作者：何水明
出版社：汕头大学出版社
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宇宙：从里到外的宇宙试读：
前言
科学探索是认识世界的天梯，具有巨大的前进力量。随着科学的萌芽，迎来了人类文明的曙光。随着科学技术的发展，推动了人类社会的进步。随着知识的积累，人类利用自然、改造自然的的能力越来越强，科学越来越广泛而深入地渗透到人们的工作、生产、生活和思维等方面，科学技术成为人类文明程度的主要标志，科学的光芒照耀着我们前进的方向。
因此，我们只有通过科学探索，在未知的及已知的领域重新发现，才能创造崭新的天地，才能不断推进人类文明向前发展，才能从必然王国走向自由王国。
但是，我们生存世界的奥秘，几乎是无穷无尽，从太空到地球，从宇宙到海洋，真是无奇不有，怪事迭起，奥妙无穷，神秘莫测，许许多多的难解之谜简直不可思议，使我们对自己的生命现象和生存环境捉摸不透。破解这些谜团，有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。
其实，宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜，使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术的发展日新月异，达到了很高程度，但对于那些奥秘还是难以圆满解答。尽管经过古今中外许许多多科学先驱不断奋斗，一个个奥秘被不断解开，推进了科学技术大发展，但随之又发现了许多新的奥秘，又不得不向新问题发起挑战。
宇宙世界是无限的，科学探索也是无限的，我们只有不断拓展更加广阔的生存空间，破解更多的奥秘现象，才能使之造福于我们人类，我们人类社会才能不断获得发展。
为了普及科学知识，激励广大青少年认识和探索宇宙世界的无穷奥妙，根据中外最新研究成果，编辑了这套《青少年科学探索营》，主要包括基础科学、奥秘世界、未解之谜、神奇探索、科学发现等内容，具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。
本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大青少年读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
神秘难测的金星
金星是太阳系八大行星中距地球最近的一颗行星，在地球内侧的轨道上运行。它也是浩瀚星空中最亮的一颗启明星。但是金星总是被浓厚的云层包围着，即使用天文望远镜也很难窥见它的真面目。
金星的外表最像地球，且质量和大小都同地球相近，因此人们一直把它看作是地球的孪生星球。然而，金星在许多方面也与地球迥然不同，它逆向自转，而且速度很慢，周期为243天，比它绕太阳公转的周期还长18.3天，也就是说金星上的一天比地球上的一年还长。
由于金星上面的大气实在太厚，超过地球大气浓密近百倍，而且总是一面朝向地球，另一面要隔200年才能看见一次，所以在20世纪50年代以前谁也不知道它是什么模样。当雷达的回波传到地球之后，人们无不为之惊奇：原来在浓密的大气之下，金星是一个表面温度高达480摄氏度的火球。同时，金星上有无数火山不断喷发，加剧了金星上大气的对流，形成了一年到头的狂风，风力比地球上的台风还要猛烈6倍。
面对这样的高温和充满狂风的世界，空间探测器也很难接近它进行考察。前苏联于1961年2月12日发射的“金星1号”，是第一个飞向金星的探测器。这个探测器重643千克，在距金星96000千米处飞过，进入太阳轨道后由于通信中断，没有了探测结果。1967年1月12日发射的“金星4号”，于同年10月18日直接命中金星，它测量了大气的温度、压力和化学组成，第一次向地面发回探测数据。“金星4号”的质量为1100千克，装有自动遥测装置和太阳能电池板。发射5周后，“金星4号”上的通信和探测仪器开始按计划工作。“金星4号”的登陆舱直径1米，质量383千克，其外部还有一层很厚的防热材料。
