天文學的基本知識

時間：2022-07-20 14:07:27 科普知識我要投稿

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天文學的基本知識

　　科普知識是一種用通俗易懂的語言，來解釋種種科學現象和理論的知識文字。用以普及科學知識為目的。下面和小編一起來看天文學的基本知識，希望有所幫助！

天文學的基本知識

　　宇宙是如何形成的?

　　1.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。這是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙邊緣的光到達地球要花120億年到150億年的時間。大爆炸散發的物質在太空中漂游，由許多恒星組成的巨大的星系就是由這些物質構成的，我們的太陽就是這無數恒星中的一顆。原本人們想象宇宙會因引力而不在膨脹，但是，科學家已發現宇宙中有一種“暗能量”會產生一種斥力而加速宇宙的膨脹。

　　2.宇宙學說認為，我們所觀察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一個體積極小、溫度極高、密度極大的奇點。在141億年前左右，奇點產生后發生大爆炸，從此開始了我們所在的宇宙的誕生史。

　　3.宇宙大爆炸后0.01秒，宇宙的溫度大約為1000億度。物質存在的主要形式是電子、光子、中微子。以后，物質迅速擴散，溫度迅速降低。大爆炸后1秒鐘，下降到100億度。大爆炸后14秒，溫度約30億度。35秒后，為3億度，化學元素開始形成。溫度不斷下降，原子不斷形成。宇宙間彌漫著氣體云。他們在引力的作用下，形成恒星系統，恒星系統又經過漫長的演化，成為今天的宇宙。

　　宇宙是什么?宇宙有多大?宇宙年齡是多少?

　　宇宙是萬物的總稱，是時間和空間的統一。從最新的觀測資料看，人們已觀測到的離我們最遠的星系是130億光年。也就是說，如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發出，那么要經過130億年才能到達地球。根據大爆炸宇宙模型推算，宇宙年齡大約200億年。

　　宇宙有多少個星系?每個星系有多少顆恒星?

　　在這個以130億光年為半徑的球形空間里，目前已被人們發現和觀測到的星系大約有1250億個，而每個星系又擁有像太陽這樣的恒星幾百億到幾萬億顆。因此只要做一道簡單的數學題，你就不難了解到，在我們已經觀測到的宇宙中擁有多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如滄海一粟，渺小得微不足道。

　　太陽和地球的年齡?

　　據估計太陽的年齡比地球大1000萬-2000年年，而通過放射性計年，地球的年齡是45億年，因此太陽的年齡是45.1億年。

　　銀河系簡介?

　　是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。銀河系呈旋渦狀，有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。從遠處看，銀河系像一個體育鍛煉用的大鐵餅，大鐵餅的直徑有10萬光年，相當于946080000億公里。中間最厚的部分約3000～12000光年。銀河系整體作較差自轉，太陽位于一條叫做獵戶臂的旋臂上，距離銀河系中心約2.5萬光年。

　　在銀河系里大多數的恒星集中在一個扁球狀的空間范圍內，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為7千光年。核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”。在銀盤外面有一個更大的球形，那里星少，密度小，稱為“銀暈”，直徑為7萬光年。銀河系是一個旋渦星系，具有旋渦結構，即有一個銀心和兩個旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉速度和周期，因距銀心的遠近而不同。1971年英國天文學家林登·貝爾和馬丁·內斯分析了銀河系中心區的紅外觀測和其他性質，指出銀河系中心的能源應是一個黑洞，但是由于目前對大質量的黑洞還沒有結論性的證據。

　　銀河系如何運轉?太陽繞銀河系公轉是多少年?銀河系的年齡是多少?

　　銀河系是一個巨型旋渦星系，Sb型，共有4條旋臂。包含一、二千億顆恒星。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運轉，運轉的周期約為2.5億年。關于銀河系的年齡，目前占主流的觀點認為，銀河系在宇宙誕生的大爆炸之后不久就誕生了，用這種方法計算出，我們銀河系的年齡大概在145億歲左右，上下誤差各有20多億年。而科學界認為宇宙誕生的“大爆炸”大約發生……

　　什么叫星系?宇宙有多少個星系和恒星?

