第六章 宇宙探索（1）-中国青少年科学探索百科全书（中卷）

153 中国青少年科学探索百科全书 152 宇 宙 探 索Encyclopedia of Science for Youth 自古以来，宇宙在人类的心目中一直是神秘而不可知的：昼夜的循环交替，四 季的寒暑变换，月相的圆缺变化，星空的斗 转星移……不过值得自豪的是，近一百年来 人类对天体的研究已经由太阳系逐步扩展到 了恒星世界、银河系、河外星系和星系集团， 宇宙的神秘面纱也被一层层揭开。 然而宇宙 实在是大得难以想像，它的年龄也古老得难 以想像。据科学家估算，宇宙已经存在上百 亿年了。目前人类借助最先进的天文仪器也 只能观测到150亿光年处的宇宙空间，但这仍 不是宇宙的边界。总之，宇宙包容了人们所 能想像到的一切。由于宇宙的博大和久远，人 类对于宇宙的探索将是永无止境的。 155 中国青少年科学探索百科全书 154 宇 宙 探 索Encyclopedia of Science for Youth 茫茫宇宙 宇宙一词表示存在的一切。从地球到天文学家能看到的太空中最远的地方，都是宇宙。从前，人们认 为地球是宇宙的中心。尽管地球对我们非常重要，但是， 现在我们知道地球不过是环绕太阳转动的一颗小小的行 星，而太阳也只是银河系数百万颗恒星中的一颗而已。 宇宙内有无数星系。我们所能看到的最远的星系，因为 距离实在太远，星光需要许多亿年才能到达地球。也就 是说，我们现在所看到的，其实是星体很久以前的样子。 所以，当我们看太空深处的同时，也正在看遥远的过去。对于人 类来说，人在茫茫宇宙之中就像沧海一粟，有许多未知事物需要 人类去探索。 宇宙的起源 几乎所有的天文学家都相信，宇宙是在150亿年前的一次大爆 炸中产生的。在极短的瞬间——这一瞬间短得无法测量，宇宙诞生 了。巨大的能量被压缩到无限小的空间，但是在之后的一瞬间，宇宙 又膨胀了。它从比针尖还要小，发展到比 银河还要大。从此宇宙一直在膨胀。大爆 炸中产生的能量转化成了核粒子。那 时，宇宙是由77%的氢和23%的氦组 成的。现存的所有元素和化合物都是由这两种元素 演变来的。宇宙诞生后最初的30万年内都是不透明 的，但是，从30万年后它就变得透明了,到现在它一 直是透明的。大爆炸10亿年后，引力又将氢和氦凝聚 成星际云，从而形成了旋转的 气体星球，并诞生了第 一个恒星和星系。 宇宙是由什么组成的 宇宙的直接构成要素是银河与充斥其间的 稀薄银河间物质，各银河又是多数恒星与星际 物质的集合体，而恒星之中也不乏像太阳那样 拥有行星、行星的卫星等体系的星系。以各种不 同的方法测得星球及银河内的各个相关距离， 便能让人了解太阳系、银河系、宇宙的大小及宇 宙中星球的分布真相。 宇宙中的物质通过聚合变化不断产生新的星体，同时又 有许多星体归于死亡。 神秘的宇宙星系 创世大爆炸 宇宙是在大爆炸中诞生的，来自遥远星系的光线花了几亿 年才能到达地球，通过这些光线我们就能看到过去的星系是什 么样子。用大功率望远镜，我们就能看到星系在年轻的时候和 宇宙在婴儿期的状态。现在我们所能看到的最远的物体，是100 亿年前的星系的模样。星系之间的距离正变得越来越远，反过 来说，宇宙中所有的东西以前都集中在一个地方。大爆炸的另 一个证据是1965年出现的，当时科学家们发现，在空间所有的 方向都有大爆炸余下的热浪。1992年，一个叫“宇宙背景探索 者”的人造卫星发现了一种波纹，它是在大爆炸后的热浪中因 为冷却而出现的。现在科学家们已经认识到，宇宙中主要的物 质我们还没有发现——宇宙就是靠这些物质构成的。一旦发现 这些物质，它就能帮助我们填补宇宙生命故事中的空白。 暗物质 除了在“大爆炸”发生后 仅10亿年就形成的遥远星系 和类星体外，在星系周围似 乎还包围着质量至少为可见 成分10倍的暗物质晕。对星系团中的星系运动的研 究表明，有一种来自看不见物质的引力存在。对于这 部分“看不见的星星世界”，人们研究的还很不够。许 多科学家认为，这些不可见物质由具有低热速度的物 质组成，一般称为“暗物质”。这种不活泼的物质和 通常的可见物质在引力的作用下聚集，形成一些从个 别星系到巨大的超星系团等大小不一的天体。 不断运动的宇宙 宇宙中的任何东西都在运动。地球一 天绕自转轴旋转一周，这样我们就经历了 一个白天、一个黑夜，我们在沐浴了阳光之后，接着又要面对黑夜。每一个行 星及其卫星，太空中的每一块岩石，无数星星中的每一颗星星，都在绕自己 的自转轴旋转。这些物体在自转的同时也在空间运动。例如，地球每年绕 太阳转一周，它旋转的整个 路线被称为轨道。同时，太 阳、地球和组成太阳系的其 他天体都在一起运动，它们 围绕着银河系的中心旋转。 从我们在银河系中所在的地 方，我们能观测宇宙空间的 深处，会观测到很多星系。 不断膨胀的宇宙 宇宙中不断变化的旋涡银河