北派小说网

第一章银河系和太阳系的发现（第1页）

第一章银河系和太阳系的发现

银河系

银河系是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系约有2000多亿个恒星。银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，太阳位于距银河中心2．3万光年处。鼓起处为银心，是恒心密集区，故望去白茫茫的一片。银河系俯视像一个巨大的漩涡，这个漩涡由四个旋臂组成。太阳系位于其中一个旋臂（猎户座臂），逆时针旋转（太阳绕银心旋转一周需要2．5亿年）。

银河系呈漩涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。有9460800000亿千米。中间最厚的部分约12000光年。太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2．3万光年。

银河系的发现经历了漫长的过程。望远镜发明后，伽利略首先用望远镜观测银河，发现银河由恒星组成。而后，T．赖特、I．康德、J．H。朗伯等认为，银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。18世纪后期，F．W．赫歇尔用自制的反射望远镜开始恒星计数的观测，以确定恒星系统的结构和大小，他断言恒星系统呈扁盘状，太阳离盘中心不远。他去世后，其子J．F．赫歇尔继承父业，继续进行深入研究，把恒星计数的工作扩展到南天。20世纪初，天文学家把以银河为表观现象的恒星系统称为银河系。J．C．卡普坦应用统计视差的方法测定恒星的平均距离，结合恒星计数，得出了一个银河系模型。在这个模型里，太阳居中，银河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距。H·沙普利应用造父变星的周光关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。他提出的模型是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在中心。沙普利得出，银河系直径80千秒差距，太阳离银心20千秒差距。这些数值太大，因为沙普利在计算距离时未计入星际消光。20世纪20年代，银河系自转被发现以后，沙普利的银河系模型得到公认。

银河系是一个巨型旋涡星系，sb型，共有4条旋臂。包含一二千亿颗恒星。银河系整体作较差自转，太阳处自转速度约220千米／秒，太阳绕银心运转一周约2．5亿年。银河系的目视绝对星等为-20．5等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生在137亿年前。

太阳系

从人类赖以生息繁衍的地球向外看，天空最引人注目的就是给人类光明和温暖的、灿烂辉煌的太阳。

太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，它的最大范围约可延伸到l光年以夕卜。太阳系的主要成员有：太阳（恒星）、八大行星（包括地球）、无数小行星、众多卫星（包括月亮），还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。

150亿年前的宇宙大爆炸诞生了宇宙，宇宙开始膨胀，并慢慢变冷，孕育了包括我们在内的太阳系。

科学家预言，不用50亿年，太阳开始逐渐膨胀并慢慢消亡，使太阳系陷入永恒的寒冷和黑暗之中。因此，要想在太阳系外寻找人类新的住所，就必须先对我们的太阳系有足够的了解。

1962年12月14日，美国“水手2号”航天探测器执行的近金星探测飞行使命标志着对行星及新的星系探索的开始。

在远古的时候，人们就注意到天上许多星星的相对位置是恒定不变的。但有5颗亮星却在众星之间不断地移动。因此人们把“动”的星星称为“行星”，“不动”的星星称为“恒星”，并给行星各自起了名字，即：水星、金星、火星、木星和土星。其中水星也称辰星，它最靠近太阳，不超过一辰（30度）。金星又叫太白星或启明星、长庚星。它光彩夺目，是全天最亮的星；火星又称“荧惑”，因它的火红颜色而得名；木星也称岁星，它大约12年运行一周天，每年差不多行经一次（全天分成十二次），古代用它来纪年；土星也称镇星或填星，因为它大约28年运行一周天，一年镇守一宿（中国古代把全天分成二十宿）。这就是人们肉眼能看见的五大行星，中国古代统称它们为“五星”，再加上太阳、月亮总称为“七曜”。

近两个世纪以来，天文学家又发现了2颗大行星（天王星、海王星）。这样，包括地球在内的8颗行星就构成了一个围绕太阳旋转的行星系统。离太阳最近的行星是水星，以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了水星和金星之外，所有的行星都有卫星。在火星和木星之间存在着数十万颗大小不等、形状各异的小行星，天文学家把这个区域称为小行星带。此外，太阳系中还有许许多多的彗星、流星以及稀薄的微尘粒和气体等。

太阳质量占太阳系总质量的99．8％，它以自己强大的引力将太阳系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围，使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转。同时，太阳又作为一颗普通恒星，带领它的成员，万古不息地绕银河系的中心运动。

