作者：［美］阿博拉姆森（Abramson,A.S.）、［美］娄（Low,M-M.M.）编著
出版社：化学工业出版社
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探索星空试读：
版权信息书名：探索星空作者：［美］阿博拉姆森（Abramson,A.S.）,［美］娄（Low,M-M.M.）[编著]排版：辛萌哒出版社：化学工业出版社出版时间：2015-05-01ISBN：9787122223760本书由化学工业出版社（2017）授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —第一章夜空在一个清朗的夜里，抬头看看天空，那里有很多很多东西。你可能看到人造卫星和行星，但你主要看见的是恒星。几千年来，人们一直对恒星充满好奇。今天，我们已经知道很多关于它们的知识。来跟我们一起走进恒星的世界，去发现它们对于我们如此重要的原因。太空里有什么？球外面的太空里有这么多不同的物体，你怎么知道你正在看地的是什么呢？望远镜能帮助你更容易清楚地看到遥远的东西。但是即使没有望远镜，你大概也能搞清你在天空中看到的东西。如果一个明亮的光在移动或闪动，很可能是飞机或人造卫星；行星，比如金星、火星或木星，看起来像是天空中固定的小点；恒星的光则看上去会闪烁和颤动。
太阳和所有的靠引力跟它结合在一起的天体叫作太阳系。这张图显示出围绕太阳旋转的六个行星轨道的相对大小。有关太空
我们的家，地球，是个行星。它围绕太阳这个恒星旋转。七颗其他的行星（水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星），还有至少三颗矮行星（谷神星、冥王星和阋神星）和数千小行星也围绕着太阳旋转。在太阳系以外的太空中，科学家已经发现有数百个行星围绕着太阳以外的其他恒星旋转。星座久很久以前，人们抬头仰望天空的时候，注意到星星组成了很图案。这些图案叫作星座。在很多文化里，人们都曾经给星座起了名字，并创作了相应的故事。例如，对于古希腊人来说，一些图案看起来像是动物，比如我们知道的金牛座。另外一些看起来像人，比如猎户座。
在北半球的夏天，如果你抬头看，会看到南部天空的“夏天三角”，连结起三个星座中最亮的三颗星：天琴座的织女星、天鹅座的天津四和天鹰座的牛郎星。恒星的位置
数千年前，天文学家观察到，当季节变化时，天空中光的位置也发生变化。那时候，人们认为太阳和其他星星都是围绕地球转的。今天，我们知道地球实际上是围绕太阳转的。
当地球围绕太阳转时，在一年中的不同时间，在夜空中可以看到不同的星座。这是因为，当地球与太阳的相对位置改变时，我们在夜里能看到的天空的那部分也不同了。
像这样的人造卫星在地球轨道中很常见。目前，有数千颗人造卫星围绕地球旋转。如果没有它们，全球定位系统、卫星电视和其他类似设备就不能正常使用了；天气预报就远远不会这么准确可靠；我们所知的关于地球和恒星的知识也会非常有限了。
在大城市里，通常只能看到最亮的星星之中的5~10颗。但是在乡村，抬头仰望漆黑的夜空时，能看到数千颗星星。第二章最重要的恒星
当你在一个晴朗的日子迈出家门时，请好好体会一下太阳这个离我们最近的恒星照在你脸上的热量。想想这个热量对于地球上的我们有多重要。没有这个热量，我们的地球会冻成一块坚冰。地球和太阳的距离刚好使太阳的热量能滋养生命。如果地球离太阳的距离再远些，地球上就太冷了；如果再近些，又太热了。
地球与太阳的距离大约是一亿五千万千米。果你把地球想象成一个旋转的陀螺，地球的轴实际上向一侧如微偏。当地球围绕太阳运行时，它一直保持倾斜，地球上每天受日照时间最长的地方就从赤道上边变成了赤道下边。这个变化造成我们每年经历着冷热季节的变化。彩虹的色彩镜把光分散成彩虹或光谱，这样可以看到所有的单色光。不棱同种类的原子和分子反射和吸收特有的颜色，所以天文学家可以通过研究一个恒星发射出的光谱，来了解那个恒星是由什么元素组成的。
