天文愛好者知識手冊

百度文庫-讓每個人平等地提升自我百度文庫-讓每個人平等地提升自我圖2四瓣簡明星圖第二節(jié)、四季星空獅子吼天——春季星空春季星空的主要星座有：大熊座、小熊座、獅子座、牧夫座、室女座、獵犬座、烏鴉座、長蛇座。

在天頂略偏東北的方向，可以看到北斗七星，斗口兩顆星的連線，指向北極星．而此時的斗柄，正指向東，所以有云：斗柄東指，天下皆春．斗柄南指，天下皆夏．斗柄西指、天下皆秋．斗柄北指，天下皆冬。春季星空的找星秘訣：由北斗七星的斗柄、北極星、大角星、角宿一和烏鴉座組成的大弧線，就是著名的“春季大曲線”。由大角星、角宿一和獅子座β星構(gòu)成的三角形，稱為“春季大三角”。春季星空歌：三月夜半觀群星，北斗七星正中天。斗柄彎彎指大角，室女明星緊相連。指極相反騎獅背，五帝雙角成等邊。獅隨小犬踩長蛇，牧夫北冕跟后面。

星河燦爛——夏季星空夏天晴朗的夜晚，我們往往可以看到滿天星斗，銀河橫亙夜空，壯麗無比。這正是我們認識星座的大好時機。夏季代表星座圖：天蝎座、天秤座、人馬座、巨蛇座、蛇夫座、武仙座、北冕座。夏季星空的找星秘訣：夏夜的銀河，橫貫?zāi)媳?，氣勢磅礴，最引人注目的是銀河帶的幾個星座?？椗呛团＠尚窃阢y河兩“岸”放射光芒，織女星是天琴座α星，牛郎星也叫河鼓二，是天鷹座α星，和銀河之中的天鵝座α星，中文名字叫天津四，構(gòu)成了“夏季大三角”。夏季星空歌：夏夜銀河天上流，河中天鵝任遨游。河西織女彈天琴，河?xùn)|牛郎駕天鷹。注意南天蝎子爬，火紅明星心宿二。南斗翻倒天蝎東，回首西北懸北斗。飛馬當空——秋季星空秋季代表星座圖：飛馬座、仙女座、三角座、仙后座、仙王座、英仙座、鯨魚座、南魚座、寶瓶座、雙魚座、白羊座、魔羯座。秋夜星空的中心是誰呢?在天頂偏西的方向，仙女座的旁邊，有四顆亮星組成一個大正方形，這就是飛馬座。它是秋夜天空的標志。獵戶威武——冬夜星空冬季雖然寒冷，但星空卻極其壯麗.冬夜的星空是壯麗的！全天最著名的獵戶座是冬夜星空的中心，它的周圍有許多明亮的星座和它組成了一幅光彩奪目的星空。

冬季代表星座圖：獵戶座、大犬座、小犬座、雙子座、金牛座、御夫座、船底座、天兔座、天鴿座。

冬季星空的找星秘訣：宿四、天狼星和南河三組成冬季大三角；五車二、北河三、南河三、天狼星、參宿七，畢宿五組成了冬季大六邊形。

冬夜星空歌：冬夜亮星撒一片，獵戶悠悠過中天。天狼巨弧連六星，參宿四坐正中間。腰帶兩頭指牛犬，天兔金黃藏南邊。小犬在東御夫北，雙子五車訪英仙。

往東看，獅子星座——這個春季星空的代表星座已經(jīng)露出了頭，它預(yù)示著，寒冬很快就要過去了，春天即將來臨。第二章、認識天球坐標為了確定天體的位置而在天球上建立的參考坐標系。天球是為研究天體的位置和運動而引用的一個假想圓球，它以觀測者為球心，任意距離為半徑。把天體沿視線方向投影到這個圓球上，以投影點代表天體在天球上的位置?？梢越⒉煌奶烨蜃鴺讼祦砹慷忍祗w的位置。實際星星和我們的距離有遠有近，我們看到的是它們在這個巨大的圓球球面上的投影，這個假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個天球中央。和地理坐標系相類似，人們把天球也憑想象劃分成經(jīng)緯網(wǎng)，建立起天球坐標系。經(jīng)線和緯線從地球向外膨脹到達天球的內(nèi)表面。這時它們分別又有了新的名字——赤經(jīng)和赤緯。把地球赤道無限擴大投射在天球上，形成天赤道;地球兩極投射到天球上形成北天極和南天極。天球上和天赤道平行的圓圈，叫做赤緯圈;通過天球兩極并與赤緯圈垂直的大圓叫做赤經(jīng)圈。星星在天球上的兩個球面坐標是赤緯(以希臘字母β表示)和赤經(jīng)(以希臘字母α表示)。一顆星的赤緯是通過該星的赤緯圈和天赤道之間的角度，從天赤道起沿通過該星的赤經(jīng)圈來量度，在天赤道以北的記作"+"，在天赤道以南的記作"-"例如織女星的赤緯是+38°47'01"，全天空中最明亮的天狼星的赤緯是一16°42'58¨。一顆星的赤經(jīng)是通過該星的赤經(jīng)圈和通過春分點的赤經(jīng)圈之間的角度，從春分點起沿天道按逆時針轉(zhuǎn)動方向(從天北極方向觀察)量度。從0°~360°或從0時到24時。例如，織女星的赤經(jīng)是18時36分秒；天狼星的赤經(jīng)是6時45分08.9秒。在天文學(xué)中，測量角度經(jīng)常采用時、分、秒作單位，它們和度、分、秒的關(guān)系是24時=360°，1時=15°，l分=15'，1秒=l5"。春分點為赤經(jīng)的起始點。在天球上建立起赤道坐標系，每顆恒星都有它們的赤經(jīng)α和赤緯δ，這一對坐標能夠唯一地確定天上一顆星的位置。顯然，這對人們精確研究恒星的位置和位置變化是非常方便的。天球上的方向和距離天球上的方向也是以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的。簡單地說，它是地球上的方向的延伸。天球周日運動的方向，就是向西；與此相反的方向，則為向東。值得注意的是，若在天外俯視天北極，天球周日運動（向西）是順時針方向旋轉(zhuǎn)；而在地球上仰視天北極，則天球周日運動（向西）是呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

地球上的距離，有角距離和線距離。但在天球上，只有角距離而沒有線距離，因為天球的大小是任意的。天球上的任何一點，都只代表一個空間方向；任何兩點間的弧長，實際上就是兩個方向間的夾角。第三章、天體周日視運動和太陽周年視運動天體的周日視運動由于地球的自轉(zhuǎn)，地面上的觀測者所看到的天體，在一個恒星日內(nèi)，在天球上自東向西沿著與赤道平行的小圓圈轉(zhuǎn)過一周，這種直觀的運動稱為天體的周日視運動。天體的周日視運動雖然周期相同，但視速度不一樣，赤緯0°處最大，隨赤緯增高而減小，到南北天極為0。不僅如此，從不同的緯度看天體的周日視運動，有不同的運行狀況：在北極看，天體以天頂為中心，作與地平面平行的圓周視運動。因此，在那里看來，天體既不升，也不落，永遠保持在一個高度。但南半個天球的天體卻完全看不到。在赤道與兩極之間的地區(qū)，天體周日視運動的路線與地平面斜交。有些天體每日上升和下落，有些天體永不上升或永不下落。在赤道上看來，天體視運動的路線是沿著垂直于地平面的圓周，自東向西作周日視運動，所以那里的人們看到天體是直上直下地移動。在這里，同一天晚上，既可以看到天球北半部的天體，也可以看到天球南半部的天體。北半球各種天體以北極星（北極星的高度與當?shù)鼐暥鹊亩葦?shù)相同）為中心作逆時針方向的周日視運動；南半球各種天體以南極星（假象的星，它的高度與當?shù)鼐暥鹊亩葦?shù)相同)為中心作順時針方向的周日視運動；赤道地區(qū)各種天體垂直于地平面東升西落。行星的視運動恒星與行星的視運動，在這里我并不打算和大家討論恒星和行星的在物理上的分別。想同大家討論的是恒星與行星在天球上運動的特點。恒星的「恒」字代表他在天球上的位置是永恒不變，在天球這篇文章中提及恒星在天空中移動的方向并不是雜亂無章的，而且星座的形狀并不會改變。恒星從東方的地平線爬上來，爬到最高點（中天），然后往西方沉下去。看起來就像整個天球圍繞著地球旋轉(zhuǎn)一樣。(注：事實上，恒星在天球上的位置其實是會變化的，我們稱恒星在天球上的運動為自行，但恒星的移動非常非常緩慢，非要經(jīng)過數(shù)十年的時間，再加上精確的量度，才能夠偵測出來)。行星的「行」字代表它們并不會一永遠停在同一個星座內(nèi)，它們會在天球上的黃道附近四處闖蕩，它們會四處亂闖，是由于它們和地球一樣，皆會繞著太陽公轉(zhuǎn)。以下是一些應(yīng)用于描述行星在天球上運行的常見名詞：「順行」、「逆行」及「留」太陽系內(nèi)的行星繞著太陽公轉(zhuǎn)的方向是自西向東。由于各行星公轉(zhuǎn)的速度及在其軌道上的位置不同，在地球上觀測行星時，行星移動的方向與地球公轉(zhuǎn)方向相同（即自西向東移動），這時叫「順行」，相反方向時叫「逆行」，當順行轉(zhuǎn)成逆行時，或逆行轉(zhuǎn)成順行時，這時行星看來好像停留不動叫「留」。以下是一些應(yīng)用于描述行星與地球在公轉(zhuǎn)軌道上相對應(yīng)的名詞：「合」及「沖」行星與地球分別在其公轉(zhuǎn)軌道上運行，當行星、地球及太陽成一直線時叫「合」或「沖」。就內(nèi)行星（即在地球軌道內(nèi)的行星，水星和金星就是內(nèi)行星）而言，太陽在行星與地球之間時，叫「上合」，行星在太陽與地球中間時叫「下合」。就外行星（即在地球軌道外的行星，火星、木星、土星、天王星、和海王星就是外行星）而言，太陽在行星與地球之間時叫「合」，而地球在行星與太陽中間時叫「沖」，此時行星與地球的距離最近是觀測的最好時機?！复缶唷梗河捎趦?nèi)行星（即水星和金星）的軌道在地球軌道之內(nèi)。從地球看來，它們和太陽永遠形影不離，由太陽東面走到太陽西面，再回到東面。由于它們和太陽靠得很近，所以我們只能在日出前或黃昏后看到它們。當內(nèi)行星、地球和太陽三顆星所成的角距最大時叫「大距」，可以進行觀測的時間最長。行星在太陽東邊叫「東大距」，日落后行星會出現(xiàn)在的西面地平在線，此時是觀測內(nèi)行星的最好時機?！肝鞔缶唷辜幢硎拘行窃谔柕奈鬟叀Ｈ粘銮靶行菚臇|面地平線升上，因為需要在日出前觀測，所以觀測條件不及「東大距」。還有，在日出前出現(xiàn)的金星，我們稱為晨星，在日落后才出現(xiàn)的便稱為昏星?！噶枞铡埂噶枞铡故翘煜笾小甘场沟囊环N，其原理與日食很相似，是內(nèi)行星從地、日間通過，我們見到一個黑點在日面緩緩掠過，如水星凌日及金星凌日。水星的軌道和黃道面之間有七度的夾角，每年五月和十一月地球經(jīng)過水星軌道的升交點和降交點附近時，如果水星剛好下合日，就會發(fā)生水星凌日的現(xiàn)象。水星與太陽相距較遠，水星直徑大約只有太陽的二百八十五分之一，所以我們用望遠鏡以投影法觀測水星凌日，僅能見到一顆小黑點從太陽面緩緩地掠過。太陽的周年視運動如果我們把浩瀚的宇宙看成一個天球的話，那么宇宙中的88個星座則把整個天球分成了北天球和南天球兩大部分。根據(jù)每個星座的大部分面積是在北天或在南天，分別被稱為北天星座或南天星座。根據(jù)這種劃分法，北天星座有28個，南天星座有48個，另外12個為黃道星座。那么黃道是什么意思？黃道星座又是指什么呢，地球繞著太陽公轉(zhuǎn)，一年轉(zhuǎn)完一圈。地球公轉(zhuǎn)時，從地球上看太陽，太陽在天球上、眾星間緩慢地移動著位置，方向與地球公轉(zhuǎn)方向相同，即自西向東，也是一年移動一大圈，叫做太陽的周年視運動。太陽周年視運動在天球上的路徑，就是黃道。換句話說：地球公轉(zhuǎn)軌道平面無限擴大而與天球相交的大圓，就是黃道。

