請點擊上面免費關注本帳號！
作者：撿書姑娘
來源：撿書姑娘（ID：jianshu126）
語宇宙是如何形成的? 科學家認為它起源為137億年前之間的一次難以置信的大爆炸。這是的表面依然，但會越來越冷。地球仍會被太陽的熱量熔化。 3.太陽系中的九大行星，按距太陽遠近排列依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它們到太陽的平均距離符合提丟斯-波得定則。按性質不同可分為三類：類地行星(水星、金星、地球、火星)體積和質量較小，平均密度最大，衛星少；巨行星(木星、土星)體積和質量最大，平均密度最小，衛星多，有行星環，自身能發出紅外輻射；遠日行星(天王星、海王星、冥王星)的體積、質量、平均密度和衛星數目都介於前兩者之間，天王星和海王星也存在行星環。九大行星都在接近同一平面的近圓形的橢圓軌道上，朝同一方向繞太陽公轉，即行星的軌道運動具有共面性、近圓性和同向性，只有水星和冥王星稍有偏離。太陽的自轉方向也與行星的公轉方向相同。地球、火星、木星、土星、天王星和海王星的自轉周期都在1，太陽也有自轉，但跟地球不同的是太陽不是固體，因此不同的緯度轉速不一樣，在太陽赤道，轉一圈要25個地球日。緯度越高，轉速越慢，在靠近兩極的地方，轉一圈要約31個地球日。在地球上，在你南面的地點無論多久都在你的南面，但在太陽上，這不成立。越靠近赤道，轉的越快，就會滑向東邊。這是流體的情形 3.我們見到的太陽的表面實際並不是一個面。在我們看來，太陽似乎有一個固體的表面，並且有一個可測的邊界。真實情況是：太陽是一個由氣體組成的球體，沒有固體的表面。我們看到的邊界，只是由於在那兒，太陽氣體的密度下降到使光透明的程度。在這個密度之上，太陽是不透明的，因此我們看不到太陽內部。雖然我們現在了解到這些，但天文學家仍然把這一不透明的邊界當作太陽的「表面」，稱作光球層。 4.光球表面另一種著名的活動現象便是太陽黑子。黑子是光球層上的巨大氣流旋渦，大多呈現近橢圓形，在明亮的光球背景反襯下顯得比較暗黑，但實際上它們的溫度高達4000℃左右，倘若能把黑子單獨取出，一個大黑子便可以發出相當於滿月的光芒。 5.太陽的年齡約為46億年，它還可以繼續燃燒約50億年。在其存在的最後階段，太陽中的氦將轉變成重元素，太陽的體積也將開始不斷膨脹，直至將地球吞沒。在經過一億年的紅巨星階段後，太陽將突然坍縮成一顆白矮星--所有恆星存在的最後階段。再經歷幾萬億年，它將最終完全冷卻，然後慢慢地消失在黑暗裡。 6.通過對太陽光譜的分析，得知太陽的化學成分與地球幾乎相同，只是比例有所差異。太陽上最豐富的元素是氫，其次是氦，還有碳、氮、氧和各種金屬。地球上除原子能和火山、地震以外，太陽能是一切能量的總源泉。那麼，整個地球接收的有多少呢？太陽發射出大的能量呢？科學家們設想在地球大氣層外放一個測量太陽總輻射能量的儀器，在每平方釐米的面積上，每分鐘接收的太陽總輻射能量為8.24焦。這個數值叫太陽常數。如果將太陽常數乘上以日地平均距離作半徑的球面面積，這就得到太陽在每分鐘發出的總能量，這個能量約為每分鐘2.273×10^28焦。（太陽每秒輻射到太空的熱量相當於一億億噸煤炭完全燃燒產生熱量的總和，相當於一個具有5200萬億億馬力的發動機的功率。太陽表面每平方米麵積就相當於一個85000馬力的動力站。）而地球上僅接收到這些能量的22億分之一。太陽每年送給地球的能量相當於100億億度電的能量。太陽能取之不盡，用之不竭，又無汙染，是最理想的能源。 7.太陽表面經常發生強烈的爆炸。這種爆炸就是我們看到的耀斑，能在短短幾秒內釋放出上百萬顆原子彈的能量。當耀斑發生時，太陽的大氣層會被吹出一個巨大的洞，並發出十分強烈的光、電磁波，高能X射線及數以百億計的帶電粒子，這種現象被稱作太陽風。當太陽黑子最活躍時，耀斑和太陽風也發生的最頻繁最劇烈。 8.太陽像是空間的一塊巨大的磁鐵。與地球類似，太陽內部好像有一個巨大的磁鐵，這磁鐵產生了巨大的磁場，在太空中綿延數億英裡，並控制周圍熱氣體的流動。每隔11年，在黑子活動周期的開端，磁場南北極會顛倒一次，而太陽自轉軸保持不變。天文學的基礎知識（一） 地球的基本概況? 1.年齡：46億歲。公轉周期：約365天。公轉軌道：呈橢圓形。7月初為遠日點，1月初為近日點。自轉周期：恆星日：約23.小時56分4秒。太陽日：24小時。自轉方向：自西向東。黃赤交角：23°26。赤道半徑：是從地心到赤道的距離，大約6378.5公裡。平均半徑：大約6371.3 公裡(這個數字是地心到地球表面所有各點距離的平均值)。體積：10832億立方千米。質量：5.9742×10^21 噸。平均密度：5.515 g/cm^3，地球是太陽系中密度最大的星體。地球表面積：5.1億平方千米。海洋面積：3.61億平方千米。大氣：主要成份：氮（78.5%）和氧（21.5%）。地殼：主要成份：氧(47%)、矽（28%）和鋁（8%）。表面大氣壓：1013.250毫巴。由化學組成成分及地震震測特性來看，地球本體可以分成一些層圈，以下就標示出它們的名稱與範圍(深度，單位為公裡)：0- 40地殼，40-2890地幔，2890-5150外地核，5150-6378內地核。地球表面積71%為水所覆蓋，地球是太陽系唯一在表面可以擁有液態水的行星 ( 土衛六的表面有液態乙烷或甲烷，而藏於木衛二的表面之下則可能有液態水，不過地球表面有液態水仍是獨一無二的)。天文學的基礎知識（二） 2.地球距離太陽1.5億千米，從地球到太陽上去步行要走3500多年，就是坐飛機，也要坐20多年。地球屬於銀河系太陽系，處在金星與火星之間，是太陽系中距離太陽第三近的行星，在八大行星中大小排行是第五，但人類直到16世紀哥白尼時代人們才明白地球只是一顆行星。地球與月球之間的引潮力會使地球的自轉周期每一世紀增加約2毫秒，最新研究顯示在9億年前一天只有18小時，而一年則有481天。地球衛星月球俗稱月亮，也稱太陰。在太陽系中是地球中唯一的天然衛星。月球是最明顯的天然衛星的例子。在太陽系裡，除水星和金星外都有自己的衛星。 3.地球繞地軸的旋轉運動，叫做地球的自轉。地軸的空間位置基本上是穩定的。它的北端始終指向北極星附近，地球自轉的方向是自西向東；從北極上空看，呈逆時針方向旋轉。地球自轉一周的時間，約為23小時56分，這個時間稱為恆星日；然而在地球上，我們感受到的一天是24小時，這是因為我們選取的參照物是太陽。由於地球自轉的同時也在公轉，這4分鐘的差距正是地球自轉和公轉疊加的結果。天文學上把我們感受到的這1天的24小時稱為太陽日。地球自轉產生了晝夜更替。晝夜更替使地球表面的溫度不至太高或太低，適合人類生存。 月球基本概況? 1.它每年以三釐米的速度遠離地球，十億年前，它和地球的距離只有現在的一半長。像地球一樣，月球也是南北極稍扁，赤道稍隆起的扁球。它的平均極半徑比赤道半徑短500米，南北極也不對稱，北極區隆起，南極區凹陷約400米。月球基本上沒有水，也就沒有地球上的風化、氧化和水的腐蝕過程，也沒有聲音的傳播，到處是一片寂靜的世界。月球本身不發光，天空永遠是一片漆黑，太陽和星星可以同時出現。 2.月球上幾乎沒有大氣，因而月球上的晝夜溫差很大。白天，在陽光垂直照射的地方，溫度高達127.25℃；夜晚溫度可低到-183.75℃。由於沒有大氣的阻隔，使得月面上日光強度比地球上約強1／3左右；紫外線強度也比地球表面強得多。由於月球大氣少，因此在月面上會見到許多奇特的現象，如月球上的天空呈暗黑色，太陽光照射是筆直的，日光照到的地方很明亮；照不到的地方就很暗。因此才會看到的月亮表面有明有暗。由於沒有空氣散射光線，在月球上星星看起來也不再閃爍了。 3.月亮比地球小，直徑是3476公裡，大約等於地球直徑的3/11。月亮的表面面積大約是地球表面積的1／14，比亞洲的面積還稍小一些；它的體積是地球的1／49，換句話說，地球裡面可裝下49個月亮。月亮的質量是地球的1／81；物質的平均密度為每立方釐米3.34克，只相當於地球密度的3／5。月球上的引力只有地球1／6，也就是說，6公斤重的東西到限月球上只有1公斤重了。人在月面上走，身體顯得很輕鬆，稍稍一使勁就星。水星目視星等範圍從 0.4 到 5.5；水星太接近太陽，常常被猛烈的陽光淹沒，它的軌道距太陽4590萬～6970萬千米之間，所以望遠鏡很少能夠仔細觀察它。水星沒有自然衛星。水星離太陽的平均距離為5790萬公裡，繞太陽公轉軌道的偏心率為0.206，故其軌道很扁。太陽系天體中，除冥王星外，要算水星的軌道最扁了。水星在軌道上的平均運動速度為48公裡／秒，是太陽系中運動最快的行星，繞太陽一周只需88天，自轉一周只需58.6天，水星上的一天相當於地球上的59天。水星有一個小型磁場，磁場強度約為地球的1％。水星只有微量的大氣。水星的大氣極其稀薄。實際上，水星大氣中的氣體分子與水星表面相撞的頻密程度比它們之間互相相撞要高。出於這些原因，水星應被視為是沒有大氣的。「大氣」主要由氧，鉀和鈉組成。 2.早在公元前3000年的蘇美爾時代，人們便發現了水星，古希臘人賦於它兩個名字：當它初現於清晨時稱為阿波羅，當它閃爍於夜空時稱為赫耳墨斯。水星上的溫差是整個太陽系中最大的，溫度變化的範圍為90開到700開，最高地表溫度 634.5°C 最低地表溫度為-86°C ，平均地表溫度 179°C 。