宇宙(Universe)在物理意義上被定義為所有的空間和時間(統(tǒng)稱為時空)及其內(nèi)涵。
宇宙產(chǎn)生于137.99 0.21億年前的一次大爆炸,且宇宙空間本身在不斷膨脹,當(dāng)前可以看見距離地球465億光年的天體。
宇宙包括各種形式的所有能量,比如電磁輻射、普通物質(zhì)、暗物質(zhì)、暗能量等,宇宙還包括影響物質(zhì)和能量的物理定律,如守恒定律、經(jīng)典力學(xué)、相對論等。
整個宇宙的大小尚不清楚,但可以測量可觀測宇宙的大小,估計(jì)其直徑為930億光年。
在各種多重宇宙論中,一個宇宙是一個尺度更大的多重宇宙的組成部分之一,各個宇宙本身都包括其所有的空間和時間及其物質(zhì)。
宇宙中的普通物質(zhì)包括星系團(tuán)、星系、恒星、行星、衛(wèi)星和星系間物質(zhì)等。
當(dāng)前可觀測宇宙中包含超過2萬億(10的12次方)個星系,總體而言,估計(jì)有超過1億億億(10的24次方)顆恒星(比地球上所有的沙粒都多)。典型星系中的恒星數(shù)量范圍從只有幾千萬(10的7次方)顆恒星的矮星系到擁有數(shù)萬億(10的12次方)顆恒星的巨星系。
2018年科學(xué)家們宣布在距離銀河系40億光年的地方發(fā)現(xiàn)了另一個超星系團(tuán),這個超星系團(tuán)至少包含了43個星系團(tuán)(一個星系團(tuán)包含數(shù)百個或者數(shù)千個星系),總質(zhì)量大約為太陽的2億億倍??茖W(xué)家將這個超星系團(tuán)命名為“薩拉斯瓦蒂超星系團(tuán)”。
薩拉斯瓦蒂超星系團(tuán)的質(zhì)量、密度、體積都遠(yuǎn)超我們銀河系所在的“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”,并且科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),我們所在的“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”只是附近宇宙的邊緣地帶,而這個“薩拉斯瓦蒂超星系團(tuán)”才是中心區(qū)域。
銀河系,是太陽系所在的棒旋星系(漩渦星系的一種),呈橢圓盤形,具有巨大的盤面結(jié)構(gòu),最新研究表明銀河系擁有四條清晰明確且相當(dāng)對稱的旋臂,旋臂相距4500光年。銀河系的恒星數(shù)量約在1000億到4000億之間 。銀河系的總質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的1.5萬億倍。銀河系的年齡大概在100億歲左右 ,銀河系有兩個伴星系:大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。 它們都是本星系群的成員,并且是室女超星系團(tuán)的一部分;而它又是組成拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的一部分。
看似無邊無際的銀河系實(shí)際上只是“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”的一個普通組成部分,而在這個超星系團(tuán)中像銀河系這樣的星系不低于十萬個。
太陽系位于距銀河系中心大約2.4~2.7萬光年的位置(銀河系的恒星數(shù)量約在1000億到4000億之間,太陽只是其中之一 )。太陽以220千米/秒的速度繞銀心運(yùn)動,大約2.5億年繞行一周,地球氣候及整體自然界也因此發(fā)生2.5億年的周期性變化。太陽系是一個以太陽為中心,受太陽引力約束在一起的天體系統(tǒng),包括恒星太陽、行星及其衛(wèi)星、矮行星、小行星、彗星和行星際物質(zhì)。
恒星是由發(fā)光等離子體——主要是氫、氦和微量的較重元素——構(gòu)成的巨型球體。天氣晴好的晚上,夜幕中總鑲嵌著無數(shù)的光點(diǎn),這其中除了少數(shù)行星,其它的絕大多數(shù)都是恒星。太陽是離地球最近的恒星,而夜晚能看到的恒星,幾乎都處于銀河系內(nèi)。 而銀河系統(tǒng)共約3000億顆恒星中,人類只能觀測到一小部分。恒星會在核心進(jìn)行核聚變,以產(chǎn)生能量并向外傳輸,然后從表面輻射到外層空間。一旦核心的核反應(yīng)殆盡,恒星的生命就即將結(jié)束。在生命的盡頭,恒星也會包含簡并物質(zhì)。恒星大小與質(zhì)量的不同會導(dǎo)致其不同的結(jié)局:白矮星、中子星、黑洞。兩顆或更多受到引力束縛的恒星可以形成雙星或聚星,當(dāng)這樣的恒星在相對較近的軌道上時,其間的物質(zhì)交流可以對它們的演化產(chǎn)生重大的影響。
