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发布时间:2021-03-04 20:17:48

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作者:刘进军

出版社:航空工业出版社

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遥远的使命——空间探测器

遥远的使命——空间探测器试读:

前言

航天,20世纪人类最激动人心的科学探索行动。20世纪50年代末,苏联、美国的许多航天专家不但是伟大的科学家,还是著名的科普作家,由于他们,使得航天知识深入人心,增强了人们的凝聚力和爱国心。美国国家航空航天局(NASA)表示:要让NASA一词在人们茶余饭后常常挂在嘴边。

航天科学、生命科学和信息科学是人类最伟大、最尖端的科学。中国航天事业已进入快速发展时期。然而,在美国斯坦福大学校园,一位教授不解地问:你们中国的火箭从哪里买来的?在我国江南一所漂亮的小学里,高年级学生在上科学课。老师问:第一个登上月球的人是谁?学生们异口同声地答道:杨利伟。我国航天知识的普及任重道远。《世界航天科普丛书》以弘扬科学、追求真理、普及航天科技知识、启发想象力与创造力为宗旨,以航天文献、史料为依据,介绍了各国航天发展史和各种航天器,体现智慧与科技的力量,力图激起科技强国、勇攀科技高峰的雄心,增进国家富强、跻身航天强国的信心。

本丛书主要介绍了航天运载器、卫星及航天器,由运载火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间探测器、空间站、航天飞机等六部分组成。以讲故事的形式,将航天科技知识娓娓道来,通俗易懂,引人入胜,其间穿插许多惊心动魄的事件,有的还是第一次展现在读者面前;精心挑选的近千幅图片,使人浮想联翩。

从梦想到理想,从地球到太空。从苏联发射人类第一颗人造卫星,航天器好像是从哈利·波特的魔法学校出来的一样,变幻出各种功能强大、造型不同、惊艳绝美的太空精灵。梦想照耀太空。地球静止轨道概念的提出者克拉克曾说:“任何非常先进的科技,初看都与魔法无异。”本丛书如能激发读者想象、渴望和愉悦,作者将无比感激。

本丛书在编写时参考了俄罗斯航天局、美国国家航空航天局、欧洲空间局、日本宇宙航空研究开发机构、中国航天局、印度空间组织、中国运载火箭技术研究院、美国劳拉空间系统公司、美国洛克希德·马丁公司、美国波音公司、美国太空探索技术公司、美国缩尺复合材料公司、欧洲航空防务与航天公司等机构和公司的网站相关内容及相关资料,在本丛书出版之际,特向他们以及所有提供素材的单位,航天、火箭专家和杨星豪老师表示感谢。

本丛书将高科技知识科普化,必定存在疏漏和错误,敬请读者批评指正。

作者

2012年6月于杭州

太空惊异

太空文明

茫茫太空,宏伟、深邃、宽广;漫漫岁月,有始、无终、流逝。当我们举目仰望这繁星点缀的夜空,当我们回首追思那千古流逝的岁月,不禁要问:太空有多大?星星是怎么来的?外星人存在吗?有太空文明吗?我们地球人是孤独的吗?其他星球上有没有与我们一样的“人”呢?

根据生命形成和存在的条件,科学家们估计,银河系约有1000亿颗恒星,约有100万颗可能具有类似地球这样环境的行星。它们可能孕育着生命,由原始生命逐渐进化到高级生物。在条件和地球相差很大的天体上,也可能孕育出与地球上人类完全不同的高级生物。因此,人类开始试图去寻找地球外的高级生物,探究太空文明。科学家想象的外星生物——泥足虫

科学家们猜想:在距离地球40光年以外的空间,一颗红矮星在闪耀。一颗地球大小的行星围绕它运转。这颗行星很接近它的太阳,表面有液态水。行星太靠近恒星也有坏处。这颗行星被恒星的引力锁定、停止了自转。所以,它的一半永远是白昼,另一半永远是黑夜。

这是一个没有日落的星球,空气中回响着奇怪的心跳声。大批怪异的扇形生物,朝着红矮星的方向生长。这里的植物已经变成了动物。既是植物,又是动物的刺扇,高度超过10米,靠扇面吸收太阳能、产生葡萄糖。大胃猪直立时有4米半高,体重跟水牛一样重。泥足虫有六条腿和强壮的铲状头部,生来就是建造水坝的高手。它们不知疲倦地搬运泥土,将刺扇推倒筑坝。修筑的水坝让大河水流速变慢。大片错综复杂的环礁湖,为外星生物提供了富饶的栖息地,也聚集着大批致命的掠食动物……

