自1957年前苏联发射了第一颗人造卫星史波尼克1号以来,人类已经执行了超过4000次的发射任务,也把很多的废弃物件带上了太空,虽然他们大多数都坠入了大气层燃烧殆尽,但仍有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。
其实,在人类走出地球后的蛮长一段时间里,都没有太空垃圾这一概念的。最早提出太空垃圾这概念的是一些防空部队的值班人员,一些专门监控宇宙空间的部门常常被这些不明物体弄得困惑不已。
甚至有某个气象台曾以为发现了仙英座附近的星体爆炸,后来才搞清楚那不过是一颗废弃人造卫星在阳光下反射的效果。人类这才知道,原来我们在太空抛弃的那些东西已经这么多了。
不管是什么物体,它们在轨道上的飞行速度虽不超过第一宇宙速度,但也是几千米每秒这个等级的。以一个以每秒7千米速度飞行硬币大小(以6克计)的碎片计算,它拥有近 15万焦耳 的动能,而1发762毫米机q出膛子d的动能也才约 3千焦耳 ,这还是没有考虑撞击时相对速度的情况,其威力可想而知。
国际空间站在2016年3月份遭到毫米级剥落的油漆袭击,国际空间站引以为傲的全景玻璃窗被撞出一个凹痕。
如今太空垃圾的问题愈发的严峻,若不采取措施,日后维护航天器安全所付出的成本也许比发射一颗新的还要高。因此,各国都在想办法解决太空垃圾的问题。正所谓“文明你我他,垃圾送回家”,日本从垃圾的源头入手,在太空也发扬起本国环保的精神。
中岛田铁工所与东北大学计划给卫星配备一个名为“DOM”的脱轨装置,在卫星退休之后,装置会展开一个约15米见方的薄膜,原理类似降落伞,能加大稀薄空气的阻力,使卫星在不算长的时间里减速降轨,最终落入大气层烧毁。
日本在前年末发射的“鹳”6号货运飞船,在完成给国际空间站送货的使命后,伸出了铜和铝制成长达700米的实验器,打算通过电磁效应来让这些太空垃圾减速,最后落入大气层,然而“鹳”可能是出现了什么功能性障碍,试验器没法完全展开,最终自己变成了一个太空垃圾,令人唏嘘。
当然会相撞: (随着今后监测预警技术的发展,这种可能性再降低)
先来看一则报道:
2009年2月10西伯利亚上空一颗美国通信卫星与一颗俄罗斯已经报废通信卫星在距地面491英里的高度相撞,这是人类有史以来首次卫星碰撞。
为什么会相撞:
我们太阳系的八大行星为什么会和平共处,相安无事,原因是他们的运行轨道有个特点就是共面性 、同向性。简单的说就是他们的运行轨道没有交叉也没有重叠。
再来看看这幅图:
可以把跑道比作是每卫星的轨道,内圈是近地轨道,外圈是远地轨道。这只是同一个面上的轨道,太空中的轨道面有N个,它们存在不同的倾角。而且大部分卫星的轨道是个椭圆形,有近地点和远地点,这样一来它们的轨道就会有交点,有交点就会有碰撞。
再说简单点,把1000个学生放到 *** 场跑道去跑,你看他们会不会碰撞 。只不过太空太浩瀚,卫星个头又小,像碰撞没那么容易。但现在太空垃圾很多,撞不上卫星撞上太空垃圾的可能性很大。
随着各国太空计划的发展,越来越多的卫生会被发射,会形成很多的太空垃圾。这些垃圾是不可控制的,只有通过提前预警,但有些特别小的垃圾很难监测,碰撞时不可避免的。
科幻大片(地心引力)讲的就是空间站遭受太空垃圾碰撞后,宇航员竭尽所能逃生的故事。很震撼,背景音乐大气磅礴,荒凉悲壮,真是大爱。
随着各国航空事业的不断发展,太空飞船,卫星以及各种航天器已经不再令人感到惊讶了。目前各国发射的卫星数量达到了几千颗,这些卫星都有着自己的轨道和任务。其实卫星也是有寿命的,一些废弃的卫星最终的结局就是坠入大气层中并且最终消失殆尽。但仍有一些卫星残留在宇宙当中,成为了所谓的太空垃圾。
根据有关人员的调查统计,目前太空垃圾的重量大概已经达到了4500吨。这些太空垃圾漂浮在太空当中,并且一直占据着原有的轨道。这也使得卫星发射有了很多的困难。科学家们需要经过精确的计算,才能够躲开这些太空垃圾。监测部门也经常能够观察到一些不明物体,而这些不明物体大多数都是人类发射的航天器的碎片。这给行星观测造成了很多的困难,当然也给宇航员们造成了巨大的压力。
目前我们还是每年都往太空中输送着卫星,虽然太空中卫星的数量已经非常多了,但是只要计算好卫星的轨道,并且精确的避开太空垃圾,一般是不会发生卫星相撞的事件。卫星的种类也有很多,一般来说同步卫星比较容易出现相撞的情况。因为轨道是相同的,所以有可能会出现拥挤。而国际方面对这个情况也作出了规定,虽然有时允许双星共位,但这样做比较容易发生危险,发射的难度也是相当大的。目前同步卫星之间的间隔大约为05度。
当然卫星相撞的事故也是存在的。计算的精确度不够和太空垃圾都有可能会导致卫星相撞。在2009年,美国发射的铱33卫星就和俄罗斯的宇宙2251卫星发生了相撞,要知道在太空中旋转的两颗卫星相对速度是非常高的。因此也可以推测相撞时的力度了,两颗卫星瞬间就被撞得粉碎。而这次卫星事故也让美国的损失十分惨重,因为当时俄罗斯的卫星已经属于退休状态,而美国的卫星则运转良好。所以排除一些特殊的情况,在正常的卫星运作过程当中,发生相撞的几率是非常微小的。
卫星环绕地球在空间轨道上运行的过程当中,会受到很多力的作用。这其中就包括大气阻力,太阳引力,以及最重要的地球引力等。所以卫星的运动过程是非常复杂的,目前人类向太空发射的卫星,都有着自己独特的作用。卫星的种类也有很多,而目前比较广泛的就是应用卫星和科学卫星。世界各国都向太空发射了很多卫星,迄今为止大约已经有4000颗了。