在金星大气阻力的作用下，“金星4号”速度减小至300米/秒，然后降落伞张开，在进入大气层后大约一个半小时在金星表面硬着陆。此时通信突然中断，可能是因为登陆舱的天线损坏或登陆舱进入到岩石的背面，也可能是由于金星大气的温度和压力比预料的高得多，导致登陆舱在降落过程中损坏了。在登陆舱穿过大气层的94分钟内，发回了金星的测量数据。这是人类获得的第一批金星实地考察资料。延伸阅读前苏联的“维加1号”和“维加2号”探测器，在1985年6月9日和13日与金星相会，向金星释放了充氦气球和着陆舱，它们携带电视摄像机对金星大气和云层进行了探测，探测了金星的高速大环流，钻探和分析了金星的土壤。
金星表面的温度
由探测器发回来的直接测量结果，我们知道了金星的表面温度大约是470摄氏度，表面压力是90个大气压。这样高的温度和压力，在金星上烤牛排都用不着买烤箱或微波炉了。
金星的表面温度为什么这样高呢？原来，金星大气层里的主角是二氧化碳，其含量高达90%以上，配角是水蒸气，还有少量的其他气体。金星的大气层和云层像半透明的“天窗”把金星团团围成一个巨大的温室。当太阳光透过“天窗”到达金星表面时，金星表面受热升温，并尽力将热量反射到空中。但温室的“天窗”会对热量反射严格把关，不让热量通过，只有一点点漏网，这样，太阳的热量就被积蓄下来，金星的表面温度升高了，并稳稳地站住在470摄氏度左右。可见，地球如果不注意工业二氧化碳的排放量，也会产生温室效应。
作为体积、密度、质量与地球相近的“姐妹星”，金星的气候为何与地球大相径庭？其严重的温室效应是如何形成的呢？金星上大气的逃逸，被认为是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大气所笼罩，从而导致严重温室效应的原因。该研究成果对揭示金星大气的演化以及气候变化具有重要意义，同时对地球气候长期演化研究也有借鉴意义。
金星的大气中二氧化碳的大量存在，造成严重的温室效应，导致金星表面温度如此之高，只有云层顶端的环境比较接近地球。温室效应使金星表面温度各处相差无几，始终是足以熔化锡、铅、锌之类金属的高温。
大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着。在近赤道的低地，金星的表面极限温度可高达500摄氏度。如果没有这样的温室效应，温度会比现在下降400摄氏度。尽管金星的自转很慢，但是由于惯性和浓密大气的对流，昼夜温差并不大。大气上层的风只要4天就能绕金星一周来均匀地传递热量。延伸阅读金星同月球一样，也具有周期性的圆缺变化，但是由于金星距离地球太远，我们肉眼是无法看到的。金星的相位变化，曾经被伽利略作为证明哥白尼的日心说的有力证据。
木星可能变成太阳
木星是太阳系中体积最大的一颗行星，它的体积是地球的1300多倍，质量也大得惊人，是其他七大行星总和的2.5倍还多，而且木星还有16颗卫星。因此，木星素来有太阳系“老大哥”的称号。
然而，这位“老大哥”个子虽大，却非常软弱无力，其平均密度还不及地球平均密度的1/4，平均每立方厘米的物质仅重1.33克，只比地球上的水稍重一点点。
这就告诉我们，木星是液态的星球。木星也的确没有地球陆地那样的固体表面，其表面是液态氢形成的“海洋”。
如果我们人类能够登上木星，那在木星上是站不住脚的，我们只能像鱼儿一样游动着前进，或者把宇宙飞船建成像船舶一样，然后手握船桨在木星上荡漾。
木星上的氢气之所以会变成液态的形式，是因为木星自身重量和体积太大的缘故。木星是特殊的行星，这不仅因为它个大而且重，还因为它具备了恒星的某些特征。