光以每秒30万千米的速度传播，这个速度被称为光速。1光年是多长呢？
1光年是光走1年的距离，也就是10万亿千米。我们也可以用光分（1800万千米）和光時（10亿千米）来测量距离。光分和光時有时用来测量在太阳系以内的距离。太阳距离地球8光分，海王星距离4光時。测量恒星间的大距离时，就必须用光年了。离太阳最近的恒星是比邻星，它在4光年以外。来自过去的光
当天文学家研究恒星时，他们看到的是来自过去的光。这是因为，在最远的星系的恒星距离我们太远了，它们发出的光需要数百万甚至数十亿年才能到达地球。所以当我们通过望远镜观测遥远的星系时，看到的光实际上是很长时间以前的。发出这些光的恒星，可能已经爆炸或以其他方式发展演化了。第三章怎么认识恒星
因为太阳太明亮了，不能直视；而其他恒星又太暗，用肉眼只能看到它们的位置和颜色。科学家需要找到其他方法来研究恒星。大约400年前，望远镜的发明帮助天文学家前进了一大步，这使他们可以探索以前从来没有看到过的恒星和行星。从那以后，人们一直在改进望远镜的设计。最早的天文望远镜只能把肉眼所见的图像放大8倍，差不多像现代的双筒望远镜。今天，望远镜能够捕捉到数十亿光年以外的恒星的光，给天文学家提供了关于宇宙的不可思议的新信息。
天文学家们使用位于智利的“超大望远镜”的4台8.2米口径的望远镜面在一起工作。太空资料
最早的天文观测是望远镜发明之前绘制的星图。这些图表明，从我们地球的角度看，我们太阳系的其他行星的运动看上去是经过恒星的。16世纪天文学家尼古拉斯·哥白尼经过仔细测量这些运动，提出地球和其他行星是围绕太阳运行的。太阳和天气阳当然制造了晴天，但同时它也制造了雨天、雪天和风天。太地球上以太阳为动力的水文系统，是制造所有这些天气类型的原因。由于太阳能把水从液态变为水蒸气，地球上的水处于持续的循环之中，而气象系统则把水从海洋带到陆地。
1. 太阳加热海洋，引起水蒸发，进入空气。
2. 当水蒸气上升时，从温暖的空气中凝结，形成小水滴构成云。当云形成时，水的凝结过程加热了空气，提高了它的压力。风从高压区域向低压区域吹去，一路携带着云。
3. 当云层保存不住其中的水分时，就根据当时温度以雨或雪（降水）的形式把水分释放出来。
4. 这个过程也是我们所有淡水的来源，包括山上的冰雪融水径流和降雨径流（地表径流）。生命的基本构成
太阳是离我们最近的恒星，但它不是唯一对我们很重要的恒星。更早的几代恒星—一直回溯到最初的那些恒星—制造了元素周期表上除了氢和氦以外的所有的元素。当这些恒星死去以后，这些元素被释放到宇宙空间，成为构成其他恒星、行星甚至生命的基本组成单位。这些元素包括人体中骨头里的钙、血液里的铁和人呼吸的氧气。
用你的智能手机扫描这里，可以了解更多有关恒星的重要性。望远镜的种类学家使用各种各样的望远镜来研究恒星。他们用不同类型的科望远镜来观测恒星发射出的各种波长的光，从无线电波到可见光再到X射线。最大的光学望远镜可以看清最暗淡微弱的物体，它的镜面直径超过10米，而最大的射电望远镜的天线口径达1000多米。几个望远镜甚至可以跨越很大距离（如果是射电望远镜，这个距离可达数千千米）连在一起，来观测极其精细的细节。
坐落在夏威夷的凯克望远镜那巨大的直径为10米的镜面可以观测到几十亿光年以外的恒星和星系。
射电望远镜，比如位于新墨西哥的“超大天线阵”望远镜，可以对放射无线电波的遥远的恒星或星系成像，就像光学望远镜对发射可见光的遥远物体成像。太空旅行和恒星球距离太阳系以外的下一颗最近的恒星太遥远了，人们即使地乘坐最快的航天器也无法到达。太阳距离地球差不多一亿五千万千米，下一颗最近的恒星与地球的距离还要远40多万倍。按照现在航天器的速度，需要走20多万年才能到达那里。即使以光速旅行，这个路程也需要4年多。
实际上，宇宙太大了，大到不可想象。为了简单点，我们可以把巨大的东西想象成很微小，然后用同样的比例尺去比较更大的东西。例如，如果我们把地球围绕太阳转的轨道的半径，从本来的一亿五千万千米，说成只有1厘米。那么最近的恒星就是在40多万厘米（4千米）以外，银河系直径就是10万千米。即便如此，可观测宇宙在这个比例尺上仍然是巨大的—有130亿千米！
