建设项目。

政府鼓励科普场馆依据自身定位多渠道筹措资金，促进自身发展。这是科普场馆成长的核心。科普场馆依法享受税收减免优惠政策，并逐步扩大减免范围；但进行与公益性无关的经营活动则要照章纳税。同时，政府要国家鼓励个人、法人或其他组织向科普场馆进行捐赠，捐赠形式可以多样化；鼓励有条件的企业兴办科普场馆，捐赠人或兴办企业依法享受税收优惠政策。鼓励科普场馆发展会员组织，在社会阶层建立一个核心的支持群体。（2）实行科普场馆的认证制度、年检制度和绩效评估制度。

政府应当对科普场馆实行认证制度、年检制度和绩效评估制度，这是科普场馆健康发展的保证。要求科普场馆明确划定组织和管理层的职责，包括领导职责、部门职责、个人职责。要求所有的科普场馆在年底提交本年度工作报告，对以政府主导和引导为主的科普场馆实行年度检查，对企业兴办的科普场馆可适当放宽检查年限或进行抽查等。研究制定科普场馆、科普项目和科普活动评估指标体系，逐步开展评估工作建立规范，出台相关监督评估的政策法规，评估办法等。

第二章 科技馆的发展介绍

1.人造地球卫星

第一宇宙速度7.9公里/秒是地球飞行的环绕速度。人造地球卫星只有获得了这个速度才能驶入地球轨道，绕地球飞行。多级火箭能把人造地球卫星送上“天”，我们叫它“运载火箭”。运载火箭使用液氧推进剂，逐级推进、加速，使卫星达到环绕速度，围绕地球飞行。

现在发射卫星只需三级火箭就够了。每线火箭头尾相接，用串联或并联的形式组合成一体。在发射卫星时，三级火箭从地面垂直起飞，在发动机的强力推动下，火箭飞出地球的大气层，当达到规定的速度后，就熄灭了。这时火箭已经获得的能量在地球引力的作用下滑行，在卫星最后加入轨道时，火箭再次点火，使卫星加速达到环绕速度，卫星就会绕地球飞行，成为人造地球卫星。

2.侦察卫星

电子侦察卫星是一种窃听能力很强的卫星。它与照相侦察卫星一样，分普查型和详查型两类。

普查型“窃听能手”，它的作用是对敌方地面进行大面积侦察，测定地面雷达的大致位置，窃听地面雷达的工作频段。

详查型“窃听能手”，它的作用是捕获感兴趣的雷达特性和电台信号的详细情报，用搜索型外差接收机窃听地面的无线电信号。

目前，大部分电子“窃听能手”既能做一般监视，对地面进行普查性窃听工作，又能对地面各种无线电信号进行搜索和窃听，一颗卫星身兼普查和详细两种功能。一般说来，电子侦察卫星上的计算机里贮存所有已知的敌方雷达信息。卫星一旦探测到新的雷达位置和新的信号，下次经过这一地区上空时，便会自动地对这些特性进行分析，并对新的雷达进行定位，以确定雷达的精确位置。因此，窃听能手——电子侦察卫星，能无一遗漏地探听清楚地面雷达、无线电台等的位置和信号特征。

3.预警卫星

导弹预警卫星是在人造卫星上天之后，才开始研制的。美国在20世纪60年代初，最先发射预警卫星。这种卫星运行在宇宙之中，不停地盯住在不断变化的地球。卫星上的红外探测器，对导弹喷焰特别敏感，它能在千里之外遥“看”导弹的发射，并把核袭击的危险信息及时发回地面防空中心，就可以赢得宝贵的半小时预警时间。

其实，预警卫星发现导弹的原理与地空导弹、空空导弹利用红外线自动追击敌机的原理是相似的。

卫星上的红外探测器，能够探测出导弹喷出的火焰，这是因为在大自然中，一切物体只要温度高于绝对零度（－273℃），都会辐射出肉眼看不见的红外线。当洲际导弹的发动机燃烧后，由高温气体形成的喷焰将产生强大的红外辐射，卫星上的红外探测器就能在导弹发射后几十秒钟内，向地面站报警。但是，早期的预警卫星，会把高空云层反射的太阳光当做导弹尾焰的红外辐射，而误认为是一次大规模的核袭击。美国就发生过这样的事，令当时的美国惊恐万分。

为了避免虚惊，人们在预警卫星上同时配上高分辨率远视镜头的电视摄像机，就在红外探测器探测的导弹喷焰时，立即控制电视摄像机自动地拍摄目标区域的图像，于是地面站的电视屏上以每秒1～2帧的速度，显示出导弹喷焰的运动图像。根据喷焰在不同高度上的不同形状，就可判断是否真有导弹来袭，并可粗略地测出导弹主动段的飞行轨迹。

导弹喷焰辐射的红外线波长，主要在2.7微米左右，因此，卫星上的红外探测器多采用硫化铅探测器阵列。它由约2000个单元器件排列而成，最敏感的波长为2.7微米。当卫星在36000千米高的地球同步轨道上运行时，整个红外探测器阵可“看”到地球表面的40%地区。

4.静止气象卫星

静止气象卫星主要有三大功能：一是观测，通过遥感仪器拍摄云图，观察云系和大气温度的分布；二是收集，将地面气象观察站观察到的地面气象资料收集起来；三是广播，将气象资料和处理过的地面气象资料传送给各地气象台使用等。

它如一位“站”在3.6万千米高处的“广播员”，主要组成部分是静止卫星、资料收集和测控站、数据处理中心、气象观察台和数据接收系统等。

静止气象卫星中安装了功能奇特的遥感仪器。当前，常用的气象遥感仪器主要有以下几种。一是高分辨扫描辐射计，包括可见光和红外自旋扫描辐射计等。它具有高超的本领，可以获得可见光和红外的云图，可见光云图的星下点（卫星在地面的投影点）分辨率为0.9～2.5千米，红外云图的星下点分辨率为5～12千米。二是高分辨率红外分光计。它神通广大，既能获得大气垂直温度分布，又能测到水气分布。三是微波辐射计。它的功能没有那么齐全。只能配合高分辨率红外分光计工作，以便获得6层以下的大气垂直温度分布和云中的含水量。另外，卫星还携带其他一些功能奇特的仪器，如磁带机等数据存贮装置和数据传输设备等。

5.地球资源卫星

地球资源卫星主要的功能是防护森林，它不仅向人类提供森林中的火灾情况，还时刻监视着树木里的各种病虫害，将森林中的各种危害及时告诉人们，称得上是太空的“护林员”。

森林防火工作一定要有地球资源卫星的协助才能保证它的安全度。由于地球资源卫星不仅能及时发现森林中的火迹，而且能确定冒火烟地区的边界，监视火灾的发展，观测火区上空的大气冷流和暖流的通过情况，诸多火情，将有助于尽快消灭火灾。而且，借助于太空观测还能够预报可能发生火灾的地点。因此，人们把在太空巡视的地球资源卫星称为森林“卫士”。

地球资源卫星还监视着树木的各种病虫害情况，将病虫害给森林带来的损失告诉人们。例如，在美国太平洋沿岸，卫星照片告诉人们，虫害毁坏的树木比火灾毁掉的树木多15倍。

6.生物卫星

世界上第一颗生物卫星是1957年11月3日，前苏联发射的载狗“莱伊卡”的人造地球卫星。生物卫星是一种专门用于在空间进行生命科学实验的人造地球卫星。它相当于一个太空生物实验室，在生物卫星上进行科学实验，有许多特殊的优点和有利条件，是载人飞船和航天站所不能取代的。生物卫星可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、生育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究太空生命科学的重要工具。