凭借现代科技,寻找太空文明虽然很难,但似乎并不是遥不可及的事情。科学家正在为未来可能的发现做准备,将这个可能真实的世界命名为“奥丽莉亚星”。

有神秘才有魅力

有神秘才有魅力,有神秘才有探索。

1932年,美国无线电工程师卡尔?央斯基用无线电天线,探测到了来自银河系中心的人马座方向的射电辐射。从此,人类打开了光学观察之外,进行天文观测的第一个窗口。

1960年,美国制订了一个“奥兹玛”计划,利用射电天文台监测宇宙中两个星座的无线电波,但未获得任何结果。

1972年,天文学家又实行“奥兹玛-2”计划,对外星进行搜索。1977年的一天,人们收到一个“WOW”信号。不过这个信号后来再未出现过。这是什么信号呢?来自于哪里呢?

1985年,美国开始实施“米塔”计划,用840个无线电频道对宇宙天体进行扫描,规模相当于1分钟完成100万个“奥兹玛”计划。

1992年,美国开始寻找外层空间智慧生物的“凤凰”计划,利用当时最大的天文望远镜和射电望远镜,搜索宇宙中各类天体传来的不同波长的无线电信号。当时,全球最大的射电望远镜位于美国波多黎各。这座称为“阿雷西博”的射电望远镜建于群山之中,天线直径有305米,天顶扫描角20°。“阿雷西博”射电望远镜是非常有名的。除了世界各地的少年儿童踊跃参观以外,007电影也是这里的常客。电影《黄金眼》最惊险的镜头,就是在这里拍摄的。认识吗?007战斗过的“阿雷西博”射电望远镜

2005年,美国佛罗里达州的“智力彗星”公司,开始提供向太空发射博客日志内容的免费服务。他们计划利用全球联网的计算机,共同搜寻地外文明。你可以通过互联网,运行一个免费下载程序,就可分析从射电望远镜传来的数据。也许哪一天,你真的会接到一个天外来客的信息。

射电望远镜虽然很强大,但受地球气候、大气层的影响,探测太空总是雾里看花,水中望月。一位天文学家作了一个形象的比拟:在地球上透过大气层观测恒星,就像躺在湖底透过湖水看飞鸟一样困难。

空间探测

探索宇宙之谜

20世纪60年代,人类进入航天时代,拉开了到太空进行空间探测的序幕。空间探测就是发射航天器进入太空探测。

空间探测具有许多优越性。比如航天器在太空观测星球,可以避开地球大气层的影响,避开地球重力、绝大多数人工光源和电波的影响。它可以飞近甚至登陆某些星体进行探测。地球围绕太阳飞行,在地球上只能对太阳赤道带进行探测,但探测器却可以飞临太阳南北极上空进行探测。探测器可以穿过彗星进行探测;可以登陆月球、金星、火星等进行探测。探测器可以飞得很远,直至飞出太阳系。

航天时代开始以来,苏联/俄罗斯、美国、日本、中国、印度及欧洲等国发射了许多天文探测航天器。最有名的是美国1990年4月用航天飞机送上太空的哈勃太空望远镜。尽管由于制造过程中的差错,使它得了“近视眼”,但在1993年12月修复以前已获得许多观测成果。修复后,它可观测137亿光年的天体,能对暗弱天体进行观测。图像清晰度是地面观测的10倍。人们期待它揭开宇宙起源和演变、神秘的黑洞、太阳系以外行星等许多宇宙之谜。

是否有外星人?外星人在哪里?这些是最激动人心的宇宙之谜。航天时代开始后,人们已用航天器开展这方面的探测工作。除了寻找外星人的生存场所——太阳系外的行星外,科学家还利用航天器发出与外星人联系的信息。哪怕发现几个水分子,也是最伟大的科学发现。

来自地球的问候

二进制数码编制的电报

守株待兔,不如主动出击。1977年,美国相继发射了“先驱者-10”号和“先驱者-11”号探测器。这对兄弟探测器各携带一张地球人类的“名片”。

对于浩瀚的宇宙来说,“先驱者”的航行速度实在是太慢了。等它在茫茫宇宙中遇上“知音”,至少也要几百万年或几千万年,可谓遥遥无期。因此,科学家们又想到了发射无线电波的联络方法。