　　天穹上的大多數光點是銀河系的恒星，但也有相當大量的發光體是與銀河系類似的巨大恒星集團，歷史上曾被誤認為是星云，我們稱它們為河外星系，現在已知道存在1000億個以上的星系，著名的仙女星系、大小麥哲倫星云就是肉眼可見的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙結構中的一個層次，從宇宙演化的角度看，它是比恒星更基本的層次。宇宙中有1000億～2000億個像銀河系這樣的星系。如果銀河系的恒星數量以最低的2000億(有人推算是10000億)顆計算，由此推算出的宇宙中的恒星數量為2×1022～4×1022顆。

　　銀河系有多少顆恒星?銀河系的質量是太陽的多少倍?宇宙有多少顆恒星?

　　銀河系物質約90％集中在恒星內，銀河系里還有氣體和塵埃，其含量約占銀河系總質量的10％。銀河系的總質量大約是我們太陽質量的1萬億倍，大致10倍于銀河系全部恒星質量的總和。銀河系所有的恒星的總質量傾向于認為有7000億個太陽質量，而據計算，1顆恒星的平均質量是太陽的質量的0.7倍，那么7000億個太陽質量也就是意味著有10000億顆恒星了。宇宙中太約有800億-1250億個星系，有著800萬億億顆恒星，其誤差是10倍左右，也有人計算是5000萬億億顆恒星，與實際情況不會超過6倍。

　　銀河系每年誕生多少顆恒星?

　　銀河系大約已有120億年的歷史了，在這期間共形成了大約7000億顆恒星，即每年誕生恒星的速率是50多顆。大約是有500顆恒星是在最近1000萬年間形成的，當然還有數以千計的，正在形成恒星的產星星云。

　　那些星系距銀河系最近?

　　人馬矮星系是最近的一個，距離約有78200光年。接下來是大麥哲倫云，距離159000光年，以及小麥哲倫云，距離189000光年。

　　地球離銀河系中心有多遠?

　　地球離銀河系中心約25000光年，誤差是1600光年。

　　銀河系有多少顆類似太陽的恒星?

　　銀河系類似太陽相同的顏色和光度的恒星約有26348顆。

　　太陽系的邊緣距離太陽有多遠?

　　太陽系極遠處的柯伊伯帶是一個匯聚著慧核和一些大天體的盤狀區域，離太陽也許有240億公里。

　　什么是行星?太陽系有多少顆行星?

　　如何定義行星這一概念在天文學上一直是個備受爭議的問題。國際天文學聯合會大會2006年8月24日通過了“行星”的新定義，這一定義包括以下三點：

　　1、必須是圍繞恒星運轉的天體；

　　2、質量必須足夠大，它自身的吸引力必須和自轉速度平衡使其呈圓球狀；

　　3、不受到軌道周圍其他物體的影響，能夠清除其軌道附近的其它物體。

　　一般來說，行星的直徑必須在800公里以上，質量必須在50億億噸以上。

　　按照這一定義，目前太陽系內有8顆行星，分別是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

　　太陽系行星大小的排列順序和相對地球的比例?

　　1.木星1316。

　　2.土星745。

　　3.天王星65.2。

　　4.海王星57.1。

　　5.地球1。

　　6.金星0.856。

　　7.火星0.150。

　　8.水星0.056。

　　八大行星的遠近排列、大小和體積的排序?

　　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。

　　質量從大到小依次為：木星、土星、海王星、天王星、地球、金星、火星、水星。

　　體積從大到小依次為：木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。

　　什么是恒星?在夜晚用人眼能看到多少顆恒星?

　　由熾熱氣體組成的，能自己發光的球狀或類球狀天體，恒星都是氣體星球。正常恒星大氣的化學組成與太陽大氣差不多。按質量計算，氫最多，氦次之，其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、鎂、鐵、硫等。離地球最近的恒星是太陽。其次是處于半人馬座的比鄰星，它發出的光到達地球需要4.22年。晴朗無月的夜晚，且無光污染的地區，一般人用肉眼大約可以看到6000多顆恒星。借助于望遠鏡，則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。

　　如何測恒星的質量和密度?