相比之下，金星的溫度略高些，但更為穩定。水星的密度比月球大得多，(水星 5.43 克/立方釐米 月球 3.34克/立方釐米)。水星是太陽系中僅次於地球，密度第二大的天體。 金星基本概況? 1.按離太陽由近及遠的次序是第二顆。它是離地球最近的行星。中國古代稱之為太白或太白金星。它有時是晨星，黎明前出現在東方天空，被稱為「啟明」；有時是昏星，黃昏後出現在西方天空，被稱為「長庚」。金星是全天中除太陽和月亮外最亮的星，亮度最大時為-4.4等，比著名的天狼星（除太陽外全天最亮的恆星）還要亮14倍，猶如一顆耀眼的鑽石，於是古希臘人稱它為阿佛洛狄忒（Aphrodite）——愛與美的女神，而羅馬人則稱它為維納斯（Venus）——美神。1950年代後期，天文學家用射電望遠鏡第一次觀測了金星的表面。從1961年起，前蘇聯和美國向金星發射了30多個探測器，從近距離觀測，到著陸探測。 2.金星和水星一樣，是太陽系中僅有的兩個沒有天然衛星的大行星。因此金星上的夜空中沒有「月亮」，最亮的「星星」是地球。由於離太陽比較近，所以在金星上看太陽，太陽的大小比地球上看到的大1.5倍。有人稱金星是地球的孿生姐妹，確實，從結構上看，金星和地球有不少相似之處。金星的半徑約為6073公裡，只比地球半徑小300公裡，體積是地球的0.88倍，質量為地球的4/5；平均密度略小於地球。但兩者的環境卻有天壤之別：金星的表面溫度很高，不存在液態水，加上極高的大氣壓力和嚴重缺氧等殘酷的自然條件，金星不可能有任何生命存在。因此，金星和地球只是一對「貌合神離」的姐妹。 3.金星表面溫度高達465至485度，是因為金星上強烈的溫室效應，原因在於金星的大氣密度是地球大氣的100倍，且大氣97％以上是「保溫氣體」——二氧化碳；同時，金星大氣中還有一層厚達20～30千米的由濃硫酸組成的濃雲。二氧化碳和濃雲只許太陽光通過，卻不讓熱量透過雲層散發到宇宙空間，所以晝夜溫差並不大。金星環境複雜多變，天空是橙黃色，經常下硫酸雨，一次閃電竟然持續15分鐘！。金星的大氣壓強非常大，為地球的90倍，相當於地球海洋中1千米深度時的壓強。金星本身的磁場與太陽系的其它行星相比是非常弱的。這可能是因為金星的自轉不夠快，其地核的液態鐵因切割磁感線而產生的磁場較弱造成的。這樣一來，太陽風就可以毫無緩衝地撞擊金星上層大氣。最早的時候，人們認為金星和地球的水在量上相當，然而，太陽風的攻擊已經讓金星上層大氣的水蒸氣分解為氫和氧。氫原子因為質量小逃逸到了太空。金星地表沒有水，空氣中也沒有水份存在，其雲層的主要成分是硫酸，而且較地球雲層的高度高得多。金星上可謂火山密布，是太陽系中擁有火山數量最多的行星。業已發現的大型火山和火山特徵有1600多處。此外，還有無數的小火山，沒有人計算過它們的數量，估計總數超過10萬，甚至100萬。由於大氣高壓，金星上的風速也相應緩慢。這就是說，金星地表既不會受到風的影響也沒有雨水的衝刷。因此，金星的火山特徵能夠清晰地保持很長一段時間。 4.金星的自轉很特別，是太陽系內唯一逆向自轉的大行星，自轉方向與其它行星相反，是自東向西。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星繞太陽公轉的軌道是一個很接近正圓的橢圓形，且與黃道面接近重合，其公轉速度約為每秒35公裡，公轉周期約為224.70天。但其自轉周期卻為243日，也就是說，金星的自轉恆星日一天比一年還長。不過按照地球標準，以一次日出到下一次日出算一天的話，則金星上的一天要遠遠小於243天。這是因為金星是逆向自轉的緣故；在金星上看日出是在西方，日落在東方；一個日出到下一個日出的晝夜交替只是地球上的116.75天。金星曆法是一種以金星的周期活動為標準的曆法規則。然而，金星曆法並不是甚麼科幻小說的作品，而是切切實實曾在古代瑪雅文明出現過的曆法系統。基於一種我們不知道的原因，瑪雅人同時採用兩套曆法系統，而其中一套曆法系統就是基於金星的周期運轉而製成。天文學的基礎知識（二）5.金星就是最漂亮，最常見的啟明星和長庚星。因為金星的公轉軌道在地球軌道的內側，從地球上看起來，金星在太陽的兩側搖，那是一個非常象人臉的巖石照片。不幸的是，這張照片被許多偽科學者利用大造聲勢。這件事的解釋也很簡單，這只是一個巧合。天文學的基礎知識（二）木星基本概況? 1.木星古稱歲星，是離太陽遠近的第五顆行星，而且是八大行星中最大的一顆，比所有其他的行星的合質量大2倍（地球的318倍）。木星直徑是142，984 千米，體積只有太陽的千分之一，距太陽大約為7.8億公裡。，繞太陽公轉的周期4332.5天，約合11.86年。木星(a.k.a. Jove)希臘人稱之為 宙斯(眾神之王，奧林匹斯山的統治者和羅馬國的保護人，它是Cronus（土星)的兒子。 2.木星是天空中第四亮的物體（次於太陽，月球和金星；有時候火星更亮一些），早在史前木星就已被人類所知曉，伽利略1610年對木星四顆衛星（現常被稱作伽利略衛星）進行觀察。我們得到的有關木星內部結構的資料（及其他氣態行星）來源很不直接，並有了很長時間的停滯，（來自伽利略號的木星大氣數據只探測到了雲層下150千米處），「先驅者11號」於1974年12月飛掠木星時，測得的木星表面溫度為零下148攝氏度，木星由90％的氫和10％的氦（原子數之比， 75/25％的質量比）及微量的甲烷、水、氨水和「石頭」組成。這與形成整個太陽系的原始的太陽系星雲的組成十分相似。土星有一個類似的組成，但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。氣態行星沒有實體表面，它們的氣態物質密度只是由深度的變大而不斷加大（我們從它們表面相當於1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑）。我們所看到的通常是大氣中雲層的頂端，壓強比1個大氣壓略高。木星可能有一個石質的內核，相當於10－15個地球的質量。 3.宇宙飛船發回的考察結果表明，木星有較強的磁場，表面磁場強度達3～14高斯，比地球表面磁場強得多（地球表面磁場強度只有0.3～0.8高斯）。木星磁場和地球的一樣，是偶極的，磁軸和自轉軸之間有 10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極，而是南極，這與地球的情況正好相反。木星的四個大衛星都被木星的磁層所屏蔽，使之免遭太陽風的襲擊。 4.木星有一個同土星般的環，不過又小又微弱，它們由許多粒狀的巖石質材料組成。在宇宙飛船探測木星之前，人們知道木星有13顆衛星。科學家們從「旅行者2號」發回的照片上又發現了3顆，共有16顆木衛（可能有無數衛星，最新數量61顆）。其中靠近內側的地方有４顆特別大是伽利略衛星，(伽利略衛星即木衛一、木衛二、木衛三和木衛四分別叫伊奧、歐羅巴 、加尼美德、卡利斯託)。按距離木星中心由近及遠的次序為：木衛十六、木衛十四、木衛五、木衛十五、木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。它們都圍繞著木星公轉，離木星最遠的木衛九與木星的距離比地球和月亮的距離遠60倍，它繞木星公轉一周需要758天。木星的大小與衛星差異之大。除了歐羅巴以外，每顆伽利略衛星都比月球大，加尼美德的半徑大約為2600公裡，是太陽系中所有衛星中最大的一個，甚至比九大行星中的水星還要大。伊奧的大小和月球差不多，卻擁有眾多的活火山，地殼運動頻繁。 5.從化學組成上來講，木星更像太陽。雖然木星也和地球一樣有鐵核，可是它的85%是氫元素，其餘15%主要是氦元素。其它元素只佔1%。這是因為木星有強重力場，它保持了太陽系剛形成時期的大氣組成。而地球的較弱的重力讓它失去了大多數的原初元素。天文學的基礎知識（二）6.木星上的雲五彩斑斕。和地球上只有白色的雲不一樣，木星上的雲五顏六色。這主要是因為木星大氣中複雜的化合物造成的 7.木星會變成恆星嗎？木星如果想變成一顆恆星，它的核心溫度必須達到100萬度，這才足以點燃熱核反應（氫聚變成氦的反應），釋放出巨大的能量。而要達到那麼高的核心溫度，木星的質量至少要比現在大100倍，而它沒法從其他地方獲得這麼大的質量，所以它不可能成為一顆恆星。 土星基本概況? 1.土星古稱鎮星或填星，軌道距太陽14億公裡。土星直徑119300公裡（為地球的9.5倍），是太陽系第二大行星，公轉周期相當於29.5個地球年，土星的自轉很快是9.6公裡／秒，僅次於木星。另外，英文的星期六（Saturday）也是以土星的英文名（Saturn）來命名的。在太陽系的行星中，土星的光環最惹人注目，它使土星看上去就像戴著一頂漂亮的大草帽，是最美麗的行星。土星環位於土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環有五個，其中包括三個主環（A環、B環、C環）和兩個暗環（D環、E環）。土星光環中間有一條暗縫，後稱卡西尼環縫。觀測表明構成光環的物質是碎冰塊、巖石塊、塵埃、顆粒等，它們排列成一系列的圓圈，繞著土星旋轉。它與鄰居木星十分相像，表面也是液態氫和氦的海洋，上方同樣覆蓋著厚厚的雲層。土星上狂風肆虐，沿東西方向的風速可超過每小時1600公裡。