太阳系起源包含两个基本问题：太阳系中形成行星的物质从何而来和行星是怎样形成的。围绕这两个问题，产生了各种各样的学说。

1755年，德国哲学家康德首先提出了太阳系起源的星云假说。他认为，太阳系是由原始星云按照万有引力定律演化而成。在这个原始星云中，大小不等的固体微粒在万有引力的作用下相互接近，大微粒吸引小微粒形成较大的团块，团块又陆续把周围的微粒吸引过来，这样，团块越来越大，而“天体在吸引最强的地方开始形成”。

引力最强的中心部分吸引的物质最多，先形成太阳。外面的微粒在太阳吸引下向其下落时，与其他微粒碰撞而改变方向，变成绕太阳做圆周运动；运动中的微粒又逐渐形成引力中心，最后凝聚成朝同一方向转动的行星。41年后，法国著名的数学家和天文学家拉普拉斯（PierreSimonLaplace）也独立提出了关于太阳系起源的星云假说。与康德的星云说不同之处在于，他认为太阳系是由炽热气体组成的星云形成的。气体由于冷却而收缩，因此自转加快，离心力也随之增大，于是星云变得十分扁平。在星云外缘，离心力超过引力的时候便分离出一个圆环，这样反复分离成许多环。圆环由于物质分布不均匀而进一步收缩，形成行星，中心部分形成太阳。继星云说之后，又相继出现了“灾变说”、“俘获说”等理论。

随着现代天体物理学和物理学的发展，特别是恒星演化理论的建立，产生了现代星云说，并逐渐占了主导地位。现代星云假说根据观测资料和理论计算，提出它的主要观点：太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云，一开始就在自转，并在自身引力作用下收缩，中心部分形成太阳，外部演化成星云盘，星云盘以后形成行星。目前，现代星云说又存在不同学派，这些学派之间还存在着许多差别，有待进一步研究和证实。

因为太阳同人类的关系太密切了，所以两个多世纪以来，许多杰出的思想家都探讨过太阳系的起源。关于太阳系的起源问题，200年来因为没有一种权威说法，因此人们提出了一种又一种假说，累计起来，已经有40种之多，但其中影响比较大的，主要有以下几种观点。

灾变学说：这个学说的首创者是法国的布封。20世纪前50年，又有一些人相继提出太阳系起源于灾变。这个学说认为太阳是先形成的。在一个偶然的机会中，一颗恒星（或彗星）从太阳附近经过（或撞到太阳上），它把太阳上的物质吸引出（或撞出）一部分。这部分物质后来就形成了行星。根据这个学说，行星物质和太**质应源于一体。它们有“血缘”关系，或者说太阳和行星是母子关系。他们都把太阳系起源归结为一次“偶然”撞击事件，而不是从演化的必然规律去进行客观的探讨，因为银河系中行星系是比较普遍的，太阳系绝不应是唯一的行星系，只有从演化的角度去探求才有普遍意义。就撞击来说，小天体如果撞击到太阳上，它的质量太小，不可能把太阳上的物质撞出来，小天体必被太阳吞噬掉。1994年彗星撞击木星就是极鲜明的例证。21块蓄核对木星发起连续的攻击，在木星表面仅引起小小一点涟漪，消化掉的是彗星。如果说恒星与太阳相撞，这种几率就更小了。因此，曾提出灾变学说的一些人，后来也自动放弃了原有的观点。

星云说：这种观点首先由德国伟大哲学家康德提出来，儿十年以后，法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一问题。

他们认为，整个太阳系的物质都是由同一个原始星云形成的，星云的中心部分形成了太阳，星云的外围部分形成了行星。然而康德和拉普拉斯也有着明显差别，康德认为太阳系是由冷的尘埃星云的进化性演变，先形成太阳，后形成行星。拉普拉斯则相反，认为原始星云是气态的，且十分灼热，因其迅速旋转，先分离成圆环，圆环凝聚后形成行星，太阳的形成要比行星晚些。尽管他们之间有这样大的差别，但是他们大前提是一致的，因此人们便把他们捏在一起，称“康德——拉普拉斯假说”。

俘获学说：这个学说认为太阳在星际空间运动中，遇到了一团星际物质。太阳靠自己的引力把这团星际物质捕获了。

后来，这些物质在太阳引力作用下加速运动。类似在雪地里滚雪球一样，由小变大，逐渐形成了行星。根据这个学说，太阳也是先形成的。但是，行星物质不是从太阳上分出来的，而是太阳捕获来的。它们与太**质没有“血缘”关系，只是“收养”关系。

尽管各种假说都有充分的观测、计算和理论根据，也都有致命的不足，所以一直也没有一种被普遍接受的假说。太阳系在等待着新的假说。