宇宙環(huán)游指南

尹懷勤

宇宙中除星系外，還有星云、類星體和暗物質(zhì)等。依照著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森的見(jiàn)解，就人類進(jìn)軍宇宙空間來(lái)說(shuō)，宇宙航行先是“航天”后是“航宇”，即先到太陽(yáng)系，后到宇宙深空。他把航天器在太陽(yáng)系的活動(dòng)稱為航天，把航天器在太陽(yáng)系外的活動(dòng)稱為航宇。由于目前技術(shù)水平的限制，人類還從未進(jìn)行過(guò)載人航宇活動(dòng)，因此我國(guó)航天界都把乘坐載人航天器的飛行員稱為航天員，而非宇航員。目前，飛行最遠(yuǎn)的無(wú)人航天探測(cè)器——旅行者1號(hào)尚未飛出太陽(yáng)系。人類若要發(fā)射載人航天器飛出太陽(yáng)系開(kāi)展活動(dòng)，還需幾次大的科技飛躍才能做到。如今，對(duì)于浩瀚無(wú)垠的宇宙空間所隱藏的秘密，人們其實(shí)了解得還不夠多。今天我們就來(lái)綜觀一下宇宙，先有個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)吧！

銀河系像一個(gè)長(zhǎng)著多條旋臂的大輪盤(pán)，直徑為10萬(wàn)光年。這個(gè)輪盤(pán)的厚度比其直徑要小得多，中央最厚部分約為12000光年。太陽(yáng)系位于距離銀河系中心即銀核約2.6萬(wàn)光年、厚度只有500光年的一條旋臂上。太陽(yáng)系隨著銀河系輪盤(pán)一起，以250千米/秒的速度高速環(huán)繞銀河系中心轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)一周需要2.5億年。太陽(yáng)系形成約46億年，轉(zhuǎn)了近20周。而銀河系除了自轉(zhuǎn)，還以211千米/秒的速度向著麒麟座方向飛奔。

宇宙中大約有1250億個(gè)星系，銀河系只是其中之一。盡管銀河系在整個(gè)宇宙中顯得微不足道，但它仍然擁有2000億～3000億顆恒星，太陽(yáng)就是其中之一。不少恒星又和太陽(yáng)一樣，吸引著眾多天體如行星等圍繞其運(yùn)轉(zhuǎn)，形成單個(gè)恒星系統(tǒng)。

受太陽(yáng)這顆恒星的吸引，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，以及至少173顆已知的衛(wèi)星、5顆已經(jīng)辨認(rèn)出來(lái)的矮行星和數(shù)以億計(jì)的太陽(yáng)系小天體，共同構(gòu)成了太陽(yáng)系大家庭。

太陽(yáng)的直徑約為1.392×10⁶千米，是地球直徑的109倍。太陽(yáng)的體積約為1.412×10¹⁸立方千米，是地球體積的130萬(wàn)倍。太陽(yáng)的質(zhì)量近1.989×10³⁰千克，是地球質(zhì)量的33.3萬(wàn)倍，也是太陽(yáng)系八大行星和矮行星冥王星質(zhì)量總和的745倍。由此可見(jiàn)，整個(gè)太陽(yáng)系的質(zhì)量有99.86%都集中在太陽(yáng)身上。質(zhì)量如此之大的太陽(yáng)，作為一個(gè)灼熱的氣體球，平均密度卻不高，只是地球密度的近四分之一。

太陽(yáng)不是固態(tài)星體，沒(méi)有固態(tài)核心，從里到外僅由兩部分熾熱的氣體組成，即太陽(yáng)內(nèi)部和大氣層。太陽(yáng)內(nèi)部由內(nèi)至外分為核心、輻射層、對(duì)流層三部分。太陽(yáng)中心溫度高達(dá)1500萬(wàn)攝氏度以上，壓力達(dá)3000億大氣壓，又因含有大量的氫，為熱核反應(yīng)創(chuàng)造了條件。四個(gè)氫核聚合在一起形成一個(gè)氦核，或者說(shuō)由四個(gè)氫原子聚變?yōu)橐粋€(gè)氦原子，并釋放出數(shù)量大得驚人的能量，即為熱核聚變。1克氫聚變成氦時(shí)會(huì)釋放出1500億卡的熱能，瞬間可把1500噸的水從0攝氏度加熱到100攝氏度。而太陽(yáng)每秒有6億～7億噸的氫發(fā)生核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生的能量相當(dāng)于1000億顆百萬(wàn)噸級(jí)的氫彈同時(shí)爆炸。不僅如此，太陽(yáng)所含的氫，可維持800多億年的熱核反應(yīng)。

光球?qū)拥谋砻鏁?huì)因溫度不同，形成明暗斑點(diǎn)，明亮的斑點(diǎn)或條紋我們稱之為光斑，暗暗的斑點(diǎn)就是黑子。同時(shí)，流體態(tài)球狀的太陽(yáng)本身也在自轉(zhuǎn)，但有趣的是，它的赤道部分轉(zhuǎn)動(dòng)的速度要比兩極快，赤道部分的自轉(zhuǎn)周期約為25天。而兩極附近則需要約35天。這種在同一天體上，各地區(qū)自轉(zhuǎn)速度不均的情況被稱為較差自轉(zhuǎn)。而較差自轉(zhuǎn)維持著太陽(yáng)的磁場(chǎng)。

光球?qū)幽軌蛟丛床粩嗟叵蛱?yáng)系中的各個(gè)天體和角落散發(fā)光和熱，其中，到達(dá)地球的光和熱雖然只占全部光熱的22億分之一，且有一半又被地球上層大氣反射回宇宙空間，但最終穿過(guò)地球大氣層到達(dá)地表的熱量就成了億萬(wàn)年來(lái)地球生物繁衍生息的能量源泉。

太陽(yáng)以電磁輻射的形式將它的光和熱發(fā)射向宇宙空間，同時(shí)，它還以200～800千米/秒的速度噴出高溫帶電粒子流，形成吹遍整個(gè)太陽(yáng)系的超音速氣流——太陽(yáng)風(fēng)。太陽(yáng)風(fēng)與來(lái)自宇宙深處的宇宙射線一起充滿整個(gè)行星際空間，時(shí)刻不停地沖擊著每個(gè)行星，并與行星磁場(chǎng)、外層大氣發(fā)生作用，在行星周圍形成磁層、輻射帶、電離層以及極光、弓形激波等。太陽(yáng)風(fēng)的擾動(dòng)也會(huì)引起地球電離層擾動(dòng)，以致發(fā)生磁暴，影響地球上的短波通信及人造衛(wèi)星的正常運(yùn)行，甚至?xí)绊懙厍驓夂虻淖兓?。由此可?jiàn)，太陽(yáng)風(fēng)是日地關(guān)系中的重要媒介，是太陽(yáng)對(duì)地球影響的主要傳遞介質(zhì)。