土星上空的雲層就是這些狂風造成的，雲層中含有大量的結晶氨。土天王星上可能有一個深度達10000公裡、溫度高達攝氏6650度，由水、矽、鎂、含氮分子、碳氫化合物及離子化物質組成的液態海洋。由於天王星上巨大而沉重的大氣壓力，令分子緊靠在一起，使得這高溫海洋未能沸騰及蒸發。反過來，正由於海洋的高溫，恰好阻擋了高壓的大氣將海洋壓成固態。天文學的基礎知識（三）3.如同其他的大行星，天王星也有環系統、磁層和許多衛星。天王星的系統在行星中非常獨特，因為它的自轉軸斜向一邊，幾乎就躺在公轉太陽的軌道平面上，因而南極和北極也躺在其他行星的赤道位置上。當天王星在至日附近時，一個極點會持續的指向太陽，另一個極點則背向太陽，每一個極都會有被太陽持續的照射42年的極晝，而在另外42年則處於極夜。天王星有一個暗淡的行星環系統，由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。他是繼土星環之後，在太陽系內發現的第二個環系統。目前已知天王星環有13個圓環，其中最明亮的是ε環。 海王星基本概況? 1.海王星是環繞太陽運行的第八顆行星，也是太陽系中第四大天體（直徑上）。海王星的軌道周期(年)大約相當於164.79地球年，自轉周期（日）大約是16.11小時，海王星直徑上小於天王星，但質量比它大。海王星距太陽45億公裡，直徑49.5萬公裡。1989年8月25日，旅行者2號探測器飛越海王星，這是人類首次用空間探測器探測海王星。它在距海王星4827千米的最近點與海王星相會，從而使人類第一次看清了遠在距離地球45億千米之外的海王星面貌，它發現了海王星的6顆新衛星(海王星有9顆已知衛星：8顆小衛星和海衛一。其中海衛一是太陽系質量最大的衛星)。首次發現海王星有5條光環，其中3條暗淡、2條明亮。由於冥王星的軌道極其怪異，因此有時它會穿過海王星軌道，自1979年以來海王星成為實際上距太陽最遠的行星，在1999年冥王星才會再次成為最遙遠的行星，通過雙目望遠鏡可觀察到海王星，但假如你要看到行星上的一切而非僅僅一個小圓盤，那麼你就需要一架大的天文望遠鏡。 2.海王星的外觀呈藍色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。作為典型的氣體行星，海王星上呼嘯著按帶狀分布的大風暴或旋風，海王星上的風暴是太陽系中最快的，時速達到2000千米。和土星、木星一樣，海王星內部有熱源－－它輻射出的能量是它吸收的太陽能的兩倍多。海王星的組成成份與天王星的很相似：各種各樣的「冰」和含有15％的氫和少量氦的巖石。海王星相似於天王星但不同於土星和木星，它或許有明顯的內部地質分層，但在組成成份上有著或多或少的一致性。但海王星很有可能擁有一個巖石質的小型地核（質量與地球相仿）。它的大氣多半由氫氣和氦氣組成。還有少量的甲烷。天文學的基礎知識（三）3.海王星也有光環。在地球上只能觀察到暗淡模糊的圓弧，而非完整的光環。但旅行者2號的圖像顯示這些弧完全是由亮塊組成的光環。其中的一個光環看上去似乎有奇特的螺旋形結構。海王星的磁場和天王星的一樣，位置十分古怪，這很可能是由於行星地殼中層傳導性的物質（大概是水）的運動而造成的。 什麼是小行星帶?什麼是小行星? 1.小行星帶是位於火星和木星軌道之間的小行星的密集區域，估計此地帶存在著50萬顆小行星。關於形成的原因，比較普遍的觀點是在太陽系形成初期，由於某種原因，在火星與木星之間的這個空擋地帶未能積聚形成一顆大行星，結果留下了大批的小行星。 2.在太陽系中，除了九顆大行星以外，還有成千上萬顆我們肉眼看不到的小天體，它們像九大行星一樣，沿著橢圓形的軌道不停地圍繞太陽公轉。與八大行星相比，它們好像是微不足道的碎石頭。這些小天體就是太陽系中的小行星。 3.小行星，顧名思義，它們的體積都很小。最早發現的「穀神星」（Ceres 1)、「智神星」(Pallas 2)、「婚神星」(Juno 3) 和「灶神星」(Vesta 4)是小行星中最大的四顆，被稱為「四大金剛」。「四大金剛」中最大的穀神星直徑約為1000千米，最小的婚神星直徑約為200多千米；如果能把它們從天上「請」到地球上來，中國的青海省剛好可以讓穀神星安家。除去「四大金剛」外，其餘的小行星就更小了，據估計，最小的小行星直徑還不足1千米。雖然它們的體積比衛星還小得多，但是在太陽系這個家庭中，卻要和九大行星論資排輩。 4.大多數小行星是一些形狀很不規則、表面粗糙、結構較松的石塊，表層有含水礦物。它們的質量很小，按照天文學家的估計，所有小行星加在一起的質量也只有地球質量的4／10000。這些小行星和它們的大行星同伴一起，一面自轉，一面自西向東地圍繞太陽公轉。儘管擁擠，卻秩序井然，有時它們巨大的鄰居--木星的引力會把一些小行星拉出原先的軌道，迫使它們走上一條新的漫遊道路。在近年對小行星觀測中，還發現一個有趣的現象，有些小行星竟然也有自己的衛星。 四大小行星是哪四個?它們的基本概況? 1.據統計，太陽系中約有50萬顆小行星和八大行星一樣繞著太陽公轉，目前已登記在冊的超過8000顆。它們大多體積很小，最早發現的四大小行星(穀神星(Ceres)、智神星(Pallas)、婚神星(Juno)和灶神星(Vesta))中，穀神星是最大的一顆，通常被稱作『偉大的母親』。這種稱呼，就是來自那些遙遠的羅馬神話。 2.穀神星（1 Ceres）又稱榖神星，是火星與木星之間的小行星帶中，人們最早發現的第一顆小行星，由義大利人皮亞齊於1801年1月1日發現。其平均直徑為952公裡，等於月球直徑的1/4，質量約為月球的1/50，又被稱為1號小行星。是小行星帶中最大最重的天體。有趣的事，很多國際上的環保主題網站，都採用穀神星的標誌來表示自己環保的決心。 3.婚神星是處在火星跟木星的小行星帶之間，它在數千萬小行星裡面體積第四大，直徑240公裡長。 4.智神星（2 Pallas）是第二顆被發現的小行星，由德國天文學家奧伯斯於1802年3月28日發現。其平均直徑為520千米。該天體以希臘神話中海神波賽冬的孫女Pallas Athena（即雅典娜的別稱）來命名。 5.灶神星，又稱第4號小行星，是德國天文學家奧伯斯於1807年3月29日發現的。灶神星是第二大的小行星，僅次於穀神星。天文學的基礎知識（三）什麼是近地小行星? 近「地」指接近地球，批的是那些軌道與地球軌道相交的小行星。這類小行星可能會帶來撞擊地球的危險。同時，它們也是相對容易使用地頢發射太空梭訪問的。事實上，訪問近地小行星所需的delta-v比訪問月球還小。NASA的近地小行星約會探測器已經訪問過這些小行星中最著名的小行星433 號(愛神星)。目前已知的大小4千米的近地小行星已有數百個。可能還存在成千上萬個直徑大於1千米的近地小行星數量估計超過2000個。天文學家相信已經在它們的軌道上運行了1000萬至1億年。它們要最終與內行星碰撞要麼就是在接近行星時被彈出太陽系。 什麼是特洛依小行星? 特洛依小行星指的是與木星有著相同的軌道，在木星軌道前後60°的拉格朗日點附近一片拉長的扁平區域，半長軸在5.05AU至5.40AU的小行星， 現在它的概念已經不單單限於木星了.而的泛指有著相似關係的天體。 什麼是天狼星? 天狼星冬季夜空裡最亮的恆星，屬一等星，目視星等為-1.45等，絕對星等為+1.3等。它在天球上的坐標是赤經06h 45m 08.9173s赤緯-16°42'58.017"(曆元2000.0)。它是大犬座中的一顆雙星。雙星中的亮子星是一顆比太陽亮23倍的藍白星，體積略大於太陽，直徑是太陽的1.7倍，表面溫度是太陽表面溫度的2倍，高達10000℃。它距太陽系約8.6光年，只有除太陽以外最近恆星距離的兩倍。古代埃及人認識郎星? 河鼓二即天鷹座α星，俗稱「牛郎星」。在夏秋的夜晚它是天空中非常著名的亮星，呈銀白色。距地球16.7光年，它的直徑為太陽直徑的1.6倍，表面溫度在7000℃左右，發光本領比太陽大8倍，目視星等為0.77等。它與「織女星」隔銀河相對。古代傳說牛郎織女七月七日鵲橋相會。實際上牛郎織女相距16光年。即使乘現代最強大的火箭，幾百年後也不曾相會。牛郎星兩側的兩顆較暗的星為牛郎的一兒一女——河鼓一、河鼓三。傳說牛郎用扁擔挑著一兒一女在追趕織女呢。 什麼是北鬥星? 北鬥星相對於北極星，位置也是基本不變的，但地球的自轉會讓人感到北鬥星在繞著北極星轉（其實是繞著地軸轉），如果你在一個晚上持續地看北鬥星，會發現它也是從東往西轉，到了白天太陽出來就看不見它了。而當地球公轉到其他位置的時候，比如轉過半個公轉軌道，這時候的晚上正好是半年前的晚上看到的宇宙空間的另一半，所以看到北鬥星的指向就相當於半年前北鬥星在白天的形式。在北天有排列成鬥（杓）形的七顆亮星。我們常稱它們為北鬥七星。北鬥七星屬大熊星座的一部分，從圖形上看，北鬥七星位於大熊的背部和尾巴。這七顆星中有6顆是2等星，一顆是3等星。通過鬥口的兩顆星連線，朝鬥口方向延長約5倍遠，就找到了北極星。認星歌有：「認星先從北鬥來，由北往西再展開。」初學認星者可以從北鬥七星依次來找其它星座了。北鬥七星從鬥身上端開始，到鬥柄的末尾，按順序依次命名為α、β、γ、δ、ε、ζ、η，我國古代分別把它們稱作：天樞、天璇、天璣、天權、玉衡、開陽、搖光。從「天璇」通過「天樞」向外延伸一條直線，大約延長5倍多些，就可見到一顆和北鬥七星差不多亮的星星，這就是北極星。