黃道經(jīng)過88個星座中的13個，除了蛇夫座的一小部分之外，從春分點所在的雙魚座數(shù)起，它們是雙魚座、白羊座、金牛座、雙子座、巨蟹座、獅子座、室女座、天秤座、天蝎座、人馬座、摩羯座、寶瓶座，統(tǒng)稱為黃道十二星座。黃道星座名稱確實經(jīng)過多次變遷，很多與神話有關(guān)，多數(shù)是以動物名稱命名。為什么要特別分出黃道星座呢？它們有些什么特殊性太陽在黃道上移動，其他行星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道與地球公轉(zhuǎn)軌道之間相交成一個不大的角度，也就是說，各行星與黃道之間相交成一個不大的角度，稱為軌道傾角。九大行星中，除了冥王星之外，軌道傾角最大的是水星，達7°，其余行星軌道傾角一般都在1°～3°之間，冥王星則超過17°。這表明，除了冥王星之外，其他所有所有行星不管它移動到了什么地方，它們在星空中的位置永遠是在黃道兩側(cè)不遠的天空范圍內(nèi)，它們經(jīng)常在這個或那個黃道星座里出現(xiàn)或經(jīng)過，從不到其他星座里去。黃道兩側(cè)各8°，共16°寬的天區(qū)，被稱為黃道帶，也叫獸帶。黃道帶是日月行星等天體出沒的場所，是它們經(jīng)天而過的的走廊。除了這種特性外，黃道星座的大小也是各不相同。最大的黃道星座是處女座，它所占天球上的面積為1294平方度，是整個天球面積41253平方度的1/32多。獅子座也是比較大的黃道星座，面積約947平方度。面積列在最后兩位的黃道星座是白羊座和摩羯座，分別為441和414平方度。最小黃道星座的面積只及最大的1/3還不到。黃道的表示法跟地球赤道類似，地球赤道在東西方向以英國格林尼治天文臺為起點，用經(jīng)度劃分表示。由此向東為東經(jīng)，從東經(jīng)0°到東經(jīng)180°；向西為西經(jīng)，從西經(jīng)0°到西經(jīng)180°；東、西經(jīng)180°重疊在一起。黃道在東西方向上用"黃經(jīng)"來表示，從東往西一圈為0°到360°，且規(guī)定黃道與天球赤道的交叉點--春分點為起點，黃經(jīng)0°。黃道環(huán)天球一周為360°，可是12個黃道星座在東西方向上并非都一般長，有長有短。最長的是室女座，在黃道上長44°，幾乎是黃道全長的1/8；最短的是巨蟹座，只有20°。第四章、太陽系天體太陽系就是我們現(xiàn)在所在的恒星系統(tǒng)。它是以太陽為中心，和所有受到太陽引力約束的天體的集合體：8顆行星冥王星已被開除、至少165顆已知的衛(wèi)星，和數(shù)以億計的太陽系小天體。這些小天體包括小行星、柯伊伯帶的天體、彗星和星際塵埃。廣義上，太陽系的領(lǐng)域包括太陽、4顆像地球的內(nèi)行星、由許多小巖石組成的小行星帶、4顆充滿氣體的巨大外行星、充滿冰凍小巖石、被稱為柯伊伯帶的第二個小天體區(qū)。在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面、太陽圈和依然屬于假設(shè)的奧爾特云。太陽太陽是距離我們最近的一顆恒星，從科學(xué)的角度看，太陽只是銀河系的一顆普通的恒星，但是對人類來說,它是一切生命的來源，無論在中國還是外國，古時候沒有一個民族不把太陽當做神靈來崇拜的。太陽的直徑約為140萬千米，大小是地球的萬倍。與地球到平均距離約為千米。像銀河系的其它天體一樣，太陽是個不斷燃燒，自身發(fā)光發(fā)熱的天體，它以強大的引力制約著地球和太陽系的天體在各自的軌道上運動。太陽的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)：按質(zhì)量計，太陽的物質(zhì)組成是：氫占了絕大多數(shù)。約占71%，其次是氦，約占27%。另外還有其它微量的重元素。太陽的結(jié)構(gòu)從里到外依次是：日核、輻射區(qū)、對流層。對流層之外是太陽外層大氣，也分為三層：光球、色球和日冕。日核：太陽的核心部分，亦稱核反應(yīng)區(qū)，核心區(qū)域處于高密度、高溫和高壓狀態(tài)，是太陽巨大能源發(fā)源地。太陽的巨大能量主要是由氫原子聚變?yōu)楹ぴ赢a(chǎn)生的。輻射區(qū)：日核外面一層稱為輻射層，這里的溫度已經(jīng)急劇降低，在輻射區(qū)，對來自日核的能量極高的光子進行吸收，再發(fā)射實現(xiàn)能量傳遞，使高能光子轉(zhuǎn)化為低能量光子。對流層：能量在對流層的傳遞比在輻射層傳遞快得多。對流層中大量氣體以對流方式實現(xiàn)能量的傳輸?？偨Y(jié)：日核中產(chǎn)生的輻射能從來自太陽中心在奔向太陽表面的過程中，一再和日核外面的氣體相撞。一個伽馬光子要曲折的經(jīng)歷幾百萬年方能來到太陽的表面。每一次碰撞使光子的性質(zhì)發(fā)生變化。波長依光譜順序改變。自高能量的伽馬射線和X射線到紫外線，再經(jīng)由可見光而至波長較長的紅外線和無線電波。光子在太陽內(nèi)部要經(jīng)過幾百萬年才能到達太陽表面，而光線從太陽表面?zhèn)鞑サ降厍蛏霞s7分多鐘的時間。光球?qū)樱浩綍r人們所觀察到的太陽視園面實際上就是光球?qū)?。幾乎所有的可見光都是從光球?qū)由习l(fā)射的。光球?qū)由献铒@著的現(xiàn)象是太陽黑子?？雌饋砗孟袷侨彰嵘系暮诎呋颉翱友ā?，它們大小不一，常常成群結(jié)隊出現(xiàn)。黑子并不是絕對的黑。只是它的溫度比它的周圍低1000多度。觀測研究表明，黑子實際上是具有強磁場的溫度低于光球的漩渦。此外通過專業(yè)太陽望遠鏡可以看到，光球面上存在著不隨時間變化的均與分布的米粒狀氣團，它們表面為游離的起伏運動，稱為米粒組織。色球?qū)樱涸谌杖硶r，當光球?qū)颖辉铝镣耆谧?，天暗下來，人們可以看到在“黑太陽”周圍鑲著一個美麗的玫瑰紅色的環(huán)圈，上面跳動著鮮紅的火舌，這就是太陽的色球?qū)?，位于光球?qū)又?。色球酷似燃燒的草原。玫瑰紅色的火舌如烈焰升騰。有的呈流煙狀，有的呈環(huán)狀，當呈環(huán)狀時，我們稱之為日珥?；顒拥娜甄砭拖裉栭L出了長長的耳朵。在色球?qū)由细胀ǖ拇嬖谥鵁o數(shù)的針狀物的高溫等離子體，實際上都是明亮細小的火舌。在色球?qū)踊蛏蚝腿彰嶂g有時會發(fā)生劇烈的爆炸現(xiàn)象——太陽耀斑。其特征是日面上（常在太陽黑子群上空）突然出現(xiàn)迅速發(fā)展的亮斑。其壽命僅僅幾分鐘到幾十分鐘。亮度上升迅速，下降較慢。除了日面上局部突然變亮外，它更表現(xiàn)為從射電波段到X射線波段的輻射通量突然增大，與此同時還有大量的高能粒子和等離子體噴發(fā)。短短的一二分鐘內(nèi)，太陽耀斑可釋放出巨額能量。對地球的空間影響很大。日冕：一般人們只能在日全食時才能看到日冕。日全食發(fā)生時，在月掩日輪的周圍浮現(xiàn)出銀白色的光區(qū)，這就是太陽的最外大氣日冕。日冕的溫度高達兩百萬開，其中的物質(zhì)密度特別低，日冕實際上是一大團熾熱的、稀薄的等離子體。其中主要成分是質(zhì)子，高度電離的離子和高速的自由電子。由于日冕具有高溫而膨脹，其中的氣體動能比較大，可克服太陽引力向太空膨脹，形成不斷發(fā)射的穩(wěn)定的粒子流，稱為“太陽風(fēng)”，一般太陽風(fēng)有冕洞發(fā)出。行星水星，我國古代稱之為“辰星”，在我們地球上看水星是很困難的，由于水星離太陽太近了，所以它基本上被太陽的光輝所遮住，一年我們能看到水星的機會只有6-7次，而且都是在傍晚太陽剛落山或早晨太陽升起之前看到它。水星距太陽五千八百萬公里，是太陽系中和太陽最近的行星。沒有衛(wèi)星，同時水星是太陽系大行星中最小的，赤道半徑為2439公里。它的公轉(zhuǎn)周期約為八十八個地球日，自轉(zhuǎn)周期約為五十九個地球日。水星最顯著的特點是它的表面寧靜平滑很像月球，遍布為數(shù)眾多的環(huán)形山和小隕石坑，還有輻射紋、平原、裂谷、盆地等地形，并且水星上的環(huán)形山一般比月球上的要小。