第一篇 奇妙的科學世界

第一章 神秘的天與地

第一節 神秘的天與地

廣闊無邊的宇宙

仰望群星璀璨的夜空，我們就足以感受到宇宙的神秘。就連天文學家對宇宙的了解也非常有限，因為我們現有的探測手段對于浩瀚無窮的宇宙來說仍顯得較為落后。我們現在認識的宇宙僅僅是我們可以觀測到的那部分，而目前觀測不到的領域只能借助建立理論模型來加以猜測。

古代，人們把空間稱為“宇”，把時間稱為“宙”，因此，我們可以說宇宙是空間和時間的總和。而現代的天文探測表明，宇宙是由各種形態的物質構成的，是在不斷運動變化的。關于宇宙，科學家給出的定義是：由空間、時間、物質和能量所構成的統一體，是一切空間和時間的總和。一般理解的宇宙指我們所存在的一個時空連續系統，包括其間的所有物質、能量和事件。根據宇宙大爆炸模型推算，宇宙年齡大約為137億年。也就是說，宇宙在大爆炸之后，又過了137億年，才演化成今天的樣子。

宇宙有多大？現在我們能觀測到的宇宙范圍約130億光年遠，這意味著，宇宙盡頭的一個天體所發出的光和電波要經過130億年才能到達地球。因此，我們所看到的其實是宇宙130億光年前的樣子。它現在又是什么樣子？我們得再過130億光年才知道。宇宙是怎樣誕生的？又是怎樣演變成現在這個樣子的？……這些問題一直困擾著人們。或許，宇宙遠比我們想象的要奇特得多，它以其神秘性和廣闊性吸引著我們不斷去探索和發現。

銀河系是如何被發現的

在古希臘、古羅馬的神話故事里解釋了銀河的起源：萬神的主宰宙斯即大神朱比特是一個風流的帝王，他和一位凡間女子生了一個名為赫拉克勒斯的兒子。為了讓兒子健康成長，朱比特把私生子悄悄送到熟睡的妻子赫拉身旁，因為赫拉擁有無邊的神力，據說吃了她的奶水，孩子的身體就會非常健壯。赫拉克勒斯剛剛吸吮了幾口奶水，赫拉就被驚醒了，身體一時失去平衡，乳汁噴射而出，灑向太空，就形成了茫茫銀河。

后來，人們通過天文觀測知道了銀河其實是無數顆星星組成的光帶。那么銀河系又是怎樣被發現的呢？原來，銀河系是由天王星的發現者赫歇耳通過數星星數出的一個偉大發現。

英國天文學家威廉·赫歇耳是一位業余天文愛好者。他一生最大的愿望，就是弄明白“宇宙的結構”。為了能數清星星的數目，他熱情而又認真地投入了觀測。

赫歇耳觀測了1086次，共數出117600顆恒星。在數星星的過程中，他發現愈是靠近銀河的地方，恒星分布就愈密集，在銀河平面方向上恒星數達到最大值，而恒星數目在銀河垂直方向上最少。由此赫歇耳提出，銀河系是“透鏡”或“鐵餅”狀的龐大天體系統，由恒星連同銀河一起構成。其直徑與厚度比大約在5∶1左右。

赫歇耳設想，太陽大約位于銀河中心的地方。地球人朝銀河系的直徑方向看去，可以看到一些流星以及許多較遠、較暗的星星，當人們用肉眼看銀河時，只能看到白茫茫的光帶，像是天上的河流。如果地球人向銀河系的平面垂直方向看，恒星就顯得很稀薄，而人們的肉眼只能看到比較近的、很亮的恒星。

隨著科技的發展，人們逐漸發現：銀河系薄薄的中間凸起的銀盤中分布了多數物質，它們主要是恒星，也有部分氣體和塵埃。銀盤的中心平面稱為“銀道面”，銀盤中心凸起的部分稱為銀河系的“核球”，核球呈橢圓形，其中心很小的致密區叫“銀核”。分布在銀盤外面的是一個范圍廣大、近似球狀的系統，叫做“銀暈”。相對于銀盤來說，銀暈中的物質密度低得多，外面還有銀暈，其物質密度更低，大致呈球形。

從銀盤上面俯視的銀河系頗似水中的旋渦，銀河系核球就是旋渦的中心，它向外伸展出幾條旋臂，它們是銀盤內年輕恒星、氣體和塵埃集中的地方，也是一些氣體塵埃凝聚形成年輕恒星的地方。迄今為止，已經發現英仙臂、獵戶臂、人馬臂等存在于銀河系中。太陽就在獵戶臂的內側。一般說來，旋臂內的物質密度比旋臂大約高出10倍。恒星約占旋臂內的一半質量，氣體和塵埃占另一半。

除了自轉外，太陽還攜帶著太陽系天體以每秒約250千米的速度圍繞著銀心公轉，軌道半徑約3萬光年，公轉一周約26億年之久。銀河系也存在自轉，它的旋臂也是繞著銀河系的中心旋轉。通過觀測，人們還發現銀河系整體也在朝著麒麟座方向運動著，速度達214千米/秒。

假如從銀河系外很遠的地方觀察太陽，并將它與別的恒星相比較，會發現，太陽在千億顆繁星中一點兒也不突出，只是一顆大小中等、亮度一般的恒星。從側面觀察銀河系像是一個凸透鏡狀的、直徑很大的圓盤。光線從它的一側走到另一側，大約需要8萬～10萬年。

人類對銀河系的輪廓、結構、運行等方面的發現，是認識宇宙的又一次飛躍。

銀河系究竟有多大

銀河系究竟有多大？這個問題一直困擾著人類。根據現代的科學研究表明，銀河系主要由銀盤（包括旋臂）、核球、銀暈，以及外圍的銀冕等部分構成。

銀河系的主體為銀盤，它的外形呈扁盤狀，銀河系內的大多數星云和恒星都集中在這個扁盤內，銀盤的直徑大約達到8萬～10萬光年，中間部分較厚，厚度約6000多光年，周圍漸漸變薄，到太陽系附近便只剩一半厚度了。由于巨大的銀河系本身也要進行自轉，所以銀盤中的億萬顆星球環繞銀河系中心做著旋轉運動，四條旋臂從銀盤中心向外彎曲伸展出來，看上去就像急流中的旋渦。這里所說的旋臂實際上是恒星、塵埃和星際氣體的集中區域，但這物質密集的旋臂并不是固定不變的，恒星一直在旋臂上進進出出，只是它們能夠在運動中基本做到“收支平衡”，所以，旋臂的形狀看上去始終保持不變。

銀河系的中央部分是一個核球，核球內密集著恒星，核球的直徑在1.2萬～1.5萬光年之間，略呈橢圓形。由于大量的星云和氣體塵埃阻擋住了觀測的視線，因而科學家們對核球方向的天文觀測十分困難，所以，人們至今對它的了解還比較少，但確信無疑的是，核球內的恒星分布是十分密集的。

銀暈是在銀盤外圍的一個巨大包層，由稀疏的恒星和星際介質組成。它的體積至少要比銀盤大50多倍，但質量卻只占銀河系的1/10，由此可見其物質密度非常稀薄。事實上，除了那些極其稀薄的星際氣體外，球狀星團是銀暈中的主要物質。

直到20世紀70年代中期，科學家們才發現了銀冕，銀冕處于銀河系的最外圍，它的范圍可遠及50多萬光年以外，比銀河系的主體部分還要大。但銀冕內基本上沒有恒星，而是由極稀薄的氣體組成，所以很難準確地測出銀冕的真正范圍。

河外星系的外形和結構

一般的人在白天或夜晚肉眼所看到的天體，絕大多數都是銀河系的成員，那么，是不是說銀河系就是宇宙？當然不是！在宇宙中有著數以億計的星系。所以，銀河系并不代表宇宙，它只不過是宇宙海洋里的一個小島，是無限宇宙中很小的一部分。