一般卫星都是在预定轨道上环绕地球的,所以只要经过了精密的计算,卫星相撞的现象还是不太可能发生的。即使现在卫星的数量呈爆炸式增长,甚至出现了同轨道卫星,但是两颗卫星相撞还是一种偶然情况,不必太过担心于这个问题。当然这种事情也并不是不存在的,曾经美国的一颗卫星就和俄罗斯的卫星相撞。但这主要是由于美国工作人员的失误,和卫星本身没有什么关系。
卫星的作用是毋庸置疑的,但是废弃的卫星确实给天文学家带来了很大的不便。一般在卫星废弃之后便会坠入大气层中燃烧,但依旧有一些卫星碎片或者是故障卫星在宇宙中残留。它们漂浮在宇宙中成为了太空垃圾。这么多的卫星在宇宙中共同漂浮,会不会产生碰撞的情况呢。
卫星发射的过程当中需要经过精密的计算和定位。目前一些太空垃圾和其他国家的卫星都有定位,所以想要发射卫星必须要避开这些太空漂浮物。想要找到一个正确的轨道并非易事,因为太空中的漂浮物实在太多。因此必须精准的进行计算,这样才能避免如此大的失误出现。一般来说卫星必须要达到第一宇宙速度,在这么高的速度下如果发生了相撞的情况,后果也是非常不堪设想的。即使是毫米级的太空垃圾,也会对卫星造成毁灭式的影响。
宇宙中有着太多我们无法探测的东西,因此卫星在运行过程中最害怕的就是太空垃圾了。目前各国都在商讨如何处理这些太空垃圾,其中比较合适的一种做法就是利用飞船预定的运行轨道来进行清理。首先需要在飞船上加入一些保护装置,这样才能够在保护自身的同时清理掉太空垃圾。当然这一方面还是在不断的测试和研究当中,只有清理轨道上残存的一些航天碎片,在卫星发射过程中才能够更加安全。并且也能为未来的航天事业清除一些潜在的危险。
目前没有什么可行的方法来清除太空垃圾,但是这已经引起了全人类的重视。如果一个太空飞行器在足够高的空中围绕地球转动,那么它所能转动的时间大概能够达到几千年。如果不靠人为的清除,太空垃圾将在几年后达到一个非常可怕的数字。而卫星相撞的事件或卫星坠毁的事件也将变得更普遍。
不能说完全不会,只能说概率很低。
其实每个国家的卫星轨道都是已知的,各个国家发射卫星都会避开其他国家卫星轨道的。
为了防止卫星相撞事件发生,所以国际上成立了个组织叫“ 国际电信联盟(简称ITU)”,这个组织主要是管理卫星轨道的,所有国家发射前都要对该组织进行申请,有了该组织的核准和管理,才能发射卫星。
最后,各个有发射能力的国家也都会检测近地太空,主要是检测太空垃圾的轨道。
当然啦,百密一疏的事情也是有的,卫星被太空垃圾撞坏的也有的,不过确实是小概率事件。
有撞击痕迹的陨石,惊世稀有,真陨的标志,价值超亿元~今天晒晒这枚来自陕西安康的稀有陨石 碳质球粒石铁陨石,是陨石大家族中一种比较特殊含碳物质元素的石铁陨石,说它特殊是因为它们具有很高的科研价值与现实意义。它们代表的是最原始太阳系中的演化与成因物质,它们是太阳星云形成初期幸存下来的固体物质。它们保存了一些太阳星云的凝聚、演化及成因信息,其矿物成因学和化学物质组分反映了早期太阳星云、行星、小行星和恒星的形成和演化 历史 。碳质球粒陨石在含水蚀变过程中保留下的一些特征,与早期太阳星云低温演化关系有着密切的联系,因此, 碳质球粒陨石是早期太阳星云形成和演化的见证者。不同化学组分的碳质球粒陨石代表了太阳星云不同区域的演化产物,它们的形成区域不同也与太阳之间保持的距离不同,其物理化学条件也会由氧化转变为强还原。 碳质球粒石铁陨石是一种富含水与有机化合物的球粒陨石,占已知陨石只有约35%。它的成分主要为硅酸盐、氧化物及硫化物,铁,镍,稀有元素。还具有橄榄石和蛇纹石这两种矿物是它的一大特征。由于拥有具挥发性的有机化学物质和水,因此自形成後,它没有遭受过严重(高于200 )的加热。碳质球粒石铁陨石被认为最能保存形成太阳系的太阳星云的成分。 因此碳质球粒石铁陨石是目前极具科研价值,商业价值和收藏价值的陨石,倍受藏家青睐, 陕西安康惊现的这枚碳质球粒石铁陨石比重大坚硬,内含碳质球粒,橄榄石颗粒,铁,镍,锡,黄金多种稀有元素,陨石重6750克,陨石坠落地面时局部因撞击,外力作用自然凹陷,凹陷部位纹路清晰自然,在全球范围内都是稀有的,非常罕见,具有极高科研价值的陨石,断面打磨后金属光泽明显,中磁性,专家鉴定初步估计超亿元,非常稀罕。
基本不会,这个几率是很低的,即使把人类有史以来发射过的6000多颗卫星放在同一条360Km的近地轨道上,每个卫星之间还能间隔差不多7km,而现实中,卫星的轨道远近高低各有不同,这样卫星相撞的几率就更小了。
2009年2月10日,美国一颗通信卫星与俄罗斯一颗已经报废的军用通信卫星在西伯利亚上空相撞,这是近地轨道发生的人类有史以来首次卫星相撞。这次相撞产生了大量的太空垃圾,这些太空垃圾是我们无法控制,也是太空中对在轨卫星最大的威胁。
据估计,目前小于1厘米的卫星碎片大约有1亿个,在1厘米到10厘米之间的碎片大约有50万,大于10厘米的碎片大约有2万左右。科学家表示,在未来200年时间里,大于10厘米的太空碎片在地球轨道上会大量增加。在700km到1000km的高度上,碰撞的频率会更高。随着各国都在大力发展卫星事业,太空垃圾的清理工作也是刻不容缓的。
在过去一年里,我国的航天工业甚是热闹,陆陆续续共发射了大概40颗左右的卫星,而对比起世界总共向太空中发射的卫星,我们发射的数量可谓小巫见大巫。截止到目前为止,人类冷气向太空中发射了大概六七千颗卫星,它们有的早已报废,有的至今仍在运行中。而根据未来的发展趋势来看,人们发射的卫星将会越来越多。Space x已经宣布未来构建由7500多颗卫星打造的“星链”,我国也提出了“虹云”以及“鸿雁”计划,未来几年内要将500颗卫星送入太空,由此可见未来的太空中绝对不会平静。那么在太空中有了这么多卫星,它们会不会相撞呢?有专家对此表明:以目前地球的卫星数量,就算再多出十倍,相撞的可能性也是微乎其微的。