道教稱北鬥七星為七元解厄星君，居北鬥七宮，即：天樞宮貪狼星君、天璇宮巨門星君、天璣宮祿存星君、天權宮文曲星君、玉衡宮廉貞星君、開陽宮武曲星君、搖光宮破軍星君。天文學的基礎知識（三） 什麼是紅巨星? 當一顆恆星度過它漫長的青壯年期——主序星(main sequence)階段，步入老年期時，它將首先變為一顆紅巨星。稱它為「巨星」，是突出它的體積巨大。在巨星階段，恆星的體積將膨脹到十億倍之多。稱它為「紅」巨星，是因為在這恆星迅速膨脹的同時，它的外表面離中心越來越遠，所以溫度將隨之而降低，發出的光也就越來越偏紅。不過，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。 什麼是紅矮星? 在眾多處於主序階段的恆星當中，其大小及溫度均相對較小和低，在光譜分類方面屬於K或M型。它們在恆星中的數量較多，大多數紅矮星的直徑及質量均低於太陽的三分一，表面溫度也低於3，500 K。釋出的光也比太陽弱得多，有時更可低於太陽光度的萬分之一。又由於內部的氫元素核聚變的速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。紅矮星的內部引力根本不足把氦元素聚合，也因此紅矮星不可能膨脹成紅巨星，而逐步收縮，直至氫氣耗盡。也因為一顆紅矮星的壽命可多達數百億年，比宇宙的年齡還長，因此現時並沒有任何垂死的紅矮星。人們相信，宇宙眾多恆星中，紅矮星佔了大多數，大約75%左右。例如離太陽最近的恆星，半人馬座的南門二比鄰星，便是一顆紅矮星，其光譜分類為M5，視星等11.0。 什麼是白矮星? 是一種低光度、高密度、高溫度的恆星。因為它的顏色呈白色、體積比較矮小，因此被命名為白矮星。白矮星是一種很特殊的天體，它的體積小、亮度低，但質量大、密度極高。比如天狼星伴星（它是最早被發現的白矮星），體積比地球大不了多少，但質量卻和太陽差不多！白矮星是一種晚期的恆星。根據現代恆星演化理論，白矮星是在紅巨星的中心形成的。 什麼是褐矮星? 是構成類似恆星，但質量不夠大，不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。 什麼叫黃道? 是在一年當中太陽在天球上的視路徑，看起來它在群星之間移動的路徑，太陽在地球上沿著黃道一年轉一圈，為了確定位置的方便，人們把黃道劃分成了十二等份(每份相當於30°），每份用鄰近的一個星座命名，這些星座就稱為黃道星座或黃道十二宮。這樣，相當於把一年劃分成了十二段，在每段時間裡太陽進入一個星座。在西方，一個人出生時太陽正走到哪個星座，就說此人是這個星座的。 什麼是白道? 是月球繞地球公轉的軌道平面與天球相交的大圓。白道與黃道相交於兩點。月球沿白道從黃道以南運動到黃道以北通過的那個交點稱為升交點，與此相對的另一交點稱為降交點。白道與黃道的交角在4°57′～5°19′之間變化，平均值約為 5°9′，變化周期約為173 天。由於太陽對月球的引力，兩個交點的連線沿黃道與月球運行的相反方向向西移動，這種現象稱為交點退行。交點每年移動19°21′，約18.6年完成一周。這一現象對地球的章動和潮汐起重要影響。 什麼是星座? 星座的定義：星座是投影在天球上一塊區域的天體空間的總合，因此，說某某星座在銀河系以內/以外都是不準確的說法。星座是指天上一群群的恆星組合。在三維的宇宙中，這些恆星其實相互間沒有實際的關係，不過其在天球這一個球殼面上的位置相近。自古以來，人對於恆星的排列和形狀很感興趣，並很自然地把一些位置相近的星聯繫起來，組成星座。一些星座是古代的，還有一些是現代的。一些星座如獅子座可以追溯到古埃及的法老時代。另外一些星座是1600年左右有兩名荷蘭旅行家 Pieter?Keyser 和 Frederik?de Houtman 命名的，這些星座主要分布在南半球。當時他們在作環球旅行，看到了在歐洲不曾 見過的星空，然後創造了一系列極具想像力的動物的名字給這些星座命名。一個多世紀後Nicolas de Lacaille 為了紀念一些在工業革命中發明的工具，把南天一些零散的星組成了 新的星座：熔爐座、唧筒座和顯微鏡座。當然，很早以前南半球的土著民對自己頭頂的星空 也有自己想像的圖案，那是他們的星座。 星座的來源?如何辨認星座? 星座起源於四大文明古國之一的古巴比倫，古代巴比倫人將天空分為許多區域，稱為「星座」，不過那時星座的用處不多，被發現和命名的更少。黃道帶上的12星座初開始就是用來計量時間的，而不像現在用來代表人的性格。在公元前1000年前後已提出3的星座。換句話說，越靠近兩極，能看到的星座就越少，在赤道上可以看到全部88個星座。星座的具體名字如下：仙女座、唧筒座、天燕座、寶瓶座、天鷹座、天壇座、白羊座、御夫座、牧夫座、雕具座、鹿豹座、巨蟹座、獵犬座、大犬座、小犬座、摩羯座、船底座、仙后座、半人馬座、仙王座、鯨魚座、堰蜓座、圓規座、天鴿座、后髮座、南冕座、北冕座、烏鴉座、巨爵座、南十字座、天鵝座、海豚座、劍魚座、天龍座、小馬座、波江座、天爐座、雙子座、天鶴座、武仙座、時鐘座、長蛇座、水蛇座、印地安座、蝎虎座、獅子座、小獅座、天兔座、天秤座、豺狼座、天貓座、天琴座、山案座、顯微鏡座、麒麟座、蒼蠅座、矩尺座、南極座、蛇夫座、獵戶座、孔雀座、飛馬座、英仙座、鳳凰座、繪架座、雙魚座、南魚座、船尾座、羅盤座、網罟座、天箭座、人馬座、天蠍座、玉夫座、盾牌座、巨蛇座、六分儀座、金牛座、望遠鏡座、三角座、南三角座、杜鵑座、大熊座、小熊座、船帆座、室女座、飛魚座、狐狸座。這個順序是按照88個星座的英文名字首字母排列的。最後再說一句，現行的星座主要起源於古希臘神話，而希臘是看不到南天的部分星空的。因此北天的星座以希臘神話中的英雄、怪物等命名的較多，例如獅子座、獵戶座等；而南半球的星空是在進入航海時代後才為北半球的人所知，因此多以那時剛出現的儀器命名，例如望遠鏡座、顯微鏡座等。 出生月份、農曆與太陽星座的如何對應? 出生月份與太陽星座的對應如下，由於天體運行的軌道與公曆曆法有差異，不同年份會前後相差1-2天，與中國農曆的二十四節氣各個「節」之間的距離吻合，節氣時間的計算準確至分鐘（並非子時開始），亦是星座的界線，每年均有差異。 星座名稱 黃道帶時間（一般認知） 恆星時間 太陽所在星座時間 對應的農曆節氣 白羊座 03月21日-04月19日 04月15日-05月15日 04月19日-05月13日 春分-穀雨前一天 金牛座 04月20日-05月20日 05月16日-06月15日 05月14日-06月19日 穀雨-小滿前一天 雙子座 05月21日-06月21日 06月16日-07月15日 06月20日-07月20日 小滿-夏至前一天 巨蟹座 06月22日-07月22日 07月16日-08月15日 07月21日-08月09日 夏至-大暑前一天 獅子座 07月23日-08月22日 08月16日-09月15日 08月10日-09月15日 大暑-處暑前一天 處女座 08月23日-09月23日 09月16日-10月15日 09月16日-10月30日 處暑-秋分前一天 天秤座 09月24日-10月23日 10月16日-11月15日 10月31日-11月22日 秋分-霜降前一天 天蠍座 10月24日-11月21日 11月16日-12月15日 11月23日-11月29日 霜降-小雪前一天 蛇夫座 － － 11月30日-12月17日 射手座 11月22日-12月21日 12月16日-01月14日 12月18日-01月18日 小雪-冬至前一天 摩羯座 12月22日-01月19日 01月15日-02月14日 01月19日-02月15日 冬至-大寒前一天 水瓶座 01月20日-02月18日 02月15日-03月14日 02月16日-03月11日 大寒-雨水前一天 雙魚座 02月19日-03月20日 03月15日-04月14日 03月12日-04月18日 雨水-春分前一天 這只是時間表，12星座一般指的是黃道12星座（黃道帶時間），即沒有蛇夫座。 什麼是彗星? 是星際間物質，俗稱「掃把星」。在《天文略論》這本書中寫道：彗星為怪異之星，有首有尾，俗象其形而名之曰掃把星。彗星是由冰和少量巖石組成的小天體，平均物質密度只有10-1000千克/立方米，天文學家們把彗星形象地稱為「髒雪球」。在一般的情況下，彗星都在太陽系的邊緣地區，這時即使被觀測到，也與極其微弱的恆星相似，看不出細緻的結構。但當其逐漸接近太陽的時候，由於太陽的熱輻射、太陽風和太陽光壓作用的加大，尤其當它進入火星軌道區域以後，表面物質揮發形成彗尾，表現出其獨特的結構。 彗星有多少顆?有什麼作用? 迄今發現的彗星共有1800多顆，它們中的大部分和我們僅有一面之緣，匆匆繞過太陽後，便沿著拋物線或雙曲線一去不返了。科學家們一直對彗星感興趣，因為彗星被認為是我們太陽系裡最古老最原始的天體，其物質構成與太陽系形成前的星雲類似。這種星雲後來坍塌形成太陽和行星，因此它含有46億年前太陽和行星形成時的塵埃和氣體。科學家們認為，形成地球生命的原始物質很可能是在彗星撞擊地球時帶到地球上來的，彗星為科學家研究太陽系和地球上生命的形成提供了一個窗口。 彗星的起源? 