到底先发给谁呢?1974年11月,美国天文学家有选择地向“武仙座球状星团M13”发射了一份用二进制数码编制的电报,传达了地球人类的信息。“电报”的收报人是那里可能存在的智慧生命。

为什么挑选给“武仙座球状星团M13”发报呢?一是因为它距离地球不算太远,只有24000光年;二是那里聚集着十几万颗恒星。从概率来考虑,信号被接收到的可能性更大些。美国阿雷西博天文台有一座当时世界最大的射电望远镜——305米射电望远镜,就用它发射电报。

电文是用二进制符号表示的1679个信号。1679是23与73的乘积。如外星人接收到这些信号,应能把它展成73×23的长方形,用蓝格表示1,白格表示0。人们希望有外星系“知音”能收到它。

地球人用二进制符号问候外星人。如果我们用文字表示,电报显示出来的内容是:

这是我们怎样从1数到10。这是我们认为有趣的重要的原子氢、碳、氮、氧和磷。这是生命遗传物质DNA分子的基本组成物的化学式。……地球人高约176.4厘米,总人口40多亿。太阳系有九颗大行星。这封电报是用一台305米射电望远镜发给您的问候。您的忠实朋友——地球人。

1977年9月5日和8月20日,美国又发射了“旅行者-1”号和“旅行者-2”号一对孪生探测器。它们各携带了一张直径30.5厘米的镀金铜质唱片。唱片密封在一个铝盒内,可以保存10亿年,人们希望有太空“伯乐”相中它 。

非常遗憾!地球人问候外星人的电报,至今仍无“知音”;送给地外文明的礼物,也没有“伯乐”赏识。

神奇的力量

神奇的力量

在太空总是会出现神秘的事情。“先驱者-10”号和“先驱者-11”号探测器,现在距离地球125亿千米远。科学家发现,当年这两颗探测器飞离太阳系时,似乎有一股神奇的力量在将这两颗探测器往回拉。“先驱者”号运行速度明显减慢。

这是一股什么力量呢?为什么能使它们的运行速度减慢?这种力量是否源于探测器自身?它是否来自一些暗力量?还是一些物理学或万有引力新规律在起作用?这些问题科学家暂时还不能给出答案。

美国国家航空航天局喷气推进实验室的研究人员首先发现了“先驱者”号的奇怪现象。

首先,“先驱者”号运行轨道背离万有引力算出的轨道。牛顿认为,万有引力随着物体之间距离的增加而减小,而“先驱者”号飞得越远,引力却越大。这违背了万有引力定律。

另外,“先驱者”号探测器在加速冲出太阳系时,时速大约48280千米。谁有那么大的力量拉回“先驱者”号呢?神奇力量来自何处?“先驱者”号探测器可以说对牛顿定律做了最大规模的检验,这也是人类一直想要做的,然而实验却失败了。难道万有引力只适用于地球,不适用于宇宙空间?如果不能用万有引力解释“先驱者”号异常现象发生的原因,那么万有引力定律,就有局限性,需要改写。

必须找到原因。这不仅可以证实牛顿定律的正确性,而且还可以使航天工程人员在设计未来航天器时把这种异常现象考虑在内,让航天器飞行得更加稳定。

研究人员分析和模拟后,发现是探测器自身原因造成“先驱者”号异常现象的可能性在55%至75%之间。研究人员根据遥感数据有望揭开“先驱者”号飞行异常之谜。这种神奇力量的来源也许真的会水落石出。

宇宙的“污水池”

黑洞是什么?黑洞有多大?黑洞内部究竟是什么样?“黑洞”一词很容易让人望文生义,想象成一个“大黑窟窿”。天文学家说:黑洞是一种天体。黑洞的引力场非常强,吸收着一切,如各种星星,包括光芒…… 就连光也不能逃脱出来。

黑洞是由恒星变成的。说它“黑”,是因为它像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,似乎就再不能逃出。黑洞是填不饱的“怪兽”。黑洞非常巨大,神奇魔力收纳一切,被人们称为宇宙的“污水池”。

黑洞会“隐身术”。天文学家无法直接观察到它,只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。超大的黑洞会出现空间和时间扭曲。这听起来好像很难懂、很神秘。科学家就是专门破解难懂和神秘的问题的。“人马座-A”特大黑洞

