作者：[荷]霍弗特·席林（Govert Schilling)
出版社：人民邮电出版社
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视觉之旅 神秘的星际空间(彩色典藏版)试读：
引言
美国国家航空航天局的“旅行者”2号探测器离开地球的距离已接近160亿千米。发射于1977年的这个探测器分别在1979年和1981年飞掠了木星和土星，之后又在1986年和1989年分别造访了天王星和海王星。现在它正在朝
太阳系
的边缘进发，向外进入星际空间。不过，即便以超过55 000千米的时速，它要运行到离另一颗恒星近而离太阳远的地方，仍将需要花上数万年的时间。宇宙空间之大，超乎想象。有着种类繁多行星、卫星、小行星和彗星的太阳系只不过是茫茫宇宙大海中的一个小水滴。它就像我们屋后的小院，从中可以眺望到宇宙的街道、城市、国家乃至整个世界。
2011年，Black Dog & Leventhal出版社推出了马库斯·乔恩的《图解太阳系：探访我们的宇宙家园和邻居》一书。它带领读者进行了一次震撼的探索之旅，探访地球的兄弟姐妹和它们如影随形的卫星。而本书在简要浏览我们的行星系统之后，将带你前往更为遥远的地方，进入恒星和星云、脉冲星和星团、超新星爆炸和黑洞以及星系和星系团的疆域，直至空间的边缘和时间的开端。本书最后由威尔·蒂里奥绘制的星图集将帮助你找到畅游夜空的道路。
在从此时此地前往宇宙深处的过程中，我们会遇到其许多著名的成员，例如恒星参宿四、猎户星云、昴星团和仙女星系。但这并非宇宙“社交网络”的全部。天文学家现在已经知晓所有这些天体之间是如何联系的。它们一起讲述了宇宙演化的精彩故事，从宇宙大爆炸中最初的密度涨落，到星系的形成，再到恒星、宜居行星的诞生，最后是生命的诞生。
随着一些另类天体被发现，例如蓝离散星、强磁星和类星体，再加上神秘成分的浮现，例如暗物质和暗能量，宇宙已变得越来越复杂。本书的大部分内容在25年前是写不出来的，因为我们当时的认知有限。
此外，即便写得出来，你也肯定会错过由空间和地面的大型望远镜所拍摄的华丽照片。我们有幸与哈勃空间望远镜和欧洲南方天文台在智利建造的甚大望远镜生活在同一个时代，这些敏锐的光学仪器获得的大量图像触发了我们如伦勃朗和凡·高般的丰富想象力。
我有幸在马库斯·乔恩先前那本关于太阳系的著作基础上写作本书。在写作文字和选择插图的过程中，我再一次体会到我们自己身处的宇宙有多么神奇。那么，就请你和我一起前往深空旅行，去欣赏美景，去了解这个世界的广袤和奇妙吧！太阳系
这里的一切都关乎于太阳无论是字面上的，还是象征意义上的。太阳的质量占据了太阳系总质量的99％，它几乎完全由氢和氦构成，它们是大自然中最轻的两种元素。剩下的1％——行星、卫星、小行星、冰质矮行星和彗星——不过是太阳诞生时的残留物。我们的地球就像是火山上沙砾堆中的一粒沙子。
太阳系是我们的宇宙后院，太阳是我们的母亲，行星是我们的兄弟姐妹。这是一个组织严密的家庭，在靠近太阳的地方有4颗较小的岩质行星，在更远的地方则有4颗气态巨行星。所有行星都沿着同一方向且几乎在同一个平面内围绕太阳公转。仅仅当在银河系中发现了其他行星系统之后，我们才意识到自己所处的生活环境之宁静、纯粹且具有规则绝非理所当然。
在太阳系中，有一颗行星鹤立鸡群。它就是地球。地球有着液态水海洋，富氧的大气层，以及丰富多样的生命形式，从微观单细胞生物到巨杉和蓝鲸。我们的存在与宇宙休戚相关。我们身体的细胞由宇宙物质构成，生命的基本单元则由彗星和陨石带到地球上。与此同时，我们还不断地受到来自宇宙的灾难威胁，它们可以轻易地摧毁我们所在的这颗“蓝色星球”上的一切生命。
在银河系中的一个偏僻角落，我们的太阳系是包括地球在内的各种各样行星的家园。
太阳谜题
小档案
名称：太阳
直径：1 392 000千米
自转周期：25.4天
质量：328 946×地球［这里表示（地球）质量，全书下同—编辑注］