有的人兴许拿卫星相撞的事件大做文章,的确在2009年,俄罗斯和美国的卫星就发生过相撞事件,但是那只不过是退役的卫星,已经处于报废状态。当时的美国卫星还是缺乏监测和变轨的民用卫星,太空部署也没有监测到,所以才导致卫星相撞。也不能排除是俄罗斯的有意而为之,毕竟撞毁的那个卫星可是正常运行的。不过这样的事例也就出现过这一件,直到到现在也再没发生过相撞事件。由于现在的卫星都有监测系统和变轨能力的,一旦有即将相撞的迹象,就会改变运行轨道,提前预防,以此来避开卫星,就不会有相撞事件的发生。
另外,地球以外可供卫星飞行的空间远比我们想象的要大得多,距离地球300公里到4万公里的范围内,都是可供卫星运行的空间。在这种三维空间内,理论上可以释放数千万个卫星运行。这些卫星在各自的轨道上有条不紊的运行着,除非发生意外,否则是几乎不可能相撞的。就算是同一高度、同一轨道的卫星,只要两者的运行速度一致,那么它们就跟玩猫捉老鼠的 游戏 一样,只要追不上对方,永远也不会相撞。
正如人民、国家都有各种各样的法律和条例去遵守一样,想要发射卫星也不是一件容易的事,卫星也有它自己所要遵守的条约,它要严格按照遵守联合国的《关于各国 探索 和利用包括月球和其它天体在内外层空间活动的原则条约》,简称《外层空间条约》,这个跳跃被广大国家一直遵守。
条约中有一条特别规定,为了和平 探索 和利用外层空间,凡是在太空进行活动的国家,就必须要将活动的性质、方法、地点及结果等信息上报给联合国秘书长、公众以及国际科学界。并且联合国秘书长接到这些信息以后,应该立刻将这这些信息如实公开。所以就算是军用卫星也都是要申报才能允许发射。
而且太空轨道可以说是一种国家的资源,有能力的几个国家将太空轨道“瓜分”了,让其变成自己的“私人轨道资源”,所以说每个国家的卫星都只在自己的地盘上运作,哪儿还有相撞一说呢?
一般不会相撞,因为卫星都有自己的固定的轨道,比如说同步卫星吧,现在确实存在同步轨道上卫星过于拥挤的情况,最早的时候国际电联分配卫星轨道的时候还是2度左右一颗,现在估计也就是05了,而且现在还有很多双星共位的情况存在。这需要负责卫星管理的卫星控制中心通过地面测控站得到的卫星轨道数据对卫星进行轨道控制。
另外,卫星在空中是能够进行机动的,因为在卫星上,会有大小不同的十余支火箭助推器。通过其中的组合,可以实现卫星向任意方向的机动。可能有人会问,同步轨道卫星不是可以始终保持在同步轨道的定轨点吗?但是有一个问题就是,地球并不是规则的圆形,所以卫星会在运行中受到地球非圆性的影响,慢慢偏离同步轨道,这时就需要负责卫星轨道管理的控制中心对卫星进行变轨机动,将他放回原先的轨道。所以,卫星上的推进器燃料是非常宝贵的,因为当卫星的推进燃料一旦用完,卫星也就无法在预定轨道上保持,也就完成了寿命,所以卫星上的燃料是卫星寿命的主要因素。
地球周围的太空垃圾
不过也有个别事件如:
美国东部时间2009年2月10日上午11时55分,美国铱星33与俄罗斯已报废的宇宙-2251卫星在西伯利亚上空发生相撞,这是 历史 上首次卫星相撞事故。
相撞原因:
美称太空问题欠合作美国和俄罗斯通信卫星史无前例相撞后,美俄双方互指对方要为今次撞击负责。俄罗斯太空专家指美国太空总署未能在事前及时发出预警,而美国太空总署则指发出预警并非他们的职责范围,至于美国国防部太空监察网络则承认无法一一追踪到太空上数以万计物体的移动方向。不过,五角大楼发言人布赖恩·惠特曼12日承认,美俄卫星相撞是因为美国在计算卫星轨道时存在失误。他同时表示,相撞绝对是个意外。
对于发生史无前例的大型通信卫星相撞事故,俄罗斯著名太空专家利索夫说,他不明白为何美国太空总署的太空残骸专家,以及铱卫星公司均未能及时发出预警,尤其是“铱33”是仍在运作的有效卫星,理应可以及时调校运行轨迹,避过撞击。利索夫直指今次事件可能涉及计算机故障或人为错误。他猜测有关专家可能只顾着监视小型太空物体,而忽略了报废的卫星。
但美国太空总署反驳,追踪太空残骸是国防部太空监视网络的职责,负责向太空总署预警。而国防部发言人惠特曼响应道,“太空垃圾”多达18000件,国防部没有可能逐一追踪,根本不可能预测这种相撞事故。在计算商业卫星轨迹时的错误导致了相撞事故的发生,铱星与俄军事卫星相撞对美国军方来说确实是个意外。他说:“我们完全没有料到会发生相撞事故。(我们)不可能监视轨道上所有目标的运动。此次事故再次说明了各国在太空问题上紧密合作的必要性。”
理论上讲是有可能的实际运行过程中还没有发生。
星云和星系还有星团有3点不同:
一、三者的概述不同:
1、星云的概述:星云是稀薄的气体或尘埃构成的天体之一。
2、星系的概述:星系别称宇宙岛,广义上星系指无数的恒星系(包括恒星的自体)、尘埃(如星云等)组成的运行系统。
3、星团的概述:星团是指恒星数目超过10颗以上,并且相互之间存在物理联系(引力作用)的星群。
二、三者包含的内容不同:
1、星云包含的内容:包含了除行星和彗星外的几乎所有延展型天体。它们的主要成份是氢,其次是氮,还含有一定比例的金属元素和非金属元素。
2、星系包含的内容:包含恒星、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质。