　　只有特殊的雙星系統才能測出質量來，一般恒星的質量只能根據質光關系等方法進行估算。已測出的恒星質量大約介于太陽質量的百分之幾到120倍之間，但大多數恒星的質量在0.1～10個太陽質量之間。恒星的密度可以根據直徑和質量求出，密度的量級大約介于10克/厘米（紅超巨星）到10～10克/厘米（中子星）之間。

　　什么叫光年，銀河系的直徑有多少光年?

　　長度單位，指光在真空中行走的距離，1光年=94600公里，光由太陽到達地球需時約八分鐘，已知距離太陽系最近的恒星為半人馬座比鄰星，它相距4.22光年。我們所處的星系——銀河系的直徑約有七萬光年，假設有一近光速的宇宙船從銀河系的一端到另一端，它將需要多于十萬年的時間。

　　什么是光？

　　這很有諷刺性。光就在我們周圍，因為它我們才能看到東西。但是要精確的說它是什么卻不容易。光可以被認為是有時具有波的性質的在時空中傳播的粒子。這是因為光具有雙重的性質。如果你想把它描述成波，想象一下大海中一排排的波浪。當然光波不是水組成的而是電能和磁能在空間的共同傳播。我們叫做電磁波或電磁輻射。真空中光波的速度是30萬千米每秒。從一個波峰到下一個波峰的距離叫波長，一秒鐘內通過一個固定點的波峰叫做波的頻率。

　　太陽的顏色

　　太陽真正的顏色是白色，而不是我們天天看到或印象中的金黃色。因為太陽發出的光線在經過大氣層的時候，可見光中，波長比較短的光，不是被大氣吸收，就是被散射掉了，只剩下黃光和部分紅光。所以在我們眼中的太陽只能是黃色，或者像夕陽那樣紅彤彤的。

　　你要是離開地球大氣層在太空中看太陽的話，你就會發現太陽真正的顏色是白色。

　　太陽系中表面溫度最高的行星——金星

　　其實是離太陽最近的不是水星，而是金星，水星離太陽最近，但是水星表面溫度在白天可以達到427攝氏度，而金星由于有著濃密的以二氧化碳為主的大氣，導致強烈的溫室效應，使其表面最高溫度可達500多攝氏度。就算在金星的夜晚也有400多攝氏度，使得金星表面平均溫度達到400攝氏度以上。

　　順便說一下，水星因為其夜間溫度可降至零下183攝氏度，使得水星是太陽系中表面溫差最大的行星。表面晝夜溫差高達600攝氏度，盡管接受著太陽的炙烤。2014年，美國航天局派往水星的探測器信使號，卻發現北極地區一個隕石坑附近有冰的存在。

　　度日如年的行星——金星

　　沒錯，還是金星，金星的公轉周期是224.7個地球日，而自轉周期則是243個地球日。也就是說經濟的一天要比一年長18個地球日，在那里可是名副其實的度日如年吶。

　　由于原因還沒有定論，不過有一點需要注意的是，金星是太陽系中唯一一顆逆向自轉的大行星，自轉方向是自東向西。就是說在金星上看太陽是西升東落的。

　　地球與月球之間的距離

　　它們之間的距離要比你想象的大，而且還能放得下剩下的那7顆大行星，月球與地球的平均距離約為38.4萬千米。這點距離在天文學的尺度上來說實在是微不足道，甚至都不能稱之為距離。但是就是在這個小到可以忽略不計的距離中，足以塞下太陽系中其他的七大行星，這足以表現出我們這個宇宙是多么的空曠。

