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(xiàn)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(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，我們的太陽就是這無數(shù)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(fā)現(xiàn)宇宙中有一種“暗能量”會產(chǎn)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(chǎn)生后發(fā)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(zhì)存在的主要形式是電子、光子、中微子。以后，物質(zhì)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(tǒng)，恒星系統(tǒng)又經(jīng)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(tǒng)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(fā)出，那么要經(jīng)過130億年才能到達地球。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(fā)現(xiàn)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(shù)學題，你就不難了解到，在我們已經(jīng)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(jù)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?qū)ΨQ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(zhuǎn)，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(shù)的恒星集中在一個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(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)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(nèi)斯分析了銀河系中心區(qū)的紅外觀測和其他性質(zhì)，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(zhì)量的黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù)。

　　銀河系如何運轉(zhuǎn)?太陽繞銀河系公轉(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(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)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(fā)生……

　　什么叫星系?宇宙有多少個星系和恒星?

　　天穹上的大多數(shù)光點是銀河系的恒星，但也有相當大量的發(fā)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?yōu)楹油庑窍担F(xiàn)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(jié)構(gòu)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(shù)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(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)量大約是我們太陽質(zhì)量的1萬億倍，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)量傾向于認為有7000億個太陽質(zhì)量，而據(jù)計算，1顆恒星的平均質(zhì)量是太陽的質(zhì)量的0.7倍，那么7000億個太陽質(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(shù)以千計的，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，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(qū)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(lián)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(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。

　　一般來說，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(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組成與太陽大氣差不多。按質(zhì)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(fā)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(qū)，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(zhì)量和密度?

　　只有特殊的雙星系統(tǒng)才能測出質(zhì)量來，一般恒星的質(zhì)量只能根據(jù)質(zhì)光關系等方法進行估算。已測出的恒星質(zhì)量大約介于太陽質(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個太陽質(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(zhì)的在時空中傳播的粒子。這是因為光具有雙重的性質(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(nèi)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(fā)出的光線在經(jīng)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)北極地區(qū)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(zhuǎn)周期是224.7個地球日，而自轉(zhuǎn)周期則是243個地球日。也就是說經(jīng)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(zhuǎn)的大行星，自轉(zhuǎn)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(xiàn)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(nèi)部產(chǎn)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(chǎn)生的光子在向外行進時，要與太陽內(nèi)部無數(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(nèi)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(xiàn)在看到的陽光很可能是在還沒有人類的時候產(chǎn)生的古老陽光。

　　天王星躺著繞地球公轉(zhuǎn)

　　我們知道地球自轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(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？其原因還是個未解之謎。不過天文學家普遍認為它如今的運行姿態(tài)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(zhuǎn)的姿態(tài)和其他行星差別不大。后來由于受到一個大質(zhì)量天體的撞擊，導致其狀態(tài)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(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。它也是太陽系中質(zhì)量最大的行星，質(zhì)量是太陽系內(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(nèi)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(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(nèi)，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(xiàn)象。科學家發(fā)現(xiàn)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(jù)此前的一項新研究，銀河系自數(shù)十億年前形成以來，一直與12個星系發(fā)生碰撞。

　　在過去的120億年里，銀河系已經(jīng)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(fā)現(xiàn)環(huán)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(jù)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(zhì)，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(xiàn)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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