捕捉吞噬星球的“怪兽”——黑洞。“人马座-A”特大黑洞,位于我们所在的银河系中心,也是离我们最近的特大质量黑洞。2008年12月,英国科学家证实,“人马座-A”的直径有400万个太阳系那么大,由被“吃掉”、演化的恒星组成。它是银河系的心脏。黑洞——吸收着一切,包括光芒黑洞中喷射的粒子流高热气体冲击成的巨大空洞——黑洞

黑洞“深”得连光线也没本事从黑洞中逃出来,那么天文学家怎么在茫茫的太空中去“捕捉”这种身穿隐身衣的“怪兽”呢?天文学家想出了一个巧妙的办法,那就是在黑洞“伸出黑手”去捕捉和吞食其他星星时,从黑洞四周的“蛛丝马迹”中抓住这双黑手,从而“捕捉”住这头吃肉不吐骨头的“怪兽”。

2008年4月,天文学家利用钱德拉X射线太空望远镜对黑洞进行了观测。一个叫做“布拉克塔”的星系,距离地球9.5亿光年,位于星系中心位置的黑洞是太阳质量的2亿倍。钱德拉X射线太空望远镜拍摄的这个星系,中心存在一个超级黑洞。

科学家发现超大质量黑洞的喷射流,沿着径直方向喷射。超级黑洞自旋速度非常快,接近光速(30万千米/秒)。这样的速度,连天文学家都不敢想象。

科学家证实了黑洞这种巨大的宇宙“污水池”,是以接近光的速度喷涌粒子流。粒子流是一种宇宙射线。估计超大质量黑洞的自旋速度,几乎接近爱因斯坦提出的光速极限。

这是科学家第一次观测黑洞内部强大的喷射粒子流,这也是宇宙中所观测到最明亮的物体。天文学家对粒子流形成如此高的速度非常吃惊。天文学家认为:黑洞的巨大质量扭曲了周围的空间和时间,扭曲的磁场线形成螺旋状,将黑洞内的物质向外排斥。星系中央被喷出的高热气体,冲击而成巨大空洞——黑洞。

目前,这项研究仍存在着一些难解谜团,如我们能够看到这些真实的高能量粒子,但是并不知道它们是如何形成和加速的。

寻找外星人

科学需要证据和验证。1947年7月,美国新墨西哥州罗斯维尔有一个不明飞行物坠毁。美国军方说是一个探空气球;UFO爱好者认定是外星人的飞船。1995年8月,一部美国军方科学家对外星人尸体进行解剖的纪录片——《解剖外星人》,引起了全世界的轰动。《解剖外星人》分别在英国、法国、意大利、美国、德国等44个国家的电视台公开播出。月亮上的玻璃穹顶《黑暗任务——揭秘美国国家航空航天局》中火星上的建筑废墟

这部《解剖外星人》的伦敦发行人雷?桑蒂利宣称,他花了10万美元,从一名82岁的美军退休摄影师那儿独家购买的。他将这部长达90分钟的黑白纪录片翻制成录像带,卖给各国电视台。

11年后,英国著名电视特技师约翰?哈姆菲雷斯向媒体承认:《解剖外星人》是他和另外4名同谋炮制的。这部伪造的黑白纪录片是1995年在北伦敦卡姆登地区的一座公寓中拍摄的。

2007年10月30日,一本新书《黑暗任务——揭秘美国国家航空航天局》十分畅销。作者是一位名不见经传的、自称美国国家航空航天局的前雇员理查德?霍格兰。他在书中道出了一个震惊世人的秘密:月球上有城堡。阿姆斯特朗不是第一个登上月球的人。

谁在“阿波罗”飞船之前登上过古老的月球呢?霍格兰先生认为:是外星智能生物!在美国宇航员到达月球之前,外星智能生物已经光临了月球,而且还留下了遗迹。这个事实被美国国家航空航天局秘密地封藏了40年。霍格兰展示了一些低分辨率的模糊照片。月球上的玻璃穹顶、月亮上的塔状建筑。

霍格兰还透露了一个惊天秘密:火星上的建筑废墟。这个远在火星上的建筑废墟,很像在美国新墨西哥州的古印第安人村庄的废墟。霍格兰先生认为这些照片是智能生物存在的证据。那么这到底是霍格兰精心设计的新书推销手段,还是这位作家揭秘了一些不为人知的事实真相呢?