彗星的起源是個未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個特大彗星區，那裡約有1000億顆彗星，叫奧爾特雲，由於受到其它恆星引力的影響，一部分彗星進入太陽系內部，又由於木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被「捕獲」成為短周期彗星；也有人認為彗星是在木星或其它行星附近形成的；還有人認為彗星是在太陽系的邊遠地區形成的；甚至有人認為彗星是太陽系外的來客。 什麼是哈雷彗星?多少年能觀察一次彗星? 是以英國天文學家哈雷命名的，哈雷彗星每76年回歸一次，絕大部分時間深居在太陽系的邊陲地區，即使用現代最大的望遠鏡也難以搜尋到它的身影。地球上的人們只有在它回歸時有三四個月的時間能夠見到它。一般來說，人的壽命只有70歲左右，因此一個人很少能兩次看到哈雷彗星。只有一些「老壽星」才有這種機會，第一次看到它是在牙牙學語的幼年，而第二次看到它就到了步履蹣跚的晚年了。1910年哈雷彗星非常亮，達-3.3等;1986年哈雷彗星星很暗，幾乎看不到。 彗星的公轉周期是多少? 哈雷彗星的平均公轉周期為76年， 但是你不能用1986年加上幾個76年得到它的精確回歸日期。主行星的引力作用使它周期變更，陷入一個又一個循環。非重力效果（靠近太陽時大量蒸發）也扮演了使它周期變化的重要角色。在公元前239年到公元1986年，公轉周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之間變化。最近的近日點為公元前11年和公元66元。哈雷彗星在眾多彗星中幾乎是獨一無二的，又大又活躍，且軌道明確規律。這使得Giotto飛行器瞄準起來比較容易。但是它無法代表其他彗星所具有的公性。 簡述天文學發展的歷史? 1.許多早期的關於宇宙的看法都是將地球擺在所有物體的中心。從古希臘到印度和中國，許多文化發展了地心說或者被稱之為地球中心論這樣的對宇宙的觀點。這個幻想畢竟很強烈。地球感覺上非常像是固定的，天上的光每天每夜都繞著它轉。 2.最先受亞里斯多德影響，許多古希臘人區分了天地的領域：天在上面地在下面。對於亞里斯多德來說，地球上的所有東西都由四種元素組成：土地，空氣，火和水。天上的太陽，月亮和已知的五大行星也被裝在了水晶球裡。這些球體被包含所有恆星的天球包含。它們都繞著地球轉圈。它們必須作圓軌道運動，亞里斯多德說，因為圓是完美的。而天上的東西都是以完美的方式運動。這些天體和它們的水晶球是由五種元素組成的，或稱為五種精華。在它們下面屬於地球的領域。有一條恆定的規律，就是出生，死亡和腐爛。但是在天空的領域，所有的東西的都是純淨的，無瑕疵的，永恆不變的。天上在外表上看永遠是平靜的，不變的。一切都是完美的。 3.亞里斯多德的宇宙圖是優雅的，但是不夠精確。古中國的天空觀測者不知道亞里斯多德的這些論斷，因此也沒有受到亞里斯多德的影響。他們觀測並且記錄下了天空的變化。這些包括被假設為無瑕疵的太陽上的黑子的出現和消失。彗星像掃把一樣划過天空，客星突然間發光，以至於白天也能看到。（西方人肯定也看到過多德和託勒納米體系的喪鐘。因為能看到金星的相的變化，金星就必須繞著太陽轉，而不是地球。然而伽利略的發現在他的那個年代並不受歡迎。更喜歡亞里斯多德和託勒密體系的教廷迫使他放棄自己的觀點，並且在他的後半生軟禁了他。 9.兩位與伽利略同時代的人也幫助摧毀了亞里斯多德的水晶球系統。伽利略有力的打擊了亞里斯多德的宇宙體系，並且證明了哥白尼的理論是正確的。但是即使是哥白尼也沒有完全拋棄宇宙中所有的運動都是圓運動的觀念。第谷，伽利略同時代的一個人，在他的工作裡沒有使用望遠鏡，但卻給出了那個年代行星運動最精確的測量法。他的合作人，稍微有點神秘兮兮但卻是一位精明數學家的克卜勒，通過觀測來檢查行星運動。他的工作比任何前人做的都要好。 10.克卜勒首先提出行星繞太陽作橢圓軌道運動。當他檢查第谷數據的時候，他意識到行星不能像人們想像的那樣繞著太陽作圓軌道運動，取而代之的應該是橢圓軌道運動。克卜勒還提出了今天所有行星遵循的行星運動三大定律。下面是克卜勒的行星運動的三大定律： 1)行星繞太陽作橢圓軌道運動，太陽在橢圓的一個焦點上。 2)行星不是以恆定速度繞太陽運動的，行星距離太陽越近，運動的越快。 3)距離太陽越近的行星，它繞太陽轉一圈所用的時間就越短。 11.一個叫伊薩克牛頓的天才把克卜勒的工作推進了一步。在伽利略去世的那年，伊薩克牛頓出生了。克卜勒提出了行星繞太陽作橢圓軌道運動而不是圓軌道運動，這符合事實，但他自己卻不知道為什麼。牛頓發明了數學的一個分支——微積分學，並且以它為工具，以一種今天我們稱之為引力的力來解釋物體的運動。 12.牛頓很可能從來沒有像傳奇中說的那樣被蘋果砸到。但是他很可能確實看到過蘋果從樹上掉下來，這激發了他對引力的思考。那麼這種看不見的力既然能到達樹上把蘋果拉到地上，為什麼它不能到達月球把月球拉到地球上來呢？用數學描述引力的行為，牛頓可以證明相同性質的力確實控制著蘋果，月球以及宇宙中其他所有運動物體。通過極其敏銳的洞察力，牛頓說明了引力是普遍存在的力，並且用數學語言給出了這個統治宇宙中所有運動物體的力的精確表達式。他不只說明了我們在地球上經受的物理現象與宇宙中其他地方也是一樣的，還表明了人類有能力了解這種力。 13.除了萬有引力定律，牛頓還描述了三大運動定律。 1)如果沒有外力作用，一個物體將保持靜止或勻速直線運動。 2)如果一個拉力或推力作用在一個物體上，它將改變物體的速度或速度的方向。 3)如果一個物體對另一個物體施加力的作用，那麼它將受到等量的反向的力的作用。 這些定理控制一切，從曲棍球到賽車，從宇宙飛船到繞太陽運動的行星。 14.在20世紀初期，愛因斯坦又突破了牛頓的體系。在1913年，阿爾伯特愛因斯坦出版了他的狹義相對論。在書中，他表示牛頓定律在平時的低速世界裡是適用的，但在高速世界裡它就被破壞了，即當速度接近光速的時候。這個理論的一個基本假定是光速是不變的。光速與光源的運動速度和觀測者的運動速度無關。這看似荒謬，但已經被大量的獨立實驗證實。並且它引出了三個與觀測者速度相關的物理量---質量，長度和時間。舉例來說，一個以接近光速的飛船朝你飛來的時候，它的質量變大，在行進方向的長度變短，並且飛船上的時間與停在你旁邊的飛船相比慢很多。儘管同樣的奇怪，但這也被證實了，並且應用於現實的計算中。 15.幾年過後，愛因斯坦出版了他的廣義相對論。廣義相對論解決牛頓力學裡引力的問題，並且指出一個物體影響它旁邊另一個物體的運動，不僅僅是因為引力，它的質量也彎曲了它周圍的空間。更進一步的還有，物體的質量不止影響空間，還會影響時間，使時間變慢。這同樣使人很困惑，但這已經被證實是一個很有效的理論。 116天文學的進步是很多人努力的結果。對於他的成就，牛頓說：「如果我比別人看得更遠，是因為我站在了巨人的肩膀上。」比牛頓早的時代和晚的時代裡都有很多科學巨人，你可以閱讀他們的傳記或書籍來了解我們這個神奇的宇宙。天文學的基礎知識 什麼叫原子? 最基本的物質形式叫做原子。世界上有從水到特氟綸的數十億種自然的和人造的物質，但是所有的這些都可以在化學實驗室中分解成更簡單的物質。例如利用電流水可以分解成兩種氣體，即氫氣和氧氣，或者其它的，普通的食鹽（氯化鈉）可以分解成金屬鈉，和一種有毒氣體叫做氯氣。這四種物質中的每一個——氫氣、氧氣、納和氯氣——有這獨一無二的性質。沒有哪一種能夠進一步分解而不丟失它們的性質，還是氫氣、氧氣、納和氯氣。它們是最基本的物質因此被叫做元素。依然保持這種元素性質的最小單元叫做原子。儘管如此，原子被認為是由更小的叫做質子、中子和電子的粒子組成的。通常，質子和中子緊密結合在原子的中心，電子以一定距離繞核旋轉。實際上又一個整個的亞原子粒子家族，除了極少例外，本書不會接觸它們。 什麼叫分子? 當原子組合在一起，它們組成了分子。兩個或更多原子結合在一起，形成了分子。例如，一個碳原子和一個氧原子組成一個一氧化碳分子。一個碳原子和兩個氧原子組成一個二氧化碳分子。分子只含有很少幾個原子的通常叫做簡單分子，含有很多原子的分子叫做複雜分子。究竟幾個原子從簡單變為複雜決定於你談話的對象。當射電天文學家在星際空間找到6到8個原子的分子時，他們把它叫做複雜分子，因為沒有人會想到在險惡的宇宙空間可以找到這種東西。但是生化學家可能會把這種分子稱為很簡單的分子。 什麼叫元素? 在整個宇宙，只有92種自然產生的元素。唯一的決定這種特定的元素是這種元素而不是其它的元素的是在原子核裡的質子數量。例如，在宇宙中每個原子核裡有一個質子的原子是氫，每個核裡有兩個質子的原子是氦而不會是其他。碳原子有6個質子，氧原子有8個質子等等。一直到核裡有92個質子的鈾。原子核裡有相同質子和電子數的元素具有相似的化學性質，為了簡便，科學家們按照質子數目把元素進行了分組，這就是元素周期表。世界上每個化學實驗室裡或課堂上通常會有這麼一張。這是世界的藍本，因為就92個基本的元素構成了我們的世界。Armand Deutsch許多年前寫過精彩的科學小說。一組未來的考古學家在開鑿古火星人的文明遺蹟，發現了一所大學。他們正為無法破解火星語言而感到困惑的時候來到一個化學實驗室，在實驗室的牆上發現了元素周期表---一個馬上被他們識別的東西。因為它代表了通用的，超越文化甚至是種族的東西。所以，元素周期表成了破解火星語言的敲門磚。