生物卫星主要由服务舱和返回舱两部分组成。返回舱是卫星的主体，是返回地面的部分，内装各种实验生物（如猫、老鼠等）、记录仪器、制动火箭和回收系统。舱的外面是防热保护层。为了更好地保持舱内适宜温度，里面还有一层涂铝的聚酯薄膜。舱内还有脱离轨道、分离和回收设备，以保证卫星按时同服务舱分离，准确脱离轨道，安全地返回地面。返回舱的外形有的呈球形，有的呈碗形，重300～400千克至1～2吨。

在生物卫星上，还可以进行许多生物学实验，如重力生物学实验、放射生物学实验、发育生物学实验等。

7.空间飞行器

空间飞行器，分属于人造地球卫星、飞船、空间站及探测器等人造天体。它们根据用途的不同，各以其特定的结构和方式运行在不同的轨道上。

空间飞行器的结构主要分为两部分：一部分是为满足特定用途如通信、导航、气象观测、资源探测、军事侦察等的专用系统；另一部分是共有系统，包括壳体系统、姿控系统、测探系统、温控系统及电源系统。

飞行器不仅结构复杂，且外形多样，如有球形、圆锥形、柱形、多面球形等；有的顶着“锅状”天线，有的伸出一块或几块平板，有的带有几根鞭状的细杆。为什么空间飞行器的形状千奇百怪呢？它们之所以不像飞机、汽车、火车等具有统一的流线外形，是因为它们都是在近乎真空的条件下运动，不必要太考虑运动阻力，而主要是考虑空间发射和运行性能等因素，所以，其形状也就千差万别了。

8.月球车

在月球表面行驶并对月球考察和收集分析样品的专用车辆，叫月球车。它分为无人驾驶月球车和有人驾驶月球车。

无人驾驶月球车由轮式基盘和仪器舱组成，用太阳能电池和蓄电池联合供电。月球车根据地球上的遥控指令，在高低不平的月面上行驶。遇到紧急情况，月球车上有一套特殊装置能避免颠覆，能自动进行工作。

有人驾驶月球车，由宇航员驾驶在月面上行走，主要用于扩大宇航员的活动范围和减少宇航员的体力消耗，存放和运输由宇航员采集的土壤和岩石标本。它的动力是由蓄电池供应的。

1970年11月，前苏联把世界上第一个无人驾驶的月球车送上月球。1971年9月，美国“阿波罗”15号飞船登上月球，2名宇航员驾驶月球车在月面上行驶了27和35千米。

9.卫星式飞船

卫星式飞船由密封的回收舱和设备舱组成，返回时，设备舱与回收舱分离，然后在大气层中烧毁。

成功返回，是载人航天必须解决的一个关键技术问题。这中间存在许多失之毫厘差之千里、一步失误全盘皆输的技术因素。

1960年5月～1961年3月，前苏联曾5次进行卫星式飞船的发射、飞行和返回试验，其中两次回收失败，3次回收成功，检验了飞船的结构性能。实验证明，卫星式飞船可以保障载人飞行和返回的安全；同时，通过大量的太空生物试验，证明了人可以经受住航天环境因素的考验。

10.可见光遥感器

人们眼睛能看见的光波被称为可见光，所以光遥感是普遍应用的遥感方式，它工作在波长为0.4～0.7微米的可见光波谱段。它能把人眼睛可以看见的景物真实地再现出来，它的优点在于直观、清晰、易于判读。常见的可见光遥感器是照相机，目前卫星上的照相机在160千米的太空拍照，其地面分辨率达0.3米，也就是说，可以分辨地面走动的人。但它的不足之处在于，可见光遥感只能白天工作，而且受云雨、雾等气象条件影响很大。

11.红外遥感

工作在波长0.7～1000微米的红外波段就是红外遥感。它是根据物体表面温度高于－273℃时，都具有辐射红外线的物理特性，来测得物体红外辐射强度、波段和温度的，从而识别伪装并可进行夜间观察。红外遥感常用于寻找地下热源、发现森林火灾、监视农作物病虫害等。红外遥感虽然能在夜间工作，但它却无法穿透厚厚的云层。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。

12.多光谱遥感

把可见光遥感和红外遥感技术性结合起来就是多光谱遥感。它是根据不同物体对不同波长的光线具有不同反射能力的原理，利用多个相机或多通道传感器对目标摄影或扫描，从而同时获得目标在不同光谱带的图像，然后，选取若干张照片进行组合，可得到一张假彩色照片。假彩色照片是指照片颜色与真实物体不同的照片，例如田里的的小麦本来是绿色，但在假彩色照片里故意将小麦变为红色，目的是使人看得更清楚。人们观看假彩色照片就可以知道地面景物。一般的多光谱遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。

13.微波遥感

微波遥感能感测比红外辐射波长更长的微波辐射，工作波长在1～1000毫米的电磁波段。它具有穿云破雾、夜间工作的能力，是一种全天候的遥感手段。微波遥感器有主动式和被动式两种。主动式有合成孔径雷达、雷达测高计和微波风场散射计等，它们主动向地面发射微波并捕获目标的回收，收获得目标图像或参数；被动式有微波辐射计等，它是直接感测目标的微波辐射强度，以获取目标的参数。微波遥感可以观察云层覆盖下的景物，获取的图像具有鲜明的立体感，因此，在地图学研究中广泛应用。

14.阿尔法磁谱仪

阿尔法磁谱仪（AlphaMagneticSpectrometer，简称AMS）是由永磁体、上下各两层的闪烁体、紧贴永磁体内壁的反符合计数器、内层的6层硅微条探测器以及契伦科夫探测器等组成。

阿尔法磁谱仪的主体结构是由铷铁硼材料制成的永磁体，其重量约2千克，是一个高1米、直径1.2米、长0.8米的空心圆柱体，其中的磁场强度为1400高斯，能长期在太空中稳定工作。AMS可根据磁场反应的粒子电荷以及粒子的轨迹、速度、质量等信息，进而可以推断粒子的正与反。可以说，AMS是当今最先进的粒子物理传感器。

科学家们想要AMS在太空探测什么？有的学者指出，因为星球内部产生核聚变反应时，一定会有碳产生，假如能够探测到一个反碳粒子，就说明有一个产生这个反碳粒子的反星球存在，也等于找到了反物质世界的直接证据。但反碳粒子在宇宙间微乎其微，所以，科学家们更抱有希望的是，AMS实验能探测到比反碳粒子多得多的反氦粒子，这将被视为反物质世界的间接证据。

航天实验表明，阿尔法磁谱仪运行状况良好，经受住了发射升空时的剧烈震动和严酷的太空工作环境的考验，捕捉到许多宇宙射线带电粒子的踪迹。按照预定的计划，阿尔法磁谱仪将于2001年2月装载到阿尔法国际空间站上，它将作长达3年的反物质空间探测。

15.太空货车

目前只有一种专门运输货物的航天飞船，那就是苏联/俄罗斯的“进步”型和“进步M”型货运飞船。

在1986年2月到1991年2月期间，苏联/俄罗斯在太空拥有“礼炮7”和“和平”号两座航天站。1986年3月13日，苏联发射了“联盟T15”号载人飞船，航天员是列·基齐姆和弗·索洛维耶夫。