美国国家航空航天局的发言人否认理查德·霍格兰是美国国家航空航天局的前雇员,美国国家航空航天局即使有保密照片也不会落入外人手里,更不会到霍格兰先生的手里。美国国家航空航天局从没有在月球和火星上发现外星人废墟。莫非霍格兰先生又是一个大忽悠?

2008年初,英国《每日邮报》报道,美国“勇气”号火星探测器发回地球的照片中,惊现火星美女。“勇气”号探测器降落的一个重要任务,就是寻找火星生命,哪怕几个氨基酸也好。5年来,它传回的火星照片全是一片荒漠,连一棵小草也没有,非常令人失望。

一位天文爱好者偶然发现,一张照片上的一块岩石上有个“人影”,外形非常像女性,还是一个美女。美女有头有手有脚,坐在一片乱石之上,伸展着手臂,仿佛在伸懒腰,又好像等候火星班车或火星恋人。《每日邮报》的作者认为:这似乎是一位绿棕色皮肤的人,或许是女人,站在石头旁边,在期盼着什么。你越是盯着看图片,你就越确信“这里有个人”。一名天文爱好者说:“当看到一个可能是裸体的外星人,站在火星上时,我简直不敢相信自己的眼睛。”

有许多人怀疑其真实性,虽然人们更愿意相信这是真的火星美女。科学家看后也大惑不解。有的专家推测,这只是一块奇形怪状的大石。有的专家认为:这不是火星上的女人。如果是,她会很快窒息而死或冻死。有的专家说:这只是幻觉。这是光线、阴影和远景设下的骗局,是大脑在陌生的橘红、粉红色天空下,在一片天外混杂的火山岩石中看到了一些熟悉东西的影子。但也有人认为照片造假。“勇气”号火星探测器拍摄的照片

这仅仅是光和影的杰作吗?这不是第一次,也不是最后一次在火星或者其他行星上看到奇怪的幻影。逐步放大照片的火星美女

科学的原则是真实、证据和可重复性。人们常常议论飞碟和外星人,似乎外星人就在身旁。那只是非专业人士的个人爱好和小报记者忽悠人混饭吃的小把戏。不论UFO,还是USO现象,仅仅是观察而已,查无实据。至今为止,没有任何证据证明银河系内外星人的存在。

到2010年底,世界各国共发射了300多个探测器,包括10多架大型太空望远镜,在太空布满了神眼神耳。哈勃太空望远镜能看见100多亿光年的空间,难道看不见那么多飞碟和外星人吗?

空间监视系统能实时跟踪、精确定位、轨位预测,功能十分强大,能发现太空中10厘米大小的飞行物。空间监视系统是个照妖镜。它能将飞行物置于三维的空间,用时间立体描绘飞行物的过去、现在和将来。任何太空飞行物都无处藏匿。遗憾的是,先进的科技没有发现任何进出地球的外星飞行器。

人类非常渴望与太空文明互致问候,但至今仍然毫无音信,更没有看见飞碟、外星人、外来飞行器的影子。外星人,你们在哪里?

宇宙的深度

宇宙的奥秘

什么叫宇宙?

古代的时候,没有人说得上来。最聪明的还是中国人。在春秋战国时代,我国古代著名哲学家墨子创造了“宇宙”一词。墨子认为:“宇”是指东、西、南、北,四面八方的空间,“宙”是指过去、现在、将来的时间。“宇”和“宙”合在一起便是指天地万物。

也许你会问:宇宙有多大?宇宙从什么时间开始的?

这是一个伟大的科学疑问,也是一个伟大的科学命题。宇宙星系

人类很聪明。从诞生起,就对宇宙进行观察、研究,至今终于有了一点小小的认识。通过几千年的努力和现代科学的探索,终于得出一个观点,而不是结论:我们的宇宙不是从来就有的,宇宙有着诞生和成长的过程,大概形成于200亿年前。

根据著名的宇宙大爆炸理论认为,我们的宇宙是在一次无比壮观的大爆炸中诞生的!宇宙慢慢形成后,就在不停地运动着。

科学家发现,宇宙正在膨胀着,星体之间的距离越来越远。

天文学家把宇宙称为“总星系”。总星系下面分为无数个星系,如银河系;每个星系里又有无数个恒星组成的小星系,如太阳系;每个小星系里面又由数量不等的行星组成,如太阳系的八大行星,地球、火星、海王星等;每个行星周围又由数量不等的卫星组成,如地球的卫星——月球。当然有的行星没有卫星。