3、星团包含的内容:由十几颗到几十万颗恒星组成的,结构松散,形状不规则的星团称为疏散星团,他们主要分布在银道面因此又叫做银河星团,主要由蓝巨星组成,例如昴宿星团(又名昴星团);上万颗到几十万颗恒星组成,整体像圆形,中心密集的星团称为球状星团。
三、三者的特征不同:
1、星云的特征:行星状星云的样子有点像吐的烟圈,中心是空的,而且往往有一颗很亮的恒星。恒星不断向外抛射物质,形成星云。可见,行星状星云是恒星晚年演化的结果。比较著名的有宝瓶座耳轮状星云和天琴座环状星云。
2、星系的特征:星系内部的恒星在运动,而星系本身也在自转,整个星系也在空间运动。传统上,天文学家认为星系的自转,顺时针方向和逆时针方向的比率是相同的。
3、星团的特征:球状星团呈球星或扁球形,与疏散星团相比,它们是紧密的恒星集团。这类星团包含1万到1000万颗恒星,成员星的平均质量比太阳略小。用望远镜观测,在星团的中央恒星非常密集,不能将它们分开。
参考资料来源:百度百科-星云(星云天体)
参考资料来源:百度百科-星系
参考资料来源:百度百科-星团
水无金无地卫星(天然):1颗(月球)土 土卫星数(已确认的) 23木 木星拥有超过61颗卫星 ,是太阳系中拥有最多卫星的行星。其中靠近内侧的地方有4颗特别大。从靠近木星的一端数起依序为:伊奥、欧罗巴 、加尼美德、卡利斯托,是由物理学家伽利略最早发现的,又称为伽利略四大卫星。天王卫星数量:9海王卫星数: 27冥王一个卡戎太阳系太阳系(solar system)组成
太阳系(solar system)就是我们现在所在的恒星系统。由太阳、8颗大行星(原先有九大行星,因为冥王星被剔除为矮行星)、66颗卫星(原有67颗,冥王星的卫星被剔除)以及无数的小行星、彗星及陨星组成的。行星由太阳起往外的顺序是:水星(mercury)、金星(venus)、地球(earth)、火星(mars)、木星(jupiter)、土星(saturn)、天王星(uranus)、海王星(neptune)。离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星(terrestrial planets)。宇宙飞船对它们都进行了探测,还曾在火星与金星上着陆,获得了重要成果。它们的共同特征是密度大(>30克/立方厘米),体积小,自转慢,卫星少,内部成分主要为硅酸盐(silicate),具有固体外壳。离太阳较远的木星、土星、天王星、海王星称为类木行星(jovian planets)。它们都有很厚的大气圈,其表面特征很难了解,一般推断,它们都具有与类地行星相似的固体内核。在火星与木星之间有100000个以上的小行星(asteroid)(即由岩石组成的不规则的小星体)。推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的,或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块。陨星存在于行星之间,成分是石质或者铁质。
这些行星都以太阳为中心以椭圆轨道公转,虽然除了水星的十分接近于圆。行星轨道中或多或少在同一平面内(称为黄道面并以地球公转轨道面为基准)。黄道面与太阳赤道仅有7度的倾斜。冥王星的轨道大都脱离了黄道面,倾斜度达17度。上面的图表从一个特定的高于黄道面的透视角显示了各轨道的相对大小及关系(非圆的现象显而易见)。它们绕轨道运动的方向一致(从太阳北极上看是逆时针方向),因此,科学家们把冥王星排除在九大行星之外。除金星和天王星外自转方向也如此。
太阳系(solar system)在宇宙中的位置
太阳系位于银河系边缘
太阳系是由太阳以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。它包括太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体以及行星际物质。人类所居住的地球就是太阳系中的一员。这个示意图显示了各个行星与太阳的相对大小
太阳系的构成
太阳系的中心是太阳,虽然它只是一颗中小型的恒星,但它的质量已经占据了整个太阳系总质量的9985%;余下的质量中包括行星与它们的卫星、行星环,还有小行星、彗星、柯伊伯带天体、外海王星天体、理论中的奥尔特云、行星间的尘埃、气体和粒子等行星际物质。整个太阳系所有天体的总表面面积约为17亿平方千米。太阳以自己强大的引力将太阳系中所有的天体紧紧地控制在他自己周围,使它们井然有序地围绕自己旋转。同时,太阳又带着太阳系的全体成员围绕银河系的中心运动。
太阳系内迄今发现了八颗大行星。有时称它们为“八行星”。按照距离太阳的远近,这八大行星依次是:最近的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。水星、金星、地球和火星也被称为类地行星,木星和土星也被称为巨行星,天王星、海王星也被称为远日行星。除了水星和金星外,其他的行星都有卫星。在火星和木星之间还存在着数十万个大小不等,形态各异的小行星,天文学家将这个区域称为小行星带。此外,太阳系中还有超过1000颗的彗星,以及不计其数的尘埃、冰团、碎块等小天体。
太阳系中的各个天体主要由氢、氦、氖等气体,冰(水、氨、甲烷)以及含有铁、硅、镁等元素的岩石构成。类地行星、地球、月球、火星、木星的部分卫星、小行星主要由岩石组成;木星和土星主要由氢和氦组成,其核可能是岩石或冰。
太阳系的起源和演化
另请参看太阳系起源、太阳系形成年龄
一般以为行星系统是恒星形成过程的一部分,但是也有学者认为这是两颗恒星差一点撞击而成。最普遍的理论是说太阳系是从星云形成。