两天后，即这年的3月15日，“联盟T15”号飞船首先与入轨不久的“和平”航天站对接。两名航天员检查了飞船与航天站对接部件的密封情况后，进入“和平”号航天站。他们调试了站上的1000多件仪器设备，卸下了“进步26”号货运飞船送来的物资，为“和平”号航天站开始接待航天员前来工作做好了准备。

50天后，即这年的5月5日，“联盟T15”飞船与“和平”号航天站——“进步26”号货运飞船联合体脱离对接，然后驶向“礼炮7”号航天站，行程3000多千米，于5月6日与“礼炮7”航天站——“宇宙1686”号无人飞船联合体对接。两名航天员进入这个联合体工作，进行了多项科学考察和实验活动，多次出舱行走，组装大型构件。

52天后的6月27日，“联盟T15”飞船脱离“礼炮7”号航天站，并再次与“和平”号航天站对接。两名航天员进站工作到7月16日，然后离开“和平”号航天站返回地面。

人们将在两座航天站之间来回飞行的“联盟T15”号飞船称为“太空第一辆公共汽车”。

16.太空站

太空站是具备一定实验和空间条件，并可供宇航员生活和工作的长期运行的航天器，又称空间站、轨道站或航天站。

太空站的建立，使载人航天进入实用阶段，对科学研究、国民经济和军事都具有重大价值，在航天事业上起着很重要的作用。

因为太空站具有重要而广泛的应用价值，所以备受世界各国的重视。前苏联在1971年首先发射了世界上第一个太空后，又相继发射了多个太空站。美国于1973年发射了一个“天空实验室”太空站，日本、加拿大和西欧各国也致力于太空站的建立。不久的将来，太空站将成为各国在太空竞争的战场。它在军事上的应用也有广阔的前景。

17.天空实验室

1973年5月15日美国用两级的“土星5”号火箭发射了试验性航天站的主体，由轨道工场、多用途对接舱、气闸舱、仪器舱和“阿波罗”望远镜等组成。

由于轨道工场在发射过程中出现故障，于是便用“阿波罗”计划中研制的“土星1B”火箭，于1973年5月25日发射“阿波罗”飞船的指挥舱和服务舱，将C·康拉德、J·克尔温和P·韦茨三名航天员送上“土星工场”进行抢修。他们在太空生活28天，拍摄各类照片近4万张，记录资料磁带1.4万米。

7月28日，第二批3名航天员进入“土星工场”，他们拍摄太阳照片77000多张、地球照片14000多张，记录资料磁带42000米，在太空生活59天。

11月16日，第三批3名航天员进入“土星工场”，他们的重点任务是对地面进行战略侦察，拍摄地面照片20000张，记录资料磁带45000米，也对太阳和康浩特彗星进行了观测，拍摄照片75000张，在太空生活84天。

由“土星工场”和“阿波罗”飞船指挥舱、服务舱组成的“天空实验室”，全长36米，重约91吨，工作容积327立方米。

18.国际航天站

1981年航天飞机试飞成功后，美国航宇局便在酝酿宏伟的航天站计划，提出了“大型载人航天操作中心”、“大型轨道结构”等许多构想，1983年还成立了一个60人的特别工作委员会，研究航天站的用途。

1984年1月25日，美国总统里根批准建造永久性航天站的计划，要求在10年内建成，取名“自由”号。

大概是因费用庞大，美国邀请日本、加拿大和西欧盟国参加，但盟国却心存疑惑。计划难以进展，迫不得已，里根总统于1987年4月宣布缩小规模，推迟到1994年建成。1988年1月与盟国达成协议，改为“单龙骨”结构，1996年建成。但实际进度到时只能完成第一阶段的工程。而且核算表明，到完成2/3工程时，维护工作量就已超过所能负担的极限。不得已再次缩小规模，推迟到1997年建成。

苏联解体、“冷战”结束，由于失去“冷战”的动力，众议院拨款小组的政治家们更在1991年5月拒绝拨款，建议取消计划。这引起盟国的担心和不满。同年6月，经激烈辩论，众议院决定在92财年拨款19亿美元。这简直是杯水车薪，因为这时估算，完成整个计划需要近1200亿美元。1992年10月，布什总统批准拨款21亿，并强调建造航天站是实现航宇目标“一个不可少的步骤”。

1993年3月，克林顿总统要求重新设计方案，并确定其性质是“单纯的太空科学实验室”。

由于俄罗斯无钱建造新的航天站，美国则想借助俄罗斯的载人航天技术，两个前“冷战”对手于1993年9月签订协议，在各自现有航天站基础上，建立包括欧洲航天局、日本和加拿大部件的“阿尔法国际航天站”，后定名为“国际航天站”。

19.太空发电站

多少年来，科学家们一直在设法寻找一种既清洁又取之不尽的能源。他们认为，最好的办法是向太空要电能，建立一个沿着地球轨道运行的太空电站，通过光电板吸收太阳辐射，然后以微波形式把这些吸收的能量发往地球。

如今，一个命名为SPS2000的太阳能卫星计划的实施，将使这一设想变成现实。这颗卫星呈等边三棱柱状，边长336米，高303米，重240吨，三棱柱的两面覆盖着由硅构成的太阳能板，另一面安装着向地球输送微波的天线。

这所电站，实际上是一颗能产生1万千瓦电能的巨型卫星。

20.太空望远镜

最早的太空望远镜是“哈勃”太空望远镜，它于1990年4月20日，由航天飞机载上太空，开始了为期15年的探索宇宙秘密的使命。这架太空望远镜价值15亿美元。

由于太空望远镜运行在数百千米的地球轨道上，地球大气对天文观测的一切干扰都摆脱了，所以，它的威力将远远超过地面上所有光学望远镜。当然，这个太空望远镜高超的图像分辨能力，超距离的观察范围，处理资料的惊人速度是任何望远镜也无法代替的。美国帕洛玛山天文台上的海尔望远镜，口径达5米，能够观测到20亿光年之远的天体。太空望远镜的口径虽然只有2.4米，却能观测到140亿光年之遥的天体，而且其分辨能力比在地面观测要高10倍。海尔望远镜只观测到23等星，而太空望远镜却能观测到29等星的暗弱天体。23等星相当于在500千米高的夜空中观察地球上点燃的一支蜡烛。

假如说，17世纪伽利略望远镜的问世是天文学发展史上的第一个里程碑，那么，太空望远镜的诞生就是天文学发展史上的第二个里程碑。

由太空望远镜所摄取的光和其他辐射都是几百万年甚至几十亿年以前从遥远的星系到达近地空间的，所以，太空望远镜观察到的宇宙，等于把人类带到若干世纪以前的时代。千万不要忘记，它所获得的一切信息，都是几百万年甚至几十亿年以前星系活动的真实记录。

21.航天服

从功能上讲，宇航服其实就是个小太空舱，外壳具有伸缩性，里里外外总共有10～20层，重达50多千克，且每层之间还要用防热的玻璃纤维布衬着。因为太空里有很多岩石，如果衣服太薄，就很容易被割破。只有厚衣服才能抵御宇宙线辐射和高温，以免身体被灼伤。

由于要让宇航员穿着航天服能进食和大小便，手腕和双膝等关节部位能弯曲伸缩等等，因此航天服内的各种管线纵横交错。这些管子有的负责送空气，有的负责送水。衣服上还有加压设备，让宇航员感到一点儿重量，免得身体血液在没有压力的情况下沸腾起来。此外，航天服上还有一个圆形透明的头盔，可以挡住红外线。