宇宙的过去是怎样的?宇宙的现在是什么样?宇宙的将来会怎样?这也许永远是一个谜,一个令人无限神往的谜。

用仪器寻找上帝

上帝在哪儿呢?古代西方许多信仰上帝的人,希望科学家用仪器寻找上帝。天文学家利用天文望远镜观察星空成为天文观测的唯一手段。科学家没有用仪器寻找到上帝,却创立了天文学,研制出了空间探测器。

空间探测器是探测宇宙的飞行器。探测器用科学仪器探测宇宙的过去、现在、将来;探测宇宙的深度和广度。许多科学家正为此辛勤工作着,任务就是为了解开宇宙的奥秘。

目前,天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间,也就是能够知道有一个总星系。

什么是光年?光年是一种长度单位,而不是时间单位。因为宇宙空间太大,用一般的度量单位表达是很难的,所以科学家用速度最快的光速来测量宇宙的距离。光年是一种长度单位宇宙:用光年计算距离

光在真空中的速度是约30万千米每秒。一天的时间共86400秒,光每天走259亿千米;一年365.25天,光一年走的路程约94600亿千米。天文数字的特点就是:数字大,大得不可想象。天文学告诉了我们一个宏观世界。地球到月球的距离约38万千米,光仅需1.3秒就到了。光从太阳到地球需时约8分钟。

在天文学中,表示速度与距离的关系,还使用一种计量单位——天文单位。按国际天文学联会定义:天文单位是长度单位,用太阳到地球的平均距离约1.5亿千米作为一个天文单位。如木星距离太阳5.2天文单位,约7.8亿千米。

人类已知距离太阳系最近的恒星为半人马座比邻星,它与我们地球相距4.22光年。从银河系的一端到另一端,将需要10万多光年。总星系有多大?至于总星系之外还有没有别的总星系,或还有多少个总星系,那都是科学之谜,等待着人类去探索。

巨大的银河系

因为银河系长得像一条亮带,古代中国称之为银河。许多科幻电影都以银河系为战场。这个战场有多大呢?告诉你吧,银河系的直径大约为10万光年。

银河系的外形像一个中间厚、边缘薄的扁平盘状体。圆盘部分称为银盘,银盘的直径为10万光年,中心(又称银心)厚约1万光年,边缘厚3000~6000光年,由年龄不满100亿年、重金属含量较高的星球组成。银河系的主要物质都密集在这个盘状结构里。银盘是银河系的主体。

银盘外是由稀疏的恒星和星际物质组成的一个球状体,包围着银盘。这个球状体称为银晕。银晕的外侧是不能用可见光看到的天体,因此被称为暗晕。哈勃太空望远镜发现银河系的起源4只旋臂的银河2只旋臂的银河系

根据太空望远镜和几十年的探索,人们大约知道银河系中至少有2000亿颗星星,其中大约400亿颗集中在中央的核球上,四周缠绕着四只旋臂。人马座、定规座、半人马座和英仙座旋臂是气体和尘埃物质混杂的区域。太阳坐落在位于人马座和英仙座之间的一条小旋臂——猎户座旋臂附近。核球的直径为3000光年,呈椭球形,由年龄超过100亿年的老年星球构成。银河系的历史估计有130多亿年。

2008年美国科学家公布的照片显示,银河系只有2个旋臂。它们分别是半人马座旋臂和英仙座旋臂。这种新学说对存在多年的4个旋臂的学说是一次严重的挑战。银河系到底存不存在旋臂?究竟有几条旋臂?是连续的、对称的旋臂还是零散的、局部的旋臂?到目前为止,仍然存在着激烈的争议。

那银河系是怎么形成的呢?科学家根据观察认为,银河系诞生于很久很久以前的一次宇宙大爆炸,大爆炸产生的气体和尘埃凝聚为星云,许多星云经过漫长的凝聚、演化成为许多恒星,有的成为行星。每一个恒星周围都有许多行星和行星的卫星。银河系里有一个咱们人类生存的星系——太阳系。

多彩的太阳系

很多人都知道,太阳系位于银河系一个叫做猎户座臂的旋臂上,逆时针旋转。太阳距离银河系的中心大约26000光年,如果绕银河系的银心旋转一周,需要2.5亿光年。人类得到这个科学的结果,用了将近2000年的时间。