表面重力：27.9×地球［这里表示（地球）重力，全书下同—编辑注］
年龄：46亿年
距离：1.496亿千米
宇宙中大约有一百万亿亿颗恒星，其中位于银河系内的还不到总数的一百亿分之一，但仍达到了数千亿颗。在银河系中的这些恒星中有一颗便是我们的太阳，它是地球上所有生命的能量来源。它不过是扎在宇宙无垠黑暗中的一个“针眼”，但却给予了我们不可缺少的光和热。
类似太阳的恒星在其构成上惊人地简单。它们都由约75％的氢和24％的氦组成，更重的原子只占据了太阳的1%。所有这些气体在其自身引力的作用下，都被挤压进了一个球体内。随着逐步深入这个球体的内部，温度和压强逐渐增大，其中核心处的条件极端到核反应可以自发地进行。能量以光和热的形式，从太阳炽热的表面向外辐射。事情就这么简单。
然而，太阳也给我们出了许多难题。没有人知道太阳的稀薄大气——日冕——到底是如何被加热到超过100万摄氏度的。扭曲的磁场会产生温度较低的黑子和强大的太阳耀斑，后者会把高能带电粒子吹入太空，但为什么太阳11年的活动周期有时会跳过几个节拍，太阳又是如何影响地球气候的，仍然还不清楚。不过，我们知道的是，一个非常强大的太阳耀斑可以烧坏电网，导致通信网络瘫痪，彻底摧毁我们脆弱的技术文明。
坐落于西班牙加那利群岛拉帕尔马的瑞典太阳望远镜捕捉到了太阳黑子外围半影区域的细节。
如这一由25幅极紫外图像合成的影像所示，从2012年4月到2013年4月间，太阳活动区率先出现在了其赤道南北两侧。
从太阳表面一个活动区喷射出了一道巨大的缎带状高温气体。
在这幅于2010年3月30日所获得的多波段太阳图像中，不同的颜色代表了不同的气体温度：红色的区域温度较低，蓝色和绿色的区域则温度较高。
铁与岩石的星球
小档案
名称：水星
距离太阳：5 790万千米
公转周期：88天
直径：4 880千米
自转周期：58天15小时31分
质量：0.055×地球
表面重力：0.37×地球
卫星数目：0
名称：金星
距离太阳：1.082亿千米
公转周期：225天
直径：12 103千米
自转周期：243天00小时27分
质量：0.815×地球
表面重力：0.91×地球
卫星数目：0
名称：地球
距离太阳：1.496亿千米
公转周期：1年
直径：12 756千米
自转周期：23小时56分04秒
质量：6×1024千克
表面重力：1g
卫星数目：1
名称：火星
距离太阳：2.28亿千米
公转周期：1.88年
直径：6 794千米
自转周期：24小时37分23秒
质量：0.11×地球
表面重力：0.38×地球
卫星数目：2
我们太阳系的4颗内行星——水星、金星、地球和火星——也被称为类地行星。从外表来看，它们全然不同，但内在其实十分相似，都有着一个由铁和镍构成的金属核心以及一层由岩石构成的地幔。它们都是由重元素组成的，这也解释了它们为什么如此之小。诞出太阳和行星的星际气体和尘埃云仅包含少量的重元素。在太阳系的内部区域中，新生太阳发出的辐射会把挥发性气体吹入太空，只有较重的物质才能留存下来形成行星。
尽管在地球上陨击坑基本上都已被侵蚀或者被地质活动抹去了，但在4颗内行星上，它们却是动荡的早期宇宙所留下的印迹。在极遥远过去的一次毁灭性碰撞中，水星岩石地幔的很大一部分被破坏，使水星具有一个相对较大的铁质核心。金星的逆向自转、月球的起源以及火星早先浓密大气的消失可能都源于类似的宇宙灾难。虽然水星可能一直处于干旱状态，但相比现在，金星、地球和火星在40多亿年前却彼此更为相似。不过，由于失控的温室效应，金星“蒸干”了水分，火星也失去了它的海洋并冷却成了冰冷的岩石沙漠。只有在地球上，生命才能延续。
2005 年 11 月，当美国国家航空航天局的“勇气”号火星车拍摄这幅火星的全景图像时，它正从赫斯本德山向下行驶。
浓密的二氧化碳大气遮蔽了金星的表面，其中还有厚厚的硫酸云。