恒星形成的基本过程为此:
1 星云中较密的核心部分变得太重,重心不稳定,开始分裂和崩溃坠落。一部分的重心能量变为放射的红外线,剩下的增加核心的温度。核心部分开始成为圆盘形状。
2 当密度和温度道足够高, 氘融合燃烧开始发生,辐射的向外压力减慢(但不中止)临近其他核心崩溃。
3 其他的原料继续下落到这一颗原恒星,它们的角动量的作用可能导致双极流程。
4 最后,氢开始熔化在星的核心,外面剩余的包围材料被清除。
太阳星云这个假说,是1755年由伊曼努尔·康德提议。他说,太阳星云慢慢地转动,由于重力逐渐凝聚并且铺平,最终形成恒星和行星。一个相似的模型在1796年由拉普拉斯提出。
太阳星云开始直径大约100AU,质量是现在太阳的两三倍。在这个星云中,比较重的物质往中间落,积聚成块,是成为以后的行星。而星云外部越来越冷,因此靠里的行星有很多重的矿物质,而靠外的行星是气体或冰体。原太阳大约在46亿年前形成,以后八亿年中各个行星形成。
太阳系的运动
太阳系是银河系的一部分。银河系是一个螺旋形星系,直径十万光年,包括两千多亿颗星。太阳是银河系较典型的恒星,离星系中心大约两万五千到两万八千光年。太阳系移动速度约每秒220公里,两亿两千六百万年在星系转一圈。
太阳系中的八大行星都位于差不多同一平面的近圆轨道上运行,朝同一方向绕太阳公转。除金星以外,其他行星的自转方向和公转方向相同。
彗星的绕日公转方向大都相同,多数为椭圆形轨道,一般公转周期比较长。
对太阳系的探索与研究
人类出于对自身生存环境了解的渴望以及日益紧张的地球资源,从1959年开始不断的通过空间探测器等进行空间探测,研究太阳系。目前主要集中在月球和火星的探测以及小行星和彗星的探测。
对太阳系的长期研究,分化出了这样几门学科:
太阳系化学:空间化学的一个重要分科,研究太阳系诸天体的化学组成(包括物质来源、元素与同位素丰度)和物理-化学性质以及年代学和化学演化问题。太阳系化学与太阳系起源有密切关系。
太阳系物理学:研究太阳系的行星、卫星、小行星、彗星、流星以及行星际物质的物理特性、化学组成和宇宙环境的学科。
太阳系内的引力定律:太阳系内各天体之间引力相互作用所遵循的规律。
太阳系稳定性问题:天体演化学和天体力学的基本问题之一
太阳系和其他行星系
虽然学者同意另外还有其他和太阳系相似的天体系统,但直到1992年才发现别的行星系。至今已发现几十个行星系,但是详细材料还是很少。这些行星系的发现是依靠多普勒效应,通过观测恒星光谱的周期性变化,分析恒星运动速度的变化情况,并据此推断是否有行星存在,并且可以计算行星的质量和轨道。应用这项技术只能发现木星级的大行星,像地球大小的行星就找不到了。
此外,关于类似太阳系的天体系统的研究的另一个目的是探索其他星球上是否也存在着生命。
太阳与八大行星的一些资料
下表的数据都是相对于地球的数值:(卫星数截至2005年底)
太阳与八大行星数据对照表(赤道直径以地球直径6370公里为单位),距离与轨道半径以天文单位为单位。
天体 距离(AU) 赤道直径 质量 轨道半径(AU)|轨道倾角(度)|公转周期(年)|自转周期(天)|已发现卫星数
太阳 0 109 333,400 -- -- -- 27275 --
水星 039 0382 005528 038710 70050 0240852 586 0
金星 072 0949 082 072 34 0615 2430185(逆向自转) 0
地球 100 100 100 100 0 100 09973 1
火星 15 053 011 152 19 188 10260 2
木星 52 112 318 520 13 1186 04135 63
土星 95 941 95 954 25 2946 0444 47(有34颗已命名)
天王星 192 398 146 1922 08 8401 07183 29
海王星 301 381 172 3006 18 16479 06713 13
1930年,冥王星被国际天文学联合会正式确认为行星,但一些天文学家对其行星的身份仍持怀疑态度。
根据2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。
太阳系的第十大行星
在19世纪末,很多天文学家推测海王星之外还有别的行星,因为测试海王星的轨道和理论算出的轨道不一样。他们叫这颗星“行星X”,是未知行星的意思。
美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔在1909年和1913年两次寻找海王星之外的行星,但是没有找到。1915年结束之后,罗威尔发表论文,写出估测的行星数据。其实在那一年,他所在的天文台照到了冥王星的照片,但是直到1930年才认出这是一颗行星。
可是冥王星的质量太小,无法解释海王星的轨道。天文学家继续寻找“行星X”,但是这个名字又有了第十大行星的意思,因为X是拉丁文的10。直到“旅行者2 号”探测器临近海王星,才发现海王星的质量一直算错很多。用正确的质量,加上冥王星的影响,海王星的现实轨道和计算轨道一致。
按照行星轨道计算,和地球差不多大小的行星不可能在60AU之内(冥王星现在离太阳大约30AU)。如果确实有第十大行星,它的轨道会很倾斜,很可能是外星系的天体,靠太阳太近,而被太阳吸引入轨。
一直以来,天文界对冥王星的地位一直有所争议。甚至有些地方的天文馆将冥王星从九大行星的地位中剔除。