此外水星上還有一個巨大的同心圓構(gòu)造，就像一個巨大的盆地，直徑約1300公里，它位于水星赤道地帶，由于特別酷熱，被命名為“卡路里盆地”，據(jù)信為一個巨型隕星撞擊而成。水星沒有衛(wèi)星。水星只有極稀薄的大氣，加之距太陽太近，在太陽熾熱的烘烤下，其向陽面的溫度最高時可達673攝氏度，但它背面的夜間溫度卻為零下160攝氏度，晝夜溫差是太陽系行星表面溫差最大的。此外水星還有一個重要特點就是高密度太陽系的第二顆行星，也是離我們地球最近的一顆行星——金星，金星也許是大家印象最深刻的它的亮度是全天除太陽月亮以外最亮的，比著名的天狼星（除太陽外全天最亮的恒星）還要亮14倍，猶如一顆耀眼的鉆石，于是古希臘人而羅馬人則稱它為維納斯（Venus）——美神。中國古代稱之為長庚、啟明、太白，當出現(xiàn)在黎明前東方天空，我們稱為“啟明”；出現(xiàn)在黃昏后西方天空，我們稱為“長庚”。此外金星的半徑6073公里，金星的直徑只比地球小653公里，質(zhì)量約是地球的81%。有所以人們稱金星是地球的孿生姐妹，但當我們真正走進金星時，我們會發(fā)現(xiàn)這是兩個完全不同的星球。金星周圍有濃密的大氣和云層。這些云層為金星表面罩上了一層神秘的面紗。只有借助于射電望遠鏡才能穿過這層大氣，看到金星表面的本來面目。金星大氣中，二氧化碳最多，占97％以上。同時還有一層厚達20到30公里的由濃硫酸組成的濃云。由于濃密的云層和二氧化碳的溫室效應(yīng)，金星表面溫度高達攝氏465至攝氏485度，大氣壓約為地球的90倍，金星的表面溫度很高，不存在液態(tài)水，加上極高的大氣壓力和嚴重缺氧等殘酷的自然條件，金星不可能有任何生命存在。所以那里完全是一個令人窒息的環(huán)境。金星的表面因有濃密的大氣保護，相對說來，地勢比較平坦，不像月球、水星、火星那樣有眾多的環(huán)形山?；鹕郊盎鹕交顒釉诮鹦潜砻鏋閿?shù)很多。至少85%的金星表面覆蓋著火山巖。大量的熔巖流經(jīng)幾百公里，填滿低地，形成了廣闊的平原。除了幾百個大型火山，100000多座小型火山口點綴在金星表面。從火山中噴出的熔巖流產(chǎn)生了了長長的溝渠，范圍大至幾百公里，其中一條的范圍超過7000公里。此外金星上的一天相當于地球上的243天，而它的一年卻只有225天。金星的自轉(zhuǎn)很特別，是太陽系內(nèi)唯一逆向自轉(zhuǎn)的大行星，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自東向西。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星逆向自轉(zhuǎn)現(xiàn)象有可能是很久以前金星與其它小行星相撞而造成的，但是現(xiàn)在還無法證明。太地球是太陽的從里往外數(shù)第三顆行星，距太陽大約有億公里。地球每天繞太陽運行一圈，每小時自轉(zhuǎn)一圈。它的赤道半徑為6378公里。地球內(nèi)部可分為地殼、地幔和地核三大部分。地殼厚約30km，地幔厚約2840km，地核厚約3500km。每一部分又可細分。地核可分為外部液態(tài)地核和內(nèi)部固態(tài)地核，地幔可分為上地幔和下地幔，地殼則可分為海洋地殼和大陸地殼。地球是一個活躍的行星。根據(jù)板塊構(gòu)造說，地殼由幾大板塊構(gòu)成，這些板塊漂浮在熾熱的地幔上緩慢移動。它的運動方式基本有兩種：擴張和縮小。擴張運動表現(xiàn)為兩個板塊相互遠離，地下巖漿涌出形成新的地殼；縮小運動表現(xiàn)為兩個板塊相互碰撞，一個板塊鉆到另一板塊的下面，在地幔的高溫中逐漸消融。在板塊交界處常常存在許多巨大的斷層，地震頻繁，火山眾多。地球的外殼非常年輕，它不斷受到大氣、水和生物的侵蝕，并在地質(zhì)運動中不斷地重建。所以地球表面沒有像月球那樣坑坑洼洼地遍布隕石坑。這樣的地殼構(gòu)造在太陽系中是獨一無二的。地球有一個適合生物生存的大氣層。在這個大氣層中氮氣占78%，氧氣占21%，余下的1%是其他成份。地表年平均氣溫15攝氏度，平均氣壓千帕。地球初步形成時，大氣中存在有大量的二氧化碳，但是到今天，它們幾乎都被結(jié)合成了碳酸鹽巖石，少量溶入了海洋或被植物消耗掉了。地殼板塊構(gòu)造運動與生物活動共同維持著二氧化碳的循環(huán)。大氣中仍然存在的少量二氧化碳帶來了溫室效應(yīng)，這對維持地表氣溫極其重要。溫室效應(yīng)使地球年平均氣溫從早期的-21℃提高到了宜人的14℃，沒有它海洋將會結(jié)冰，生命將不復(fù)存在。而隨著社會的發(fā)展，人類將大量的二氧化碳被排放到了大氣中：過多的二氧化碳會使溫室效應(yīng)變得越來越嚴重。我們不希望地球變得像金星般炎熱。地球是太陽系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自轉(zhuǎn)與富含鎳鐵熔巖的地核共同形成了一個巨大的磁氣圈。在太陽風(fēng)的吹拂下，磁氣圈的形狀被扭曲成水滴狀。它與大氣一同擔(dān)當了阻止來自太陽和其它天體有害射線的任務(wù)。地球的大氣還使我們免受流星雨的襲擊，大多的隕石在它們到達地面前便已燒毀了。月球是地球唯一的衛(wèi)星，它的直徑約1738公里，是地球的1/4，月球上最顯著的特征是環(huán)形山，幾乎布滿了整個月面。最大的環(huán)形山是南極附近的貝利環(huán)形山，直徑295千米，比海南島還大一點。小的環(huán)形山甚至可能是一個幾十厘米的坑洞。當我們?nèi)庋劭丛虑蛏峡梢园l(fā)現(xiàn)月亮上有明亮的地方，也有較暗的地方，我們通常把月球上亮的地方稱之為月陸，暗的我們稱之為月海。月海的地勢一般較低，類似地球上的盆地，月海比月球平均水準面低1-2千米，已確定的月海有22個，其中最大的“風(fēng)暴洋”面積約五百萬平方公里，差不多九個法國的面積總和。而明亮的部分是月陸，一般比月海水準面高2-3千米，由于它返照率高，因而看來比較明亮，那里層巒疊嶂，山脈縱橫，到處都是星羅棋布的環(huán)形山。太陽系的第四顆行星就是我們所熟悉的火星，在太陽系中火星的環(huán)境與地球的最類似，火星的晝夜略長于地球，也有四季變化，火星極冠的永凍土表明火星上有水資源，干涸的河床表明火星曾今有過溫暖濕潤的氣候，因此火星有么有生命是重要的探測目標，火星的赤道半徑為3332公里，只有地球半徑的一半，質(zhì)量為地球的1/9，表面重力加速度僅為地球的2/5，所以導(dǎo)致火星大氣稀薄?；鹦窃谝箍罩新燥@橘紅色，是由于它富含氧化鐵，遍地都是紅色的土壤和巖石，在西方稱為戰(zhàn)神瑪爾斯，中國則稱為“熒惑”。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩(wěn)定的液態(tài)水體。火星表面的平均大氣溫度為零下23攝氏度。有稀薄的大氣，其中95%是二氧化碳?；鹦堑拇髿庖灿性?、霧，霜和風(fēng)暴等現(xiàn)象。在火星的黎明前后，有時候會出現(xiàn)晨霧彌漫，而塵暴是火星大氣的顯著現(xiàn)象，每個火星年都將發(fā)生發(fā)生數(shù)百次區(qū)域性的塵暴，有時甚至?xí)l(fā)生全球性的塵暴?；鹦莾蓸O皆有水冰與干冰組成的極冠，會隨著季節(jié)消長，在北半球是冬天，北極冠增大，南半球是夏天，南極冠減少。相反，當北半球到了夏天，北極冠也會隨之減少?；鹦潜砻嫔系?，主要有：環(huán)形山和火山。此外還有干涸河床、峽谷、盆地、盾形火山、風(fēng)吹沙丘等地貌。和月面相比，火星上環(huán)形山的數(shù)量要少得多，，火星上南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被熔巖填平的低原，南方則是充滿隕石坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷亦分布各地，南北極則有以干冰和水冰組成的極冠，風(fēng)成沙丘亦廣布整個星球?；鹦堑牡蛪合?，水無法以液態(tài)存在，只在低海拔區(qū)可短暫存在。而冰倒是很多，如兩極冰冠就包含大量的冰。是太陽系九大行星中最大的一顆，按離太陽由近到遠的次序，它排第五。木星是夜空中最亮的幾顆星之一，僅次于金星，通常比火星亮（除火星沖日時以外），有時比最亮的恒星天狼星還亮。木星的赤道半徑為71400公里，為地球的倍；體積超過地球的1500多倍；質(zhì)量是地球的318倍，是太陽系所有其他行星總質(zhì)量的兩倍半，同時木星的自轉(zhuǎn)速度也是太陽系中最快的，赤道自轉(zhuǎn)一周為9小時50分30秒。木星沒有固體表面而是一個流體行星，木星的主要成分是氫和氦，其中90%為氫。它擁有濃密的大氣，通常我們看到的外貌就是木星的大氣。木星大氣下面沒有固體表面，只有液體氫分子組成的外層，再往里的中間層是液態(tài)的金屬氫，中央有一個巖石物質(zhì)組成的核。木星很快的旋轉(zhuǎn)速度帶動它的大氣層頂端的云層，將云層被拉成，用望遠鏡觀測木星，可以看到一系列與赤道平行的明暗交替分布的云帶。云帶的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且激烈運動著。其表現(xiàn)之一就是渦流。小的渦流（卵形斑）壽命僅1-2日，大的壽命可達幾年甚至更久。在尺度為1000公里以下，大氣運動及其紊亂，但在大尺度上，大氣運動其實相當有序，大氣運動最主要的特征是有交替的東西向環(huán)流，其中木星表面最顯著的特征是大紅斑，呈蛋形，大紅斑寬約14000公里，長為30000公里，里面至少可以裝下三個地球，它實際上是一個含有紅磷化合物的大氣旋渦。木星其實還有一個光環(huán)，但長期以來一直沒有被我們發(fā)現(xiàn)，這是因為木星的光環(huán)是由許多黑色的碎石塊構(gòu)成，不易反射太陽光，所以比較暗淡。目前共發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星63個，其中木衛(wèi)二是最神秘的一個，它的表面上覆蓋著一層厚約100公里的冰幔層，使其成為近似于白色的星球，據(jù)推測，木衛(wèi)二的冰層之下存在著一個巨大的海洋，里面有可能存在原始生命，這還要等待科學(xué)的進一步探索。土星是太陽系中體積和質(zhì)量僅次于木星的大行星，按離太陽由遠及近位列第六顆。用望遠鏡觀察土星，從望遠鏡里看去，土星好象是一頂漂亮的遮陽帽飄行在茫茫宇宙中。它那淡黃色的、橢圓形狀的星體四周飄拂著絢爛多姿的彩云，腰部纏繞著光彩奪目的光環(huán)，可算是太陽系中最美麗的行星了。