根據天文學家估計，在銀河系以外約有上千億個河外星系，每一個星系都是由數萬乃至數千萬顆恒星組成的。河外星系有的是兩個結成一對，有的則是幾百乃至幾千個星系聚成一團?，F在能夠觀測到的星系團已有10000多個，最遠的星系團離銀河系約70億光年。

河外星系的結構和外形也是各種各樣。1926年，美國天文學家哈勃根據星系的形態，把星系分為旋渦星系、橢圓星系和不規則星系三大類。后來又細分為旋渦、橢圓、透鏡、棒旋和不規則星系五個類型。各種星系中，離銀河系較近的星系是麥哲倫云星系和仙女座星系。

麥哲倫云星系包括小麥哲倫云和大麥哲倫云兩個星系，它們是離銀河系最近的星系，也是銀河系的兩個伴星，離銀河系分別為16萬和19萬光年。它們在北緯20°以南的地區升出地平面，是銀河附近肉眼清晰可見的兩個云霧狀天體。大麥哲倫云星系在劍魚座和山案座，張角約為6°，相當于12個月球視直徑；小麥哲倫云星系在杜鵑座，張角約為2°，相當于4個月球視直徑。兩個星系在天球上相距約20.5萬光年。

仙女座星系，又被稱為仙女座大星云，是位于仙女星座的巨型旋渦星系。用肉眼能夠看到它，亮度為4度，看上去仿佛是一顆模糊、暗弱的星系。

1786年，仙女座星系被確認為銀河系之外的恒星系統?，F經測定它與地球的距離是220萬光年（670千秒差距）。直徑為16萬光年（50秒差距），為銀河系的1倍，是本星系群中最大的一個。近些年來發現，仙女座星系成員的重元素含量從外圍向中心慢慢增加。1914年探知它有自轉運動。根據目前的估計，仙女星系的質量應不小于3.1×1011倍太陽質量，是本星系群中質量最大的一個。

旋渦星系也叫旋渦星云，是旋渦形狀的河外星系。旋渦星系的中心區域為透鏡狀，周圍圍繞著扁平的圓盤。由隆起的核心球兩端延伸出若干條螺線狀旋臂，迭回在星系盤上。旋渦星系又細分為正常旋渦星系和棒旋星系兩種。

河外星系除了上述幾種星系外，還存在大量各種類型的星系。天文學家估計，在最先進的儀器所觀測到的這一部分宇宙里，星系的總數可能達到1000億個之多。前不久，美國天文學家宣布發現了迄今為止最大的發光結構——一道由星系組成的至少長5億光年、寬均為2億光年、厚約為1500光年、離地球2億～3億光年的“宇宙長城”。這座巨大的“宇宙長城”實際上是一個巨大的河外星系。

夢幻般的星座

很多人都喜歡看星星，因為它總是給人一種夢幻般的感覺。

可是，如果不了解星座的話，恐怕就看不出門道了。

什么是星座呢？人們將天空中的星星，按照它們的位置和方向，劃分成不同的區域，每一個區域就是一個星座。由于每一個星座都有自己的形狀和特點，人們又給它們起了很多好聽的名字，賦予它們美麗的神話傳說，這樣就形成了一個個鮮活的星座。

現代天文學上共分為88個星座。1928年，國際天文聯合會正式公布了這88個星座的名稱，這其中就包括我們所熟悉的獅子座、天琴座、天鷹座、大熊座、小熊座等星座。

康德曾經說過：“世界上只有兩樣東西能夠深深地震撼人們的心靈，一是我們心中崇高的道德準則，另一個就是我們頭頂上的天空?！?/p>

天上的星座那么多，我們要怎么識別呢？這可就要費點兒心并充分發揮想象力了。我們說過，星座是人為進行命名的，而命名的根據就是星座本身的形狀，如天琴座像一把琴，天鷹座像一只鷹，雙子座像兩個人，等等。

除此之外，還有一種星座的識別方法。每一個星座里面都有一顆特別亮或者是具有代表性的星星，如天琴座有織女星、天鷹座有牛郎星、小熊座有北極星等。只要我們認出了這些特別的星星，就可以快速地識別出整個星座了。

獵戶座

這是所有星座中最亮的一個，因為它比其他星座擁有更多較為明亮的星星。因此，在冬季的星空里它格外耀眼。它是一個古老的星座，有很多關于它的故事，其中包括天蝎座的故事。天蝎被派去刺殺獵戶，這就是為什么它們最終被放在天空兩側的原因。

事實上，在大多數時間里，參宿七比主星參宿四更為明亮。參宿四實際上是一顆巨大的變星，大約每隔6年亮度會有所變化。

在參宿七和參宿四之間，我們會看到有3顆星星幾乎排成一條直線，形成獵戶的腰帶。但是它們實際上根本沒有任何聯系，這樣比較容易辨認的圖案被稱為星群。這3顆星星從左至右分別是：參宿一、參宿二和參宿三。

在北天星圖中間的地方，我們可以發現獵戶正在揮舞著他的大棒。

獵戶座星云是一塊著名的模糊云狀物，位于連成“腰帶”的3顆星星的正下方，我們用肉眼就能看見。它又被稱為獵戶之劍，是一個發光的發射星云，由其內部的星星（最顯眼的獵戶座θ星）“激發”所有的氣體而形成。目前，大約有1000顆星星誕生于這里，是一個真正的星星誕生地。

金牛座

金牛座是一個極其古老的星座，可能是人們所設計出的最古老星座之一。對埃及人來說，金牛是指牛神奧西里斯。而希臘人關于這個星座的傳說是這樣的：在金牛把宙斯的情人、美麗的少女歐羅巴安全馱運至克里特島之后，宙斯便把金牛放置在天空之中。如果我們仔細觀察實際的圖案，會發現圖案上只畫出了牛的前半部分。這也很容易解釋，因為金牛顯然是一路游到克里特島的，所以它的后半部分當然隱藏在水下，無法看到。

值得注意的是，盡管不同的早期文明之間沒有任何關系，但它們竟然在天空中創造出了同一種動物。例如，亞馬孫部落（相傳曾居住在黑海邊的女性民族）把V字形的金牛座畢宿星團也描繪成牛的頭部形狀，正如希臘人所做的那樣。

春季夜空中的寶石之一是金牛座紅色的主星畢宿五（意為“花朵”），它是天空排名第14位的亮星。

在北天星圖上，金牛在獵戶的右側。

金牛座昴宿星團是天空的珍寶之一，它實際上包含數百顆恒星，使用雙目鏡或較低倍數的望遠鏡就可以看到它的壯觀景象。它正在穿越一個星云，這個星云通過反射恒星的光線而發光，但是這只有在照片上才能顯示出來。

雙子座

冬季夜空的另一個明亮星座是雙子座，為首的兩顆星是雙胞胎北河二（意為“武士”）與北河三（意為“拳擊手”），他們是跟隨伊阿宋尋找金羊毛的阿爾戈英雄。奇怪的是，北河三（β星）反而比北河二（α星）更亮一些。據說是因為在經過了很多世紀以后，北河二已經褪色了。

如果我們透過望遠鏡來觀察，會發現北河二實際上是一顆雙星。但是，即便如此，眼見的也并不一定就是事實，在北河二系統里還有好幾顆雙星。總計共有6顆星星（3對雙星）彼此環繞著轉動，旋轉周期從9天～1萬年不等！