根据2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。
自21世纪以来,科学家在冥王星更远的外围分别发现了三颗较大的行星。依序为2004年所发现的“Sedna”,代号为 2003 VB12;2005年同时发表的“Santa”,代号为2003 EL61及代号为2003 UB313(发现者未公布其名称)的行星。
2005年7月19日美国科学家发现的2003 UB313,研究人员估算其直径达3,000公里,被一些人认为很可能是太阳系第十大行星,发现者已向国际天文学协会提出申请等待批准。
“水内行星”
天文学家曾发现离太阳最近的水星有一些无法解释的微小运动,天文学家怀疑可能有一个比水星更靠近太阳的行星的引力引起的,并用一个火神的名字给这个行星起名为“祝融星”(中文常译为“火神星”),但天文学家们观测了五十多年仍然未找到这颗行星。
“水内行星”的假设,已被科学家爱因斯坦的广义相对论排除。广义相对论的引力理论解释了水星的奇怪运动,但天文学家们仍未放弃对“水内行星”的探寻。
其他资料
太阳系内众多包含固态表面,而其直径超过1公里的天体,它们的总表面积达17亿平方公里。
有人认为太阳其实是一个双星系统的主星,在遥远的地方存在著一个伴星,名为“涅米西斯” (Nemesis)。该假设是用作解释地球出现生物大灭绝的一些规则性,认为其伴星会摄动系内的小行星和彗星,使其改变轨道冲进太阳系,增加撞击地球的机会并出现定期生物灭绝。
行 星 的 形 成
类地行星是经由碰撞聚集固态的物质颗粒成为微小行星 ,再聚集微小行星形成的。
类木行星以水冰相互吸附为起点,质量够大后,进一步吸附氢、甲烷,形成气体行星。
太阳系的行星大致可分为两大类:类地行星与类木行星
类地行星
成员包括有水星、金星、地球、火星 。
是小而密的岩石世界,具有较稀少的大气。
内部结构:中心有金属核心,外为石质的地壳所包围,表面有相当多的坑洞,平均密度约为3-5g/cm3 。
类木行星
成员包括有木星、土星、天王星、海王星。
是体积大、质量大、但是密度小的气体世界,具有浓密的大气。平均密度约≤175 g/cm3,土星的密度约为07g/cm3,木星 质量约为地球的318倍。
结构:由内而外,中心有岩石核心、液态金属氢、液态分子氢、充满气体的大气层,表面有漩涡状的云层。另有行星环及为 数众多的卫星环绕著太阳系的八大行星,以太阳为中心依序为:水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune) 。图中各行星的大小代表其真实的相对大小。
到底谁是太阳系中最远的行星?
从1999年2月11日开始,冥王星终於变成太阳系中名符其实的最远的行星。根据JPL天文学家们的计算,从国际标准时(UT)9:08am(中原标准时间17:08)开始的228年内,冥王星都会是离太阳最远的行星。
1930年2月18日,Clyde Tombaugh研究Lowell天文台望远镜所拍摄的天空照片时发现了冥王星。冥王星绕日周期为248年,轨道倾角约为17度,轨道偏心率约为02480。它主要是由岩石和冰所组成,有四季的变化。冥王星只有一颗卫星,名为查龙(Charon),在1978年才发现它的存在。由於冥王星轨道倾角及偏心率都比其他行星大很多,也就是说,冥王星近日点附近的轨道,有部份会落在海王星轨道的内侧(见附图),所以从1979年2月7日开始到1999年2月11日为止的20年间,冥王星至太阳的距离比海王星还近。
这样看来,2月11日时,冥王星会不会和海王星发生碰撞呢?答案是:不会!为什么呢?冥王星和海王星若要相撞,则两者必须同时到达它们的轨道交点。冥王星和海王星的会合周期大约是497年,即冥王星每绕日二周,海王星已绕日三周。所以每当冥王星经过轨道交点的时候,海王星总会绕到别的地方,发生碰撞的机会微乎其微。此外,冥王星相对於黄道面的轨道倾角比其他行星都大很多,也是不会发生碰撞的原因之一。
冥王星的直径大约是2300公里左右,在所有行星中,它比类地行星(水、金、地、火)小很多,甚至比月球还小;它的性质跟巨大且为气态的类木行星(木、土、天王、海王)不一样;轨道倾角及偏心率也都比其他行星大很多。所以有些天文学家认为冥王星应不属於「行星」一族,而应是归类於「库伯带(Kuiper Belt)」的成员。柯依伯带位于海王星和冥王星轨道外的区域,带中的天体都比冥王星小很多,而且大多是由冰所组成,可能是太阳系演化早期的残片。不过,冥王星的外形是成圆球形,与这些库伯带天体多为不规则状又有些许的不同;而且冥王星很规律地绕日旋转,所以,在经过众多争议之后,它仍被归为「行星」族。 2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。
所以我们对冥王星的认识非常有限。美国太空总署(NASA)下所属的喷射推进实验室(JPL)目前正在进行一个称为「冥王星w伯带(Pluto-Kuiper Express)」的计划,预计在公元2004年发射太空船,大约再10年之后,太空船就会飞掠冥王星和查龙,并探测库伯带中的天体。
根据2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。从这一天起,冥王星不再是太阳系中最远的行星,海王星代替了它位子。宇宙的诞生
我们现在观察到的宇宙,其边界大约有100多亿光年。它由众多的星系所组成。地球是太阳系的一颗普通行星,而太阳系是银河系中一颗普通恒星。我们所观察到恒星、行星、慧星、星系等是怎么产生的呢?
