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天文學(xué)的基本知識(shí)
科普知識(shí)是一種用通俗易懂的語(yǔ)言，來(lái)解釋種種科學(xué)現(xiàn)象和理論的知識(shí)文字。用以普及科學(xué)知識(shí)為目的。下面和小編一起來(lái)看天文學(xué)的基本知識(shí)，希望有所幫助！
宇宙是如何形成的?
1.科學(xué)家認(rèn)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(dá)地球要花120億年到150億年的時(shí)間。大爆炸散發(fā)的物質(zhì)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(zhì)構(gòu)成的，我們的太陽(yáng)就是這無(wú)數(shù)恒星中的一顆。原本人們想象宇宙會(huì)因引力而不在膨脹，但是，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)宇宙中有一種“暗能量”會(huì)產(chǎn)生一種斥力而加速宇宙的膨脹。
2.宇宙學(xué)說(shuō)認(rèn)為，我們所觀察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一個(gè)體積極小、溫度極高、密度極大的奇點(diǎn)。在141億年前左右，奇點(diǎn)產(chǎn)生后發(fā)生大爆炸，從此開(kāi)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(zhì)存在的主要形式是電子、光子、中微子。以后，物質(zhì)迅速擴(kuò)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(xué)元素開(kāi)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?cè)谝Φ淖饔孟拢纬珊阈窍到y(tǒng)，恒星系統(tǒng)又經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)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(wàn)物的總稱，是時(shí)間和空間的統(tǒng)一。從最新的觀測(cè)資料看，人們已觀測(cè)到的離我們最遠(yuǎn)的星系是130億光年。也就是說(shuō)，如果有一束光以每秒30萬(wàn)千米的速度從該星系發(fā)出，那么要經(jīng)過(guò)130億年才能到達(dá)地球。根據(jù)大爆炸宇宙模型推算，宇宙年齡大約200億年。
宇宙有多少個(gè)星系?每個(gè)星系有多少顆恒星?
在這個(gè)以130億光年為半徑的球形空間里，目前已被人們發(fā)現(xiàn)和觀測(cè)到的星系大約有1250億個(gè)，而每個(gè)星系又擁有像太陽(yáng)這樣的恒星幾百億到幾萬(wàn)億顆。因此只要做一道簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)題，你就不難了解到，在我們已經(jīng)觀測(cè)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(yáng)和地球的年齡?
據(jù)估計(jì)太陽(yáng)的年齡比地球大1000萬(wàn)-2000年年，而通過(guò)放射性計(jì)年，地球的年齡是45億年，因此太陽(yáng)的年齡是45.1億年。
銀河系簡(jiǎn)介?
是地球和太陽(yáng)所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國(guó)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?qū)ΨQ地延伸出來(lái)。銀河系中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。從遠(yuǎn)處看，銀河系像一個(gè)體育鍛煉用的大鐵餅，大鐵餅的直徑有10萬(wàn)光年，相當(dāng)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(zhuǎn)，太陽(yáng)位于一條叫做獵戶臂的旋臂上，距離銀河系中心約2.5萬(wàn)光年。
在銀河系里大多數(shù)的恒星集中在一個(gè)扁球狀的空間范圍內(nèi)，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(gè)更大的球形，那里星少，密度小，稱為“銀暈”，直徑為7萬(wàn)光年。銀河系是一個(gè)旋渦星系，具有旋渦結(jié)構(gòu)，即有一個(gè)銀心和兩個(gè)旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉(zhuǎn)速度和周期，因距銀心的遠(yuǎn)近而不同。1971年英國(guó)天文學(xué)家林登·貝爾和馬丁·內(nèi)斯分析了銀河系中心區(qū)的紅外觀測(cè)和其他性質(zhì)，指出銀河系中心的能源應(yīng)是一個(gè)黑洞，但是由于目前對(duì)大質(zhì)量的黑洞還沒(méi)有結(jié)論性的證據(jù)。
銀河系如何運(yùn)轉(zhuǎn)?太陽(yáng)繞銀河系公轉(zhuǎn)是多少年?銀河系的年齡是多少?
銀河系是一個(gè)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(yáng)距銀心約2.3萬(wàn)光年，以250千米/秒的速度繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的周期約為2.5億年。關(guān)于銀河系的年齡，目前占主流的觀點(diǎn)認(rèn)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(jì)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(xué)界認(rèn)為宇宙誕生的“大爆炸”大約發(fā)生……
什么叫星系?宇宙有多少個(gè)星系和恒星?