首先，木星表面的温度为零下148摄氏度，而根据木星从太阳那里获得的能量计算，木星表面的温度应该只有零下168摄氏度才对，那么中间20摄氏度的温差是怎么回事呢？
不仅如此，我国天文学家经过长期的研究发现，几千年来，太阳系的亮度正在呈现减弱的趋势，而木星却相反，它的亮度每年竟然会增加2%，难道木星内部存在热源？
科学家们深入地研究，结果发现木星释放的能量是它从太阳那里所获得能量的两倍，这就说明其中的能量有一半来自于木星内部。
行星是无法自己发光发热的，那么发光发热的木星又怎么会归属于行星呢？所以很多科学家认为，木星并不是严格意义上的行星，他们相信，未来的木星将会演变成真正的恒星。
木星是由液态氢和一些氦气所构成，它同太阳有着类似的大气成分。虽然木星目前的体积和质量分别只及太阳的1/1000。但科学家们指出，木星凭借自身巨大的引力，正在吸收大量的星际气体和尘埃，木星的质量必将朝着越来越大的方向发展。而一旦木星质量比现在再大10多倍，它内部的物质就会发生热核反应。
何况，木星还在不断吸收太阳的热量，长此以往，木星的能量将会越来越大，越来越热，越来越亮。
这样，若干年后，当太阳临近暮年之时，木星就可能一跃成为恒星，从而取代太阳的地位，最终会像太阳那样普照大地。延伸阅读木星，距太阳按照由近及远的顺序为第五，也为太阳系体积最大、自转最快的行星。我国古代称为“岁星”。西方一般称为“朱比特”，源自罗马神话中的众神之王，相当于希腊神话中的宙斯。
水星上面是否有水
有人说水星上面一定全是水吧，其实不然，水星和水完全是两回事。水星是我们中国人的叫法。古希腊人因为看到水星的运行速度快，绕太阳的公转时间最少，所以把希腊神话中跑得最快的信使“mercury”，即“墨丘利”的名字作为水星的名字，直至现在，英文里水星的名字还叫“mercury”呢！
在太阳系的行星中，水星“年”时间最短，但水星“日”却比别的行星更长，水星绕太阳一周需要88天，而自转一周是58.65天，地球自转一周就是一昼夜，而水星自转3周才是一昼夜。
水星上一昼夜的时间，相当于地球上的176天。与此同时，水星也正好公转了两周。因此，人们说水星上的一天等于两年，如果地球人到了水星该是多么不习惯啊！
水星是太阳系成员中最小的一颗行星，个头儿和月亮差不多。水星还是离太阳最近的一颗行星，也许它是太阳系家庭成员中的小弟弟，所以太阳把它“搂”在自己身边旋转，给它更多的“温暖”。因为没有大气的调节，距离太阳又非常近，所以在太阳的烘烤下，向阳面的温度最高时可达430摄氏度。这样高的温度，锡、铅等金属会熔化，水则变成水蒸气，如果水星真的有水，朝向太阳的一面，在烈日暴晒下，也早已化成水蒸气散到宇宙中去了。另外，水星的体积很小，引力也很小，它的引力没能力把这些水蒸气吸引在自己的身旁。水星背向太阳的一面，长期不见阳光，温度在零下160摄氏度以下，所以这里也不可能有液态的水。
水星的昼夜温差近600摄氏度，夺得了行星表面温差最大的冠军，这真是一个处于火和冰之间的世界。
1991年，科学家在水星的北极发现了一个不同寻常的亮点，造成这个亮点的可能是在地表或地下的冰。
水星上真的有可能存在冰吗？由于水星的轨道比较特殊，在它的北极，太阳始终只在地平线上徘徊。在一些陨石坑内部，可能由于永远见不到阳光而使温度降至零下161摄氏度以下。这样低的温度就有可能凝固从行星内部释放出来的气体或积存从太空来的冰。水星的质量只有地球的5%，它的引力太小，没有办法把大气留在自己周围，所以它是没有大气的行星。因此水星上没有风云变幻，也没有电闪雷鸣。延伸阅读当水星受到巨大的撞击后，就会有盆地形成，周围则由山脉围绕。在盆地之外是撞击喷出的物质，以及平坦的熔岩洪流平原。此外，水星在演变过程中，表面还形成许多褶皱、山脊和裂缝，彼此相互交错。