宇宙学说认为,我们所观察到的宇宙,在其孕育的初期,集中于一个很小、温度极高、密度极大的奇点。在150亿年到200亿年前,奇点发生大爆炸,从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。
宇宙原始大爆炸后001秒,宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后,物质迅速扩散,温度迅速降低。大爆炸后1秒钟,下降到100亿度。大爆炸后14秒,温度约30亿度。35秒后,为3亿度,化学元素开始形成。温度不断下降,原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下,形成恒星系统,恒星系统又经过漫长的演化,成为今天的宇宙。
物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界,狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙,现在相当于天文学中的“总星系”。
2003年2月份,美国国家航空航天局曾向全世界公布他们有关宇宙年龄的研究成果。根据其公布的资料显示,宇宙年龄应该为137亿岁。2003年11月份,国际天体物理学研究小组宣称,宇宙的确切年龄应该是141亿岁。地球的形成大约是距今45亿年。
词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向,如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜,即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说:“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等,但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词,“宙”指时间,“合”(即“六合”)指空间,与“宇宙”概念最接近。
在西方,宇宙这个词在英语中叫cosmos,在俄语中叫кocMoc ,在德语中叫kosmos ,在法语中叫cosmos。它们都源自希腊语的κoσμoζ,古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来,κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。此词与universitas有关。在中世纪,人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。在最广泛的意义上,universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体,那就是universe,即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意义,所不同的是,前者强调的是物质现象的总和,而后者则强调整体宇宙的结构或构造。
宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上;后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的。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。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前7世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹。
最早认识到大地是球形的是古希腊人。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,主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ,地球是球形的观念才最终证实。
公元2世纪,C托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动,月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性,他还认为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。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年,N哥白尼提出科学的日心说,认为太阳位于宇宙中心,而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年,J开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了哥白尼的日心说,同年,G伽利略则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年,I牛顿提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础。在这以后,人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。
在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年,G布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶,由于E哈雷对恒星自行的发展和J布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶,T赖特、I康德和JH朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。FW赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础。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、JH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,存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程,直到1924年,才由EP哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。
近半个世纪,人们通过对河外星系的研究,不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统,而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。
宇宙演化观念的发展 在中国,早在西汉时期,《淮南子·俶真训》指出:“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,认为世界有它的开辟之时,有它的开辟以前的时期,也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊,也存在着类似的见解。例如留基伯就提出,由于原子在空虚的空间中作旋涡运动,结果轻的物质逃逸到外部的虚空,而其余的物质则构成了球形的天体,从而形成了我们的世界。
太阳系概念确立以后,人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年,R笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说;1745年,GLL布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说;1755年和1796年,康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。
1911年,E赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图;1913年,HN罗素则绘出了恒星的光谱-光度图,即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始,先收缩进入主序,后沿主序下滑,最终成为红矮星的恒星演化学说。1924年 ,AS爱丁顿提出了恒星的质光关系;1937~1939年,CF魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定,并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究,起步较迟,目前普遍认为,它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。
1917年,A阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型,奠定了现代宇宙学的基础。1922年,GD弗里德曼发现,根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程,宇宙不一定是静态的,它可以是膨胀的,也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙,后者对应于闭合的宇宙。1927年,G勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比,建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶,G伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型,他们还预言,根据这一模型,应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此,许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年,美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。
宇宙图景 当代天文学的研究成果表明,宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。
层次结构 行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八大行星:水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。除水星和金星外,其他行星都有卫星绕其运转,地球有一个卫星 月球,土星的卫星最多,已确认的有17颗。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。太阳占太阳系总质量的9986%,其直径约140万千米,最大的行星木星的直径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米。有证据表明,太阳系外也存在其他行星系统。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。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内,从侧面看很像一个“铁饼”,正面看去�则呈旋涡状。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。现已观测到大约有10亿个。星系也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。若干星系团集聚在一起构成更大、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。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间,它称为总星系。
多样性 天体千差万别,宇宙物质千姿百态。太阳系天体中,水星、金星表面温度约达700K,遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有50K;金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾,气压约50个大气压,水星、火星表面大气却极其稀薄,水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴;类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面,类木行星却是一个流体行星;土星的平均密度为070克/厘米3,比水的密度还小,木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度,而水星、金星、地球等的密度则达到水的密度的5倍以上;多数行星都是顺向自转,而金星是逆向自转;地球表面生机盎然,其他行星则是空寂荒凉的世界。
太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星。已经发现,有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍。中子星直径只有太阳的几万分之一;超巨星的光度高达太阳光度的数百万倍,白矮星光度却不到太阳的几十万分之一。红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一,而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍。太阳的表面温度约为6000K,O型星表面温度达30000K,而红外星的表面温度只有约600K。太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉,有些磁白矮星的磁场通常为几千、几万高斯(1高斯=10-4特斯拉),而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯。有些恒星光度基本不变,有些恒星光度在不断变化,称变星。有的变星光度变化是有周期的,周期从1小时到几百天不等。有些变星的光度变化是突发性的,其中变化最剧烈的是新星和超新星,在几天内,其光度可增加几万倍甚至上亿倍。
恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星,它们可能占恒星总数的1/3。也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团。宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外,还以弥漫的形式形成星际物质。星际物质包括星际气体和尘埃,平均每立方厘米只有一个原子,其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云。宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外,还存在紫外天体、红外天体、X射线源、γ射线源以及射电源。
星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型。60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体,统称为活动星系,其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型天体,以及类星体等等。许多星系核有规模巨大的活动:速度达几千千米/秒的气流,总能量达1055焦耳的能量输出,规模巨大的物质和粒子抛射,强烈的光变等等。在宇宙中有种种极端物理状态:超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等。为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境。