天穹上的大多數(shù)光點(diǎn)是銀河系的恒星，但也有相當(dāng)大量的發(fā)光體是與銀河系類似的巨大恒星集團(tuán)，歷史上曾被誤認(rèn)為是星云，我們稱它們?yōu)楹油庑窍�，現(xiàn)在已知道存在1000億個(gè)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(jiàn)的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙結(jié)構(gòu)中的一個(gè)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(gè)像銀河系這樣的星系。如果銀河系的恒星數(shù)量以最低的2000億(有人推算是10000億)顆計(jì)算，由此推算出的宇宙中的恒星數(shù)量為2×1022～4×1022顆。
銀河系有多少顆恒星?銀河系的質(zhì)量是太陽(yáng)的多少倍?宇宙有多少顆恒星?
銀河系物質(zhì)約90％集中在恒星內(nèi)，銀河系里還有氣體和塵埃，其含量約占銀河系總質(zhì)量的10％。銀河系的總質(zhì)量大約是我們太陽(yáng)質(zhì)量的1萬(wàn)億倍，大致10倍于銀河系全部恒星質(zhì)量的總和。銀河系所有的恒星的總質(zhì)量?jī)A向于認(rèn)為有7000億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，而據(jù)計(jì)算，1顆恒星的平均質(zhì)量是太陽(yáng)的質(zhì)量的0.7倍，那么7000億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)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(gè)星系，有著800萬(wàn)億億顆恒星，其誤差是10倍左右，也有人計(jì)算是5000萬(wàn)億億顆恒星，與實(shí)際情況不會(huì)超過(guò)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(wàn)年間形成的，當(dāng)然還有數(shù)以千計(jì)的，正在形成恒星的產(chǎn)星星云。
那些星系距銀河系最近?
人馬矮星系是最近的一個(gè)，距離約有78200光年。接下來(lái)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(yuǎn)?
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(yáng)的恒星?
銀河系類似太陽(yáng)相同的顏色和光度的恒星約有26348顆。
太陽(yáng)系的邊緣距離太陽(yáng)有多遠(yuǎn)?
太陽(yáng)系極遠(yuǎn)處的柯伊伯帶是一個(gè)匯聚著慧核和一些大天體的盤狀區(qū)域，離太陽(yáng)也許有240億公里。
什么是行星?太陽(yáng)系有多少顆行星?
如何定義行星這一概念在天文學(xué)上一直是個(gè)備受爭(zhēng)議的問(wèn)題。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)2006年8月24日通過(guò)了“行星”的新定義，這一定義包括以下三點(diǎn)：
1、必須是圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的天體；
2、質(zhì)量必須足夠大，它自身的吸引力必須和自轉(zhuǎn)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(lái)說(shuō)，行星的直徑必須在800公里以上，質(zhì)量必須在50億億噸以上。
按照這一定義，目前太陽(yáng)系內(nèi)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(yáng)系行星大小的排列順序和相對(duì)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(yuǎn)近排列、大小和體積的排序?
太陽(yáng)系中的九大行星，按距太陽(yáng)遠(yuǎn)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(zhì)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(fā)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(xué)組成與太陽(yáng)大氣差不多。按質(zhì)量計(jì)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(yáng)。其次是處于半人馬座的比鄰星，它發(fā)出的光到達(dá)地球需要4.22年。晴朗無(wú)月的夜晚，且無(wú)光污染的地區(qū)，一般人用肉眼大約可以看到6000多顆恒星。借助于望遠(yuǎn)鏡，則可以看到幾十萬(wàn)乃至幾百萬(wàn)顆以上。
如何測(cè)恒星的質(zhì)量和密度?