雙子座的天樽二（δ星）是一顆星等為3.5的白色星星，非常普通。我們給予它特別的關注，純粹是歷史的原因，正是在這個位置，人們于1930年發現了冥王星。

在北天星圖上，雙子位于左上方。

大熊座

為了幫助美麗的女仆卡利斯托擺脫她討厭的女主人赫拉，宙斯把她變成了一只熊。在古希臘時代，赫拉是太空、宇宙和所有一切事物的頭領，但是她有時愛發點兒小脾氣。這個神話的寓意是：擁有一切并不能表示你就是一個善良的好人。

正如前面提到的，大熊座最著名的部分是一組7顆的星星，被稱為北斗七星。由于它那容易辨認的形狀，它在世界各地有很多不同的稱謂：在印度天文學里，我們發現它被稱為七位圣賢；而在英國，它被稱為耕犁。

大熊座有幾顆星星的名稱非常迷人，它們圍繞著整個星座在轉動。拉蘭德21185的星等為7.5，離我們只有8.3光年，可能擁有它自己的“太陽系”和行星。然后是格魯姆布里奇1830，它離我們29光年，星等亮度為6.4。如果我們把所有因素都考慮進去，格魯姆布里奇1830每秒自行接近350千米！很遺憾，只用肉眼的話，這兩顆星連一顆也看不見。

小熊座

小熊座是由希臘天文學家泰利斯在公元前600年前后描繪出來的，它代表著名的大熊座卡利斯托的兒子阿爾克斯。它的主要幾顆星組合在一起，成了北斗七星的微縮版，只是在它這里，那個扶手更加彎曲。由于這個原因，很多人常把北斗七星和小熊座的這幾顆星混淆。北極二（β星）和北極一（γ星）被稱為守衛星，因為它們是北極的守護神。

北極星是一顆久負盛名的星星。當然，我們把它稱為北方之星或者極星，但是早期的希臘人把它稱為“可愛的北方之光”，盎格魯-撒克遜人稱之為“船星”，并且早期的水手把它當做航海之星。這樣不同的叫法還有很多很多，表明了歷史上這顆星的重要性。

在北天極星圖上，小熊正圍繞著北天極中心來回運行。

獅子座

在希臘和羅馬的傳說中，獅子座是較早被定名的星座，代表在尼米亞森林里悠閑漫步的獅子。后來，身負12項艱巨任務的赫拉克勒斯殺死了它，經典的故事大體如此。與其他星座不同，獅子座可以說是與人們傳說的十分相似：獅子頭部就像一個巨大的反寫的問號，左邊是它的身體。

軒轅十四處在獅子頭的底部，非常接近黃道，因此，它是月球和行星能夠遮蓋到的僅有的4顆亮星之一。天文學上的術語稱這種現象為星掩。

獅子座β星五帝座一與牧夫座的大角星、室女座的角宿一組成一個等邊三角形，被稱為“春季大三角”。獅子座的另一個亮點是它的流星雨，是天空最美的景觀之一。

在北天星圖上，獅子座位于大熊座腳部的下方，構成一個獨特的形狀。

巨蟹座

這是一個古老的星座，像個三明治一樣夾在雙子座和獅子座中間。這只螃蟹被九頭怪蛇派去要干掉赫拉克勒斯，倒霉的是赫拉克勒斯踩在它身上，踩死了它。盡管它不是一個很亮的星座，也很不起眼，在視覺上也缺乏震撼效果，但是了不起的蜂巢星團彌補了它的這些不足。

在北天星圖上，位于獅子座的右邊，暗弱的巨蟹趴在亮星組成的太空池塘里。

室女座

這是一個古老的星座，與正義女神有關。很顯然，她對人類那樣對待地球感到有些不滿，于是便離開她的肉體，到星星中間尋找幸福，成為了處女，或稱室女（因此得名室女座）。我們也許會認為，室女座這個天空中第2大星座能在視覺上給我們提供很多東西。但除了那顆為首的亮星角宿一，我們幾乎什么也看不到。

東次將（ε星，意為“采收葡萄的人”）是一顆與喝的東西有關的星星：當它第1次升起時，標志著新的葡萄收獲季節開始了。

在北天星圖上，室女正在左下方小憩呢。

天琴座

這是一個古老的星座，形狀像一種樂器。這種樂器是眾神的使者赫耳墨斯發明的，后來獻給了他同父異母的兄弟、音樂之神阿波羅。

織女星（α星）是一顆相對來說離我們較近的恒星（距離為25光年），在1.1萬年前一直占據極星的位置；它下一次還會擔任同樣的角色，時間大約在公元14500年。這主要是因為地球不停地旋轉，慢慢地移動軸心，傾角將會達到23.5°，周期為2.58萬年。北極點和南極點也在以同樣的周期改變，因此北極星和南極星也就改變了。在北天星圖上，織女星在我們能看到的亮星里排名第3，排在天狼星和大角星之后。1850年，織女星成為第1顆被照相機拍到的星星。

在北半球的星圖上，天琴座是雖然很小但卻很優秀的星座，位于天鵝座的右邊。其中，織女星是“夏季大三角”里最明亮的一顆星星。

天鷹座

這是個古老的星座，代表宙斯的長羽毛的朋友，經常被描繪成拿著宙斯的閃電，這就是它的工作。漂亮的銀河從天鷹的背后流過，使得漆黑夜空中的這一區域很值得一看，盡管這里有些彎彎曲曲。至于說帶頭閃爍的牛郎星，它離我們只有大約16光年，是離我們最近的恒星之一。

在中國的牛郎織女傳說中，牛郎與織女隔著銀河遙遙相望。每年的農歷七月初七，他們會見一次面。

在北天星圖上，牛郎正在左下角向下飛翔。

白羊座

當設計者決定把這個星座描繪成一只羊的時候，他們真可謂富有非凡的“想象力”。在希臘神話里，這個星座與金羊毛的故事有關，就是伊阿宋和他的阿爾戈英雄們到處尋找的金羊毛。

婁宿三這個名稱源自阿拉伯語，意思是綿羊的頭。

大約在2000年前，因為春分點在白羊座，所以作為黃道第1星座，它自古以來就很有名。由于地球歲差運動的關系，現在的春分點已經移至西鄰的雙魚座了。但是，人們至今仍把春分點說成“白羊宮的原點”。

在北天星圖上，白羊正在西方遙遠的草地上啃食著青草。

雙魚座

這是一個古羅馬星座，可能是指維納斯和她的兒子丘比特。他們把自己變做兩條魚，為的是從海怪堤豐身邊游走（他們忍受不了他那難喝的茶水）。

雖然雙魚座沒有明亮的星星而不引人注目，但作為黃道第12個星座，自古以來它就占有重要地位。春分點原來在白羊座，但是因為歲差運動的關系，現在移到了雙魚座，這使它更加出名。

在北天星圖中間偏左的地方，好像有兩條魚正在那里游動。

寶瓶座

這是一個非常古老的星座，可以追溯到古巴比倫時代，它的形狀被看成是一個人正在從瓶子里往外倒水。這一點可能與雨季有某種關系，這是因為當寶瓶座在天空中出現得最為壯觀的時候，恰好是雨季。天空的這一部分都與水有關，處于寶瓶的控制之中。

寶座旁被人稱道的是它的流星雨，共有兩處流星雨，分別是寶瓶座艾塔流星雨和寶瓶座伽馬流星雨。

在北天星圖上，寶瓶的水正在往外流，把星圖右下角弄得到處都是。

摩羯座

這是個非常古老的星座，也許來自于東方的半羊半魚形象。根據可靠的希臘來源，這個形象指的是潘。為了躲避海怪堤豐，他潛入尼羅河里，后來就變得有點兒魚的形狀，但是很顯然，只有弄濕的那一小部分變成了魚形。