　　照射在你身上的陽光（每天吸一吸百年日光）

　　我們都知道，光從太陽的表面到地球上只需8分多鐘，但光子從太陽內部產生到達太陽的表面卻是一個漫長的過程。因為太陽是一個巨大的等離子體團，太陽中心產生的光子在向外行進時，要與太陽內部無數的原子、電子等帶電粒子相互作用，不斷被吸收、釋放、再吸收、再釋放，就這樣一點一點的來到太陽表面，才能獨立的以光速傳播。

　　平均算下來，太陽內部的光子大約需要百萬年的時間才能來到太陽表面。也就是說你現在看到的陽光很可能是在還沒有人類的時候產生的古老陽光。

　　天王星躺著繞地球公轉

　　我們知道地球自轉有一個傾角，與太陽黃道平面垂直角約成23度左右。但天王星的自轉軸傾斜的角度高達98度，可以說是躺在軌道平面上運行的。

　　就是說天王星的運行，好像是在打著滾兒行走，這是它的晝夜現象和季節變化完全不同于其他的行星。那么天王星為啥一直在躺著走呢？其原因還是個未解之謎。不過天文學家普遍認為它如今的運行姿態很可能是早期一個較大的星體撞擊形成的。就是說原先天王星公轉的姿態和其他行星差別不大。后來由于受到一個大質量天體的撞擊，導致其狀態大大改變，才有了今天這樣的運行方式。

　　太陽系最有存在感的行星——木星

　　它是太陽系八大行星中體積最大的，大到可以充當我們的擋箭牌。大到可以裝下太陽系內其余所有的行星體積是地球的1316倍，質量是地球的318倍。它也是太陽系中質量最大的行星，質量是太陽系內所有其他行星質量總和的2.5倍。木星的質量再大13倍，就會變成黑矮星！再大75倍，就會成為一顆真正的恒星。

　　最關鍵的是，沒有木星可能就沒有我們，木星用強大的引力吸引了很多像太陽系內部飛來的隕石，并把它們一一碾碎。如果沒有木星的庇護，地球可能早就被隕石撞的千瘡百孔了。

　　木星也是太陽系所有行星中擁有“小弟”最多的，其衛星數量79顆（已知），而其中最大的衛星木衛3，直徑還要大于水星，水星要哭暈在廁所了，質量約為水星的一半是太陽系中已知的唯一擁有磁圈的衛星。

　　已知體積最大的恒星盾牌座UY Scuti

　　它的個頭可以裝下45億個太陽或者2億億個地球。

　　如果把它放在我們的太陽系中心，那么包括我們的地球在內，太陽、水星、金星、木星、火星以及小行星帶等，都將只能在它肚子里運行。八大行星中有5大新星會被他吞噬。即便以光速圍繞這顆恒星跑一圈，也需要耗費9個多小時，是不是非常震撼呢？

　　行星兼并，形成“混合星系”

　　星系合并非罕見現象。科學家發現銀河系時時刻刻都在吞并其他矮星系，只是它們相對于銀河系來說太小，對銀河系的影響有限。根據此前的一項新研究，銀河系自數十億年前形成以來，一直與12個星系發生碰撞。

　　在過去的120億年里，銀河系已經與12個大星系和3個較小的星系合并在一起。事實上銀河系正在與一個矮星系合并，這顆不幸的矮星系是人馬座，是被發現環繞銀河系的九個星系之一。在接下來的1億年里，人馬座將會徑直穿過銀河系，那時來自碰撞的強烈引力將會把它撕裂。

　　還有就是根據科學家們的研究，大約在30多億年之后，銀河系會和不遠的仙女座星系，也就是M31合并，到時候不知道地球還會不會存在呢。

　　光年是天文大尺度距離單位。并非時間單位

　　鑒于光速在真空中不受慣性系和參考系限制而恒定不變的性質，人類把光速作為衡量距離的精準工具還有一種含義，因為光年包含年這個詞，而年通常是時間的單位。即便如此，光明還是測量距離單位現在精確的測量光速為。

　　2億99792458米每秒，就是每秒鐘約30萬公里一光年，就是光運行一年的距離。科學界把這個光年定義為儒略年，為365.25天。這樣一光年的準確距離為9460730472580800米，約等于9.46萬億千米。

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