只有特殊的雙星系統(tǒng)才能測(cè)出質(zhì)量來(lái)，一般恒星的質(zhì)量只能根據(jù)質(zhì)光關(guān)系等方法進(jìn)行估算。已測(cè)出的恒星質(zhì)量大約介于太陽(yáng)質(zhì)量的百分之幾到120倍之間，但大多數(shù)恒星的質(zhì)量在0.1～10個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之間。恒星的密度可以根據(jù)直徑和質(zhì)量求出，密度的量級(jí)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(zhǎng)度單位，指光在真空中行走的距離，1光年=94600公里，光由太陽(yáng)到達(dá)地球需時(shí)約八分鐘，已知距離太陽(yáng)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(wàn)光年，假設(shè)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(wàn)年的時(shí)間。
什么是光？
這很有諷刺性。光就在我們周圍，因?yàn)樗覀儾拍芸吹綎|西。但是要精確的說(shuō)它是什么卻不容易。光可以被認(rèn)為是有時(shí)具有波的性質(zhì)的在時(shí)空中傳播的粒子。這是因?yàn)楣饩哂须p重的性質(zhì)。如果你想把它描述成波，想象一下大海中一排排的波浪。當(dāng)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(wàn)千米每秒。從一個(gè)波峰到下一個(gè)波峰的距離叫波長(zhǎng)，一秒鐘內(nèi)通過(guò)一個(gè)固定點(diǎn)的波峰叫做波的頻率。
太陽(yáng)的顏色
太陽(yáng)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?yàn)樘?yáng)發(fā)出的光線在經(jīng)過(guò)大氣層的時(shí)候，可見(jiàn)光中，波長(zhǎng)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(yáng)只能是黃色，或者像夕陽(yáng)那樣紅彤彤的。
你要是離開(kāi)地球大氣層在太空中看太陽(yáng)的話，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)真正的顏色是白色。
太陽(yáng)系中表面溫度最高的行星——金星
其實(shí)是離太陽(yáng)最近的不是水星，而是金星，水星離太陽(yáng)最近，但是水星表面溫度在白天可以達(dá)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(dǎo)致強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)，使其表面最高溫度可達(dá)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(dá)到400攝氏度以上。
順便說(shuō)一下，水星因?yàn)槠湟归g溫度可降至零下183攝氏度，使得水星是太陽(yáng)系中表面溫差最大的行星。表面晝夜溫差高達(dá)600攝氏度，盡管接受著太陽(yáng)的炙烤。2014年，美國(guó)航天局派往水星的探測(cè)器信使號(hào)，卻發(fā)現(xiàn)北極地區(qū)一個(gè)隕石坑附近有冰的存在。
度日如年的行星——金星
沒(méi)錯(cuò)，還是金星，金星的公轉(zhuǎn)周期是224.7個(gè)地球日，而自轉(zhuǎn)周期則是243個(gè)地球日。也就是說(shuō)經(jīng)濟(jì)的一天要比一年長(zhǎng)18個(gè)地球日，在那里可是名副其實(shí)的度日如年吶。
由于原因還沒(méi)有定論，不過(guò)有一點(diǎn)需要注意的是，金星是太陽(yáng)系中唯一一顆逆向自轉(zhuǎn)的大行星，自轉(zhuǎn)方向是自東向西。就是說(shuō)在金星上看太陽(yáng)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(wàn)千米。這點(diǎn)距離在天文學(xué)的尺度上來(lái)說(shuō)實(shí)在是微不足道，甚至都不能稱之為距離。但是就是在這個(gè)小到可以忽略不計(jì)的距離中，足以塞下太陽(yáng)系中其他的七大行星，這足以表現(xiàn)出我們這個(gè)宇宙是多么的空曠。
照射在你身上的陽(yáng)光（每天吸一吸百年日光）
我們都知道，光從太陽(yáng)的表面到地球上只需8分多鐘，但光子從太陽(yáng)內(nèi)部產(chǎn)生到達(dá)太陽(yáng)的表面卻是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。因?yàn)樘?yáng)是一個(gè)巨大的等離子體團(tuán)，太陽(yáng)中心產(chǎn)生的光子在向外行進(jìn)時(shí)，要與太陽(yáng)內(nèi)部無(wú)數(shù)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(diǎn)一點(diǎn)的來(lái)到太陽(yáng)表面，才能獨(dú)立的以光速傳播。