看看摩羯座周圍的天空，我們會發現那里就是水鄉：有寶瓶座、雙魚座、鯨魚座和南魚座。古時候，一年中這些星座出現時往往跟下雨和洪水泛濫有聯系，現在也是一樣。

驚奇的事實：摩羯座是黃道十二宮圖里最小的一個星座。

在南天星圖的左上方，這只會水的食草動物正在那里游動。

天秤座

在古羅馬時代以前，天空中并沒有天秤座，它們本來是天蝎座的爪子。后來，羅馬人把天蝎的爪子砍了下來，做成了一副精美的秤盤，就這么簡單。等到有人注意到這一點的時候，已經過去1500年了。

這個星座并沒有什么驚人之處，但它還是值得一提，只是因為它那幾顆星星的名字很神奇：氐宿一（α星）、氐宿四（β星）、氐宿三（γ星）和氐宿增一（δ星）。

其中，氐宿四是你能在夜空中看到的顏色最綠的星星。

在南天星圖上，天秤座位于右上方。

天蝎座

阿波羅派這只天蝎來對付獵戶，這就是為什么獵戶座和天蝎座被放在天空正對著的兩端的原因，這樣獵戶就沒有麻煩了。

盡管從中北緯度也能看到那顆明亮的心宿二，但除非盡量往南走，否則就看不到天蝎座的壯麗景色。它的整個S型曲線只有在低于北緯40°的地方才能看到，即下列城市以南：西班牙馬德里、意大利那不勒斯、美國紐約和鹽湖城、土耳其安卡拉，以及中國北京。

在南天星圖上，天蝎位于中間偏右上方。

恒星和行星

什么是恒星？什么是行星呢？

有的人可能會說，恒星是恒久不動的、本身可以發光發熱的天體；行星是圍繞恒星運動的、本身不會發光的天體。這樣的回答是不夠全面的。

首先說恒星。沒錯，以前人們確實認為恒星的位置是永遠都不會變的，所以取名為恒星。可事實并非如此，恒星也是會運動的，它也會圍繞它所在星系的中心進行運動。我們都知道太陽是恒星，可它不也是在圍繞著銀河系的中心進行運動嗎？

恒星的直徑小的只有幾千米，大的達109千米。正常恒星的大氣化學組成與太陽大氣差不多，以氫、氦為主。恒星之所以能發光發熱，是由于它的內部溫度高達幾百萬攝氏度乃至數億攝氏度，在那里進行著不同的反應（一般為熱核反應），并向外輻射大量的能量和拋射物質。一般認為恒星是由星云凝縮而成的。恒星也都在不停地運動和變化著，由于它們距我們十分遙遠，所以這種變化很難覺察，故而古人稱它們為恒星。我們在夜空所看到的點點繁星，大多是恒星，肉眼可看到的恒星，全天有6000多顆。借助望遠鏡目前可看到幾十萬乃至幾百萬顆以上的恒星。

接下來我們再來說說行星。關于行星的定義近年來又做了調整，所以冥王星才被排擠在太陽系行星之外。行星的新定義規定：行星是圍繞太陽運轉、自身引力足以克服固體應力而使天體呈圓球狀、能夠清除其軌道附近其他物體的天體。由于冥王星的軌道與海王星相交，所以并不符合這一定義，被降為了“矮行星”。不過，這個結論還存在著很多的爭議。

另外，行星一定要有足夠的質量，并且應該呈圓球狀。如果不符合這些條件，也不能稱為行星。

恒星的形成

17世紀，牛頓提出散布于空間中的彌漫物質可以在引力作用下凝聚為太陽和恒星的設想。歷代天文學家經過觀測發現，星際空間存在著許多由氣體和塵埃組成的巨大分子云。這種氣體云中密度較高的部分在自身引力作用下會變得更密一些。當向內的引力強到足以克服向外的壓力時，它將迅速收縮落向中心。如果氣體云起初有足夠的旋轉，在中心天體周圍就會形成一個如太陽系大小的氣塵盤，盤中物質不斷落到稱為原恒星的中央天體上。在收縮過程中釋放出的引力能使原恒星變熱，當中心溫度上升到1000萬攝氏度而引發熱核反應時，一顆恒星就誕生了。恒星的質量范圍在0.1～100個太陽質量之間。更小的質量不足以觸發核反應，更大的質量則會由于產生的輻射壓力太大而瓦解。近年來，紅外天文衛星探測到成千上萬個處于形成過程中的恒星。

恒星的運動和特點

在很長的一段時間內人們認為恒星是不動的。所以，千百年來，我們仍能辨認出它們的星座圖形。

但是，據現代學者考證，中國早在公元8世紀初的張遂就對天文學很有研究，他把自己測量的恒星位置與漢代星圖比較，發現恒星有位移。著名英國天文學家哈雷在1000年后，比較古代記載的恒星位置時，發現恒星的位置有明顯的變化。哈雷在1717年用自己觀測到的南天星表，對比1000多年前的托勒密星表，得出結論：恒星是在移動的。

以上觀測表明，恒星是運動的?？茖W家們進一步證實所有的恒星都在運動。它們有的向東，有的向西，有的遠離太陽，有的接近太陽。恒星的空間運動速度分2個分量：視向速度Vr和切向速度Vt。前者在人們視線方向，后者在與視線方向垂直的方向。恒星在切面方向的運動表現為在天球上位移，就是所謂的自轉。

奧地利物理學家多普勒在1842年提出了“多普勒效應”。主要內容是，當聲源和聽者間發生相對運動時，聲音會隨著運動方向的不同發生變化，聲源接近時聲音的頻率會變高，聲音就變尖了；遠離時聲音的頻率減小，聲音就變鈍。

天文學家根據物理學中的多普勒效應來判定恒星的運動。1848年，法國物理學家菲佐根據多普勒效應提出了移動光源的光譜特性：光譜線向紅端移動，簡稱“紅移”，代表光源在遠離；而光譜線向紫端移動簡稱“紫移”，代表光源在靠近。20年后，天文學家運用先進的測量儀器發現，許多恒星的同一條譜線的位置并不相同，是因為它們在運動。

英國天文學家哈金斯1868年首先測出天狼星在遠離我們。美國天文學家基勒在1890年測出大角星在接近我們時的速度是6千米/秒，現在更正為5千米/秒。通過觀測恒星的自轉可以求得恒星的切向速度。

太陽是顆普通的恒星，體積中等大小，愈靠近中心溫度愈高。表面溫度約6000℃，到了日核處，溫度則在1500萬～2000萬攝氏度以上。我們能觀測到的90%的恒星都和太陽差不多，我們將這類恒星稱為主序星。

英國天文學家威廉·赫歇耳在1783年對當時幾顆有自轉的恒星運動進行測定時，發現它們有一致的傾向。他認為這是太陽在空間運動的表現，并指出太陽的運動有目標性，目標是武仙座。天文學家進行大量的觀測后，指出太陽運動的目標是在天琴座，天琴座在武仙座旁邊，在赫歇耳當年確定的位置的附近，太陽運動速度約為20千米/秒。

我們所說的恒星的溫度是指恒星的表面溫度。恒星的溫度各不相同，盡管大部分的恒星和太陽差不多。有的高達幾萬度，有的表面溫度只有2500℃左右。質量比太陽小的恒星表面溫度要比太陽小，質量比太陽大的恒星表面溫度要比太陽高，可達10000℃～20000℃。最高的恒星的表面溫度可以達到80000℃。

在恒星的世界中，恒星一般是成雙成對出現的，很少有像太陽這樣單個的恒星。把天文望遠鏡對準星空，可看到許多彼此靠得很近的恒星，這就是雙星。有的恒星之間還存在吸引力，經過仔細觀察，在雙星中，可看出有的恒星在圍繞另一顆恒星運行，故稱為“物理雙星”。還有一種光學雙星，看上去很靠近，其實相距遙遠。

雙星的質量通過觀測和研究，可以很容易推算出來，單個恒星的質量卻很不容易求出。根據雙星的運動情況，利用牛頓萬有引力定律、開普勒定律可以求出雙星的質量。然后通過對比的方法估算出單個恒星的質量。