火星未来的归宿
火星是太阳系八大行星之一，其自转轴的倾角也几乎和地球相同。因而，火星也有四季变化，气温比地球低，生存条件仅次于地球。火星与地球明显不同的是，火星的公转周期几乎是地球公转周期的两倍，所以，火星上每个季节要持续6个月，而不是3个月。
火星是我们唯一能用望远镜看得很清楚的类地行星。科学家推测，火星曾比现在更温暖潮湿，可能出现生命。
除了地球之外，太阳系中最适合生命存在的星球恐怕就数火星了。火星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的1.5倍，火星上单位面积所接到的太阳光和热是地球的43%。火星两极地区夜间温度在零下139摄氏度以下，火星赤道中午时的温度可达20摄氏度。火星平均温度在零下23摄氏度以下，这与地球南极洲的年平均气温零下25度接近。
火星的大气非常稀薄，主要成分为二氧化碳和少量的氮、氩、氧等。火星的大气压力只有地球大气压的1/200。水蒸气只有地球大气中水蒸气的1/1000。火星自转一周是24小时37分23秒。它表面重力加速度只有地球表面的2/5。火星围绕太阳公转的周期为687天，相当于地球的两年。
火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体。以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠，会随着季节消长。
2001年10月，美国“奥德赛号”火星探测器进入火星大气轨道并传回大量的观测数据。数据显示，火星南半球上有冰水存在的迹象。接着，美国太空科学研究人员又相继剖析了“奥德赛号”火星探测器发回的数据，结果发现火星表面不深的地方，可能埋藏着多得超出想象、以冰冻状态存在的水，足以支持人类将来在火星进行探险活动。火星地下含冰层的深度随纬度不同而有所差异。在火星南纬60度地区，表面之下0.6米处就是含冰层；南纬75度地区的含冰层相对较浅，距离火星表面仅0.3米。除南半球外，火星北半球也有类似的地下含冰层。火星的泥土含盐量较高。美国“海盗号”探测飞船在火星表面10多米的范围内获取了土壤样品，结果没有发现微生物，也没有找到有机分子。尽管如此，火星仍然是太阳系中最适于生命存在的星球。延伸阅读太空专家研究指出，火星地下冰冻水的水域面积达到57441平方千米，水深281米，比容量4875立方千米的美国密执安湖的2倍还多，足以填满超过114个青海湖。
人类对火星的探测
人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候，第一个火星探测器就开始了它的旅程。
人类从20世纪60年代就开始向火星发射探测器，其中贡献最大的是在1975年8月和1976年6月由美国发射的“海盗1号”和“海盗2号”探测器。美国国家航空航天局的“海盗号”探测计划是有史以来最为成功的火星探测计划之一。它们由两部分组成，一个轨道器和一个着陆器。“海盗1号”成为第一个在火星上着陆，并且成功向地球发回照片的探测器。“海盗1号”的轨道器在轨道上一直工作至1980年8月17日，而着陆器使用核能作为电力来源，在火星表面正常工作超过6年，直至1982年11月13日因错误指令导致失去通信联系为止。“海盗2号”的轨道器在轨道上一直工作至1978年7月25日，而着陆器在火星表面正常工作了3年多，直至1980年4月11日因电池故障导致通信联系中断。“海盗号”火星探测计划总共向地球发回了数万张高清晰照片，而“海盗1号”迄今为止依然保持着在火星表面存活时间最长的纪录。
20世纪70年代，前苏联曾向火星发射探测器，但探测器利用大型降落伞着陆后，就与地面失去了联系。科学家分析，这可能是降落伞在降落时遇上了火星大风暴，狂风使探测器撞上巨石毁坏。