土星的赤道半徑約為6萬公里，體積為地球的740倍，質(zhì)量為地球的95倍，所以其平均密度只有克/厘米。比水的密度還要小。水星的自轉(zhuǎn)很快，赤道自轉(zhuǎn)周期為10小時14分。由于快速自轉(zhuǎn)，使其形狀變扁，是太陽系中形狀最扁的一個。土星擁有濃密的大氣，其大氣的主要成分是氫和氦，還有甲烷、氨。土星也是一個流體行星。土星呈淡黃色，北極區(qū)呈淺藍色，大氣中翻騰著由稠密的氨晶體組成的云，云上呈現(xiàn)一些斑點、暈圈、絲條和旋渦動態(tài)結(jié)構(gòu)，還有一些彩色的亮紋和暗紋。土星最大的特征是它的光環(huán)，土星的光環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，千姿百態(tài)?？瓷先ハ褚粡埓T大無比的密紋唱片。實際上土星環(huán)都是由大小不等的碎塊顆粒組成，大小相差懸殊，大的可達幾十米，小的不過幾厘米或更小。它們外包一層冰殼，由于太陽光的照射，而形成了動人的明亮光環(huán)。實際上土星環(huán)很寬，也很薄，整個光環(huán)寬約20萬公里，但其平均厚度不超過150米。土星目前共發(fā)現(xiàn)34顆衛(wèi)星，其中土衛(wèi)六是其中最大的一顆，也是太陽系中唯一一顆有濃密大氣的衛(wèi)星，它的大氣比地球還要濃密，表面大氣壓是地球的。土衛(wèi)六大氣的主要成分是氮，其次還有氬和甲烷，還有一些其它的微量元素，包括分子氫、乙烷、乙烯等碳氫化合物。這些成分為有機物甚至原始生命提供了可能。所以土衛(wèi)六是目前太陽系中最有可能存在生命的星球。天王星按離太陽由近及遠的次序為第七顆。天王星的赤道半徑約25400公里。體積約為地球的65倍，在九大行星中僅次于木星和土星。天王星存在著濃密的大氣。在望遠鏡中，天王星是一個藍綠色的圓面。天王星大氣的主要成分是氫和氦，還包含較高比例的由水、氨、甲烷結(jié)成的“冰”，與可以察覺到的碳氫化合物。他是太陽系內(nèi)溫度最低的行星，最低的溫度只有49K。但天王星最顯著的特征是天王星的赤道面與軌道面的為97度多，也就是說它的自轉(zhuǎn)軸幾乎倒在它的軌道平面上。海王星是太陽系中最遠的氣體巨行星。它的赤道半徑是24600公里。體積是地球的60倍。海王星上的一年相當于地球上的165年。它有8顆衛(wèi)星，其中的6顆是被旅行者號(Voyager)發(fā)現(xiàn)的。海王星上的一天長16小時分鐘。海王星被很厚的濃密云層包圍著，在海王星大氣中有氫、甲烷和氨等氣體，所以海王星的顏色為深藍色。海王星的大氣有太陽系中的最高風(fēng)速，是太陽系中大氣活動最猛烈、表面風(fēng)速最快的行星，其風(fēng)速達到超音速速度直至大約2,100km/h。在海王星南半球有一個巨大的風(fēng)暴系統(tǒng)，即所謂的“”，其中的風(fēng)速達到每秒5百多米，超過地球上的聲速。第三節(jié)、矮行星、小行星與彗星矮行星（dwarfplanet，亦稱侏儒行星）是重新對內(nèi)分類后新增加的一組獨立天體，此定義僅適用于太陽系內(nèi)。簡單來說矮行星介乎于與這兩類之間。目前將矮行星定義為：以軌道繞著太陽的天體，有足夠的以自身的克服固體應(yīng)力，使其達到的形狀（幾乎是球形的），未能清除在近似軌道上的其他小天體，不是行星的，或是其他非恒星的天體。目前被列為矮行星的天體有、、、、5顆。小行星是太陽系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽運動，但體積和質(zhì)量比行星小得多的天體。太陽系中大部分小行星的運行軌道在火星和木星之間，稱為小行星帶。另外在海王星以外也分布有小行星，這片地帶稱為柯伊伯帶。至今為止在太陽系內(nèi)一共已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約70萬顆小行星，但這可能僅是所有小行星中的一小部分，只有少數(shù)這些小行星的直徑大于100千米。彗星，中文俗稱“掃把星，是太陽系中小天體之一類。由冰凍物質(zhì)和塵埃組成。當它靠近太陽時即為可見。太陽的輻射使彗星物質(zhì)蒸發(fā)，在冰核周圍形成朦朧的彗發(fā)和一條稀薄物質(zhì)流構(gòu)成的彗尾。由于太陽風(fēng)的壓力，彗尾總是指向背離太陽的方向。彗星沒有固定的體積，它在遠離太陽時，體積很小；接近太陽時，彗發(fā)變得越來越大，彗尾變長，體積變得十分巨大。彗尾最長竟可達2億多千米。彗星的質(zhì)量非常小，絕大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度每立方厘米約1克。彗發(fā)和彗尾的物質(zhì)極為稀薄，其質(zhì)量只占總質(zhì)量的1%-5%，甚至更小。彗星物質(zhì)主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等組成，而彗核則由凝結(jié)成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和塵埃微?；祀s組成，是個“臟雪球。彗星的軌道有橢圓、拋物線、三種。橢圓軌道的彗星又叫周期彗星，另兩種軌道的又叫。彗星的起源是個未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個特大彗星區(qū)，那里約有1000億顆彗星，叫，由于受到其它恒星引力的影響，一部分彗星進入太陽系內(nèi)部，又由于的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被“捕獲”成為短周期彗星。彗星是一種很特殊的，與生命的起源可能有著重要的聯(lián)系。彗星中含有很多氣體和揮發(fā)成分。根據(jù)光譜分析，主要是C2、CN、C3、另外還有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子團。這說明彗星中富含有機分子。第五章、月相及相關(guān)內(nèi)容一、月相定義隨著月亮每天在星空中自西向東移動一大段距離，它的形狀也在不斷地變化著，這就是月亮位相變化，叫做月相?！叭擞斜瘹g離合，月有陰晴圓缺”，這里的圓缺就是指“月相變化”：在地球上所看到的月球被日光照亮部分的不同形象。月相是天文學(xué)中對于地球上看到的月球被太陽照明部分的稱呼。月球繞地球運動，使太陽、地球、月球三者的相對位置在一個月中有規(guī)律地變動。地球上的人所看到的、被太陽光照亮的月球部分的形狀也有規(guī)律地變化，從而產(chǎn)生了月相的變化。另一個原因是月球不發(fā)光、不透明。月球環(huán)繞地球旋轉(zhuǎn)時，地球、月球、太陽之間的相對位置不斷地變化。因為月球本身不發(fā)光，月球可見發(fā)亮部分是反射太陽光的部分。只有月球直接被太陽照射的部分才能反射太陽光。我們從不同的角度上看到月球被太陽直接照射的部分，這就是月相的來源。月相不是由于地球遮住太陽所造成的（這是月食），而是由于我們只能看到月球上被太陽照到發(fā)光的那一部分所造成的，其陰影部分是月球自己的陰暗面。從新月到滿月再到新月，就是月相變化的一個周期。這一個周期平均為天，稱為朔望月。我國農(nóng)歷中的月份就是根據(jù)朔望月定的。每個月的朔為農(nóng)歷月的初一，望為十五或十六?，F(xiàn)在我們過的春節(jié)、端午、重陽和中秋等節(jié)日都是根據(jù)農(nóng)歷確定的節(jié)日。二、月相成因因月球靠反射陽光發(fā)亮，它與太陽相對位置不同（黃經(jīng)差），便會呈現(xiàn)出各種形狀。如圖所示，在位置a，日月黃經(jīng)差為0°，即稱朔或新月，這時月球以黑暗面朝向地球，且與太陽幾乎同時出沒，故地面上無法見到；c時黃經(jīng)差90°稱上弦，半月形出現(xiàn)在上半夜的西邊夜空中；e時黃經(jīng)差180°，即是望或稱滿月，一輪明月整夜可見；g為下弦，黃經(jīng)差270°，這時的半月只在下半夜出現(xiàn)于東半天空中。朔望盈虧的周期稱朔望月，長約日。