通常把三四顆以上直到十顆恒星聚集在一起叫做聚星。原來我們一直認為半人馬座a星離我們很近，后來發現它是三合星，比鄰星是其中距離地球最近的一顆恒星。

恒星在太空的分布除了單個恒星、各種雙星和聚星等形式外，恒星還有一種奇特的現象，就是它們喜歡“群居”。星團就是許多聚集在一起的恒星集團。

恒星會消失嗎

恒星既不像我們想象的不會動，也不能永恒存在。隨著時間的推移，恒星也會有消失的一天。但是恒星從誕生到消亡的過程通常都比較漫長，可達幾百萬年甚至上萬億年。當發展到一定階段以后，恒星就開始走下坡路，最后那些質量大的恒星會產生強烈的坍塌，發生爆炸，然后形成超新星。也就是說，我們的太陽也會有消失的一天，但是它不會變成超新星，而是會膨脹變大，比原來還要亮一萬多倍，甚至很可能毀滅地球。太陽的壽命是100億年，現在已經過了50億年，也就是說，再過50億年，這些可怕的事情有可能就會發生。

我們的太陽系

太陽系是一個龐大的家庭，它的家庭成員很多，而這個家庭的領導者就是太陽。太陽是整個太陽系的中心，它的引力控制著整個太陽系，其他天體都在圍繞它進行公轉。我們的地球就是太陽系中的重要成員，它有眾多的兄弟姐妹，其中包括水星、金星、木星、火星、土星、天王星和海王星七個近親，它們都屬于行星家族，也包括眾多的小行星、衛星、彗星、流星體和其他星際物質等遠方親戚，它們共同組成了偉大的太陽系。

如此龐大的太陽系，它又是如何形成的呢？這個問題讓人比較頭疼，因為我們誰都沒有那個福氣見識到它的形成過程。如果真的有時間飛船，我們就可以飛回到50億年前去一探究竟。只可惜到目前為止，還沒有人發明出時間飛船，科學家們也只是憑空猜測，提出了一個又一個假說，但都沒有得到公認。也許將來的某一天，這些謎底還要我們來揭開呢！

雖然說現在有關太陽系形成的解釋還都是假說，但是有些假說也是有一定的道理的。目前比較普遍的一種說法就是太陽系是由星云形成的，這種星云假說最早是由德國的科學家伊曼努爾·康德提出的?？档略谒闹鳌蹲匀煌ㄊ泛吞祗w論》中指出，太陽系是由一團星云演變來的。這團星云由大小不等的固體微粒組成，引力最強的中心部位吸收的微粒最多，首先形成了太陽。外面微粒的運動在太陽吸引下向中心體下落時與其他微粒碰撞而改變方向，繞太陽做圓周運動，這些繞太陽運轉的微粒逐漸形成幾個引力中心，最后凝聚成繞太陽運轉的行星。

太陽的結構

太陽是地球上一切生物的能量源泉。它是一顆熾熱的發光的恒星，由于太耀眼了，根本無法用肉眼觀測其廬山真面目。隨著先進的觀測儀器的問世，人們才開始慢慢地認識太陽。

太陽被分為幾個層次來研究。從太陽中心向外依次為日核、輻射層、對流層和太陽大氣。太陽大氣包括光球、色球和日冕3部分，太陽半徑的15%是由日核構成的，是熱核反應區。熱核反應發生時，釋放出巨大能量的主要形式是氫聚變成氦。日核部分的物質密度是1.6×105千克/米3，中心壓力達3300億大氣壓，溫度也很高，達1500萬～2000萬攝氏度。

日核外面就是輻射層，從0.15個太陽半徑到0.86個太陽半徑都是輻射層。這里的溫度和密度已急劇下降。密度為18千克/米3，溫度為70萬攝氏度。輻射層最先接收到日核傳來的能量，通過吸收和再輻射來自日核的能量極高的光子而實現能量傳遞，每進行一次吸收和再輻射，高能光子的波長會變長，頻率降低，這種再吸收、再輻射的過程反復地進行多次，逐漸將高能光子變為可見光和其他形式的輻射，經過對流層后，再向太陽的表面傳播。

對流層厚度約14萬千米，其起點在距離太陽中心0.86個太陽半徑處。這里的物質內部的溫度、壓力和密度的梯度特別大，處于對流狀態。對流運動的特性是非均勻性，這樣會產生噪音，機械能就是這樣通過對流層上面的光球層傳輸到太陽的外層大氣的。

光球是人們平時看到的光彩奪目的太陽表面，厚度約500千米。光球層溫度約6000℃。

太陽光球上經常出沒的一些暗黑色斑點叫太陽黑子。它是太陽活動的基本標志之一。由于太陽黑子的溫度比它周圍光球的溫度要低1500℃左右，因此在明亮的光球表面呈暗黑色斑點狀。充分發展的黑子是由較暗的核和圍繞它的較亮的部分構成的，形狀很像一個淺碟，中間凹陷約500千米。太陽黑子在日面上的分布有一定的規律，表現為東西分布的不對稱性和緯度分布的不均勻性。關于太陽黑子，我國最早在《淮南子》中就有記載，而歐洲人1610年才開始用望遠鏡觀測黑子。

了解太陽的自轉運動可以通過太陽黑子。英國天文愛好者卡林頓在從1853年起的8年間通過觀察記錄日面黑子數目的變化發現，太陽不同日面緯度旋轉周期各不相同，并不是像人們想象中那樣整塊的運動。觀測表明，太陽平均自轉周期是27天，自轉速度最快的是太陽赤道附近。

通過對太陽黑子數的長期觀測和計數，我們可以知道，太陽黑子有一定的周期規律性，其平均周期約為11年。德國業余天文學家、藥劑師施瓦貝是最早發現太陽黑子活動周期的人，他連續15年對太陽黑子進行觀察和記錄，獲得了這一重要的科學發現。現在，人們把黑子出現少的年份稱為太陽活動極小年，把黑子大量出現的年份稱為太陽活動極大年。

從1755年開始的那個11年黑子周被現代國際天文界看做是第一個太陽黑子周，人們還規定往后依次排列序號?，F在已經排到了第23周，這一個黑子周是從1996年開始的，達到極大值的時間在2000～2001年。

除了光球以外，太陽表層還有色球層和日冕。通過專門的儀器，可以清晰地看到太陽的色球層，這是一圈環繞太陽光球的厚為2000千米的紅色大氣。觀測表明，常有巨大的太陽火舌在日輪邊緣升起，這就是日珥。在太空，宇宙飛船曾拍攝到巨大的高達40多萬千米的日珥！

我們經?？吹揭恍┌岛诘拈L條出現在太陽單色光照片上，這是日珥在日面上的投影，稱為“暗條”。此外，色球上更多、更普遍的被稱之為“針狀物”的許多細小的“火舌”，其高度在6000～17000千米之間，寬度約幾百千米，景色非常壯觀，被喻為“燃燒的草原”。

色球層中有時會出現“太陽耀斑”，這是一種突然增亮的太陽爆發現象。耀斑是迄今為止我們發現的太陽上最劇烈的爆發現象，強烈影響到日地空間環境。

日冕是在日全食月球遮掩日輪時，日輪周圍的青白色光區，它是太陽大氣的最外層。日冕的溫度非常高，甚至高達100萬～200萬攝氏度，因此有許多不斷地向外膨脹的日冕氣體，它們會產生連續微粒輻射。這種沿太陽磁力線的粒子流被稱為“太陽風”。

太陽自轉嗎

我們知道，地球繞著地軸自轉，朝向或背離太陽，形成了白天和黑夜。我們還知道，地球繞太陽公轉，周期是365天左右，也就是一年。但是我們往往會錯誤地認為太陽是靜止不動的。實際上，太陽是不斷運動著的。為了跟得上橫穿太空的太陽，它的行星和行星的衛星也需要長途跋涉。

