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-宇宙

在此后一个半世纪中,H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂,以及许多人对银河系直径、厚度的测定,科学的银河系概念才最终确立。

18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像银河系那样的天体系统。

到1924年,由E.P.哈勃用造父视差法测量仙女星系的距离确认了河外星系的存在。

几何构造编辑

直径和年龄

最新的研究认为宇宙的直径可达到920亿光年,甚至更大。[29]

目前可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年。[30]

形状

宇宙微波背景的温度一端高,暗示呈弯曲状

宇宙微波背景的温度一端高,暗示呈弯曲状

目前的宇宙理论认为宇宙可能是一个球体,类似马鞍状的负弯曲形状,该理论源于宇宙大爆炸理论,整个宇宙的外形如同一个吹起的气球,我们则生活在宇宙的“表面”。[32]

同时,科学家也认为宇宙是平坦的,根据美国宇航局的调查,宇宙可能是平坦的,2013年的调查发现如果宇宙是平坦的,那么误差只有0.4%。[33]

斯蒂芬?霍金表示,我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形,更接近于超现实主义的艺术,如同荷兰艺术家摩里茨?科奈里斯?埃舍尔创

银河系

银河系

作的图形一样。

霍金的想法以弦理论为依据,而该理论目前仍然还处于假设之中,并未被验证。如果用语言来形容宇宙的形状,应该是整体呈现多重镶嵌模式,具有无限重复出现的扭曲面,曲面

间环环相扣,如同科奈里斯?埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案,也与美国工程师P.H.Smith创作的“史密斯圆图”类似,体现出双曲空间的概念,是一种非欧几何的空间形态。

[35]

层次结构

当代天文学的研究成果表明,宇宙是有层次结构的、

即将发生碰撞的两个星系NGC470和NGC474

即将发生碰撞的两个星系NGC470和NGC474

不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。

行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。

太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约3万

光年。

银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。目前观测到10亿个星系。

星系聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫

本星系群。

椭圆星系HerculesA中心超大黑洞引发的喷流

椭圆星系HerculesA中心超大黑洞引发的喷流

若干星系团集聚在一起构成的更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥

有几十个星系团。

本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。

星系分类

根据可反映星系发展状态的序列号对星系进行了分类,可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种。[38]

太阳系天体

太阳质量占太阳系总质量的99.8%,它以自己强大的引力将

NASA公布的太阳风暴的照片

NASA公布的太阳风暴的照片

太阳系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围,使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转。同时,太阳又作为一颗普通恒星,带领它的成员,万古不息地绕银河系的中心运动。[40]

太阳的半径为696000千米,质量为1.989×10^33克,中心温度约15000000K,年龄为50亿年。[41]如果一个人站在太阳表面,那么他的体重将会是在地球上的20倍。[42]现代

星云假说根据观测资料和理论计算,提出:太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云,一开始就在自转,并在自身引力作用下收缩,中心部分形成太阳,外部演化成星云盘

,星云盘以后形成行星。目前,现代星云说又存在不同学派,这些学派之间还存在着许多差别,有待进一步研究和证实。[43]

金星是离太阳第第二颗行星,夜空中亮度仅次于月球。[44]金星上没有水,大气中严重缺氧,二氧化碳占97%以上,空气中有一层厚达20千米至30千米的浓硫酸云,地面温度从不

低于400℃,是个名副其实的“炼狱”般世界。金星地面的大气压强为地球的90倍,相当于地球海洋中900米深度时的压强。金星大气主要由二氧化碳等温室气体组成,失控的温室

效应,是导致金星极端气候的主要原因。由于金星没有内禀磁层保护,诱发磁层中磁场重联释放的巨大能量,使得金星大气被加热后加速逃逸。科学界认为,金星上大气的逃逸,

是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大气所笼罩,从而导致严重的温室效应的原因。[45]

木星是离太阳第五颗行星,而且是最大的一颗,比所有其他的行星

从远古到现代

中国古人曾提出盖天说和浑天说,在春秋战国时期民间就有嫦娥

美国艺术家PabloCarlosBudassi画出整个宇宙

美国艺术家PabloCarlosBudassi画出整个宇宙

奔月的传说,汉代学者张衡也曾提出“宇之表无极,宙之端无穷”的无限宇宙概念。[12]浑天说认为天地的形状像一个鸡蛋,天与地的关系就像蛋壳包着蛋黄。张衡认为浑天说

比较符合观测的实际。[13]

公元前7世纪,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山。

古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子,大地的中央则是尼罗河。

古犹太人认为,地球是宇宙的中心,周围绕着一圈星球,再往外去,寥落地分布着其余天体。有一个静止的天球存在,在其内部,星球各居其位,转动不止。[14]

地球原来是球形

最早认识到大地是球形的是古希腊人。[15]公元前6世纪,毕达哥拉斯从美学观念出发,认为一切立体图形中最美的是球形,主张天体和大地都是球形的。[16]这一观念为后来

许多古希腊学者所继承,被17世纪初麦哲伦的环球航行所证实。[17-18]

地心说、日心说和万有引力定律

公元2世纪,C.托勒密提出了世界上第一个行星体系模型地心说。

托勒密的地心说示意图

托勒密的地心说示意图

地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外,依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,在各自的圆轨道上绕地球运转。为了说明行星运动的不均匀性,提出行星在本轮

上绕其中心转动,而本轮中心则沿均轮绕地球转动。[20]

1543年,N.哥白尼所著《天球运行论》正式提出了“日心说”观点,[21]认为太阳是行星系统的中心,一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星,它上面像陀螺一样自转,一

面又和其他行星一样围绕太阳转动。在中世纪的欧洲,托勒密的地心说由于符合神权统治理论的需要,一直占有统治地位。为了捍卫日心说,不少仁人志士与黑暗的神权统治势力

进行了前仆后继的斗争,付出了血的代价。[22](未完待续。)

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