三、月相種類月相是以日月黃經(jīng)差度數(shù)（以下的度數(shù)就是日月黃經(jīng)差值）來算的，共劃分八種：新月（農(nóng)歷初一日，即朔日）：0度；上蛾眉月（一般為農(nóng)歷的初二夜左右初七日左右）：0度90度；上弦月（農(nóng)歷初八左右）：90度；漸盈凸月（農(nóng)歷初九左右農(nóng)歷十四左右）：90度180度；滿月（望日，農(nóng)歷十五日夜或十六日左右）：180度；漸虧凸月（農(nóng)歷十六左右農(nóng)歷二十三左右）：180度270度；下弦月（農(nóng)歷二十三左右）：270度；殘月（農(nóng)歷二十四左右月末）：270度360度；另外，農(nóng)歷月最后一天稱為晦日，即不見月亮；以上有四種為主要月相：新月（農(nóng)歷初一日），上弦（農(nóng)歷初八左右）滿月（農(nóng)歷十五日左右），下弦（農(nóng)歷二十三左右），它們都有明確的發(fā)生時刻，是經(jīng)過精密的軌道計算得出的。四、月相歌訣初一新月不可見，只緣身陷日地中。初七初八上弦月，半輪圓月面朝西。滿月出在十五六，地球一肩挑日月。二十二三下弦月，月面朝東下半夜。在朔和上弦之間的“月牙”稱之為新月，在望和下弦之間的“月牙”稱之為殘月。五、月相意義(1）月相和海洋的潮汐有關(guān)系，因為潮汐和月球的引力作用有直接關(guān)系，比如在滿月的時候會引起大潮。潮汐變化直接影響著人們的生活，象軍事、旅游、遠洋航海、海洋漁業(yè)、海水養(yǎng)殖，海洋工程、科學(xué)實驗及沿岸各種生產(chǎn)活動都要受到潮汐的影響。（2）因為夜晚天空中照明主要是靠月亮，所以，月相也是人們夜間活動時必須考慮的，尤其是在邊遠荒蕪的地區(qū)。（3）和某些宗教活動有關(guān)系，特別是伊斯蘭教，伊斯蘭教中有齋月一說。（4）中國自古就有花好月圓的講究，月有陰晴圓缺，而滿月往往代表著圓滿、順利和吉祥的意味。（5）和人體的生理周期和情緒周期都有關(guān)系，人的生理周期和月相周期有著驚人的吻合。（6）和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要的聯(lián)系。（7）某些自然災(zāi)害也和月相也有關(guān)，或者說是一種未知的巧合，比如，地震、洪水、風(fēng)暴、火山爆發(fā)等。第六章、日月食的簡單概念日食日食，又作日蝕，在月球運行至太陽與地球之間時發(fā)生。日食是月球繞地球轉(zhuǎn)到太陽和地球中間，這時是農(nóng)歷初一。如果太陽、月球、地球三者正好排成或接近一條直線，月球擋住了射到地球上去的太陽光，月球身后的黑影正好落到地球上，因此看起來好像是太陽的一部分或全部消失了。這時發(fā)生日食現(xiàn)象。發(fā)生日食滿足的條件日食、月食是光在天體中沿直線傳播的典型例證。月亮運行到太陽和地球中間并不是每次都發(fā)生日食，發(fā)生日食需要滿足兩個條件。其一，日食總是發(fā)生在朔日（農(nóng)歷初一）。也不是所有朔日必定發(fā)生日食，因為月球運行的軌道（白道）和太陽運行的軌道（黃道）并不在一個平面上。白道平面和黃道平面有5°9′的夾角。如果在朔日，太陽和月球都移到白道和黃道的交點附近，太陽離交點處有一定的角度（日食限），就能發(fā)生日食，這是要滿足的第二個條件。在地球上月影里的人們開始看到陽光逐漸減弱，太陽面被圓的黑影遮住，天色轉(zhuǎn)暗，全部遮住時，天空中可以看到最亮的恒星和行星，幾分鐘后，從月球黑影邊緣逐漸露出陽光，開始生光、復(fù)圓。由于月球比地球小，只有在月影中的人們才能看到日食。月球把太陽全部擋住時發(fā)生日全食，遮住一部分時發(fā)生日偏食，遮住太陽中央部分發(fā)生日環(huán)食。發(fā)生日全食的延續(xù)時間不超過7分31秒。日環(huán)食的最長時間是12分24秒。我國有世界上最古老的日食記錄，公元前一千多年已有確切的日食記錄。無論是日偏食、日全食或日環(huán)食，時間都是很短的。在地球上能夠看到日食的地區(qū)也很有限，這是因為月球比較小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過的范圍不廣，時間不長，由于月球本影的平均長度(373293公里)小于月球與地球之間的平均距離(384400公里)，就整個地球而言，日環(huán)食發(fā)生的次數(shù)多于日全食。什么是食帶？由于月亮的影錐又細又長，所以當它落到地球表面時，所占的面積很小，至多不會超過地球總面積的萬分之一，它的直徑最大也只有二百六十多千米。當月球繞地球轉(zhuǎn)動時，影錐就在地面上自西向東掃過一段比較長的地帶，在月影掃過的地帶，就都可以看見日食。所以這條帶就叫做“日食帶”。帶內(nèi)發(fā)生日全食的，就叫全食帶；帶內(nèi)發(fā)生日環(huán)食的，就叫環(huán)食帶。日全食發(fā)生時，根據(jù)月球圓面同太陽圓面的位置關(guān)系，可分成五種食象：1．初虧。月球比太陽的視運動走得快。日食時月球追上太陽。月球東邊緣剛剛同太陽西邊緣相“接觸”時叫做初虧，是第一次“外切”，是日食的開始；2．食既。初虧后大約一小時，月球的東邊緣和太陽的東邊緣相“內(nèi)切”的時刻叫做食既，是日全食的開始，這時月球把整個太陽都遮住了；3．食甚。是太陽被食最深的時刻，月球中心移到同太陽中心最近；4．生光。月球西邊緣和太陽西邊緣相“內(nèi)切”的時刻叫生光，是日全食的結(jié)束；從食既到生光一般只有二三分鐘，最長不超過七分半鐘；5．復(fù)圓。生光后大約一小時，月球西邊緣和太陽東邊緣相“接觸”時叫做復(fù)圓，從這時起月球完全“脫離”太陽，日食結(jié)束。日食的開始是默默無聞的。在太陽的西邊緣，由月影產(chǎn)生一個小小的缺口，這意味著月球已開始侵占太陽表面了。這個小缺口在逐漸增大，直到約一個半小時后，太陽的表面幾乎完全被侵占，只剩一條娥眉月形的亮帶。以上構(gòu)成了日食的偏食階段。接下來直到全食發(fā)生的幾分鐘是很壯觀的：氣溫驟然下降、天空變暗、群星浮現(xiàn)、一團淡黃色的薄霧籠罩著遠方的地平線。鳥兒們由于突然來臨的黑暗而不知所措，四處亂躥尋找著自己的家。一切都好象在剎那間肅靜了下來。當窄窄的彎月行的光邊穿過月面上粗糙不平的谷地時，就變成一系列的小珠子。這些光斑成為“貝利珠”。其實，早在英國天文學(xué)家FrancisBaily對這一現(xiàn)象進行研究之前，美國天文學(xué)家SamuelWilliams就觀測到并對“貝利珠”這一現(xiàn)象做了解釋。

日全食的觀測不要直接觀測醫(yī)學(xué)專家指出，長時間直視太陽因其紫外線和紅外線而導(dǎo)致視網(wǎng)膜黃斑被燒傷的“日光性視網(wǎng)膜炎”，是幾乎無法治療的。視網(wǎng)膜黃斑是視網(wǎng)膜當中最敏感的部位，它使光線匯聚，讓影像清晰。一旦被燒傷，視網(wǎng)膜黃斑將永遠無法復(fù)原。被燒傷時可能沒有感覺，但幾小時以后就會出現(xiàn)反應(yīng)，嚴重者失明。為此觀看日全食時，首先要注意一點：千萬不要用肉眼或任何光學(xué)設(shè)備（如望遠鏡等）直視太陽！這不僅僅是一個建議，還是一個非常嚴肅的警告。如何避免一些意外的發(fā)生呢？下面的幾種方法給大家介紹一下。（一）快速簡易的觀測方法其實，建議的做法僅僅使用兩張白紙即可。一張白色紙板用作銀幕，另一張紙板上戳一個針孔，將針孔紙板舉起，盡量遠離銀幕紙板。兩紙板距離越遠，形成的圖像就越大。當然，還有更為簡易的方式，只需要自己的雙手幫忙，將雙手舉起，手指相互垂直、交叉重疊，于是雙手形成了一個帶有許多小孔的網(wǎng)，這些小孔可以作為簡易的成像孔。（二）買觀測眼鏡保護眼鏡需要一副特別的眼鏡。市場上有這種專用太陽觀察保護鏡的眼鏡，價格約在5元左右。不可以自制觀測眼鏡，這是十分危險的。觀測貝利珠及日珥：拍攝好貝利珠及日珥現(xiàn)象的關(guān)鍵是掌握好時機，因為它一閃即逝，頂多能延續(xù)幾秒鐘，因此人們必須在食既前和生光前一兩分鐘開始密切監(jiān)視取景器上的毛玻璃，一看到貝利珠及日珥就果斷曝光，決不能有片刻猶豫，注意別忘了去掉濾光片。第三節(jié)、月食月食是自然界的一種現(xiàn)象，當太陽、地球、月球三者恰好或幾乎在同一條直線上時(地球在太陽和月球之間)，太陽到月球的光線便會部分或完全地被地球掩蓋，產(chǎn)生月食。月食的時候，對地球來說，太陽和月球的方向相差180°，所以月食必定發(fā)生在“望”(即農(nóng)歷十五前后)。要注意的是，由于太陽和月球在天空的軌道(分別稱為黃道和白道)并不在同一個平面上，而是約有5°的交角，因此只有太陽和月球分別位于黃道和白道的兩個交點附近，才有機會形成一條直線，產(chǎn)生月食。月食的種類月全食：當整個月球進入地球的本影內(nèi)時月偏食：當月球只有部份進入地球的本影時半影月食：此時月球只是掠過地球的半影區(qū)，造成月面的光度極輕微減弱，所以較不易為人發(fā)現(xiàn)。月全食七步曲月全食半影食始：月球剛剛和半影區(qū)接觸，這時肉眼覺察不到。初虧：月球由東緣慢慢進入地影，月球與地球本影第一次外切。食既：月球進入地球本影，并與本影第一次內(nèi)切。食甚：月圓面中心與地球本影中心最接近的瞬間。生光：月球在地球本影內(nèi)移動，并與地球本影第二次內(nèi)切。復(fù)圓：月球逐漸離開地球本影，與地球本影第二次外切。