首先，太陽和地球一樣，也會自轉。其次，天文學家認為太陽會脈動，它的體積有節奏地脹大、縮小。另外，太陽會橫穿太空，繞其旋轉的行星就像飛蛾繞燈泡飛行一樣，也要跟著遨游太空。

太陽之所以自轉，原因和行星一樣。46億年前，太陽同地球和其他行星一起，由旋轉的氣體和塵埃云團演變而來。整個太陽系生來就是運動的。但是太陽不是固體，而是個閃光的氣體球，這與地球有所不同，所以它的自轉有其獨特的方式。比如，太陽的不同部分可以以不同的速度旋轉。在太陽赤道附近，也就是中間部分，自轉周期是25天。而在頂部和底部，也就是極區，自轉周期約為33天。而地球是固體，整個地球的自轉周期是24小時。

有很多關于太陽的奧秘，其中之一就是太陽中心的超熱核。天文學家認為，這個熱核有特定的自轉周期，速度大約是其他部分的4倍。

在自轉的同時，太陽還會脈動，即大約每5秒鐘脹大、縮小一次，就仿佛整個巨大的恒星在呼吸。目前還不清楚太陽究竟為什么會脈動，但有人猜測，這種有規律的膨脹和收縮是由穿過太陽氣體的復雜的聲波引起的。

太陽上還存在另外一種形式的脈動。天文學家認為引力使太陽每半小時脈動一次：太陽中心附近濃稠的熾熱氣體向周圍氣體密度較稀薄的區域擴散，使太陽的體積脹大；隨即，引力又將氣體拉回到中心，于是體積又縮小了。

怎樣測定太陽的溫度

最初，人們只是覺得太陽一定無比熾熱，誰也無法想象用什么儀器去測量它的實際溫度。后來，人們從俄國天文學家采拉斯基教授做的一個實驗中受到了啟發。他用一個直徑1米的凹面鏡得到一個1分錢硬幣大小的太陽像。該像位于凹面鏡的焦點上。當他用這個亮斑照射一個金屬片時，金屬片很快就彎曲、熔化了。采拉斯基教授測出這個光斑的溫度大約有3500℃。他斷定，太陽上的溫度一定要高于3500℃。

由于太陽一刻不停地以光的形式向宇宙空間輻射巨大的能量，科學家們可以通過專門儀器測定出太陽輻射量，然后根據輻射量與溫度之間的關系來測定溫度。1879年，物理學家斯特凡推算出了一個重要的定律：物體的輻射量與它的溫度的千次方成正比。這樣，人們根據測得的太陽輻射數推算出太陽表面溫度約為6000℃。

這是一種比較準確的測算方法。隨著科學技術的發展，人們在實際研究中發現，物體會隨著溫度的變化而改變顏色，通常的規律是：600℃時為深紅色；1000℃時為鮮紅色；1500℃時為玫瑰色；3000℃時為橙黃色；5000℃時為草黃色；6000℃時為黃白色；12000℃～15000℃時為白色；25000℃以上時為藍白色。因此，我們可以根據太陽的顏色來估算它的溫度。

太陽的表面稱為光球，是我們平時可以看到的太陽圓輪。光球外面是太陽大氣，依次稱為色球和日冕。肉眼只能在日全食時才能看到色球和日冕。光球的顏色呈黃白色，因此我們可以估計它的溫度大約為6000℃。我們平常看到的太陽因為受到地球大氣的影響而顯出金黃色或其他顏色。

水星

這個太陽系最靠內的行星公轉速度最快，比地球公轉的速度快4倍。來自太陽的高溫不允許水星存在任何大氣層，沒有了這個調控體系的存在，水星白天溫度可高達400℃，而在晚上溫度會一下子降到-170℃。要是那樣的話，我們的身體受得了嗎？要么被烤得焦脆，要么被凍成碎片，水星可不是個宜居的度假勝地。

水星是一個相當小的行星，我們常用“難以捉摸”來描繪它。我們很難找到它，因為它離太陽最近，從來也不會高出黎明或黃昏的地平線。甚至有些天文學家也沒看到過水星！但是，如果我們知道在哪里，確切地說在什么時候觀看它，那么還是能夠相當容易看到它的。由于太空中存在各種各樣的傾角，因此，觀測水星的最佳時間是在北半球春季（南半球秋季）的夜空，或者北半球秋季（南半球春季）黎明的天空。

金星

這顆離太陽第二近的行星圍繞太陽公轉比自轉要用更少的時間，意思就是，金星上的一天要比它的一年時間還長！金星比其他任何行星離地球都要近，只有4050萬千米，剛好是月球到地球距離的100倍。

金星可能是天空中除太陽和月球之外第三明亮的天體。這就意味著，有時候我們在大白天也能看到它，而在夜晚它也有可能像月球那樣投下陰影。金星之所以這樣明亮，是因為它表面覆蓋著厚厚的白色云朵，這些云朵是由可以致人死亡的二氧化碳組成的，能夠把照在它身上的65%的陽光反射出去；再一個原因就是，金星比其他任何行星離地球都要近。無怪乎古人把金星稱為長庚星（晚星）或啟明星（晨星），當然，這取決于人們什么候能夠看到它。但是，只要人們能看到它，它自然是當之無愧的。

在極少數情況下，我們可以看到（要做好防護措施）金星正在從太陽面前經過。這種所謂的“凌日”現象每隔100多年才結對發生一次。上一次的凌日現象發生于2004年6月8日，這一次后的一次會出現在2012年6月6日。如果錯過了這次，那么就只好等到2117年11月11日了！

火星

火星曾給我們帶來無限的遐思，這里有很多原因：火星具有非常鮮艷的紅色，天文學家在火星表面標示出了運河狀條紋，H.G．威爾斯寫過《星際大戰》，還有近年來人們在研究、尋找火星上“消失”的海洋。

1994年有一項廣為報道的研究，內容是說在南極發現了一顆隕石，名字叫做ALH84001。根據一些人的觀點，這顆隕石來自于火星，上面帶有變成化石的細菌生物。但是，自那時候起，其他一些報道則對這種所謂的火星生物“證據”表示了懷疑。隨著現在對火星探測活動的展開，有一天我們終將會知道真相，看看我們這個紅色的行星鄰居上面到底有沒有生命存在。

火星有一層薄薄的大氣，在火星表面，氣流卷起紅銹色的火星塵埃，它們被吹浮起來就像沙塵暴一樣。

火星可以運行得離地球比較近，距地球5570萬千米，也可能離開很遠，為4億千米。這里同樣也需要考慮到火星公轉軌道的橢圓性。在2003年8月27日那天，火星運行到離我們最近，這可是近6萬年以來的第一次！這使得它看上去是極為明亮的天體。通常而言，每過18個月左右，地球就會趕上并超過火星，此時這個紅色的世界就變成了天空中第二明亮的行星（排在金星之后）。

小行星

在火星與木星的公轉軌道之間有很多太空巖石，它們被稱為小行星，這就是主小行星帶。有關它們形成的一個理論認為，這里之所以沒有能形成一顆行星，是因為受到附近木星強大引力的影響。

谷神星是這個主要地帶最大的小行星，直徑為940千米，也是1801年人們發現的第一顆小行星。隨后發現了智神星、婚神星，以及最亮的小行星灶神星。在這些小行星中，有些是以地球上的普通人名來命名的，如希爾達、阿爾伯特和索拉；有些甚至是以搖滾歌星的名字命名的，包括恩雅、克萊普頓、澤帕和雅爾等。