在航天服的背上还有一个大背包，它在各个方向上安装有喷嘴，利用它向不同方向喷气所产生的反作用力，可以使宇航员前后左右上下自由运动。

22.航天飞机

航天飞机与普通飞机不同，它是往返于地球表面和近地轨道（距地面185～1100千米的椭圆形轨道）之间的、可以重复使用的大型运输工具。由于它是靠火箭发射的，所以航天飞机可以冲出大气层，“饱览”空中的美景。

航天飞机对人类有着十分广泛的用途，它可以携带卫星，并可将卫星放置在天空中的任意位置；它还可以在天空中及时修理出了毛病的卫星；能很方便地回收各种各样的卫星；作为交通工具，它可以向真正的人造“天堂”——航天空间站，运送宇航人员、物品，运送建造航天站、太空太阳能电站等大型空间建筑的材料；航天飞机甚至可以作为空中的公共汽车，往返于地球与太空之间；在军事上，它可以对地面、空中的目标进行跟踪、侦察、拍照等等。

23.空天飞机

目前，航天飞机是人类探索太空的主要工具，不过，科学家已经在研制比它还优越的空天飞机了。

与航天飞机一样，空天飞机是可以在地面与太空之间来回飞行的运输工具，所不同的是，航天飞机需要火箭推进飞入太空，而空天飞机是由普通飞机用的涡轮喷气发动机驱动，只不过用的是液氢燃料。空天飞机能以每小时1.6～3万千米的速度在大气层内飞行，而且可以直接加速进入环绕地球运行的轨道，返回大气层后，又可像飞机一样在机场上着陆。

空天飞机在飞行时，由于和地球大气层产生剧烈摩擦，它的头部和机翼前缘的表面温度可达2760摄氏度，因此，空天飞机对材料的应用要求比航天飞机还要高。与航天飞机相比，空天飞机不需要规模庞大、设备复杂、造价昂贵的发射场，并且空天飞机完成一次飞行后，经过一星期的维护就能再次起飞，这样，就大大降低了成本。

24.航天母舰

我们大家都知道，发射卫星、飞船和航天发射场的位置应设立在尽量靠近赤道的低纬度地区，因为只有在纬度为零情况下，航天器才能达到最大的速度优势：火箭速度加上地球自转速度。像俄罗斯的拜科努尔发射场、美国的卡纳维拉航天中心、法国的库鲁以及日本的内之浦宇宙发射场、中国的西昌卫星发射中心等，都是基本符合这一条件的优良的航天发射基地。

不过，不管哪一个发射基地，都有不足之处，因为它限制了航天器轨道平面的倾角方案和用于其他目的的发射能力，有时还受到气象条件的干扰。于是，有人就想，如果建造一艘大吨位，能从赤道附近的国际海域发射航天器的“航天母舰”的话，不仅纬度的优势将更明显，而且以上几点不足也将消失。此外，从海上发射有助于选择任何一个合适的地点、时间发射，发动装置和其他一些珍贵的零部件也可能得到再次利用。这一设想也许很快就能变成现实。

25.原子能航天母机

谁都知道航空母舰是海上的霸王，它可以装载几十架作战飞机，并且可以在它巨大的甲板上起飞和降落。但海上霸王固然威风，但也有不足之处，那就是它只能使飞机飞上天空，而不能使飞机飞向太空。

那么，有没有这样一种运载工具，既能把飞机送入太空，又能让飞机安全返回？那就是科学家们梦想中的“航天母舰”——未来的航天母机。

未来的航天母机不是漂浮在海上，而是航行在天上，是天上的霸王。

原子的体积极小，一亿个原子排列成一条线，还没有一个成人的小手指甲那么大。原子虽然个头小，它的能量却大得惊人。1公斤的铀全部裂变可产生182亿千卡的热量，相当于2600吨标准煤全部燃烧所放出的能量。

如果用原子能作动力，制成原子能航空发动机，那么，只要装上0.5公斤的原子燃料，就可以连续飞行十几万千米。

以原子能为动力的航天母机是个庞然大物，它长为300米，宽45米，总重量为2100吨，由4台原子能涡轮喷气发动机推动飞行，绕地球飞行一周约需6个小时。

26.飞艇型航天母机

飞艇对我们来说都挺熟悉，从1852年世界上第一艘飞艇升空开始，这种靠充入轻于空气的气体升空并依动力推进的飞行器，曾有过一段辉煌的历史。直到1937年，著名的“兴登堡”号飞艇在载客飞行中发生爆炸，飞艇在34秒内化为灰烬，33人葬身大海，从此这种飞行器才在空中销声匿迹。

然而，“兴登堡”号惨案并没有使人类放弃对飞艇的研制，科学家们正在设计一种未来的飞艇。

未来的飞艇是一个巨型的飞艇，它长2.4千米，能载客3400人。飞艇的机壁由最先进的3米厚蜂窝状复合材料制成，艇内充入氦气，非常安全。这个巨大的飞艇由160部发动机推进，速度每小时可达160千米。

在飞艇的顶部还设有可供直升飞机和短距离起降飞机使用的跑道，在底部有一个巨大的屏幕，可向地面播放新闻、娱乐等节目。由于飞艇太大了，无法在地面停降，它只能长期处于飞行状态，因而它作为母艇还有6艘小飞艇，这些小飞艇可以与母艇连接或分离，作为与地面联系的交通工具。

27.飞翼型航天母机

飞翼是指一种无机身、无尾翼，仅有机翼的一种飞行器，它具有结构简单、飞行阻力小、载重量大等特点。科学家们想用很多个这样的飞翼，在空中对接成航天母机。

航天母机一般不着陆，一直绕地球做巡回飞行。从地面上起飞的地区性飞机可直接飞进航天母机，进入航天母机后，乘客可在航天母机内的豪华餐厅或游艺宫里度过愉快的空中旅行生活，也可以换乘航天飞机到宇宙中去旅行。当乘客要返回地面时，可再转乘地区性飞机飞回地面。由此可见，航天母机又成了名副其实的空中机场。

航天母机除了可以运输旅客、起落航天飞机外，还可以当作宇宙开发基地。从这个基地，可以起飞和降落宇宙公共航班飞机或宇宙游览飞船，飞往新建设起来的宇宙城市。从这个基地还可以向太阳系发射火箭，探测更遥远的宇宙空间。

航天母机一旦研制成功，将会大大丰富人们的生活，到时人们在宇宙去游玩就像到大街上去一样方便。

28.火箭

1883年，宇宙航行理论奠基人、俄国科学家齐奥尔科夫斯基指出，能在太空真空中工作的火箭，可以做为宇宙航行的动力工具。

到1903年，齐奥尔科夫斯基进一步提出火箭公式，指出火箭的飞行速度与火箭发动机的喷气速度成正比，并指出，黑色火药一类的固体火箭燃料，产能效率低，无法使火箭达到宇宙速度，应该使用液氢液氧这样的液体燃料。同时，火箭公式还表明，火箭的自身结构质量越小越好，燃料装得越多越好。这样，火箭公式就为发展现代火箭指明了方向。它被称为“齐奥尔科夫斯基公式”。