半影食終：月球離開半影，整個月食過程正式完結(jié)第四、月全食的觀察發(fā)生月食時，如果月球完全進入到地球影錐的本影部分，就會發(fā)生月全食；如果月球只有部分掠過本影，就是月偏食；若月球只進入地球影雄的半影區(qū)域，發(fā)生的就是半影月食，月面只是少許暗了一些而已。月全食的時候，月面會變成紅銅色，但其明亮度則會有很大差別。月全食時月面亮度的目測基準非常暗淡，幾乎看不見月球，尤其是食甚時完全看不見。幾種月全食的景觀：1、暗的月食，略有灰色或茶色，月面的細微部分不易辨認。2、月面呈暗紅色，略帶灰色或茶色，影子中心有些暗色斑點，外側(cè)相當明亮。3、磚色的明亮月食，影子中有明亮的灰色，有一段段的黃色帶。4、銅色或帶紅的橙黃色，非常明亮，外側(cè)很亮略有蘭色。由于地球大氣層的影響，地球影錐的周邊相當模糊，因此，很難象日食那樣把月食的初虧與復(fù)圓的時刻測得很準確。使用雙筒望遠鏡或天文望遠鏡，觀測地球遮位月面的火山口或某特別地形的時刻，以盡量高的精度加以記錄，可以得到很好的效果。對任一年，都會至少發(fā)生兩次日食，最多發(fā)生7次食：五次日食兩次月食或四次日食三次月食。第七章、星等星等是天文學(xué)上對星星亮暗程度的一種表示方法，常用m表示。恒星的亮度差別很大。事實上，由于絕大多數(shù)恒星太暗用肉眼是看不到的。為了表示恒星的亮度，早在公元前2世紀，古希臘天文學(xué)家依巴谷就把肉眼能見的星星分成6個等級，最亮的星為1等，最暗的星為6等。這種星等劃分在19世紀從數(shù)學(xué)上被嚴格化。一般規(guī)定，星等數(shù)越小，說明星越亮，星等數(shù)每相差1，星的亮度大約相差倍，即規(guī)定1等星比6等星亮100倍。同時，利用這一數(shù)學(xué)關(guān)系，把比1等星更亮的天體定為0等、-1等、……，而把比六等星更暗的天體定為7等、8等、……。例如，太陽的星等為-27等，滿月時的月球為-13等?，F(xiàn)在，天文學(xué)家用集光能力最大的天文望遠鏡觀測到的最暗的天體，已經(jīng)暗至25等，它們比一離開觀測者63千米的蠟燭光還暗。人們?nèi)庋勰軌蚩吹降淖畎档男鞘?等星。天空中亮度在6等以上的星約有6000多顆。滿月時月亮的亮度相當于等（在天文學(xué)上寫作）；太陽是我們看到的最亮的天體，它的亮度可達。天文學(xué)上還有個反映天體實際發(fā)光本領(lǐng)的“絕對星等”概念。恒星的真亮度稱為光度，表示其每秒鐘輻射的能量，它代表了恒星的發(fā)光本領(lǐng)。而人們平時看到的星的亮度都是視亮度。恒星有明有暗，亮星未必一定比暗星的發(fā)光本領(lǐng)強，因為涉及恒星距離的因素。為了表示恒星的真亮度，必須把所有的星統(tǒng)統(tǒng)“移到”相同的距離處，才能對星的真亮度比出個高低來。比如說，若把太陽放到天狼星那么遠時，它要比現(xiàn)在暗3千億倍左右，天狼星的實際發(fā)光本領(lǐng)比太陽強23倍，換一句話說，如果把它們移到同一距離遠處，太陽會比天狼星暗得多。天文學(xué)中，比較真亮度的標準距離規(guī)定為10秒差距，被“移到”這個距離上的一顆星的視星等就叫做這顆星的“絕對星等”。根據(jù)前面說的光源（如恒星）亮度與距離平成反比的規(guī)律，由太陽和天狼星的視星等推算出它們的絕對星等是：天狼星是等，太陽是等。絕對星等的符號表示為M。公式M=m+5－5logr是天文學(xué)中的一個重要公式，它表述了絕對星等M、視星等m和恒星距離r三者之間的關(guān)系。只要得到其中任意兩項的數(shù)值，就可以算出未知的那一項，天文學(xué)上常以太陽的光度作為衡量恒星光度的單位。如果道一顆星的絕對星等，就可以從星等的定義算出來它的光度等于太陽光度的多少倍。第八章、恒星恒星的概況恒星是由熾熱氣體組成的,是能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體.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年。恒星都是氣體星球。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。估計銀河系中的恒星大約有一、二千億顆。恒星并非不動，只是因為離我們實在太遠，不借助于特殊工具和方法，很難發(fā)現(xiàn)它們在天上的位置變化，因此古代人把它們認為是固定不動的星體，叫作恒星。在夜空中無數(shù)閃耀的星星中，除了極少數(shù)的行星之外，都是遙遠的恒星，它們的光芒經(jīng)過上千甚至上萬年才能傳到地球上被我們看見，那么恒星是什么呢？現(xiàn)在的科技告訴我們，恒星是由熾熱氣體組成能自行發(fā)光發(fā)熱的球狀天體，它通過氫核聚變?yōu)楹ず说臒岷朔磻?yīng)產(chǎn)生巨大的能量，釋放光和熱。而我們的太陽只是恒星世界中普普通通的一顆，在恒星世界中，太陽根本就是一個毫不起眼的恒星，我們?nèi)庋鬯芸吹降暮阈?，基本比太陽更大、更明亮，比如說，北極星，它的半徑是太陽的77倍，而獵戶座的參宿四，它的半徑是太陽的900多倍，恒星遠遠比我們想象的更大。恒星也有自己的生命史，它們從誕生、成長到衰老，最終走向死亡。它們大小不同，色彩各異，演化的歷程也不盡相同。恒星與生命的聯(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實際上構(gòu)成行星和物質(zhì)的重原子就是在某些恒星生命結(jié)束時發(fā)生的爆發(fā)過程中創(chuàng)造出來的。在19世紀中葉，天體分光術(shù)和照相術(shù)的發(fā)明為天文學(xué)家解開恒星內(nèi)部世界之謎，提供了強有力的工具。天文學(xué)家將天文望遠鏡收集到的星光經(jīng)過分光鏡分解成光譜，再把這光譜拍攝下來。在這些光譜中有眾多的譜線，它們都由不同的元素產(chǎn)生；根據(jù)它們我們可以了解到恒星表面大氣層的溫度、壓力、密度、化學(xué)元素的豐度、質(zhì)量、體積、自轉(zhuǎn)運動、距離和空間運動等一系列物理化學(xué)性質(zhì)。這就導(dǎo)致了恒星物理化學(xué)、天體物理學(xué)的誕生?？梢院敛豢鋸埖卣f，迄今關(guān)于恒星本質(zhì)的知識，幾乎都是從光譜研究中獲得的。到20世紀初，美國哈佛大學(xué)天文臺已經(jīng)對50萬顆恒星進行了光譜研究，并對恒星光譜進行了分類。將恒星光譜分成主要七種類型（見表2）。通過對恒星光譜的觀測和分析研究，使人們表2恒星光譜分類光譜型恒星表溫度/K*恒星顏色O40000~25000藍色星B25000~12000藍白色星A11500~7700白色星F7600~6100黃白色星G6000~5000黃色星K4900~3700紅橙色星M3600～2600紅色星*(K是熱力學(xué)溫度單位，0oC=雙星一般指空間中視位置比較靠近的兩顆星，對于那些因為彼此引力作用而沿軌道互相環(huán)繞運動的，稱為物理雙星,例如天狼星、南門二、五車二、北斗一、角宿一等著名亮星都是物理雙星；遠看彼此很靠近，實際上在空間相距很遠，并不互相環(huán)繞運動的兩顆星，稱之為光學(xué)雙星。組成雙星的兩顆恒星都稱為雙星的子星。其中較亮的一顆，稱為主星；較暗的一顆，稱為伴星。主星和伴星亮度有的相差不大，有的相差很大。有許多雙星，相互之間距離很近，即使用現(xiàn)代最大的望遠鏡，也不能把它們的兩顆子星區(qū)分開。但是，天文學(xué)家用分光方法得到的光譜，可以發(fā)現(xiàn)它們是兩顆恒星組成的。這樣的雙星，稱為分光雙星。于是，上面說的可以用望遠鏡把兩顆子星分辨開來的雙星，相應(yīng)地就稱為目視雙星。有的雙星在相互繞轉(zhuǎn)時，會發(fā)生類似日食的現(xiàn)象，從而使這類雙星的亮度周期性地變化。這樣的雙星稱為食雙星或食變星。食雙星一般都是分光雙星。還有的雙星，不但相互之間距離很近，而且有物質(zhì)從一顆子星流向另一顆子星，這樣的雙星稱為密近雙星。有的密近雙星，物質(zhì)流動時會發(fā)出X射線，稱為X射線雙星。在銀河系中單星很少，絕大部分是雙星。所以說研究雙星不但對于了解恒星形成和演化過程的多樣性有重要的義，而且對于了解銀河系的形成和演化，也是不可或缺的。變星是指亮度有起伏變化的恒星。引起恒星亮度變化的原因有幾何的原因(如交食,屏遮)和物理的原因(如脈動，爆發(fā))以及兩者都兼有(如交食加上兩星間的質(zhì)量交流)。有一種是雙星的兩顆子星相互掩食，稱為食變星（即食雙星）。食變星中一個最有名的例子是英仙座的大陵五變星，它的光變早在300多年前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，它距離我們106光年，光變周期等于天。食變星的光變周期，也就是伴星繞主星轉(zhuǎn)動的軌道周期。一些恒星在光學(xué)波段的物理條件和光學(xué)波段以外的電磁輻射有變化，這種恒星現(xiàn)在也稱變星。按照亮度和光譜變化的不同，現(xiàn)在把變星分為幾何變星、脈動變星和爆發(fā)變星三大類。在三個大類以下，又可再分為若干次型。幾何變星是由于幾個天體間的幾何位置發(fā)生變化，或者是由于天體自身的幾何形狀特殊,因而發(fā)生亮度變化的恒星。食變星是這類變星中最為人們熟悉的一種。