所处时空的一切物质都被宇宙包括。
一般理解的宇宙指人类所存在的一个时空连续系统,包括其间的所有物质、能量和时间。对于这一体系的整体解释构成了宇宙论。
在中国古代就有“上下四方曰宇,往古来今曰宙”的说法,宇宙一词也出自于“旁日月,挟宇宙”。
近数世纪以来,科学家根据现代物理学和天文学,建立关于宇宙的现代科学理论,称为物理宇宙学。
根据相对论,信息的传播速度有限,因此在某些情况下,例如在发生宇宙膨胀的情况下,距离我们非常遥远的区域中我们将只能收到一小部分区域的信息,其他部分的信息将永远无法传播到我们的区域。可以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙”。应该强调的是,这是由于时空本身的结构造成的,与我们所用的观测设备没有关系。
宇宙大约是由4.9%的普通物质,26.8%的暗物质和68.3%的暗能量构成。
宇宙里不光只有银河系
在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年,乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶,由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶,T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中,H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂,以及许多人对银河系直径、厚度的测定,科学的银河系概念才最终确立。
18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。
河外星系离我们越来越远
近半个世纪,人们通过对河外星系的研究,不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统,而且已使我们的视野扩展到远达大约140亿光年的宇宙深处。
当代天文学的研究成果表明,宇宙是有层次结构的、像布一样的、不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。
层次结构行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八颗行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。 除水星和金星外,其他行星都有卫星绕其运转,地球有一个卫星月球,就如今的数据来看,木星的卫星数量最多。截止到2007年5月,已经发现的木星卫星为66颗,而土星为62颗,木卫三是太阳系中最大的卫星,其直径大于水星,质量约为水星的一半。具体数据如下:
平均半径:2631.2 km (地球的0.413倍)
表面积:87000000km2 (地球的0.171 倍)
体积:7.6×1010 km3 (地球的0.0704 倍)
质量:1.4819×1023 kg (地球的0.025 倍)
这几年随着观测精度的不断提高,大行星的卫星数量急剧攀升。所以当你看到一些稍微早一些的数据的时候,就会得出不同的结论。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。太阳占太阳系总质量的99.86%,其直径约140万千米,最大的行星木星的直径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米(以冥王星作边界)。有证据表明,太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内,从侧面看很像一个“铁饼”,正面看去则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约3万光年。银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。
据媒体报道,美国有线新闻网(CNN)科学空间频道在2012年度评选出最壮观的行星、卫星、星系以及星云照片,这些都是令人惊叹的宇宙空间照片,其中包括猎户座星云、土星的神秘而漂亮的环结构,还有地球北极地区美丽的极光以及火星上的沙尘暴天气等。图中显示的猎户座星云图像,由阿塔卡玛探索者实验望远镜在亚毫米波长上所拍摄,显示了这片恒星形成区中正在形成新的恒星。
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