在火箭公式的基础上，齐奥尔科夫斯基还运用他巧妙的思维指出，用多级火箭接替工作的办法，可使火箭逐级提高速度，最后达到所需的宇宙速度。

火箭公式是把宇宙航行从理论、理想变为现实的转折点，后来人们将火箭公式誉为“宇宙航行第一公式”。

1957年10月4日和1961年4月12日，苏联航天事业总设计师科·罗廖夫研制的火箭，分别将人类的第一颗人造地球卫星和第一名航天员送入太空轨道，建造了载人航天的巨大里程碑。

29.多级火箭

空间运载火箭的任务是将空中飞行器发射到空中某一区域，这就需要火箭发射的速度很快。而在空中飞行的人造卫星，只有达到每秒7.9公里才不会掉向地面，飞到月球或其他星球上的人造卫星速度要达到每秒11.2公里左右。火箭是靠往后喷发出的气体产生的反作用前进的，气体喷出的越快，火箭向前的速度越快，这需要携带大量燃料，如果再加上地球的引力和空气的阻力，单级火箭是完不成这个任务的。为了满足空间飞行器速度只有用多级火箭。多级火箭是由若干个单级火箭组成，每个单级火箭组成一级，每级火箭有自己单独的火箭发动机和推进剂，并且每一级火箭都在前一级火箭已经达到的速度基础上开始工作。每级火箭的燃料用尽之后会自动掉下来，最后一级火箭所达到的速度，完全可以把空中飞行器送到空中，我国的火箭发射技术已达到世界先进水平。

30.“阿波罗”飞船

进入奔月轨道后，第三级火箭上保护登月舱的外罩分成4瓣分离。然后飞船的指挥舱与服务舱一起与登月舱暂时分离，并调转180度，让服务舱在前，指挥舱与登月舱对接。最后，登月舱与第三级火箭脱离连接。整个飞船以服务舱——指挥舱——登月舱的次序飞向月球。

返回时，登月舱上半段与指挥舱对接，两名登月航天员进入指挥舱后，抛弃登月舱上半段，进入返回地球的航程。接近地球后，服务舱与指挥舱分离，指挥舱载着3名航天员再入地球大气层，最后打开降落伞，溅落在夏威夷附近的太平洋上。

从1969年7月到1972年12月，除“阿波罗13”号登月失败外，先后有6艘“阿波罗”飞船送12人登上月球。

31.火星的火山

现正在围绕火星运转的欧洲“火星快车”探测器拍摄到火星奥林匹克山顶一幅高质量彩色照片，该山是太阳系中最高的火山。从照片中可以看到复杂的火山口，火山口深3千米，其横截面约为80千米。火山拥有几个塌陷处，彼此又部分重叠，都是在火山各次喷发时形成的。看来，这火山喷发是在很早很早以前发生的，因为那时在火星上曾经历火山活动时期。

32.太空生物材料

人一到30岁以后，骨质就开始丢失，严重的患者会出现骨质疏松症。据统计，我国现有40岁以上人群骨质疏松症的发病率为16.1%，而60岁以上老人的发病率则为22.6%，80岁以上老人的发病率为50%。

那么，有没有办法延缓骨质的丢失过程呢？研究人员利用太空生物医学的研究表明，在失重环境下，导致骨质丢失更为迅速，因此生物在太空中丢失骨质的原理特别典型。研究人员正在利用太空生命科学作为实验基础，研制治疗骨质疏松症的药物。

人衰老的进程由骨质疏松表现的另一个外在症状是髋骨骨折。髋骨骨折后的治疗一般是重新植入人工骨骼，但是植入物一般只能维持十年，然后又得重新植入，不仅增加病人的痛苦，而且经济负担也十分沉重。而太空研究的启示是，使用类似于自然骨骼的陶瓷材料作为人造骨就是一种新的选择。

33.太空分子产品

科学家正在利用太空环境研究生物分子结构，以生产新的药物和蛋白质。研究人员发现，在太空失重条件下蛋白质晶体可以生长得比在地球上更大，结构更完整，从而可以进行更方便的分析。通过对这些蛋白质晶体的分析，能更深入地了解蛋白质的秘密，比如其结构和功能的关系，从而进一步了解蛋白质、酶和一些病毒在生命与健康中的作用。

研究人员利用太空环境进行生物分子研究所取得的一些成就主要在蛋白质晶体生长方面。在航天飞机和空间站中，利用失重控制晶体生长，已经生产出了较大的蛋白质晶体。比如，溶菌酶是细胞内产生的物质，对杀灭病菌和保护健康是非常有用的，研究员已经在太空中生产出了非常大的溶菌酶晶体，这对研究其结构和功能非常有利。又比如，血浆白蛋白是生物循环系统和血液中最常见的蛋白质，对于提高免疫力和杀灭病原体具有重要作用。现在，白蛋自己在太空失重条件下合成出来了，这对白蛋白的药理并制造出新的药物有指导作用。

34.曲线登月

当年，“阿波罗”首次登月，引起巨大的轰动。也许，你会理所当然地认为，它登月飞行所走的轨迹是直线，因为两点之间直线最短，肯定既经济又省时。

其实不然，阿波罗飞行实际上是沿着一条十分复杂的曲线进行的：先通过一、二级火箭把飞船送入180千米的圆形环地轨道。在此轨道上运行1.5～2周后，再通过第三级火箭的推动使飞船达到第二宇宙速度进入奔月轨道。在飞船距月面约110千米时，进入先椭圆后圆形的环月轨道。在作了13周的绕月飞行后才由登月舱正式登月。

为什么登月飞行要走曲线呢？这是因为，地球、月球都在运动之中，火箭的发射都得考虑这种运动。选择最佳的航行轨道对规划飞行时间、优化火箭设计等都是必不可少的。再则，登月飞行是空前规模的航天创举，虽有充分而精确的前期试验，但在正式奔月和登月之前，先在绕地、绕月的“停泊轨道”上逗留做冲刺前的精心调整，也是十分必要的。

35.太空旅行

美国安德鲁航天技术研究所已研制出一种新型推进方案，取名为“炼金师”。该方案能够大幅度降低航天飞机起飞和飞行的费用。因而，几年来一直停留在宣传阶段的太空旅行不久将成为现实。

与以往的设计不同，航天飞机将不再凭借自己的力量起飞，而是由一架类似波音777的飞机来运载。如果采用传统的垂直推进方式起飞，航天飞机需要非常大的推力才能克服重力，而采用运载飞机可节省很多花在推进剂上的费用。另外一项降低费用的举措就是减轻安装在运载飞机上的航天飞机的重量，使之降低到通常起飞重量的五分之一。其中的奥秘在于，航天飞机的燃料箱里只装氢气。至于推进器工作所必需的、占推进剂总重量80%的氧气则由运载飞机和航天飞机在大气中共同生成。为此，它们需要在8000米高空盘旋3个小时之久。在盘旋的过程中，由涡轮机吸进的空气只有 20%在推进器中燃烧，剩余的空气从燃烧室旁边的管道中通过。通过热交换器使这些空气充分冷却，变为液态；然后在离心机中分离空气中的其他成分；最后剩下纯液氧，其中的一部分被抽取到航天飞机的燃料箱里。在这之后，运载飞机和航天飞机发动火箭推进器，升到5万米的高空。在那里，航天飞机与运载飞机分离，航天飞机使用自己储备的氧气飞入太空。

这种背负式技术还有另外两个优点：首先，航天飞机可以在世界上任何一个大型机场起飞；其次，起飞时的水平位置会让旅客们觉得更舒适些。富翁丹尼斯·蒂托飞往国际空间站花了2000万美元，但15年后，我们的太空之旅或许只需花费大约2万美元。