运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中,天体的运动形式多种多样,例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。月球一方面自转一方面围绕地球运转,同时又跟随地球一起围绕太阳运转。太阳一方面自转,一方面又向着武仙座方向以20千米/秒的速度运动,同时又带着整个太阳系以250千米/秒的速度绕银河系中心运转,运转一周约需22亿年。银河系也在自转,同时也有相对于邻近的星系的运动。本超星系团也可能在膨胀和自转。总星系也在膨胀。
现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。当代关于太阳系起源学说认为,太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的(见太阳系起源)。恒星是由星云产生的,它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段。星系的起源和宇宙起源密切相关,流行的看法是:在宇宙发生热大爆炸后40万年,温度降到4000K,宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期,这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性,或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史:我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸,当时温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀,它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程,直至10~20亿年前,才进入大规模形成星系的阶段,此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。它认为在宇宙极早期,在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候,它曾经历了一个暴涨阶段。
哲学分析 宇宙概念 有些宇宙学家认为,我们的宇宙是唯一的宇宙;大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸,而是整个宇宙自身的爆炸。但是,新提出的暴涨模型表明,我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分,暴涨后的区域尺度要大于1026厘米,而那时我们的宇宙只有10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙,再扩展到大尺度宇宙那样,今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某种探索中的“暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。我们的宇宙不是唯一的宇宙,而是某种更大的物质体系的一部分,大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸,而是那个更大物质体系的一部分的爆炸。因此,有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界;自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。随着自然科学宇宙概念的发展,人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。弄清两种宇宙概念的区别和联系,对于坚持马克思主义的宇宙无限论,反对宇宙有限论、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论,都有积极意义。
宇宙的创生 有些宇宙学家认为,暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点,这种观点之所以在以前不能为人们接受,是因为存在着许多守恒定律,特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展,重子数有可能是不守恒的,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并精确地抵消非引力能,总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面:①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无,则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践,而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型,我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分,在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的,这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式,并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”,因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大,作为一个有限的物质体系 ,也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来,认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的,应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式,把“无”和“有”作为一对逻辑范畴,探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式,转化为“有”——已知的物质和能量形式,这在认识论和方法论上有一定意义。
时空起源 有些人认为,时间和空间不是永恒的,而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论,在小于10-43秒和10-33厘米的范围内,就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量,因此时间和空间概念失效了,是一个没有时间和空间的物理世界。这种观点提出已知的时空形式有其适用的界限是完全正确的。正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样,今天随着科学实践的发展也必然要求建立新的时空观。由于在大爆炸后10-43秒以内,广义相对论失效,必须考虑引力的量子效应,因此有些人试图通过时空的量子化的途径来探讨已知的时空形式的起源。这些工作都是有益的,但我们决不能因为人类时空观念的发展或者在现有的科学技术水平上无法度量新的时空形式,而否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在。
人和宇宙 从本世纪60年代开始,由于人择原理的提出和讨论,出现了人类存在和宇宙产生的关系问题。人择原理认为 ,可能存在许多具有不同物理参数和初始条件的宇宙,但只有物理参数和初始条件取特定值的宇宙才能演化出人类,因此我们只能看到一种允许人类存在的宇宙。人择原理用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律,减少它们的任意性,使一些宇宙学现象得到解释,这在科学方法论上有一定的意义。但有人提出,宇宙的产生依赖于作为观测者的人类的存在。这种观点值得商榷。现在根据暴涨模型,那些被传统大爆炸模型作为初始条件的状态,有可能从极早期宇宙的演化中产生出来,而且宇宙的演化几乎变得与初始条件的一些细节无关。这样就使上述那种利用初始条件的困难来否定宇宙客观实在性的观点失去了基础。但有些人认为,由于暴涨引起的巨大距离尺度,使得从整体上去观测宇宙的结构成为不可能。这种担心有其理由,但如果暴涨模型正确的话,随着科学实践的发展,一定有可能突破人类认识上的困难。
宇宙
宇宙,是我们所在的空间,“宇”字的本义就是指“上下四方”。
地球是我们的家园;
而地球仅是太阳系的第三颗行星;
而太阳系又仅仅定居于银河系巨大旋臂的一侧;
而银河系,在宇宙所有星系中,也许很不起眼……
这一切,组成了我们的宇宙:
宇宙,是所有天体共同的家园。
宇宙,又是我们所在的时间,“宙”的本意就是指“古往今来”。
因为,我们的宇宙不是从来就有的,它也有着诞生和成长的过程。现代科学发现,我们的宇宙大概形成于二百亿年以前。在一次无比壮观的大爆炸中,我们的宇宙诞生了!(这就是著名的“大爆炸”理论。)
宇宙一经形成,就在不停地运动着。科学家发现,宇宙正在膨胀着,星体之间的距离越来越大。
宇宙没有开始,没有结束,没有边界,更没有诞生与毁灭,只有一个个阶段的结束与开始,我们现阶段的宇宙大概形成于二百亿年以前。在一次无比壮观的大爆炸中,这阶段的宇宙开始了!最新研究表明,大爆炸孕育于黑洞中,黑洞将所有物质,包括光子在内压到一个点,这时连电子,中子,质子等都已不存在(究竟是什么物质比电子还小呢当代科技无法解释,暂称为夸克),这时发生了比核聚变更高等级的爆炸,这种爆炸的范围至少波及数十亿光年,又一个新的宇宙纪元就诞生了题名]:宇宙
[英文缩写]:
[英文]:universe;cosmos
[解释]:
物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界,狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙,现在相当于天文学中的“总星系”。
词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向,如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜,即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说:“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等,但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词,“宙”指时间,“合”(即“六合”)指空间,与“宇宙”概念最接近。
在西方,宇宙这个词在英语中叫cosmos,在俄语中叫кocMoc ,在德语中叫kosmos ,在法语中叫cosmos。它们都源自希腊语的κoσμoζ,古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来,κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。此词与universitas有关。在中世纪,人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。在最广泛的意义上,universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体,那就是universe,即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意义,所不同的是,前者强调的是物质现象的总和,而后者则强调整体宇宙的结构或构造。
宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上;后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的。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。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前7世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹。
最早认识到大地是球形的是古希腊人。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,主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ,地球是球形的观念才最终证实。
公元2世纪,C托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动,月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性,他还认为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。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年,N哥白尼提出科学的日心说,认为太阳位于宇宙中心,而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年,J开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了哥白尼的日心说,同年,G 伽利略 则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年,I 牛顿 提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础。在这以后,人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。
在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年,G布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶,由于E哈雷对恒星自行的发展和J布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶,T赖特、I 康德 和JH朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。FW赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础。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、JH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、星云互联app好。
1、星云互联app功能齐全,集研发、制造、销售V2X产品、新一代智能交通系统、智能网联汽车技术和服务于一体。
2、星云互联app研发能力高,公司已获得“中关村高新技术企业”,以及“国家高新技术企业”证书,并在北京和上海两地设有研发中心。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)