按比例显示的类地行星。有着巨大镍铁核心的水星是这4颗中最小的。
火星可能是最像地球的行星，但它没有地表液态水和浓密的大气。
温暖且湿润，正如其名，这颗“蓝色星球”是太阳系中唯一承载有丰饶生命的星球。
经红外测量，在金星的一座盾状火山之巅发现了一个高温斑点，表明它可能仍存在地质活动。
冰和气的巨行星
小档案
名称：木星
距离太阳：7.782亿千米
公转周期：11.86年
直径：142 200千米
自转周期：9小时55分30秒
质量：317.8×地球
表面重力：2.37×地球
卫星数目：65
名称：土星
距离太阳：14.3亿千米
公转周期：29.46年
直径：120 500千米
自转周期：10小时39分22秒
质量：95.2×地球
表面重力：0.93×地球
卫星数目：62
名称：天王星
距离太阳：28.6亿千米
公转周期：84.02年
直径：51 120千米
自转周期：17小时14分24秒
质量：14.5×地球
表面重力：0.89×地球
卫星数目：27
名称：海王星
距离太阳：44.8亿千米
公转周期：164.77年
直径：49 530千米
自转周期：15小时57分59秒
质量：17.1×地球
表面重力：1.12×地球
卫星数目：14
在太阳系寒冷的外部区域，有更多的物质可用于构建行星。挥发性分子，例如水蒸气、甲烷和氨，会在这里凝聚成冰晶，它们不会轻易被来自新生太阳的辐射吹走，由此使这4颗巨行星形成了体积和质量都相对较大的核心。它们的引力会吸引大量的氢气和氦气。这一过程的结果是形成了4颗没有固体表面却有着风暴肆虐浓厚大气层的气态巨行星。
相比于木星大气层中的大红斑、围绕土星北极的神秘六边形飓风、各式各样的风暴系统以及海王星上难以想象的风速（时速超过2 000千米）等自然现象，地球的飓风和龙卷风不过是小巫见大巫。这些巨行星的内部状况也非常怪异：在木星和土星最深处的气体被压缩成了液体，甚至还具有了类似金属的特性；天王星和海王星的幔则由超致密的“暖冰”构成，其成分是水、氨和甲烷。
美国的伽利略探测器和卡西尼探测器对木星和土星进行了长期的近距离研究。但我们对天王星和海王星的了解则要少得多，它们分别直到1781年和1846年才被发现。在1986年和1989年，“旅行者”2号探测器短暂造访了这两颗冰质巨行星，但对太阳系中最外围这两颗行星的所有其他研究则都是通过地面上或者地球轨道上的望远镜来进行的。
巨大的木星有着令人印象深刻的云系和风暴系统，它是太阳系中体积和质量都最大的行星。
这是1989年8月“旅行者”2号探测器飞掠时所拍摄的海王星。海王星是太阳系中距离太阳最遥远的行星。
木星的大红斑足以同时容下两个地球，它是一个已肆虐了几个世纪的巨大反气旋风暴。
对于在1986年1月飞过天王星的“旅行者”2号探测器来说，天王星不过是一颗平淡的气态星球。
如美国国家航空航天局的卡西尼探测器所拍摄的这幅惊人照片所示，在土星的昼夜平分点，阳光会正好从侧面照射土星和它的光环。
在近红外波段下可以看见位于土星北极的旋涡飓风，其直径有2 000千米。
行星的随从
1610年，伽利略发现并非只有地球拥有环绕它的卫星，其他行星也有卫星。伽利略发现了4颗围绕木星的卫星。得益于越来越强大的望远镜和越来越灵敏的照相机，我们发现的行星天然卫星的数量在不断增加，“旅行者”探测器还发现了许多小型的卫星。截至2013年11月，我们发现的天然卫星的总数为180颗，其中有19颗的直径大于500千米。
水星和金星没有天然卫星。我们的月亮可能形成于一次灾难性碰撞的碎片，而环绕火星的两颗小卫星则几乎可以肯定是火星所俘获的小行星。许多环绕巨行星的小型卫星常常有着极其不规则的轨道，它们很有可能是被捕获的天体，就像巨大的海王星卫星海卫一。但是，木星、土星和天王星的大型卫星有着规则的轨道，它们是与其宿主行星在同一时间形成的，它们就好像一个迷你的太阳系。