36.飞机发射卫星

我们都知道，要把卫星从地球送到太空，必须要克服地球的强大引力。传统的发射卫星方式是利用火箭作为运载卫星的工具。将卫星固定在火箭的前端，火箭点火后，在极短时间内达到第一宇宙速度，从而使卫星脱离地球，在太空中环绕地球飞行。

可是，这种传统的发射卫星方式有一个缺点。发射卫星时，往往需要多级火箭；况且，火箭都是一次性使用，不能重复利用，因此，随着火箭级数的增加，卫星发送的成本就跟着急剧增加。

能不能既节省投资，又能安全可靠地将卫星发送上天呢？有人把目光投向了飞机。现在，飞机的技术日趋完善，人们设想，用飞机将卫星带到尽可能高的高空，借助飞机的速度和高度，只要使用一级火箭就可以发射卫星了。这样，不仅可以大大节省卫星发射的地面设备，还可使相同质量卫星发射的成本大大下降。目前，利用飞机发射卫星的技术已基本成熟，即将投入正式使用。

37.模拟天空

天空也能人造吗？英国科学家已经建了一个直径8米，安装着640个灯泡的大圆顶，这就是人造天空。这个人造天空能够模拟地球上任何气候条件下的光照情况，用来测量各种云层遮蔽天空时进入室内的太阳光辐射量，还用于测量不同时刻、不同气候条件和不同地区在一天中所得到的室内光照量。通过研究，人们能在将来更好地利用太阳能。

第三章 天文科技馆的发展介绍

1.宇宙

广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。《淮南子·原道训》注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”宇宙，一般当作天地万物的总称。常有“观测到的宇宙”和“物理宇宙”之说。“观测到的宇宙”即总星系，是人们用肉眼或仪器观测到的整个宇宙空间及存在的各种天体、弥漫物质的总称。它有一个边界，即探测工具的极限。现在已能观测200亿光年的宇宙深处。这个范围内包含了10亿个以上的星系。“物理宇宙”即物理现象上进行解释的宇宙。它在空间上是无边无沿的，在时间上是无始无终的，部分为人们所见，大部分为人们观测所不及。它是一个物质世界，处于不断运动发展之中，作为整体，它不生不死，无始无终。

2.星座

星空中一块特定的区域及在其中的一组星群。西方原先是用来标志天空中被想像或构成一定图形的一组星群的名字；也用来指天空中任何一块确定的区域。与中国古代将星空分为三垣二十八宿的作法相似。三垣是北天极周围的3个区域，即紫微垣、太微垣、天市垣。二十八宿是在黄道和白道附近的28个区域，即东方七宿：角、亢、氐、房、心、尾、箕；北方七宿：斗、牛、女、虚、危、室、壁；西方七宿：奎、娄、胃、昴、毕、觜、参；南方七宿：井、鬼、柳、星、张、翼、轸。现在天文学上使用的星座体系始于几千年前迦勒底和埃及天文学家，后来为希腊和罗马天文学家进一步发展。他们选出显著的星群，以神话中的人物或动物等为星座命名。公元2世纪，北天星座名称已大体确定；公元17世纪，环球航行成功，南天48个星座才逐渐确定。1928年，国际天文学联合会公布了88个星座方案，并规定以1875年的春分点和赤道为基准的赤经线和赤纬线，作为星座界限。全天分为88个星座，大小不一。

3.恒星

由炽热气体组成的、能自己发光的球状或类球状天体。太阳是离地球最近的一颗恒星。晴朗无月的夜晚，一般人用肉眼可看到大约3000多颗恒星；在望远镜中，我们已经看到的恒星在几百万颗以上。太阳所在的银河系中，估计约有恒星一二千亿颗。直观上恒星在星空中的位置似乎总是不变的，所以古代人把它们称为恒星，实际上这只是因为它们离我们太远。除太阳外，最近的恒星——半人马座比邻星，它发出的光到达地球需4.22年。不借助于特殊工具、特殊方法，就很难发现它们在天球上位置的变化。

恒星的物理特性可用距离、亮度、光度、质量、直径、温度、压力和磁场等基本参量来表示。恒星的成分，一般按重量而言约为70%的氢、28%的氦、1.5%的碳、氮、氧和氖，以及0.5%的铁族元素及更重的元素。理论分析表明，在演化过程中，恒星内部的化学组合会随热核反应过程的改变而逐渐改变，重元素的含量会越来越多，但恒星大气的化学组成却一般变化较小。

恒星的命名从根本上说，是由其赤经、赤纬来确定，但亮星可根据它所在的星座，一般用希腊字母来命名，α代表星座中目视最亮的恒星，如猎户座α（参宿四）是猎户座中目视最亮的恒星。

4.新星

爆发变星的一种，又称新见星、暂星、客星。新星不是新产生的星，只是这种星在爆发前比较暗，而在爆发后一段时间内才能看到，故名新星。新星光度增加阶段所经时间不长，其光度即会突然增加到原来的几万、几十万甚至几百万倍，然后又逐渐衰减，缓慢地恢复到原来的亮度。这是恒星演化晚期阶段所发生的小规模爆发现象。按光度下降速度可分为快新星、慢新星、非常慢新星三类。不止一次爆发的新星称为再发新星，爆发规模和光度增亮比新星更大的称为超新星。一般新星回复到爆发前的亮度要经历1年甚至10多年的时间。在银河系中已发现的新星约有200多个。中国古代有极丰富的新星观测记录，经考证约有90个。第一颗用光谱观测研究的新星是北冕座T星（1866年），第一颗用照相方法研究的是御夫座T星（1891年），武仙座DQ星（1934年）的光学观测资料最为完整。据估计，银河系每年出现30～50颗新星。

5.超新星

爆发变星的一种，又称灾变变星。爆发时，其亮度增加比新星强得多，光变幅度超过17个星等，即增亮千万倍至上亿倍。这是恒星世界中已知的最激烈的爆发现象。超新星爆发是恒星“死亡”的一种形式。爆发结果使恒星或是物质完全抛散，成为星云遗迹，结束了恒星演化史；或是抛射大部分质量，遗留下的部分物质坍缩为白矮星、中子星或黑洞，从而进入了恒星演化的晚期和终了阶段。超新星爆发后形成强射电源、γ射线源和宇宙射线源。超新星是罕见的一种天文现象。有历史记载以来，在银河系中观测到的超新星有5颗，且都是在望远镜发明以前用肉眼发现的。其中4颗是：1006年豺狼座超新星、1054年中国记载的金牛座超新星、1572年第谷发现的仙后座超新星、1604年开普勒发现的蛇夫座超新星。河外星系的超新星于1885年在仙女座星云里首次发现，至本世纪80年代初，已发现500多颗。关于超新星爆发机制的假设和理论有许多种，其中较为公认的是大质星恒星晚期演化的核爆炸理论。超新星用SN表示。

6.耀星

爆发变星的一种，亮度在平常时基本不变，但突然会在几分钟甚至几秒钟内增强，光变幅度从零点几到几个星等，个别的可达10个星等以上，经过几十分钟后又慢慢复原，这种现象称为耀星或耀变。耀星爆发时有很强的紫外辐射。目前有两类耀星：一类是在太阳附近的耀星，以鲸鱼座UV星为代表，都是M型矮星；另一类是在星团或星协里发现的耀星，平时不出现发射线或发射线很微弱，但爆发时氢和电离钙的发射线出现或增强。太阳附近的耀星，它的耀变不是整个星的爆发，而是类似于太阳的耀斑活动的爆发，不过规模相对要大得多。目前，在太阳附近已发现100颗耀星。