人类一直在探索宇宙的秘密。如太阳的光和热是怎么来的?为什么有昼夜交替?月亮为什么有圆缺?为什么会有一年四季的变换而且周而复始?为什么有流星划过、日月食的奇迹、彗星的来临?天有无边际?天是什么时候如何形成的?等等。但在当时的科学水平下,人类无法解释各种天文现象。

早在1700年以前,中国古代天文学家落下闳、张衡、祖冲之等,通过观测太阳等恒星,确定一年的节气和时间,还产生了天圆地方,天没有一定形状、无限高远,日月星辰都飘浮在空中等宇宙理论。

在西方,1700多年前,有一个叫托勒密的人,认为地球是宇宙的中心,太阳、月亮都围绕地球运转,创立了“地心说”。500年前,波兰天文学家哥白尼认为太阳是宇宙的中心,地球等行星围绕太阳运转,这就是著名的“日心说”。

哥白尼的“日心说”是建立在科学的基础上的。“日心说”从根本上改变了不科学和唯心的宇宙观,但哥白尼却被迫害,其科学著作《天体运行论》被列为禁书。

真理是封锁不住的。开普勒的行星运动定律、牛顿的万有引力定律,都支持哥白尼的伟大学说,许多科学家继承和发展了哥白尼的学说。1882年,罗马教皇不得不承认哥白尼的“日心说”是正确的。

近一百年,人类对天体的研究由太阳和太阳系逐步扩展到恒星世界、银河系、河外星系和星系团,及宇宙的结构和演化。

今天,人类有卫星、空间探测器、射电望远镜等先进仪器;人类已登上月球,火星车已进入火星深处,探测器正飞出太阳系……

宇宙神秘的面纱已徐徐掀开,浩瀚无垠的宇宙展示了一个已知的太空世界,而茫茫太空中还有更多星辰的秘密等着人们去探寻!

太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的星系。太阳系最大范围可延伸到1光年以外。太阳系的主要成员有:太阳、八大行星、无数小行星、众多卫星,包括地球的卫星——月亮,还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。

天文学家把各种星体进行了分类。以太阳系为例:围绕银河系运行的,能自己发光和热的称为恒星,如太阳;围绕恒星运行,自己不发光和热,但能自转或不自转的称为行星;围绕行星运行的称为卫星。太阳系的家族

在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其他天体的总和不到太阳的0.2%。太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,其他行星绕太阳公转。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星。八大行星与太阳相比,最大的木星也显得十分微小,不值一提。太阳系行星的排列

八大行星与太阳的距离从近到远排列依次为:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。地球排列在第三位。原来还有一颗最远的行星——冥王星,曾被列为第九大行星,2006年因体积太小被除名。八大行星都在接近同一平面的近圆轨道上,逆时针方向绕太阳公转。

八大行星按体积大小排列依次为:木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。木星是八大行星中的大块头,体积、质量最大。木星还拥有最多的卫星,目前已经发现了69颗卫星。看样子,块头大也有好处,多子多福。地球在八大行星中属于小弟弟,排倒数第四。八大行星在太阳面前是小巫见大巫太阳系内行星的大小排行榜

金色的太阳

太阳位于太阳系的中心,年龄大约50亿年。

从人类赖以生息繁衍的地球向外看,天空最引人注目的就是给人类光明和温暖的、灿烂辉煌的太阳。太阳是一颗自己能发光发热的星球。万物生长靠太阳。

人们看到的太阳表面叫光球层。光球以上的部分是色球层,色球层的外围是日冕层。这样三个层面合起来构成了太阳的大气层。太阳的直径约为140万千米,地球的直径约为1.27万千米,太阳与地球相比,太阳的直径约为地球直径的110倍。太阳的体积大约是地球体积的130万倍。太阳的结构包括:太阳的核心、辐射、对流层、光球层、色球层、太阳黑子、日珥和日冕。

太阳的外壳大部分为气体,密度很小,但越往里面,物质越稠密,密度越大。核心的密度可能为160克/立方厘米,比钢的密度还大将近20倍。太阳总质量约为2.0×1030千克,是地球质量的33万倍。

太阳的表面温度大约为6000℃,它每时每刻都在稳定地向宇宙空间发射能量,其中只有约22亿分之一的能量,主要以辐射形式来到地球,成为地球上光和热的主要来源。太阳的立体图像