地球的大气层使图像模糊，并且吸收红外线、紫外线和X射线。所以，为了观测无法到达地面的光的波长，像哈勃太空望远镜这样的望远镜被发射到围绕地球和围绕太阳运行的一些轨道中。星团：恒星的“育婴室”星可以单独形成，也可以一小群一小群地形成。但是大部分恒恒星诞生在巨大的星际“育婴室”里，在那里，从数千到数百万计的恒星一起形成于一个巨大的气体云中。小群的恒星会很快分离开，但大群的比较倾向于被它们的自身引力束缚在一起，成为星团。星团有两种主要的类型：疏散星团比较分散，包括数千到数万恒星，存在的时间仅仅是星系年龄的一小部分；球状星团更为密集，可以包含数百万颗恒星，存在的时间跟星系一样长。
一个年轻的星团：昴宿星团
也叫作七姐妹星团，是离地球最近的疏散星团之一。它在夜空中很容易被看到，位于金牛星座。昴宿星团里充满了年轻的炽热的蓝色恒星，它们如果处在跟太阳同样的位置，看起来会比太阳还要明亮得多。像昴宿星团 这样的疏散星团，年轻恒星不会结合在一起很久。经过几亿年的时间，这里面的恒星就会逐渐地被甩出去，直到一个也不剩。恒星相撞
球状星团里的恒星如此紧密地挤在一起，它们经常在星团中旋转。在这些星团的中心附近，恒星彼此间非常拥挤，以至于它们经常互相碰撞，形成新星。球状星团
上图看起来像是一股飞旋的亮晶晶的雪花在一个雪球里闪烁。它们是在一个叫作M13的球状星团里运动的成千上万颗恒星。M13距离地球25000光年，是北方天空中最亮和最为人熟知的球状星团之一，冬季时在武仙座星座可见。太空真相
一个小的星系和一个大的球状星团的区别是，星系的质量主要是由暗物质构成的，而球状星团的质量主要是由恒星构成的。船底座星云
这张由哈勃天文望远镜拍摄的照片，显示的是3光年长的柱状气体和宇宙尘埃的顶端，其中的引力把气体凝聚在一起形成新星。当内部埋藏的新生恒星喷射出一股股气体时，这个柱状体也会被从内部推开，这些气体不断地涌出高耸的顶端，像箭一样掠过空中。第四章宇宙大爆炸
你有没有曾经好奇过，空间和时间是如何开始的呢？这可能很难想象，不过有证据显示，在137亿年前，整个宇宙很小很小，比一个原子还小。宇宙那时极其炽热和致密，并且开始向各个方向快速膨胀。从那以后，它一直在不断冷却和膨胀。我们把这叫作“宇宙大爆炸”。最初，宇宙是均匀一致的，但是引力最终导致了星系、恒星和行星的形成。可观测宇宙
没有人知道宇宙是否真的是无边无际、没有尽头，我们能看到的部分是有限的。自从宇宙大爆炸以来，光有足够的时间能够从那里到达我们地球的广大区域叫作可观测宇宙。
可观测宇宙自从137亿年前发生的宇宙大爆炸以后，一直在扩展。最早的恒星宙大爆炸刚刚发生的时候，还根本没有恒星。虽然天文学家宇并不确切知道最初的恒星是什么时候开始存在的，但他们的计算结果显示，这些恒星大约形成于宇宙大爆炸后3亿年。
这些最初的恒星由氢气和氦气构成。它们可能非常大，比太阳质量大100倍。这些巨大的恒星“仅仅”存在了几百万年，然后在一种叫作超新星爆发的辉煌的大爆炸中死去。这些超新星爆发产生了宇宙中最初的比氢和氦重的元素。这一切可能听起来不可思议，不过130多亿年前由那些最初的恒星形成的物质实际上还存在于你的身体里，大约有相当于一茶匙那么多。空间爆发
超新星爆发是一个持续了几天的时间、闪耀得像整个银河系那么亮的大爆炸。当一个巨大的恒星用尽了燃料，它的外层再也承受不了它自己的引力时，就会发生超新星爆发。超新星爆发形成了元素周期表上很多元素。
最初的恒星是巨大的由氢气和氦气组成的球体。下图显示的是一个计算机模拟恒星形成过程。这些恒星不会保持多久，它们燃烧尽自己的燃料之后，会发生超新星爆炸。
科学家希望通过使用詹姆斯·韦伯空间望远镜，发现在宇宙大爆炸后最初形成的星系。这个望远镜计划在2014年后发射。
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