［五］宇宙

［五］宇宙

宇宙中有一部分元素集中在恒星这样高温的天体里。而在恒星与恒星之间接近真空的广阔空间里，散布着甚至比太阳重大约1000亿倍以上的物质。

天文学的发展

反射望远镜的原理：由恒星来的平行光线由抛物面镜反射集在焦点F

人类很早就开始研究星星了。巴比伦人在公元前4000年已开始系统地观测星星。公元前500年，希腊的毕达哥拉斯提出了地球是飘浮在一个空间内的球体的论断。公元前265年左右，Samos的Aristarkhos提出了太阳系的概念，即行星围绕太阳公转。但是Aristarkhos的理论一直没有得到认同。直到1750年，哥白尼才通过科学方法严密地论证出诸行星是以太阳为中心旋转的，并说明了行星的旋转轨道。直到那个时候，人们仍然认为地球是宇宙的中心。

1608年，荷兰诞生了望远镜，伽利略将其改良并用来观察星体，自此，近代天文学开始发展起来了。伽利略是第一个通过望远镜观察到木星的卫星及太阳黑点的人。

伽利略使用的是折射望远镜，利用的是透镜的折射特性。在今天，小到业余天文爱好者所用的直径200英寸的Palomar，大到天文台的大望远镜，都属于反射望远镜，由牛顿发明，其性能要比折射望远镜理想得多。

抛物面能够反射恒星发出的平行光线使其集中于焦点。因此，可在焦点直接观察，也可以放上底片拍照，还可以利用平镜将焦点上的影像反射到望远镜的侧面观察。

长期的观察使我们对太阳系有了详尽的了解，甚至对宇宙也知道了不少。

太阳系的构造

太阳及8个行星的大小比较

从上图中我们可以直观地了解到太阳和8个行星水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的大小比率。

如果把地球看成一个点，那么太阳的直径大约有9厘米，离地球约400米，离最近的恒星约2400公里。

第二张图是各行星距离太阳的比率。位于火星和木星之间的点线表示的是小行星群，它们可能是一个行星爆炸后的碎片。现在已发现的小行星已经超过了1300个，其中最大的直径有780公里。

行星绕太阳公转1周的时间各不相同，可想而知，距离太阳越远，公转一周所需的时间越长。

宇宙的形态

太阳系在宇宙中又属于一个更大的集合体，叫做“银河系”，它的形态与透镜相似，半径有5万光年（1光年是光以每秒30万公里的速度行走1年的距离，约9.5兆公里）。银河系中有大约1000亿个恒星，太阳只是其中的1个，位于银河系的边缘，距离中心大约3万光年。

我们在地球上从银河系里往外看，夏夜横跨在天空中的薄纱就是银河系边缘的景致。

仙女座的纺锤状星云（NGC891）

狮子座的旋涡星云（NGC2903）

头发座的星系团

银河系之外还有许多星系。我们在银河系里观察它们，并将它们拍成照片。如果从远处观察我们的银河系，也会是那种姿态，侧面像仙女座的纺锤状，正面像狮子座的旋涡状。

每一个星系里面都有几千亿个恒星，恒星和恒星之间的空间是非常空旷的，这些空间里的物质很稀少，1升空气中只有二三十个原子。而在地球海面附近，1升空气中就有0.54×10²³的原子。比较一下就会知道那些空间中的物质是多么稀少了。

但是星系的体积大到令我们难以想象，即使恒星间存在的物质很稀少，但将这些存在于巨大空间内的物质加在一起，竟会相当于1000亿个太阳的重量。

我们的银河系与附近的星系一起，共同构成一个小集团，叫做局部星系团。我们所熟悉的仙女座星系就在这个局部星系团中。

据估计，今天分布在宇宙中的星系约有1兆个。大部分的星系团都是由数百个至数千个星系集中起来构成的。照片是距离我们大约2亿光年的头发座星系团。