美国吸取了这种教训，通过雷达对火星表面的扫描，选择了一处叫“克里寒”的平原，然后向探测器发出登陆指令，登陆舱接到指令，首先顺利地放下外面的除冰防护罩，展开降落伞，点燃3具减速火箭，缓慢地降落在火星平原上，然后向地球传回第一批火星表面照片。
无线电波途经3亿多千米，历时20分钟才传到地面，从此人类看清了火星的真面目。
到目前为止，人类已经有超过30个探测器到达过火星。这些探测器对火星进行了详细地考察，并向地球发回了大量数据。当然，在火星探测过程中也充满了坎坷，大约有2/3的探测器，特别是早期发射的探测器，都没有能够成功地完成它们的使命。延伸阅读1971年，美国的“水手9号”宇宙飞船飞向火星，从拍摄的照片看，火星是一片赤红色的不毛之地。火星大气只有少量的水蒸气，如果这些水蒸气全部化成水的话，只能覆盖火星表面0.01毫米。
火星上存在生命
很多年来，科学家们一直在研究火星上是否拥有生命。根据目前我们所掌握的知识来看，火星上是有希望存在生命的。
火星探测器“水手9号”从火星上方1600千米的位置上，对火星的所有区域进行观察，并没有发现有生命迹象。但是，用同样的方法，在同样的高度向地球观察，也没有发现地球上有生命迹象。这就表明火星上不一定就没有生命。
火星上的大气非常稀薄，只有地球上大气密度的1%，而且，它的成分几乎都是二氧化碳。还有，火星距离太阳的距离是地球的一倍半，那里的温度会像地球南极洲地区夜间的温度那样低，而在它的两极地带，低温会使二氧化碳冻结成为固体。
如果没有更好的保护措施，人类是无法在这样的环境里生存的。不光是人类，就连地球上的任何动物都无法生存。这是不是就意味着火星上不存在能适应火星条件的高级生命形态呢？应该说，存在的机会很小，但不能说绝对没有。
像地衣一类的植物和细菌类的微生物，它们存在的机会就要大得多，或许，火星上的环境对它们来说还是相当不错的。
火星上有丰富的二氧化碳，肯定还含有水分。有了这些东西，生命就能够形成。既然地球上有某些十分简单的生命形态可以在类似火星的条件下继续生存下去，那么，从一开始就适应于火星条件的生命形态，就更应当如此了。“水手9号”所拍摄的照片表明，火星上的条件不一定总像目前那样严酷：火星上有火山地带，有一座大火山叫尼克斯·奥林匹亚，这座山的直径比地球上的任何一座火山都要大。这表明火星从地质学上说是一个活跃的世界，它正处在变化之中。
火星上有一些曲折的线条，人们都觉得这些东西看起来像是河道。有的天文学家甚至认为，这些线条的外表就能说明，不久以前，这里有水流过。
可能火星会交替着经历两种状态。一种是漫长的冬天，这时候，大部分大气都冻结了，只剩下极其稀薄的一点儿；另一种是漫长的夏季，这时候，全部大气都将化为气体，大气层会跟地球的一样稠密。也许，火星上的生命目前正在火星的土壤里休眠，一到长夏来临，大气浓厚起来，水也流动起来时，那里的生命就会欣欣向荣地生长起来。延伸阅读在火星的低压下，水无法以液态存在，只在低海拔区可短暂存在。而冰倒是很多，如两极冰冠就包含大量的冰。2007年3月，美国国家航空航天局就声称，南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球达11米深。
土星光环的消失
土星，是太阳系里八大行星之一，至太阳距离由近到远位于第六，体积则仅次于木星。土星与木星、天王星及海王星同属气体巨星。
土星有土星环，截止2012年已发现62颗卫星。我国古代称土星为“镇星”或“填星”。
土星可算是太阳系中较为奇特的一颗行星，在望远镜中看来，它的外表犹如一顶草帽，在圆球形的星体周围有一圈很宽的“帽檐”，这就是土星光环，又称土星环。土星戴着的光环曾被认为是不可思议的奇迹。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]