核中具有少量質子的元素有時被稱為輕元素或簡單元素；有大量原子的就叫重元素或複雜元素。 物質有多少種狀態? 物質典型存在於三種態。我們知道三態分別是：固態，液態和氣態。在特定的時間特定的地點物質處於什麼態取決於物質的化學本質，環境的溫度和壓強。在地球上，我們找一個事物為例，我們能看到它的三個態。它由兩個氫原子和一個氧原子組成：。在一般情況下，當溫度低於華氏32度時我們稱之為冰，當溫度在華氏32度到212度之間時我們稱之為水，高於華氏212度時，我們稱之為水蒸氣。（在非常高的溫度下，氫和氧原子之間的鍵被打破，它的本質就不再是水蒸氣，就是氫氣和氧氣的混合氣體 反物質 反物質是物質的鏡像。物質由原子組成，原子又由質子、中子和電子組成。質子帶正電，電子帶...通常物質中沒有發現過反物質，即使在實驗條件下，反質子也一瞬即逝。 當你照鏡子時，看一看在鏡子中的那個你，如果那個鏡子裡的傢伙真的存在，並出現在你的面前，會怎麼樣呢？ 科學家們已經考慮過這個問題，他們把鏡子中的那個你叫做「反你」。他們甚至想像很遠的地方有一個和我們現在的世界很象的世界，或者說是我們的世界在鏡子裡的像。它將是一個由反恆星、反房子、反食物等所有的反物質構成的反世界。但是反物質是什麼，這一切又可能是真實的嗎？ 對於「反物質是什麼」這個問題，並沒有惡作劇的意味。反物質正如你所想像的樣子——是一般物質的對立面，而一般物質就是構成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物質的存在還被認為是理論上的。在1928年，英國物理學家PaulA.M.Dirac修改了愛因斯坦著名的質能方程（E=mc2）。Dirac說愛因斯坦在質能方程中並沒有考慮「m」——質量——除了正的屬性外還有負屬性。Dirac的方程（E=+或者-mc2）允許宇宙中存在反粒子。而且科學家們也已經證明了幾種反粒子的存在。這些反粒子，顧名思義，是一般物質的鏡像。每種反粒子和與它相應的粒子有相同的質量，但是電荷相反。以下是20世紀發現的一些反粒子。 正電子——帶有一個負電荷而不是帶有一個正電荷的電子。由CarlAnderson在1932年發現，正電子是反物質存在的第一個證據。反核子——帶有一個負電荷而不是通常帶有一個正電荷的核子。由研究者們在1955年的伯克利質子加速器上產生了一個反質子。 反原子——正電子和反質子組合在一起，由CERN的科學家製造出第一個反質子（CERN是歐洲核子研究中心的簡稱）。共製造了九個反氫原子，每一個的生命只有40納秒。到1998年CERN的研究者把反氫原子的產量增加到了每小時2000個。當反物質和物質相遇的時候，這些等價但是相反的粒子碰撞產生爆炸，放射出純的射線，這些射線以光速穿過爆炸點。這些產生爆炸的粒子被完全消滅，只留下其它亞原子粒子。物質和反物質相遇所產生的爆炸把兩種粒子的質量轉換成能量。科學家們相信這種方法產生的能量比任何其它推進方法產生的能量強的多。所以，為什麼我們不能建一個物質——反物質反應機呢？建造反物質推進機的困難之處在於宇宙中反物質的缺乏。如果宇宙中存在相等數量的物質和反物質，我們將可能看到圍繞我們的這些反應。既然我們的周圍並不存在反物質，我們也不會看到物質和反物質碰撞所產生的光。 在大爆炸產生時粒子數超過反粒子數是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把兩者都破壞掉了。並且因為開始的時候有更多的粒子存在，所以現在的粒子是所有留下來的那些。今天在我們的宇宙中可能已經沒有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科學家們發現在銀河系中心附近有一個可能的反物質源。如果那個地方真的存在，也意味著存在天然的反物質，所以我們將不再需要製造反物質。 但是目前，我們將不得不創造我們自己的反物質。幸運的是，通過使用高能粒子對撞機（也叫做離子加速器）這種技術製造反物質是可行的。離子加速器，象CERN，是沿很強的環繞的超磁場排列的一些巨大的隧道，超磁場可以使原子以接近光速的速度推進。當原子通過加速器出來時，它轟擊目標，創造出粒子。這些粒子中的一些就是用磁場分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產生幾個毫微克的反核子。一毫微克是一克的十億分之一。所有一年之內在CERN產生的反核子只夠一個100瓦的電燈泡亮3秒鐘。如果要用反核子進行星際旅行將需要消耗幾噸才能實現。 暗物質 什麼是暗物質？暗物質(包括暗能量)被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質含量，而我們可以看到的物質只佔宇宙總物質量的10%不到(約5％左右)。暗物質無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到。科學家曾對暗物質的特性提出了多種假設，但直到目前還沒有得到充分的證明。 幾十年前，暗物質(dark matter)剛被提出來時僅僅是理論的產物，但是現在我們知道暗物質已經成為了宇宙的重要組成部分。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍，在宇宙能量密度中佔了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。暗物質的本質現在還是個謎，但是如果假設它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那麼由此形成的宇宙大尺度結構與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星繫結構的分析顯示，這一假設和觀測結果之間存在著差異，這同時為多種可能的暗物質理論提供了用武之地。通過對小尺度結構密度、分布、演化以及其環境的研究可以區分這些潛在的暗物質模型，為暗物質本性的研究帶來新的曙光。 大約65年前，第一次發現了暗物質存在的證據。當時，弗裡茲·扎維奇發現，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恆星數量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。之後幾十年的觀測分析證實了這一點。儘管對暗物質的性質仍然一無所知，但是到了80年代，佔宇宙能量密度大約20%的暗物質以被廣為接受了。 在引入宇宙膨脹理論之後，許多宇宙學家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等於臨界值的（這一臨界值用於區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向於一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。 當意識到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時，暗能量出現了。暗能量和暗物質的唯一共同點是它們既不發光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質一樣，暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團並形成星系。而暗能量是引力自相斥的，並且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統計星系的能量時會遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質密度和由暴漲理論預言的臨界密度之間70-80%的差異。之後，兩個獨立的天文學家小組通過對超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量佔主導的宇宙模型成為了一個和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨立的證實了暗能量的存在，並且使它成為了標準模型的一部分。 暗能量同時也改變了我們對暗物質在宇宙中所起作用的認識。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個僅含有物質的宇宙中，物質密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經從物質佔主導的時期過渡到了暗能量佔主導的時期。大約在「大爆炸」之後的幾十億年中暗物質佔了總能量密度的主導地位，但是這已成為了過去。現在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會隨時間衰減或者改變狀態，否則這種加速膨脹態勢將持續下去。 不過，我們忽略了極為重要的一點，那就是正是暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恆星和行星，也就更談不上今天的人類了。