从木星的卫星木卫一的活跃硫火山，到土星的卫星土卫二的冰喷泉，再到天王星的卫星天卫五陡峭的冰崖，太阳系中的天然卫星呈现出了惊人的地质多样性。不过，迄今最有趣的还是土星的卫星土卫六，它是唯一拥有浓密大气的天然卫星，而且还存在液态甲烷湖泊。许多小行星和冰质矮行星也拥有大小不等的卫星，这无疑为它们的形成提供了线索，但具体的内容我们还不清楚。
土星的卫星土卫七直径仅几百千米，呈不规则形状，含有多孔的水冰物质。
土卫二是土星的一颗小型冰质卫星。它的直径只有约500千米，但在其表面之下却拥有一个可能承载着微生物的海洋。
如该伪彩色图所示，木星的卫星木卫二冰质的表面上布满裂缝和山脊，这表明其拥有一个由液态水构成的地下海洋。
月球上布满了宇宙撞击的伤疤，这些撞击中的大部分都发生在几亿年前。
在美国国家航空航天局喷气推进实验室“旅行者”探测器的一个项目中，科学家为木星的卫星木卫一起了一个绰号，叫“比萨卫星”。在太阳系中，没有其他的天体具有如此活跃的火山活动。
红外观测和雷达测量揭示出土星巨大卫星土卫六的冰冷表面有液态甲烷湖泊。
火星两颗小型卫星中较大的是火卫一，它呈马铃薯形状，上面遍布着陨星撞击的痕迹。
巨行星周围的光环
巨行星不仅有大量卫星的陪伴，它们中的每一颗还都拥有由尘埃、碎石和冰块所组成的光环系统。不过，从地球上仅用小型望远镜就能看到的只有土星光环。1610年，伽利略在意大利首次观测到了土星光环，但第一个认识到其真正本质的是17世纪中叶的荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯。
木星稀薄光环中的尘埃粒子是由微陨星撞击其4颗内层的卫星所产生的。天王星和海王星暗尘埃环以及不完整光环弧的起源和寿命至今仍是个谜。土星宽大而明亮的光环由大小不等的岩石和冰块构成，它们可能是一颗被瓦解的小型卫星所留下的遗骸。
从2004年起，卡西尼探测器就一直在仔细地研究土星光环。它不仅获得了其华美的照片，还为人们对于土星卫星与光环粒子间的相互作用以及密度波的起源和它对粒子聚集成大型结构的激发作用的认识提供了重要信息。土星光环系统还是研究其他盘状结构的独特实验室，这些结构包括旋涡星系以及年轻恒星周围的原行星盘。
在大约 1 000 万年后，火星也将被一个岩石环所围绕。火星的卫星火卫一正在螺旋式地慢慢落向火星，在遥远的未来，它将被潮汐力撕碎。
使用位于美国夏威夷莫纳克亚的直径10米的凯克望远镜，通过红外观测揭示出了天王星黑色的薄环。
美国国家航空航天局的“旅行者”2号探测器于1989年8月所拍摄的海王星光环弧。
土星令人印象深刻的光环系统看上去就像一张老式唱片，但相比于其直径，它其实相当薄：光环直径为275 000千米，但厚度只有20米。
被太阳从背后照亮时，木星稀薄的尘埃环和它的大气层在“旅行者”探测器所获得的这幅图像中清晰可见。
当美国国家航空航天局的卡西尼探测器飞过土星的阴影时，它拍摄了这幅土星黑夜半球和背光光环系统的图像。地球就位于土星主光环左边缘的上方。
埋藏其中的小卫星的引力扰动可以把光环粒子抬升出其中央平面，上演令人惊叹的光影秀。
小即是美
在19世纪的第一天，朱塞佩·皮亚齐在火星和木星轨道之间发现了一颗新的“行星”。这一新发现的天体被称为谷神星。很快智神星、婚神星和灶神星也被发现了。直到半个世纪后，当天文学家发现了更多具有类似轨道的小天体时，他们才意识到这4颗“行星”其实并不够格被归类为小行星。
2006年，历史在冥王星身上重演。自1930年被发现以来，它一直被认为是第9颗行星。直到人们在海王星轨道之外发现了大量其他的冰质天体之后，它才失去了行星的称号。这些冰质天体都有着相似的大小和特性，具有偏心率和倾角都不相上下的轨道。
火星轨道之外小行星带内的岩质天体是类地行星形成的遗迹。海王星轨道之外柯伊伯带内的冰质矮行星则是巨行星形成的遗迹。在引
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