7.星云

银河系内太阳系以外一切非恒星状的气体尘埃云，是银河星云或河外星云的简称。过去，在星云性质不清楚之前，把星云分为河内星云和河外星云两种。河内星云实际就是这里所指的星云，是银河系内的星际物质；河外星云就是现在说的河外星系，简称星系，是位于银河系之外的，与银河系相似的庞大恒星集团。星云的形状不一、亮度不等。从形态上可分为：广袤稀薄而无定形的弥漫星云；亮环中心具有高温核心星的行星状星云；以及尚在不断向四周扩散的超新星剩余物质云。

8.星际物质

存在于恒星之间的物质。星系中恒星之间的空间称为星际空间。由于星际分子、宇宙微波背景辐射和星系冕的发现，使人们认识到星际空间并不是真空，而是充满着物质。星际空间大量的物质处于不可见状态，人们感觉到的只是其中很少的一点。星际气体、星际尘埃、各种星际云都是星际物质。星际物质的总重量约占银河系总重量的－2410%，平均密度为10克/厘米3，相当于每立方厘米一个氢原子，而地球上实验室中目前达到的真空度为32000个质点/厘米3，比星际3云的密度10～10个质点/厘米3还要高得多。星际气体包括气态原子、分子、电子、离子，其元素的丰度与太阳、恒星、陨石相似，即－5氢最多，氦次之，其他元素很低。星际尘埃是直径约10厘米的固态物质，分散在星际气体中。星际尘埃散射星光使星光减弱的现象称为星际消光。

9.总星系

宇宙中人类所能观测到的部分。是比超星系团更高层次的天体系统，一般认为它的尺度为100亿光年。通过星系计数和微波背景辐射观测，证明了总星系的物质和运动的分布在统计上是各向同性的和均匀的，正符合宇宙学原理。总星系中含量最多的物质是氢，其次为氦。总星系存在系统红移，说明总星系在均匀膨胀。总星系是通过大爆炸形成的，还是由比它更大的系统坍塌而成，尚无定论，但前者得到更多的支持。

10.河外星系

由几十亿至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等构成，占据几千光年至几十万光年的空间的天体系统。银河系以外的星际称为河外星系，一般泛称为星系。星系是宇宙中天体存在的一个重要层次。天文学家哈勃是星系天文学的奠基人，是他首先发现了仙女座星云、三角星云和NGC6822中的造父变星，并根据造父变星的周期——光度关系定出这几个星云的距离，确定了这几个星云是存在于银河系之外，这标志着星系天文学的开始。研究星系主要从星系的结构和形态、星系的分布、星系的运动和质量、星系的物理性质及演化机制等几方面进行的。星系的结构和形态是极为复杂的，所以星系的分类也是多种多样的。可以把星系分为正常星系和特殊星系两大类。根据星系的形态可以把星系分为椭圆星系、旋涡星系和不规则星系三大类。星系的视分布为有规律地从银极向银道递减，在银道面左右形成一个隐带。星系内部的恒星在运动，而星系作为一个整体也在运动。

11.星系群

尺度在100～200万秒差距范围由相互间有一定关联的若干星系组成的星系群体。星系群包含的星系数目约在100个之内，它是尺度和星系数都较小的星系团。星系群结构很松散，形状也相当不规则，主要成员为旋涡星系、不规则星系和某些矮椭圆星系，巨椭圆星系和SO星系则很少。本星系群就是一个很著名的星系群。

12.星团

恒星的集团。它是一个由10颗以上的恒星通过彼此之间的引力作用而聚集在一起的恒星群。星团可分为球状星团和疏散星团两种。球状星团的各成员星球对称地密集在一起，其中心的恒星密度比太阳附近的恒星密度约高1000倍，即使用最大的望远镜也不可能把球状星团成员星分解成单颗的恒星。银河系中的球状星团大部分分布在银晕中。球状星团含有许多变星，是银河系内很老的天体。疏散星团的成员星彼此角距离较大，一般都可以分布成单颗的恒星。疏散星团大部分分布在银道带附近的狭带上，所以又名银河星团。

13.银河

环绕星空的一条乳白色亮带，是银河系主体在天空上的投影。中国古称天河、银河、星河，英语直译为“牛奶路”MilkyWay。银河共经过23个星座。用望远镜观测，可以看到银河是由为数众多的恒星和星云组成的。银河在星空勾画出轮廓不规则的带，叫作银道带。银道带最宽处达30°，最窄处也只有4°～5°。银河系的主体是一个薄盘形的，由恒星和星际物质构成的大集体。

14.银河系

地球和太阳所在的恒星系统。它是一个普通的星系，因其投影在天球上的乳白亮带——银河而得名。银河系呈盘状，这个扁盘状恒星系统称为银盘。银盘上分布着呈旋涡结构的恒星、星系和星云。有11一大质量的核球居于银盘中心。银河质量约1.4×10太阳质量，其中90%是恒星，10%是由气体和尘埃组成的星际物质。银河系整体作较差自转。太阳处在距银心约10千秒差距的银盘中，以每秒250公里的速度绕着银心转动，转一周需2.5亿年。伽俐略是第一个用望远镜发10现银河由恒星组成的人。按大爆炸宇宙理论，银河系是由10年前的大爆炸出现的引力不稳定而逐步形成的。

15.太阳系

由太阳、大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。太阳是太阳系的中心天体，占总质量的99.86%，其他天体都在太阳的引力作用下绕其公转。太阳系中只有太阳是靠热核反应发光发热的恒星，其他天体要靠反射太阳光而发亮。

太阳系中的九大行星，按距太阳远近排列依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。按性质不同可分为三类：类地行星（水星、金星、地球、火星）体积和质量较小，平均密度最大，卫星少；巨行星（木星、土星）体积和质量最大，平均密度最小，卫星多，有行星环，自身能发红外辐射；远日行星（天王星、海王星、冥王星）的体积、质量、平均密度和卫星数目都介于前两者之间，天王星与海王星也存在行星环。九大行星都在接近同一平面的近圆形的椭圆轨道上，朝同一方向绕太阳公转。

太阳系内还存在为数众多的小质量天体。主要集中在火星和木星的轨道之间。已准确测出轨道并正式编号的小行星有3000多颗。另外，在行星际空间还弥漫着稀薄的气体和尘埃，主要集中在黄道面附近。

16.太阳

太阳系的中心天体，是行星的光和热的源泉。它是银河系中的一颗普通恒星，位于距银心约10千秒差距、银道面以北8秒差距处，并与其他恒星一起绕银心转动。6

太阳是一个直径约1.4×10公里的气体球，由于引力的作用，太阳的密度和温度是向内增加的。表面温度约6000K，密度极其稀薄。712太阳中心温度超过1.5×10K，压力约3.4×10牛顿/厘米2，密度达160克/厘米3，在这种高温、高压、高密度的环境中发生着氢变为氦的热核反应，释放出大量的能量，这些能量主要以辐射的形式稳定地向空间发射，其中约22亿分之一的能量到达地球，是地球上的生物所需要的光和热的主要来源。

我们能够直接观测的是太阳的大气层，它从里向外可分为光球、色球、日冕三层。从总体来说，太阳是稳定的，但它的大气层却处于激烈的局部运动之中，黑子、耀斑等日面活动现象就是这种运动的结果。太阳含量最丰富的元素是氢，其次是氦、氧、氮及其他金属和非金属元素。太阳的自转非常缓慢，而且在不同纬度处自转的周期不同。在赤道上，自转一周要25天，而两极附近自转一周需35天。太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年。