宇宙儘管在極大的尺度上表現出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恆星、星系、星系團、巨洞以及星系長城。而在大尺度上能過促使物質運動的力就只有引力了。但是均勻分布的物質不會產生引力，因此今天所有的宇宙結構必然源自於宇宙極早期物質分布的微小漲落，而這些漲落會在宇宙微波背景輻射（CMB）中留下痕跡。然而普通物質不可能通過其自身的漲落形成實質上的結構而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因為那時普通物質還沒有從輻射中脫耦出來。 另一方面，不與輻射耦合的暗物質，其微小的漲落在普通物質脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質脫耦之後，已經成團的暗物質就開始吸引普通物質，進而形成了我們現在觀測到的結構。因此這需要一個初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這裡需要的物質就是冷暗物質，由於它是無熱運動的非相對論性粒子因此得名。 在開始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中最後一件重要的事情。對於先前提到的小擾動（漲落），為了預言其在不同波長上的引力效應，小擾動譜必須具有特殊的形態。為此，最初的密度漲落應該是標度無關的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那麼所有正弦波的振幅都應該是相同的。暴漲理論的成功之處就在於它提供了很好的動力學出發機制來形成這樣一個標度無關的小擾動譜（其譜指數n=1）。WMAP的觀測結果證實了這一預言，其觀測到的結果為n=0.99±0.04。 但是如果我們不了解暗物質的性質，就不能說我們已經了解了宇宙。現在已經知道了兩種暗物質--中微子和黑洞。但是它們對暗物質總量的貢獻是非常微小的，暗物質中的絕大部分現在還不清楚。這裡我們將討論暗物質可能的候選者，由其導致的結構形成，以及我們如何綜合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質的性質。 最被看好的暗物質候選者 長久以來，最被看好的暗物質僅僅是假說中的基本暗性粒子，它具有壽命長、溫度低、無碰撞的特殊特性。壽命長意味著它的壽命必須與現今宇宙年齡相當，甚至更長。溫度低意味著在脫耦時它們是非相對論性粒子，只有這樣它們才能在引力作用下迅速成團。無碰撞指的是暗物質粒子（與暗物質和普通物質）的相互作用截面在暗物質暈中小的可以忽略不計。這些粒子僅僅依靠引力來束縛住對方，並且在暗物質暈中以一個較寬的軌道偏心律譜無阻礙的作軌道運動。 低溫無碰撞暗物質（CCDM）被看好有幾方面的原因。第一，CCDM的結構形成數值模擬結果與觀測相一致。第二，作為一個特殊的亞類，弱相互作用大質量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的豐度。如果粒子間相互作用很弱，那麼在宇宙最初的萬億分之一秒它們是處於熱平衡的。之後，由於湮滅它們開始脫離平衡。根據其相互作用截面估計，這些物質的能量密度大約佔了宇宙總能量密度的20-30%。這與觀測相符。CCDM被看好的第三個原因是，在一些理論模型中預言了一些非常有吸引力的候選粒子。 其中一個候選者就是中性子（neutralino），一種超對稱模型中提出的粒子。超對稱理論是超引力和超弦理論的基礎，它要求每一個已知的費米子都要有一個伴隨的玻色子（尚未觀測到），同時每一個玻色子也要有一個伴隨的費米子。如果超對稱依然保持到今天，伴隨粒子將都具有相同質量。但是由於在宇宙的早期超對稱出現了自發的破缺，於是今天伴隨粒子的質量也出現了變化。而且，大部分超對稱伴隨粒子是不穩定的，在超對稱出現破缺之後不久就發生了衰變。但是，有一種最輕的伴隨粒子（質量在100GeV的數量級）由於其自身的對稱性避免了衰變的發生。在最簡單模型中，這些粒子是呈電中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候選者。如果暗物質是由中性子組成的，那麼當地球穿過太陽附近的暗物質時，地下的探測器就能探測到這些粒子。另外有一點必須注意，這一探測並不能說明暗物質主要就是由WIMP構成的。現在的實驗還無法確定WIMP究竟是佔了暗物質的大部分還是僅僅只佔一小部分。 另一個候選者是軸子（axion），一種非常輕的中性粒子（其質量在1μeV的數量級上），它在大統一理論中起了重要的作用。軸子間通過極微小的力相互作用，由此它無法處於熱平衡狀態，因此不能很好的解釋它在宇宙中的豐度。在宇宙中，軸子處於低溫玻色子凝聚狀態，現在已經建造了軸子探測器，探測工作也正在進行。 暗物質和暗能量是世紀謎題 21世紀初科學最大的謎是暗物質和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學家提出了挑戰。暗物質存在於人類已知的物質之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什麼，它的構成也和人類已知的物質不同。在宇宙中，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。 暗能量更是奇怪，以人類已知的核反應為例，反應前後的物質有少量的質量差，這個差異轉化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質的質量全部消失，完全轉化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質能量的14倍以上。 宇宙之外可能有很多宇宙 圍繞暗物質和暗能量，李政道闡述了他最近發表文章探討的觀點。他提出「天外有天」，指出「因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙」，「我們的宇宙在加速地膨脹」且「核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連」。 暗物質是誰最先發現的呢？ 1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決於宇宙質量的多少。他認為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方釐米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質「失蹤」了，科學家將這種「失蹤」的物質叫「暗物質」。 一些星體演化到一定階段，溫度降得很低，已經不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會表現為暗物質。這類暗物質可以稱為重子物質的暗物質。 還有另一類暗物質，它的構成成分是一些帶中性的有靜止質量的穩定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質，不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質可以稱為非重子物質的暗物質。 Abell 2390星系團(上半圖)和MS2137.3-2353星系團(下半圖)，距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像，是哈勃太空望遠鏡所拍攝的假色照片，而相對應的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中，可以看到數量眾多的星系，但在X射線影像裡，這些星系的蹤影卻無處可尋，只見到一團溫度有數百萬度，而且會輻射出X射線的熾熱星系團雲氣。除了表面上的差異外，這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星系的總質量加上左方雲氣的質量，它們所產生的重力，並不足以讓這團熾熱雲氣乖乖地留在星系團之內。事實上再怎麼細算，這些質量只有「必要質量」的百分之十三而已！在右方哈伯望遠鏡的深場影像裡，重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質量，大於哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為，星系團內大部分的物質，是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的「 暗物質」。 1930年初，瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果：在星系團中，看得見的星系只佔總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。不過，茲威基的結果許多人並不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據，這就是測量物體圍繞星系轉動的速度。