有一顆小行星我們經?？梢杂萌庋劭吹?，即灶神星。它看起來就像一顆暗弱的星星，因此需要在比較明朗的夜晚才能看到它，但這也是挑戰。

木星

木星是太陽系中最大的行星，也是第一顆氣體巨人。誰知道木星有多少顆衛星？它那巨大的引力意味著它可能有幾百顆衛星！它的絕大多數衛星都極其微小，因此我們不可能搞清其真實的數量。木星還有著名的大紅斑，這是一個已經持續了300年的木星風暴。木星大紅斑很大，能夠把兩個地球裝到里面。

木星非常大，能夠反射很多太陽光，因此，有時候它看上去確實是一顆很亮的星星。我們需要使用望遠鏡才能觀測到木星著名的大氣帶和大紅斑，只需要簡易的雙目鏡就能看到4個小點，它們是木星的4顆主要衛星。

土星

土星是太陽系第二大行星，是一顆帶有光環的美麗行星。實際上，所有這4顆氣體行星——木星、土星、天王星和海王星都帶有光環。正是光環使得土星比較明亮，而且它有好多個光環。土星因為是由氣體構成的，所以極其輕。如果有個足夠大的浴缸，而且里面能灌滿足量的水，我們就會發現，土星在里面會漂浮起來！

土星的光環是由冰冷的巖石微粒構成的。這些微粒有的小到沙粒，有的大如一棟房子，它們就像一顆顆小小的衛星繞著土星轉動。

同木星一樣，土星也是個相當大的天體。當土星與地球同時處于適當的位置時，它看起來非常明亮。我們需要借助一架望遠鏡才能觀測到土星的光環和衛星。

天王星

這顆行星是人們第一次使用望遠鏡發現的。這應當歸功于威廉·赫歇耳，是他在1781年3月13日發現的。雖然此前很多人都看到過這顆星星，但是沒有人知道它究竟是什么天體。為了紀念英國國王喬治三世，赫歇耳最初把這個新天體命名為“喬治亞行星”，但是人們最終接受了“天王星”（最早的至上神和天的化身，大地女神的兒子和配偶，提坦神的父親）這個更為經典的名字。天王星最獨特的地方在于它的軸心非常傾斜，以至于整個行星看起來好像在打轉，就如同一個圓球在地面上滾動。

當天王星處于最亮的時候，星等為5.5，肉眼剛好可以看見。這的確具有挑戰性，即便對那些能在非常明凈、漆黑的夜空觀測的人們來說，也頗不容易。

海王星

海王星是4個氣體球形巨人中最后和最小的一個，但即便如此，它還是要比地球大54倍。由于海王星離地球非常遙遠，所以它是一個暗弱的世界，孤零零地呆在太陽系冰冷的邊緣。因此，直到1846年人們才認定它，這也就毫不奇怪了，盡管伽利略可能曾在1612年觀測過它。

因為海王星離太陽非常遠，因此需要使用雙目鏡才能找到它，它的星等只有7.7。

冥王星

冰冷的冥王星離太陽的距離極其遙遠，所以人們以地獄之神的名字來給它命名。2006年，在捷克舉行的國際天文學聯合會第26屆大會上，冥王星被確認為“矮行星”。冥王星比月球要小，再加上它極其遙遠，所以直到1930年它才被人們發現。

冥王星環繞太陽公轉一周需要248.54年。它的運行軌道非常怪異，它每公轉一周，其間有20年是在海王星公轉軌道的內側運行的（最近的一次發生在1979～1999年間）。

冥王星極其遙遠，只有使用高倍望遠鏡才能在天空發現它那微弱（星等為13.8）的小點兒。如果生活在任何有燈光污染的城市，那就不要費神嘗試了。

美麗的流星雨

你們看到過流星嗎？遇到流星的時候你們有沒有許愿呢？你們一定很想知道，對著流星許愿究竟會不會讓愿望實現，相信你看完下面的內容就會知道答案了。

流星雖然也叫做星，但它卻并不是一般的星體，而是一種現象。在行星際空間，存在著大量的固體物質和塵粒，這些物質就被稱為流星體，是流星在進入地球以前的狀態。流星體也是圍繞太陽運轉的，當它們接近地球時，會受到地球引力的作用，這將使它們的軌道發生改變，從而有可能穿過地球的大氣層，闖入地球。這就是我們平常所看到的流星現象。另外，當地球穿越流星體的軌道時，也可能發生流星現象。

在各種流星現象中，最美麗、最壯觀的當然要數流星雨了。流星雨是怎么形成的呢？如果在行星際空間，存在著許多流星體，它們共同組成了“流星群”，當流星群與地球相遇時，就會有大量的流星進入地球，于是就形成了流星雨的壯觀場面。流星雨一般都是用其輻射點所在的星座來命名的，如獅子座流星雨、英仙座流星雨、獵戶座流星雨等。

關于流星雨的形成，還有另外一種說法，那就是由彗星的碎屑形成的。彗星在運轉的時候會將一些碎屑狀的物質撒在自己的軌道上，這些物質逐漸脫離了彗星，從而形成了流星群，當與地球相遇的時候就形成了流星雨。比如說在1872年，天文學家曾預測出將有一顆比拉彗星十分接近地球，可是在地球經過比拉彗星軌道的時候，許多地方的人們卻看到了一陣極大的流星雨，于是科學家們判斷這場流星雨是比拉彗星的殘骸所形成的。當然，事實究竟是不是這樣的，還有待考證。

探尋彗星活動的周期

據說在1682年的一天夜里，突然有一顆明亮的大彗星劃過歐洲的夜空。許多人被這一奇特的自然現象嚇壞了，以為世界末日就要來到，每天心驚膽戰地過日子。當時英國有一位天文學家也看到了這顆彗星，他就是哈雷，當然他沒有像世人那樣驚慌失措。

哈雷從小就對天文現象感興趣，他曾親眼目睹過1664年和1665年出現的彗星。當時的人都十分迷信，大多數人都認為這兩顆彗星的出現是不祥之兆，因為當年歐洲發生了黑死病瘟疫和倫敦大火。在父親的幫助下，哈雷自己買了一架望遠鏡來觀測天象。17歲時，他進入牛津大學王后學院學習。入學的第二年，哈雷就寫信給格林尼治天文臺臺長、皇家天文學家弗蘭提斯德，指出了他繪制的木星圖和土星圖中的計算錯誤。弗蘭提斯德并沒有不高興，而是虛心接受了哈雷的觀測記錄。哈雷20歲的時候，依靠印度公司的資助前往圣勒拿島，他在那里建立了南半球第一座天文臺。通過長時間的觀測，他編制出了第一個包含341顆南天恒星黃道坐標的南天星表。

哈雷具有良好的科學素養，他不僅勤于觀測，而且還善于思考，這些良好品質為他后來研究彗星奠定了堅實的基礎。

著名的天文學家開普勒當年曾不辭辛苦地研究火星運動，終于發現了行星運動的三大定律。這件事給了哈雷很大啟發。他想，既然行星都按照一定的軌道有規律地運行，那么，彗星運行是否也有什么軌道呢？其中是不是也有某種規律性呢？一想到這些，哈雷就決心解開這個難題。他花了大量時間搜集有關彗星出現的歷史記載，并且編制了一張表，把彗星出現的時間、運行路線和在天空中的位置詳細地列在表中。由于種種原因，搜集到的資料都很不完整，所以哈雷對每一顆星的記錄都要加以整理計算，以便分析研究。