它是由于兩個恒星(兩顆子星)互相繞轉(zhuǎn)(組成雙星),發(fā)生兩子星相互掩食的象,引起雙星的亮度變化。食變星本身往往是一顆小而亮的星同一顆大而黯淡的星搭伴而成。兩顆星體都能見到時，到達地球的光最亮；較小的星隱沒到較大的星后面時，光最暗淡；較小的星運動到較大的星前面時，遮住后者一點時，觀測到光比最亮?xí)r略暗一些。因此，這種變星又叫交食雙星，食雙星，或稱光度雙星。另外，由于本身為橢球形，自轉(zhuǎn)時觀測者所見到的發(fā)光面積有所變化，引起其亮度變化，這種幾何變星稱為橢球變星。有些恒星位于星云之中，有些則位于星云之后,當星云移動時，這類恒星的亮度就隨之變化，這種幾何變星稱之為星云變星。大部分幾何變星是屬于穩(wěn)定恒星。但近幾年來，發(fā)現(xiàn)有越來越多的食變星,不僅是幾何變星,也是物理變星。它們也是研究恒星演化的重要對象。脈動變星和爆發(fā)變星是物理變星，都屬于不穩(wěn)定恒星。物理變星是指由本身物理原因(例如，由于輻射出來的總能量發(fā)生了變化)而引起亮度變化的恒星。脈動變星是指由脈動引起亮度變化的恒星。這些變星亮度的變化，可能是由于恒星體內(nèi)（自身的大氣層）時而膨脹、時而收縮這種周期性的變化而引起。恒星周期性地膨脹與收縮，必然引起恒星半徑周期性地增大與減小，恒星的表面積也周期性地增加與減少,溫度和總輻射能量都發(fā)生變化，因而光度也周期性地增大與減小，看起來它的亮度也周期性地變亮與變暗。另外，其顏色，光譜型和視向速度，有時還有磁場，也都隨之發(fā)生變化。脈動變星有很多類型，最典型的一類是造父變星，其代表是仙王星座中的δ星（中名“造父一”）。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，造父一的直徑是太陽的30倍，約4000萬千米。它就像人體的心臟一樣，在不停地搏動——膨脹與收縮，直徑前后相差達500萬千米。膨脹時它的亮度就減弱，收縮時亮度就增加，搏動的周期也就是它亮度變化的周期。這顆變星的光變周期是天，最亮?xí)r亮度為等，最暗時亮度為等。這類脈動變星的變光周期與它的亮度有嚴格的對應(yīng)關(guān)系，如發(fā)現(xiàn)了一顆造父變星，只要測出它的光變周期，利用周光關(guān)系得到平均絕對星等，再由觀測到的視星等，可以算出其距我們的距離。星團星系中有造父變星，就可以利用它測出星團星系距離，所以造父變星有“量天尺”的美稱。爆發(fā)變星是一種亮度突然激烈增強的變星。造成這類變星光度變化的原因是星體本身的爆發(fā)。爆發(fā)前，星體處于相對穩(wěn)定(或緩慢變化)的狀態(tài)，一旦爆發(fā)，星體的亮度可以迅速增加到原來的幾千或幾億倍，有的甚至在白天都可見到，經(jīng)過一段時期又逐漸暗弱下來。一部分爆發(fā)變星，有人又稱之為災(zāi)變變星。爆發(fā)變星爆發(fā)的規(guī)模又大有小，亮度的變化也有大有小，有的星爆發(fā)還不止一次。爆發(fā)變星按爆發(fā)規(guī)模從低到高可分為耀星、類新星、新星、矮新星、新星和超新星等幾類。耀星是指幾秒到幾十秒內(nèi)亮度突然增亮，經(jīng)過十幾分鐘或幾十分鐘后慢慢復(fù)原的一類特殊的變星。它們的亮度在平時基本上不變，亮度增大時有的可增加到百倍以上。但這樣的亮度只能維持十幾到幾十分鐘，看起來好像是一次閃耀，所以取名耀星。1924年發(fā)現(xiàn)船底座DH星有這樣的現(xiàn)象。1924年發(fā)現(xiàn)鯨魚座UV星亮度在三分鐘內(nèi)增強11倍。觀測最多的是太陽附近的耀星。半人馬座比鄰星就是一顆耀星。在星團、星協(xié)中也發(fā)現(xiàn)了耀星；昴星團最多，有460多顆；獵戶座大星云區(qū)次之，300多顆。絕大多數(shù)的耀星是極小又冷的紅矮星，光度很低，耀亮的時間又短，因此，只有離太陽較近的耀星才能被我們認出來。不過，耀星的實際數(shù)目很多。如果用一架大型望遠鏡觀測，平均每90分鐘就可見到一次耀亮，據(jù)估計，銀河系的恒星中，約80%.—90%·可歸入耀亮的范疇。耀星表面存在局部活動區(qū)，耀亮就發(fā)生在這些區(qū)域，并且在同一區(qū)域可發(fā)生多次，這一點與太陽耀斑活動相似，但耀亮?xí)r輻射能量要比太陽耀斑的能量大100—1000倍。新星是一類能爆發(fā)的恒星，爆發(fā)時，光度能暫時上升到原來正常光度的數(shù)千乃至10萬倍。在爆發(fā)后的幾個小時內(nèi)，新星的光度就能達到極大，并在數(shù)天內(nèi)（有時在數(shù)周內(nèi)）一直保持很亮，隨后又緩慢地恢復(fù)到原來的亮度。能變成新星的恒星在爆發(fā)前一般都很暗，肉眼看不到。然而，光度的突增有時會使它們在夜空中很容易被看到，因而對觀測者來說，這種天體就好像是新誕生的恒星。據(jù)認為，多數(shù)新星都存在于兩顆子星彼此靠得很近并互相繞轉(zhuǎn)的雙星系中。這種通常被稱為密近雙星的系統(tǒng)由兩顆年齡不同的子星構(gòu)成，一顆是紅巨星，一顆是白矮星（一種臨近恒星溶化終點的致密星）。在某些情況下，紅巨星會膨脹到子星的引力范圍以內(nèi)。這樣，引力場很強的白矮星就會把紅巨星外層大氣中的富含氫物質(zhì)吸引到較小的星上。這種物質(zhì)在白矮星表面積累到一定程度以后，就會發(fā)生核爆炸，導(dǎo)致相當于一萬分之一太陽質(zhì)量的表面熱氣體被拋出去。爆炸后，白矮星又恢復(fù)平靜，但引起的過程則一直重復(fù)下去。結(jié)果是再過若干年又會觸發(fā)新的爆發(fā)。新星爆發(fā)以后，所產(chǎn)生的氣殼被拋出。氣殼不斷膨脹，半徑增大，密度減弱，最后消散在恒星際空間中。隨著氣殼的膨脹和消散，新星的亮度也就緩慢減弱了下去。超新星宇宙中的超新星爆發(fā)規(guī)模遠遠超過新星，是最為壯觀的一類變星。下面專門介紹。超新星爆發(fā)時光度為太陽光度(相當于整個星系的光度)，釋放能量焦耳,光度幅超過17個星系,即增亮千萬倍至上億倍。超新星是恒星所能經(jīng)歷的規(guī)模最大的災(zāi)難性爆發(fā)！估計拋出質(zhì)量太陽質(zhì)量，留下的殘核可能是中子星，也可能全部炸毀。超新星爆發(fā)時亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍（相當于再增加6至9個星等），拋出的氣殼速度可超過1萬千米。這種最激烈的爆發(fā)結(jié)果是：或是將恒星物質(zhì)完全拋散，成為星云遺跡，結(jié)束恒星的演化史；或是拋射掉大部分質(zhì)量，遺留下的部分物質(zhì)坍縮為白矮星、中子星或黑洞，從而進入恒星演化的晚期和終了階段。超新星爆發(fā)后形成強的射電源、X射線源和宇宙線源。超新星還是星際重元素的主要貢獻者。再簡單概括來說，超新星的亮度會在很短期間內(nèi)增大數(shù)億倍，然后在數(shù)月到一、二年內(nèi)變得非常暗弱，目前多數(shù)人認為，這是恒星演化到晚期的現(xiàn)象。超新星的外部殼層以每秒鐘數(shù)千乃至上萬千米的速度向外膨脹，形成一個逐漸擴大而稀薄的星云；內(nèi)部則因極度壓縮而形成密度非常大的中子星之類的天體。最著名的銀河超新星是中國宋代（公元1054年）在金牛座發(fā)現(xiàn)的“天關(guān)客星”。現(xiàn)在可在該處看到著名的蟹狀星云，其中心有一顆周期約33毫秒的脈沖星。一般認為，脈沖星就是快速自轉(zhuǎn)的中子星。恒星的演化恒星首先是從星云中誕生的，星云中的氣體與塵埃會在引力的作用下不斷的聚集成團塊，并向中心收縮，在收縮的過程中會伴隨著溫度和密度的不斷升高，于是在中央逐漸形成了一個熾熱的致密核心，我們稱之為原恒星，原恒星會不斷的向內(nèi)收縮，溫度不斷的升高，直到它的核心溫度達到700萬K，恒星的核聚變反應(yīng)開啟，核心的氫開始聚變?yōu)楹?，并釋放出巨大的能量，這時恒星才真正開始自行發(fā)光，釋放出的能量將抵消引力的坍縮，使恒星進入了一個相對穩(wěn)定的階段，于是恒星進入了生命中的第二個階段，主序星階段，成為了一顆穩(wěn)定正常的恒星。恒星處在主序星階段的時間最長，約占恒星生命的80%-90%,在這一階段恒星會非常穩(wěn)定的發(fā)光發(fā)熱，比如我們的太陽目前就出處在主序星階段，它非常穩(wěn)定的發(fā)光發(fā)熱才給了我們地球以光明。一顆恒星處在主序星的時間長短也就是一顆恒星的壽命是取決于這顆恒星的質(zhì)量，雖然質(zhì)量大的恒星有更多的燃料，但是它內(nèi)部的溫度和壓強也相應(yīng)更高，使核聚變的強度也成倍增高，致使大質(zhì)量的恒星的壽命短于小質(zhì)量的恒星。比如我們的太陽的壽命是100億年，而質(zhì)量是太陽10倍的恒星的壽命只有1000萬年，更大質(zhì)量的恒星的壽命往往只有幾百萬年就灰飛煙滅了。雖然恒星的體積巨大，但是它的核燃料終究是有限的，最終恒星中心的氫會被消耗殆盡，于是恒星的中心就形成了一個氦核，這時恒星的輻射壓將抵擋不住它自身的引力，使恒星的外層物質(zhì)不斷向核心收縮，而收縮產(chǎn)生的巨大的熱使氦核外未燃燒的氫達到核聚變所需要的溫度而燃燒，于是在氦核的外層形成了一個氫燃燒的殼層，它將推動恒星的外層向外極劇膨脹，使它的體積膨脹上千倍，在這一階段，恒星的核心向內(nèi)極劇收縮，而外層向外極劇膨脹，我們把這時候的恒星稱為紅巨星。