行星名字來自于它們的位置在天空中不固定,就好像它們在星空中行走一般。太陽系內(nèi)肉眼可見的5顆行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已經(jīng)被人類發(fā)現(xiàn)了。16世紀(jì),日心說取代了地心說,人類了解到地球本身也是一顆行星。望遠(yuǎn)鏡被發(fā)明和萬有引力被發(fā)現(xiàn)后,人類又發(fā)現(xiàn)了天王星、海王星、冥王星(已被重分類為矮行星),還有為數(shù)不少的小行星。20世紀(jì)末人類在太陽系外的恒星系統(tǒng)中也發(fā)現(xiàn)了行星,截至2016年5月8日,人類已發(fā)現(xiàn)2125顆太陽系外的行星。
一般來說,行星的直徑必須在800公里以上,質(zhì)量必須在5億億噸以上。國際天文學(xué)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(diǎn):1、必須是圍繞太陽 運(yùn)轉(zhuǎn)的天體;2、質(zhì)量必須足夠大,來克服固體引力以達(dá)到流體靜力平衡的形狀(近于球體);3、必須清除軌道附近區(qū)域,公轉(zhuǎn)軌道范圍內(nèi)不能有比它更大的天體。
截至2019年10月,太陽系包括太陽、8個行星、近500個衛(wèi)星和至少120萬個小行星 ,還有一些矮行星和彗星。若以海王星軌道作為太陽系邊界,則太陽系直徑為60個天文單位,即約90億千米。太陽系的形成大約始于46億年前一個巨型星際分子云的引力坍縮。 太陽系內(nèi)大部分的質(zhì)量都集中于太陽,太陽系中最小的行星是水星,最大的行星是木星,具體的大小是這樣的:最小的水星的直徑約為0.49萬千米,金星直徑約1.21萬千米,地球直徑約1.28萬千米,火星直徑約0.68萬千米,最大的木星直徑約14.30萬千米,土星直徑約12.05萬千米,天王星直徑約5.11萬千米,海王星直徑約4.95萬千米。按照一定比例排列在紙張上,它們的大小是這樣的:
從左到右依次為:太陽-水星-金星-地球-火星-小行星帶-木星-土星-天王星-海王星-柯伊伯帶
為了更直觀的理解,我們不妨打一個比方。如果把木星看作是西瓜的話,土星就是柚子,天王星是蘋果,海王星是檸檬,地球是圣女果,金星是葡萄,火星是藍(lán)莓,而最小的水星只是一顆小胡椒。至于太陽,大概是1000顆西瓜的大小了。
八大行星逆時針圍繞太陽公轉(zhuǎn)。此外還有較小的天體位于木星與火星之間的小行星帶??乱敛畮Ш蛫W爾特云也存在大量的小天體。還有很多衛(wèi)星繞轉(zhuǎn)在行星或者小天體周圍。小行星帶外側(cè)的每顆行星都有行星環(huán)。
地球是太陽系由內(nèi)及外的第三顆行星,也是太陽系中直徑、質(zhì)量和密度最大的類地行星,距離太陽約1.496億千米(1天文單位)。
地球自西向東自轉(zhuǎn),同時圍繞太陽公轉(zhuǎn)?,F(xiàn)有45.5億歲,有一個天然衛(wèi)星——月球,二者組成一個天體系統(tǒng)——地月系統(tǒng)。
地球赤道半徑6378.137千米,極半徑6356.752千米,平均半徑約6371千米,赤道周長約為40075千米,呈兩極稍扁赤道略鼓的不規(guī)則的橢球體。地球表面積5.1億平方千米,其中71%為海洋,29%為陸地,在太空上看地球總體上呈藍(lán)色。大氣層,主要成分為氮?dú)夂脱鯕庖约吧倭慷趸?、氬氣等?/p>
地球內(nèi)部分為地核、地幔、地殼結(jié)構(gòu),地表外部有水圈、大氣圈以及磁場。地球是宇宙中僅有的存在已知生命天體,是包括人類在內(nèi)上百萬種生物的家園。
新研究發(fā)現(xiàn)每年5000多噸外星塵埃落在地球上。
從地球到木星需要1個小時左右,如果以高鐵的速度來看的話則需要200多年才能從地球到達(dá)木星,而地球到木星的距離跟太陽系整個直徑相比較的話根本是微不足道的,而如果將太陽系和其他恒星系相比較的,太陽系又會顯得微不足道,比如說目前人類發(fā)現(xiàn)的最大的恒星——盾牌座UY。
根據(jù)科學(xué)家的判斷,火星到太陽的距離(約2.2億公里)跟盾牌座UY的半徑差不多,它的體積甚至可以容納45億個太陽。而由這樣一顆體積非常巨大的恒星所撐起來的星系會有多大,簡直不可思議!
雖然說盾牌座UY已經(jīng)大的超出想象了,但是放眼整個銀河系后,它就如同大海中的浪花一樣渺小。目前科學(xué)家通過觀察測量認(rèn)為銀河系的直徑約為13萬光年,質(zhì)量約為太陽的2100億倍,太陽系繞著它公轉(zhuǎn)一周大約需要2億年。
按照大爆炸理論,宇宙是在不斷加速膨脹的,而我們是處于宇宙的最外圍,當(dāng)我們向宇宙中間看去時,因?yàn)橛钪娴呐蛎浰俣瘸搅斯馑?,所以?dǎo)致我們無法永遠(yuǎn)也看不到那部分宇宙。
總而言之,宇宙究竟有多大這個問題,以人類目前的科學(xué)水平是給不出準(zhǔn)確答案的,或許等人類科技水平發(fā)展到可以利用恒星能量并且能自由的在宇宙中旅行的時候,就會知道宇宙究竟有多大了。
人之于宇宙,遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上一只螞蟻在地球上的存在感強(qiáng)。
珍惜地球生態(tài),愛護(hù)地球家園,是每個人類個體最高的生命意義。