平均算下來(lái)，太陽(yáng)內(nèi)部的光子大約需要百萬(wàn)年的時(shí)間才能來(lái)到太陽(yáng)表面。也就是說(shuō)你現(xiàn)在看到的陽(yáng)光很可能是在還沒(méi)有人類的時(shí)候產(chǎn)生的古老陽(yáng)光。
天王星躺著繞地球公轉(zhuǎn)
我們知道地球自轉(zhuǎn)有一個(gè)傾角，與太陽(yáng)黃道平面垂直角約成23度左右。但天王星的自轉(zhuǎn)軸傾斜的角度高達(dá)98度，可以說(shuō)是躺在軌道平面上運(yùn)行的。
就是說(shuō)天王星的運(yùn)行，好像是在打著滾兒行走，這是它的晝夜現(xiàn)象和季節(jié)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(gè)未解之謎。不過(guò)天文學(xué)家普遍認(rèn)為它如今的運(yùn)行姿態(tài)很可能是早期一個(gè)較大的星體撞擊形成的。就是說(shuō)原先天王星公轉(zhuǎn)的姿態(tài)和其他行星差別不大。后來(lái)由于受到一個(gè)大質(zhì)量天體的撞擊，導(dǎo)致其狀態(tài)大大改變，才有了今天這樣的運(yùn)行方式。
太陽(yáng)系最有存在感的行星——木星
它是太陽(yáng)系八大行星中體積最大的，大到可以充當(dāng)我們的擋箭牌。大到可以裝下太陽(yáng)系內(nèi)其余所有的行星體積是地球的1316倍，質(zhì)量是地球的318倍。它也是太陽(yáng)系中質(zhì)量最大的行星，質(zhì)量是太陽(yáng)系內(nèi)所有其他行星質(zhì)量總和的2.5倍。木星的質(zhì)量再大13倍，就會(huì)變成黑矮星！再大75倍，就會(huì)成為一顆真正的恒星。
最關(guān)鍵的是，沒(méi)有木星可能就沒(méi)有我們，木星用強(qiáng)大的引力吸引了很多像太陽(yáng)系內(nèi)部飛來(lái)的隕石，并把它們一一碾碎。如果沒(méi)有木星的庇護(hù)，地球可能早就被隕石撞的千瘡百孔了。
木星也是太陽(yáng)系所有行星中擁有“小弟”最多的，其衛(wèi)星數(shù)量79顆（已知），而其中最大的衛(wèi)星木衛(wèi)3，直徑還要大于水星，水星要哭暈在廁所了，質(zhì)量約為水星的一半是太陽(yáng)系中已知的唯一擁有磁圈的衛(wèi)星。
已知體積最大的恒星盾牌座UY Scuti
它的個(gè)頭可以裝下45億個(gè)太陽(yáng)或者2億億個(gè)地球。
如果把它放在我們的太陽(yáng)系中心，那么包括我們的地球在內(nèi)，太陽(yáng)、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(yùn)行。八大行星中有5大新星會(huì)被他吞噬。即便以光速圍繞這顆恒星跑一圈，也需要耗費(fèi)9個(gè)多小時(shí)，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(jiàn)現(xiàn)象�？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系時(shí)時(shí)刻刻都在吞并其他矮星系，只是它們相對(duì)于銀河系來(lái)說(shuō)太小，對(duì)銀河系的影響有限。根據(jù)此前的一項(xiàng)新研究，銀河系自數(shù)十億年前形成以來(lái)，一直與12個(gè)星系發(fā)生碰撞。
在過(guò)去的120億年里，銀河系已經(jīng)與12個(gè)大星系和3個(gè)較小的星系合并在一起。事實(shí)上銀河系正在與一個(gè)矮星系合并，這顆不幸的矮星系是人馬座，是被發(fā)現(xiàn)環(huán)繞銀河系的九個(gè)星系之一。在接下來(lái)的1億年里，人馬座將會(huì)徑直穿過(guò)銀河系，那時(shí)來(lái)自碰撞的強(qiáng)烈引力將會(huì)把它撕裂。
還有就是根據(jù)科學(xué)家們的研究，大約在30多億年之后，銀河系會(huì)和不遠(yuǎn)的仙女座星系，也就是M31合并，到時(shí)候不知道地球還會(huì)不會(huì)存在呢。
光年是天文大尺度距離單位。并非時(shí)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(zhì)，人類把光速作為衡量距離的精準(zhǔn)工具還有一種含義，因?yàn)楣饽臧赀@個(gè)詞，而年通常是時(shí)間的單位。即便如此，光明還是測(cè)量距離單位現(xiàn)在精確的測(cè)量光速為。
2億99792458米每秒，就是每秒鐘約30萬(wàn)公里一光年，就是光運(yùn)行一年的距離�？茖W(xué)界把這個(gè)光年定義為儒略年，為365.25天。這樣一光年的準(zhǔn)確距離為9460730472580800米，約等于9.46萬(wàn)億千米。
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