40億年以后，太陽的核心燃料也將用盡，它將膨脹為一顆紅巨星，將水星、金星乃至地球一一吞沒，但同時它的表面溫度將從6000K下降到3500K，但由于它體積的巨大，它的亮度依然會比現(xiàn)在亮數(shù)百倍。夜空中有許多紅巨星，最有名的有獵戶座的參宿四，金牛座的畢宿五，牧夫座的大角。在紅巨星的核心還會繼續(xù)向內(nèi)不斷的收縮，當溫度達到1000萬K，將導(dǎo)致新一輪的核聚變，氦核將發(fā)生核聚變成為碳，而這一輪的核聚變將推動紅巨星進一步向外膨脹。而接下來恒星將以以下三種方式結(jié)束自己的生命。質(zhì)量小于太陽倍的恒星，我們稱之為紅矮星，由于它的質(zhì)量太小了，所以在氫耗盡完后核心根本不會發(fā)生氦的核聚變，它的壽命也將達到數(shù)千億年，我們知道目前宇宙的年齡也僅僅只有137億年，根本不足以使這些恒星耗盡完核心的氫，所以目前對這一類型的恒星基本上是計算機模擬，目前認為紅矮星當其核心的燃料耗盡后，根本不會發(fā)生任何形式的爆炸，而只會在宇宙中逐漸暗淡下來。而質(zhì)量為太陽倍太陽質(zhì)量的恒星會在核心發(fā)生氦聚變?yōu)樘嫉暮朔磻?yīng)，由于氦的燃燒對溫度極度敏感，會造成非常大的不穩(wěn)定性，巨大的波動將使恒星的外殼向外極劇膨脹，最后將恒星的整個外殼全部拋出，拋出的氣體在空間中形成行星狀星云，而在它的核心，一個熾熱的核裸露出來了，這就是我們稱為白矮星的天體。而恒星質(zhì)量超過太陽質(zhì)量5倍以上，在經(jīng)歷了氦燃燒階段后核反應(yīng)不會終止，由于星核的質(zhì)量大，所以它的溫度和壓力也將更大，因此它將轉(zhuǎn)入新一輪的核聚變反應(yīng)中。它將由碳聚變?yōu)槟屎玩V然后是硫和硅，最后由硅聚變?yōu)殍F。每一階段的核聚變都遵循著相似的規(guī)律，每一階段產(chǎn)生的余燼都成為下一輪核聚變的燃料，每一階段的核聚變都需要更高的溫度，恒星就像一個巨大的洋蔥一樣一層一層的進行著熱核反應(yīng)，直到核心的溫度達到28億K，硅聚變?yōu)殍F，核反應(yīng)停止，此時的恒星發(fā)生了巨大的變化，由于沒有能量來對抗引力，導(dǎo)致恒星幾乎立刻向內(nèi)坍縮，下一步的演化機制目前還不明確，但馬上恒星會在幾分之一秒內(nèi)發(fā)生一次劇烈的超新星大爆發(fā)，將整個星體炸碎，被拋出的物質(zhì)還有中微子將形成一個巨大的沖擊波，拋向太空，釋放出巨大的能量。一次超新星所發(fā)出的光要比一個由數(shù)億顆恒星組成的星系還要更亮，爆炸的結(jié)果將形成彌漫的超新星遺跡，中央核心坍縮為中子星或黑洞。我國古代曾今記錄下了一次超新星大爆發(fā)的全過程，公元1054年7月4日，我國宋朝欽天官在金牛座的天關(guān)星附近發(fā)現(xiàn)了一顆就連白天都能看到的極其明亮的星星，并以客星稱之，21個月后，這顆客星逐漸消失，這就是金牛座的一顆恒星發(fā)生了超新星大爆發(fā)。如今我們再將望遠鏡對準這個位置時，出現(xiàn)了一個朦朧狀的霧狀天體，這就是蟹狀星云。現(xiàn)在簡要介紹恒星的遺跡——白矮星、中子星、黑洞。白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的天體，它的顏色呈白色，體積比較矮小，因此被稱為白矮星。在恒星的末年，由于恒星核心不斷向內(nèi)坍縮，在巨大的壓力下，就連原子都被壓碎了，電子脫離了軌道，使原子核與電子被壓到了一起，這種狀態(tài)稱為電子的簡并態(tài)，所以它的密度極高。如天狼星的伴星，最早被發(fā)現(xiàn)的白矮星，它的體積與地球差不多，但質(zhì)量卻與太陽相當。而中子星比白矮星更上一層，它具有極高溫度，極強磁場，極高的密度。當恒星發(fā)生超新星把爆炸后，在巨大的壓力下，不僅原子的被壓碎了，就連原子核也被壓碎了，原子核中的質(zhì)子和中子被擠了出來，而質(zhì)子和電子擠在一起相結(jié)合形成了中子，最后當所有的中子都擠在一起，便形成了中子星。所以中子星的密度是白矮星所無法比擬的。在中子星上，每立方厘米的物質(zhì)足足有10億噸重，所以中子星很小，直徑僅有10公里。由于它巨大的引力，光在中子星上是沿拋物線傳播的，在中子星表面時間將變慢。此外中子星的自轉(zhuǎn)速度極快，每秒能轉(zhuǎn)幾百圈，再加上中子星具有極強的磁場，使中子星在沿著磁場方向發(fā)射束狀無線電波，當中子星的磁極恰好朝向地球時，隨著自轉(zhuǎn)，恒星就像一個旋轉(zhuǎn)的燈塔那樣一次次的掃過地球，形成射電脈沖，所以中子星又叫脈沖星，這種現(xiàn)象稱為燈塔效應(yīng)。黑洞要算是宇宙中最神秘的天體了，當恒星發(fā)生超新星大爆發(fā)之后，如果星核的質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的2-3倍，那么它將無限往里壓縮，最后形成一個體積無限小、密度無窮大的奇點，從我們的視野中消失，而圍繞著這個奇點的是一個永遠無法返回的區(qū)域，這個區(qū)域的邊界稱為“事件平面”，區(qū)域的半徑稱為“史瓦西半徑”，這個神秘的天體就是黑洞。任何進入黑洞的物質(zhì)，包括光，都無法擺脫它那巨大的引力而逃逸，就像進入了一個無底深淵，永遠無法返回。黑洞并非無法觀測到，當一個黑洞是一個雙星的成員天體時，就會從它的伴星中吸收物質(zhì)，當這些物質(zhì)進入黑洞視野之前，會由于不斷的加熱，放出大量的X射線，我們就可以通過觀測這些X射線來判斷這個黑洞的存在。星團與星云星團是由于物理上的原因聚集在一起并受引力作用束縛的一群恒星，其成員星的空間密度顯著高于周圍的星場。星團按形態(tài)和成員星的數(shù)量等特征分為兩類：疏散星團和球狀星團。球狀星團呈球星或扁球形，與疏散星團相比，它們是緊密的恒星集團。這類星團包含1萬到1000萬顆恒星，成員星的平均質(zhì)量比太陽略小。用望遠鏡觀測，在星團的中央恒星非常密集，不能將它們分開。球狀星團的直徑在15至300多光年范圍內(nèi)，成員星平均空間密度比太陽附近恒星空間密度約大50倍，中心密度則大1000倍左右。球狀星團中沒有年輕恒星，成員星的年齡一般都在100億年以上，并據(jù)推測和觀測結(jié)果，有較多死亡的恒星。在銀河系中已發(fā)現(xiàn)的球狀星團有150多個疏散星團形態(tài)不規(guī)則，包含幾十至二三千顆恒星，成員星分布得較松散，用望遠鏡觀測，容易將成員星一顆顆地分開。少數(shù)疏散星團用肉眼就可以看見，如金牛星座中的昴星團(M45)和畢星團、巨蟹星座中的鬼星團（M44）等等。在銀河系中已發(fā)現(xiàn)的疏散星團有1000多個。它們高度集中在銀道面的兩旁，離開銀道面的距離一般小于600光年左右。大多數(shù)已知道疏散星團離開太陽的距離在1萬光年以內(nèi)。更遠的疏散星團無疑是存在的，它們或者處于密集的銀河背景中不能辨認，或者受到星際塵埃云遮擋無法看見。據(jù)推測，銀河系中疏散星團的總數(shù)有1萬到10萬個。疏散星團的直徑大多數(shù)在3至30多光年范圍內(nèi)。有些疏散星團很年輕，與星云在一起（例如昴星團），甚至有的還在形成恒星。我們知道在廣袤的宇宙空間里并不是空無一物的，而是彌漫著各種氣體與塵埃，它們的主要成分是氫，當這些氣體和塵埃的密度相對比較高，而又由于發(fā)光或反射恒星的光而被我們看見時，我們把這些氣體和塵埃構(gòu)成的云霧狀天體稱為星云，由于星云的密度和溫度的不同，所以星云的外觀姿態(tài)千姿百態(tài)。按形狀我們可以把星云分為廣袤稀薄的彌漫星云和亮環(huán)中央具有高溫核心球的行星狀星云。而彌漫星云通?？梢詣澐譃榘l(fā)射星云，反射星云和暗星云。發(fā)射星云是含有中央熱星，它發(fā)光是由于恒星發(fā)出的光使星級氣體發(fā)生電離而產(chǎn)生的，比較有名的有M42獵戶座大星云，天鷹星云，玫瑰星云，礁湖星云等，在發(fā)射星云中孕育著即將誕生的恒星，那里是哺育恒星的溫床。而反射星云是自己不發(fā)光，但離恒星較近，可以反射恒星的光從而被發(fā)現(xiàn)，較有名的反射星云是圍繞為金牛座七姊妹昴星團諸星的反射星云。暗星云是由于星云的背后有亮星，星云將后面的亮星擋住而顯得黑暗，如馬頭星云，位于獵戶座的參宿一稍下一點。而行星狀星云是在恒星的末年形成的，當恒星即將結(jié)束生命時，恒星會將它的整個外層大氣全部拋出或發(fā)生超新星大爆發(fā)時產(chǎn)生的氣體形成的，表現(xiàn)為圍繞著一顆中央熱星的氣體殼層，如狐貍座的啞鈴星云，寶瓶座的螺旋星云，還有沙漏星云都是有名的行星狀星云，一般在行星狀星云的中央會有白矮星或中子星。第九章、星系與宇宙星系是由幾億到上千億顆恒星以及星際物質(zhì)構(gòu)成的龐大的天體系統(tǒng)，它的空間尺度通常在幾千到幾十萬光年，星系的大小不一，質(zhì)量和光度相差懸殊，形態(tài)和物質(zhì)構(gòu)成也不盡相同，銀河系只是星系世界中的極普通的一員，我們通常把銀河系以外的星系統(tǒng)稱為河外星系。宇宙中存在著數(shù)以億計的星系，從形態(tài)上，我們可以把星系分為四類：旋渦星系、橢圓星系、透鏡狀星系和不規(guī)則星系。其中透鏡狀星系和旋渦星系統(tǒng)稱為盤星系。旋渦星系具有明顯的漩渦結(jié)構(gòu)，它可以分為兩