我們知道，根據人造衛星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系範圍內的總質量。這樣計算的結果發現，星系的總質量遠大於星系中可見星體的質量總和。結論似乎只能是：星系裡必有看不見的暗物質。那麼，暗物質有多少呢？根據推算，暗物質佔宇宙物質總量的20—30%才合適。 天文學的觀測表明，宇宙中有大量的暗物質，特別是存在大量的非重子物質的暗物質。據天文學觀測估計，宇宙的總質量中，重子物質約佔2%，也就是說，宇宙中可觀測到的各種星際物質、星體、恆星、星團、星雲、類星體、星系等的總和只佔宇宙總質量的2%，98%的物質還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質的暗物質當中，冷暗物質約佔70%，熱暗物質約佔30%。 標準模型給出的62種粒子中，能夠穩定地獨立存在的粒子只有12種，它們是電子、正電子、質子、反質子、光子、3種中微子、3種反中微子和引力子。這12種穩定粒子中，電子、正電子、質子、反質子是帶電的，不能是暗物質粒子，光子和引力子的靜止質量是零，也不能是暗物質粒子。因此，在標準模型給出的62種粒子中，有可能是暗物質粒子的只有3種中微子和3種反中微子。 20世紀80年代初期，美國天文學家艾倫森發現，距我們30萬光年的天龍座矮星系中，許多碳星(巨大的紅星)周圍存在著穩定的暗物質，即這些暗物質受到嚴格的束縛。高能熱粒子和能量適中的暖粒子是難以束縛住的，它們會到處亂竄，只有運行很慢的「冷粒子」才能束縛住。物理學家認為那是「軸子」，它是一種非常穩定的冷「微子，質量只有電子質量的數百萬分之一。這就是暗物質的軸子模型。 軸子模型是否成立，最終得由實驗裁決。最近，還有人提出，暗物質可能是一種稱做「宇宙弦」的弦狀物質，它產生於大爆炸後的一秒期間內，直徑為1萬億億億分之一釐米，質量密度大得驚人，每寸長約1億億噸。這種理論是否成立，同樣有待科學家進一步研究。 為探索暗物質的秘密，世界各國的粒子物理學家正在這個領域努力工作，相信揭開暗物質神秘面紗的那一天不會太遙遠了。 在引入宇宙暴漲理論之後，許多宇宙學家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等於臨界值的（這一臨界值用於區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向於一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。 當意識到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時，暗能量出現了。暗能量和暗物質的唯一共同點是它們既不發光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質一樣，暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團並形成星系。而暗能量是引力自相斥的，並且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統計星系的能量時會遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質密度和由暴漲理論預言的臨界密度之間70-80%的差異。之後，兩個獨立的天文學家小組通過對超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量佔主導的宇宙模型成為了一個和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨立的證實了暗能量的存在，並且使它成為了標準模型的一部分。 暗能量同時也改變了我們對暗物質在宇宙中所起作用的認識。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個僅含有物質的宇宙中，物質密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經從物質佔主導的時期過渡到了暗能量佔主導的時期。大約在「大爆炸」之後的幾十億年中暗物質佔了總能量密度的主導地位，但是這已成為了過去。現在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會隨時間衰減或者改變狀態，否則這種加速膨脹態勢將持續下去。 暗物質的蹤跡 暗物質是相對可見物質來說的。所謂可見物質，除發射可見光的物質外，還包括輻射紅外線等其他電磁波的物質。雖然宇宙中的可見物質大部分不能用肉眼直接看到，但探測它們發出的各種電磁波就可以知道它們的存在。暗物質不輻射電磁波，但有質量。 科學家為什麼會提出「暗物質」這個概念？宇宙中有沒有暗物質？ 在物理學中，把狀態變化的「轉折點」成為「臨界點」，比如水變成冰，溫度臨界值（或者說「臨界點」）為0℃。宇宙學的研究認為，宇宙中物質的平均密度，與決定宇宙是膨脹還是收縮的臨界值，相差不會超過百萬分之一。可是，宇宙中發可見光的恆星和星系的物質總量不到臨界值的1%，加上輻射其他電磁波的天體，如行星、白矮星和黑洞等，最多也只有臨界值的10%。 現已知道，宇宙的大結構呈泡沫狀，星系聚集成「星系長城」，即泡沫的連接纖維，而纖維之間是巨大的「宇宙空洞」，即大泡泡，直徑達1~3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質的附加引力「幫忙」，這麼大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋梁的跨度過大不能支持一樣。 我們的宇宙儘管在膨脹，但高速運動中的個星系並不散開，如果僅有可見物質，它們的引力是不足以把各星系維持在一起的。 我們知道，太陽系的質量，99.86%集中在太陽系的中心即太陽上，因此，離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠的行星大，因此，離太陽近的行星繞太陽運行的速度，比離太陽遠的行星快，以便產生更大的離心加速度（離心力）來平衡較大的太陽引力。但在星系中心，雖然也集中了更多的恆星，還有質量巨大的黑洞，可是，離星系中心近的恆星的運動速度，並不比離得遠的恆星的運動速度快。這說明星系的質量並不集中在星系中心，在星系的外圍區域一定有大量暗物質存在。 天體的亮度反應天體的質量。所以天文學家常常用星系的亮度來推算星系的質量，也可通過引力來推算星系的質量。可是，從引力推算出的銀河系的質量，是從亮度推算的銀河系質量的十倍以上，在外圍區域甚至達五千倍。因而，在那裡必然有大量暗物質存在。 那麼，暗物質是些什麼物質呢？ 宇宙學研究發現，在宇宙大爆炸初期產生的各種基本粒子中，有一種叫做中微子的粒子不參與形成物質的核反應，也不與任何物質作用，它們一直散布在太空中，是暗物質的主要「嫌疑人」。 但中微子在1931年被提出來以後，一直被認為質量為零。這樣，即使太空是中微子的海洋，也不會形成質量和引力。曾有人設想存在一種「類中微子」，它的性質與中微子類似，但有質量。可是一直沒有發現「類中微子」的存在。 極小的中微子運動速度極高，可自由穿透任何物質，甚至整個地球，很難被捕找到。但中微子與物質原子和亞原子粒子碰撞時，會使他們撕裂而發出閃光。探測到這種效應就是探到了中微子。但為了避免地面上的各種因素的幹擾，必須把探測裝置（如帶測量儀器並裝有數千噸水的水箱）放在很深（如1000米）的地下。 1981年，一名蘇聯科學家在試驗中發現中微子可能有質量。近幾年，日、美科學家進一步證實中微子有質量。如果這個結論能得到最後確認，則中微子就是人們尋找的暗物質。 尋找暗物質有著重大的科學意義。如中微子確有質量，則宇宙中的物質密度將超過臨界值，宇宙將終有一天轉而收縮。關於宇宙是繼續膨脹還是轉而收縮的長久爭論將塵埃落定。
誰也不能保證自己絕對不會發脾氣。尤其是兩個人在一起久了，難免會發生大大小小的齟齬。而這時，要是他忍下自己的脾氣，甘願先對你低頭的話，那麼恭喜你，你一定是嫁對了人。在《乘風破浪的姐姐》中翻紅的劉芸，嫁了著名的搖滾老炮兒鄭鈞。兩人都是暴脾氣。劉芸是湘妹子，快人快語，有什麼說什麼，鄭鈞則我行我素慣了，特別容易煩。但很奇怪的是，這兩個火藥桶湊在一起，居然還挺和諧的。原來，自從結婚之後，鄭鈞就收斂了一身的桀驁不馴。每每發生什麼爭執，他都會讓著劉芸。有一次，兩人起了口角，劉芸一時生氣，拿著手機衝出家門，鄭鈞二話不說，在後面跟了一路，末了放下身段哄道：「今天我都追出來了，咱們回去吧。」每一次，劉芸脾氣上頭的時候，鄭鈞總是恰到好處地讓步，為她剪去長發，也為她開始減肥。推薦理由：投資銀行資本論壇、境內外上市顧問、結構化融資、私募債券、上市公司再融資、信託、資產管理、基金專戶業務交流、上市公司董秘俱樂部！！！
▲長按二維碼「識別」關注
推薦理由：為項目發起者提供募資、投資、孵化、運營一站式綜合眾籌服務。掙大錢靠的是趨勢。賺錢很容易，只是你暫時還不知道方法。關注【眾籌論壇 zhongchou188】為您提供獨家秘笈！！！
▲長按二維碼「識別」關注