17.行星

在偏心率不大的椭圆轨道上环绕太阳运行的，近似球形的天体。行星本身不发光，靠反射太阳光而发亮。行星在恒星背景上有明显的相对运动，而且总是在黄道附近运动，行星存在一定的视圆面，在大气抖动下，不像点状的恒星那样闪烁不定。九大行星最先被认识的是水星、金星、火星和土星。地球是行星中的普通一员，但人类认识到这一点是在16世纪中叶哥白尼提出日心说之后。1781年发现了天王星。1846年发现海王星。距离太阳最远的冥王星是1930年发现的。另外，太阳系内还存在众多质量较小的行星——小行星，它们主要集中在火星和木星的轨道之间。除太阳外，其他恒星也可能有自己的行星，广义上说，凡是环绕恒星运动的、质量未达到能产生热核反应的主序星质量下限的近似球形的天体都可称为行星。

18.卫星

围绕行星运动的天体。太阳系的九大行星中，除水星和金星外，其他大行星都已发现有卫星。截止到1990年，太阳系内的卫星已被确认的共有66颗，其中地球1颗、火星2颗、木星16颗、土星23颗、天王星15颗、海王星8颗、冥王星1颗。卫星除编号外，大多使用西方神话人物的名字命名。卫星本身不发光，只能反射太阳光。卫星除随行星一起绕太阳公转外，还能自转和绕行星转动。卫星绕行星的转动方向和行星绕太阳的转动方向相同者，称顺行卫星，反之称为逆行卫星。很多卫星（如月球）的自转周期和它们绕行星转动的周期相同，这种同步自转现象是行星和卫星之间潮汐作用的结果。50年代起，人类还发射了为数众多的人造地球卫星和人造行星卫星。轨道平面与行星赤道面的交角不大，绕行星转动方向与行星自转方向基本一致，轨道接近正圆形，并且与行星间的距离分布符合丢斯——波得定则的卫星叫规则卫星。不满足以上条件的卫星称为不规则卫星。

19.月球

俗称月亮。地球惟一的天然卫星，也是离地球最近的天体。月球直径3476公里，为地球的3/11。表面积约为地球的1/14，体积相当于地球的1/49。平均密度相当于地球的3/5，表面重力加速度是地球的1/6。月球的轨道呈椭圆形，它与地球的平均距离为384401±1公里，约为地球周长的10倍。月球的自转周期与绕地球公转的周期相等，均为27.3天，因此，它总是以同一面对着地球。月球上密布着大大小小的环形山，其中大的直径达300公里，小的不过是一些凹坑。月球正面上直径大于1公里的环形山有33000多个。环形山大部分是由于火山活动形成的，少数由陨石撞击而成。月球正面，有50%的面积看起来是暗淡的黑斑，称为“海”，它们实际是开阔的平原。月球没有大气，更没有生命存在。白天最高温达＋127℃，夜间温度最低达－183℃。月球没有明显的磁场，不存在辐射带。1969年7月20日美国的阿波罗11号登月舱第一次将人类带到了月球。截至1992年底，人类已实现了6次成功的登月飞行，有12名宇航员登上了月球。

20.彗星

在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量较小的天体。外貌随着与太阳距离的变化而不断变化。当远离太阳时，呈现为朦胧的点状；当离太阳较近时，体积急剧变大，太阳风和太阳的辐射压力把彗星内的气体和尘埃向后推开形成一条长长的尾巴。由于彗星的这种独特外貌，中国民间又称它为“扫帚星”。

彗星一般由彗头和彗尾两部分组成。彗头包着彗核和彗发，有的彗星在彗发外还包着厚厚的一层氢原子云，称为“彗云”。彗核的直径很小，只有几百米到上百公里，但集中了彗星的绝大部分的质量，38大彗星的质量为10～10亿吨，小彗星的质量只有几十亿吨，彗核的平均密度约为1克/厘米3，与水的密度差不多。彗发的体积随彗星与太阳的距离而变化。一般为几万公里，有的甚至比太阳还大，其质量很小。彗星的形状多种多样。一般总是向背离太阳的方向延伸。

21.流星

行星际空间中的流星体闯入地球大气层时，与大气摩擦燃烧产生的光迹。流星体是沿椭圆轨道环绕太阳运行的尘粒和固体物，小至微米大小，大至重达千吨的小行星。流星一般出现在距地面120～80公里的高空。质量较小的流星体被完全汽化；质量大而坚实的流星体未被完全烧尽，落到地面上成为陨石。流星体的质量越小，数目就越多，－5据统计，每年降落到地球上亮度大于10等星的流星（质量大于10克），共约2000吨，而暗于10等星的流星及微陨石的总量约20万吨。

22.陨石

又称陨星。流星体穿过地球大气圈，未被完全汽化而落到地面的固体残骸。常常以降落处或发现处的地名命名。陨石在地球大气中高速运动时，受到高温高压气流的冲击，有时会发生爆裂，爆裂后的许多碎块落向地面，形成陨石雨。陨石着陆时撞击地面形成的坑穴称为陨石坑，目前全球发现的大型陨石坑共有78个，最著名的是美国的亚利桑那陨石坑，直径为1240米，深达170多米。根据化学成分和矿物组成，陨石可分为石陨石、铁陨石和石铁陨石。陨石的密度一般要比地球上的岩石大些，而且在陨石的新鲜断面上。有时可见到发光的金属颗粒和黄色的硫化物细粒。

23.黑洞

广义相对论所预言的一种特殊天体。由于强引力作用，使周围空间弯曲导致引力坍塌而形成黑洞。在黑洞的引力区域内，任何粒子包括光子都不能逃逸出来，因此它是黑色的，不可能直接被观测到。由于孤立的黑洞难于观察，有人建议可着重在双星体系中去证认黑洞，也可以用引力场侦测黑洞。

24.灵台

又称司天台。中国古代的天文台。现存最早的灵台遗址在洛阳，建于东汉，台基约50米见方。至今保存最好的灵台是北京观象台，是明清两代的灵台。

25.刻漏

中国的漏壶也称刻漏，是依滴水量计算时间的仪器。最初出现的是沉箭漏，浮于水面的木箭因滴水后水位下降而下沉，依箭上刻线计时。不久出现浮箭漏，加一受水壶，随着水位上升，浮于其上的木箭渐渐上浮。唐代出现四级漏，多加一级补水壶，泄水壶水位就更稳定一些，称多极漏。宋代燕肃于1030年创莲花漏，浮箭出于莲心，提高了刻漏精度。此外还有将受水壶置于秤盘处，移动秤砣称壶中水的重量以计时的称漏、改水为沙的沙漏等多种刻漏。称漏最早制成于北魏，沙漏最早记载见于元代。

用漏壶计时的计时系统称漏制，漏刻采用百漏制，即一昼夜分成100刻。

26.日冕仪

在不发生日全食时观测日冕的光学仪器。1931年由法国天文学家李奥发明。日冕的亮度只有光球亮度的百万分之一。平时被光球的散射光淹没，在地面上只有发生日全食时才能观测到。日冕仪的设计原理是制造人造日食，并尽可能地消除仪器的散射光。在地面上，地球大气的散射光大于日冕，因此日冕仪一般安置在空气稀薄的高山上。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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