經過反復地計算分析，哈雷發現1682年的彗星的軌道很像1531年、1607年出現的彗星的軌道，而且前后出現的時間間隔也比較接近，大約都是76年。他根據自己的研究分析，認為這3顆彗星很可能是同一顆彗星在不同時間里出現了3次。1704年，哈雷升任為牛津大學教授，第二年他就發表了《彗星天文學論說》，書中詳細記述了1337～1698年間天文學家觀測到的24顆彗星及其軌道。他在書中指出1531年、1607年、1682年出現的3顆大彗星的軌道十分相似，由此推斷它們是同一顆彗星，每隔75～76年飛臨地球一次。他甚至預言：1758年底或1759年初這顆彗星將再度回歸近日點。令人遺憾的是，哈雷沒有等到親眼目睹這一天文奇觀。1742年，哈雷病逝于格林尼治。

哈雷雖然去世了，但研究彗星的事業還在繼續，哈雷彗星開始向世人展示它的秘密。

1743年，一位名叫克雷洛的法國數學家根據哈雷的預言，運用萬有引力定律，進一步計算了遙遠的木星和土星對這顆彗星的引力效應。最后他得出結論，說該彗星屆時會在土星和木星的引力作用下，稍微偏離原來的軌道，這樣它回歸時出現的時間要遲于哈雷原先預測的時間：它很有可能是在1759年4月出現。

1759年3月，這顆人們期待已久的明亮的大彗星終于如期而至。它比哈雷所預報的時間晚了一些。牛頓萬有引力定律的可靠性也再一次得到有力證明。后人為了紀念哈雷在彗星軌道計算方面的偉大貢獻，就把這顆彗星以他的名字命名。

彗星的中心部分是彗核，呈固體狀，構成彗核的冰凍團塊、塵埃在彗星繞太陽運動時都有一部分物質會損失掉。因為彗星在高速行進中，從彗核蒸發出來的氣體、塵埃等被吹離彗核，進入到行星際空間。這樣一來，彗星總有一天也會“壽終正寢”。彗核中所有的塵埃、氣體一次次地蒸發，彗核的結構越來越松散，直到有一天它支離破碎，整個地被瓦解，彗星的生命也就終結了。

彗星的外觀很龐大，其實它徒有其表，它的密度極小，幾乎就是“虛空”的。據說1000億顆彗星的質量合起來才等于地球質量的 1/10，由此可見，它是多么“輕”了。彗核瓦解崩潰后，一部分物質可能成為很小的小行星；另一部分物質變成流星群，游蕩在太陽系中。觀測表明，地球上常見的流星雨現象和彗星有著十分密切的關系。由于彗星經常游蕩在遠離太陽的太空中，太陽很少影響到它的活動，許多早期太陽系的信息都保留在它身上，因此彗星在研究天體演化方面具有非常重要的作用。

據史料記載，中國人最早觀測到哈雷彗星。中國有一部古書名叫《春秋》，里面清楚地記載著：“魯文公十四年（公元前613年），秋七月，有星孛入于北斗。”這里的“星孛”就是指哈雷彗星。這是世界上第一次關于哈雷彗星的確切文字記載。中國的另一部史書——西漢的《淮南子》中也有對哈雷彗星的文字記載：“武王伐紂……彗星出，而授殷人其柄。”中國現代著名天文學家張鈺哲先生經過推算指出，自公元前240年起，中國的史書記載了每次哈雷彗星的出現，無論是次數還是詳細程度，在世界上都是最完備的。

哈雷彗星最近的一次回歸是在1986年?，F在歷史已經跨進了21世紀，我們期待著哈雷彗星再次回歸。

哈雷彗星是一個“臟雪球”嗎

在世界各國都流傳著很多關于彗星的傳說。每次彗星光臨地球時，人們都會以極大的熱情去關注它。

彗星為什么這樣引人注目呢？這是因為它有奇異的形狀：毛茸茸的彗頭中間嵌著閃光的彗核，拖著長而透亮的彗尾。另外彗星突然出現，來也匆匆，去也匆匆，有的則從遙遠的行星際盡頭奔向太陽，隨后又揚長而去，如同浪跡太陽系的漂泊者。

在如此眾多的彗星里頭，最引人注目的明星是哈雷彗星。

在1986年時，天文學家已經認識到，彗星實際上是一個由石塊、塵埃、氨、甲烷所組成的冰塊，外形極像一個深黑色的長馬鈴薯，就像一個“臟雪球”。它與地球上的小山差不多，假如在上面做“環星旅行”，不到半天就可以完成，這樣的小個子，遠離太陽時在地球上是無法看到的。但當這個“臟雪球”飛向太陽時，太陽的加熱作用讓其表面的冰蒸發升華成氣體，與塵粒子一起圍繞彗核成為云霧狀的彗發和彗核。彗發又讓陽光射散，這樣就形成了有著星云般淡淡光亮的長長的彗尾。這時，彗頭直徑可以達到幾十萬千米，彗尾長達好幾千萬千米，變得好像一個龐然大物，但質量卻小得出奇。它的絕大部分質量集中在彗核，也只有地球質量的十億分之一。

那科學家是怎樣發現哈雷彗星是一個“臟雪球”的呢？

原來，英法等西歐10國科學家花了5年時間制造了“喬托”號探測器，用來揭開哈雷彗星的真貌。它深入到離彗核只有500多千米的地方，并進入到彗發的深處，從而讓人類第一次目睹了彗核的真容。第一，獨具特色的噴流高上千千米，噴流核表面粗糙，像煤塊般黑，核外都是由非揮發性物質組成的多孔表面層，接近太陽時外表30℃～130℃，里層仍為-70℃，有裂紋和凹坑多處，從里向外噴射氣體塵埃流，煞是好看。第二，回照率4%，比煤炭還黑。

但哈雷彗星也和宇宙中的其他彗星一樣，逃不過衰亡的命運，它將一次比一次暗淡，最后將會耗損殆盡并崩解。但是，每隔一段時間，總會有另一顆光耀的彗星出現，作為“生力軍”加入人類所發現的彗星名單中去，例如，人們在20世紀末發現的百武彗星及海爾-波普彗星，因此人們可以不斷目睹彗星的風姿。

神秘的月球

對于月亮，我們是再熟悉不過的了。我們知道，太陽是太陽系里面唯一可以發光的天體，月亮本來就是不會發光的。我們平時所看到的月光，并不是月亮本身發出的，而是太陽光在月球上的反射。也就是說，如果不是太陽把它照亮了，我們是看不到美麗的月亮的。

蘇東坡的《水調歌頭·明月幾時有》中有一句：“人有悲歡離合，月有陰晴圓缺。”為什么說“月有陰晴圓缺”呢？

如果你回答說是因為月亮的形狀發生了改變，那就大錯特錯了。事實上，月亮的圓缺變化是由于太陽、月亮和地球之間的相對位置發生變化所形成的。當月亮處在地球和太陽中心的時候，我們就看不到月亮，此時被稱之為新月；接下來，月亮沿著它的軌道慢慢地轉過來，我們就會看到彎彎的月牙；等到月亮變成一半的時候，就出現了上弦月；隨著月亮的逐漸長胖，我們就看到了滿月；滿月只可維持一兩天，然后就又開始變瘦；剩下一半的時候，即是下弦月；隨著月亮越來越瘦，又變成了彎彎的月牙，然后消失不見了，此時的月亮被稱之為殘月。殘月過后，就又會開始新一輪的變化，所以我們看到的月亮是每天都在變化著的。

盡管我們想象中的月球應該是很美的，但事實卻并非如此。月球上基本沒有水沒有空氣，因此聲音也就無法傳播，到處是一片荒涼、寂靜的景象。而且月球上幾乎沒有大氣，所以月球上面的晝夜溫差很大，白天可高達127℃，夜晚則可低至-183℃。不過月球上也有很有趣的事情，我們都知道在太空中會出現失重的現象，在月球上也是如此。月球的引力只有地球的1/6，也就是說，6千克重的物體到了月球上就變成1千克了。我們在月球上行走會變得很輕松，稍微用力就可以跳起來。半跑半跳的前行方式應該會很有趣。