2006年10月26日,美国国家航空航天局发射了两颗太阳探测器。2011年2月2日,经过4年多的空间旅行,它们分别运行到太阳两侧,首次拍摄了太阳立体照片。科学家根据照片和太阳动力学观测数据,合成了太阳的立体图像。这是太阳物理学的重要时刻。太阳探测器首次确认太阳是一个球形。2011年2月6日,美国国家航空航天局首次公布了整个太阳立体图像。太阳探测器重620千克,由美国约翰?霍普金斯大学应用物理实验室研制。

蓝色的地球

地球学家发现,地球上最古老的岩石的年龄为44亿年。所以,科学家判断,地球远在46亿年以前起源于原始的太阳星云。

地球是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第三颗。地球有一个天然卫星——月球。地球的直径为12756.3千米,在24八大行星中大小排行是第五;质量是5.9×10千克。人类的家园——地球

你如果插上了天使的翅膀,就可以在浩翰的太空中,像欣赏一颗璀璨的美玉一般观看我们的家园。地球自西向东自转,同时围绕太阳公转。地球自转与公转运动的结合,产生了地球上的昼夜交替和四季变化。地球自转的速度是不均匀的。同时,由于日、月、行星的引力作用以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用,使地球自转轴在空间和地球本体内的方向,都会产生变化。地球自转产生的惯性离心力,使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀,成为目前的略扁的旋转椭圆球体,南北极的半径比赤道半径约短21千米。

地球外部有大气层,还有磁层,形成了围绕地球的外套。地球的表面积共51007万平方千米,其中地球海洋面积为36174万平方千米。地球的内部结构

地球内部有核、幔、壳结构。地壳厚度 80.465千米;地幔深度 2808.229千米;地核分为外核和内核,外核的半径是3482.525千米。

科学家经常说哪个星球神秘,哪个星球奇妙。其实最神秘、最奇妙的星球是我们这个星球——地球。地球上有厚厚的大气层保护着,氧的含量恰到好处。别的星球呢?金星永远被炽热的气体所包围;火星周围笼罩着一层冰冷的二氧化碳;月球上根本就没有空气。

地球的直径约12756千米,1个大气压。如果变成15756千米,地球表面的空气层的重量将加倍,我们的身体也要承受2个大气压力,氧气会变得稀薄,不够我们呼吸用。如果地球的直径缩小十分之一,就会导致引力减小,人类像袋鼠一样跳跃前进。

地球自转的倾角是23°27′。这个角度巧妙至极。它使地球上有了春夏秋冬。如果倾角是45°,地球上绝大多数地区的夏天会像赤道一样的炎热,冬天会像南北极一样的严寒。

地球与太阳的平均距离为1496亿千米,也是恰到好处。只有这样的距离,太阳照在地球上不至过热和过冷。太阳与地球的距离,若减少或增加十分之一,要么被灼热的阳光烤焦一切,要么就变成了一颗冰球。

月亮与地球的平均距离为38万千米,也是恰到好处的。假设它们的距离是10万千米,海水会被月亮的引力吸引,整个大陆每日淹没两次!

大自然很奇妙。为什么只有地球适合人类与生物生存呢?为什么地球上的生物要靠太阳供给光与热能?是人类选择了地球,还是地球选择了人类?是谁设计了这一切呢?

灰色的月亮

地球与月球的大小

哥白尼在500年前的《天体运行论》中写道:“月球是地球的卫星。一个月绕地球转一周。”月球是地球的天然卫星。

月亮因为一个月绕地球转一周,所以称为月球。月球的年龄大约有46亿年,是地球唯一的天然卫星。月球直径约3476千米,是地球的十一分之三;体积只有地球的四十九分之一;质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的八十一分之一,重力只有地球重力的六分之一。

月球有月壳、月幔、月核等分层结构。最外层的月壳平均厚度为60~65千米。月壳下面到1000千米深度是月幔,占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000℃,很可能是熔融状态的。灰色的月球

月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”。明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。

从地球上看,月球好像只会公转不能自转,一面永远向着地球。月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。其实,月球也会自转。由于月球的自转周期与公转周期完全一致,所以从地球上看月球,一面永远向着地球。当月球探测器运行至月球背面时,也将无法与地球直接通信。

月球上很荒凉。因为没有大气,再加上月面物质的热容量和导热率又很低,所以月球表面昼夜的温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方温度高达127℃;夜晚,温度可降到-183℃。既然月球那么荒凉,为什么人类对它那么感兴趣呢?月球的阴晴圆缺变化

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