天文觀測入門

如何在天文學中正確的起步 「親愛的《天空和望遠鏡》的編輯，」信是這樣開始的，「我今年20歲，剛剛涉足天文學，平日里，繁星和宇宙總是讓我著迷。在入門上，你們是否能夠給我一點建議，使我能從天文學中得到最大的樂趣？」 　　這是一個好問題，一個值得好好回答的問題。在走了不少彎路之後，許多剛入門的愛好者帶著惱怒給我們打電話尋求幫助，這樣的經歷，廣泛存在，產生了一個普遍的印象：天文學入門很難。但是這僅僅是假象，而且完全不必要。 　　許多其他的愛好擁有雜誌、協會和積極的俱樂部，已經發展了許多高效的方法來引導初學者，為什麼我們不能？對於星友，如果在起步時，有一些簡單、精心選擇的路標為他們引路，那這些新興的天文學家會取得更多的成功。 　　什麼樣的建議對初學者最有幫助？《天空和望遠鏡》的編輯為此群策群力，聚集近100年來回答電話和信件的經驗，我們提出一系列的建議來幫助新手越過陷阱，步入成功之路。 　　1.徹底搜查你的公共圖書館。天文學是一個富含知識的興趣愛好。它的樂趣來自於勤于思考之後的發現以及獲得有關神秘夜空的知識。但是，除非你住在一個特別龐大並且活躍的天文俱樂部附近，否則你不得不靠自己去發現新事物，獲取新知識，換句話說，你必須靠自學。 　　公共圖書館是初學者最重要的天文工具。或許，你會在那兒找到《天空和望遠鏡》雜誌，徹底搜尋天文書架尋找入門的指導書。尋找書籍來幫你認識在夜空中所能看到的恆星。最好是有每期的《天空和望遠鏡》中，所帶的兩大張的星圖。一旦有個問題吸引住了你，深入下去，尋找要進一步的資料。 　　許多人的第一衝動是通過電話尋找其他人來幫助他完成知識的學習――一個晚上的課程，去天文館或是第三方的幫助。這些幫助可能是令人興奮有幫助的，但它不會給你現在所需要的東西，而且你浪費了本應用於觀測的大量時間。自學是通過書、圖書館及自我努力來實現的。 　　2.用肉眼觀察夜空。天文是戶外的親近大自然的愛好。走入夜空，學習星星的名字及他們組成的圖案。《天空和望遠鏡》總會向愛好者們提供大而全的全天星圖。其他的書籍及資料會有關星座的知識以及神話故事的資料，並且顯示恆星是如何隨季節變化的。如果你深入下去，有一天你走到戶外指著一顆星說：「瞧，這是大角星！」你會有一種洞悉整個宇宙的感覺，這種感覺會提供你無限的快樂，並伴隨你一生。 　　3.不要急著地去買望遠鏡。許多愛好者需要一大筆錢的先期投入。但是，對於天文學，作為一種愛好，不需要「入門費」。相反地，花錢並不會買來入門之路。 　　鑽牛角尖是初學者最常犯的錯誤。有半數人打電話給我們尋求幫助問：「我如何使用×××望遠鏡，能看到些什麼？！」他們認為一大筆的支出是入門必不可少的第一步。 　　這往往不湊效。要有回報的使用望遠鏡，你必須用肉眼來認識星座，這樣你才能在天空中找到你所需要的東西，識別並欣賞它們。 　　那有沒有捷徑呢？近幾年計算機控制望遠鏡已投放市場，他可以使自動的指向目標。它們代表了一個巨大的革新，你不需要認識星空了。 　　一旦安裝完畢，一台計算機控制望遠鏡比用老方法認識星空、使用星圖快得多――假設你知道什麼東西值得一看的話。但，它們很貴，並且有些部件彼此不通用，對於初學者，至少有一種共識，計算機控制望遠鏡可以成為你的拐杖，使不用學習認識星空，並且，一旦任何部件出錯，使你感到無助。另外，你失去了親自在宇宙中漫步的機會。在繁星點點的壯麗星空下，我們看到初學者花費本應用於觀測的數小時來擺弄這些電子設備。這是否是一些老頑固在吹毛求疵？還請你自己判斷。 　　4.從雙筒望遠鏡開始。從各方面講，一副雙筒鏡才是真正的「起步望遠鏡」。雙筒鏡擁有較大的視場，使你很容易的找到目標；一台大望遠鏡僅放大一個極小的區域，很難在天空中定位。雙筒鏡可以給你提供一個正像並且像就在你的前方，使你清楚的知道你正在觀測的目標。天文望遠鏡則提供一個倒像，有時還是鏡像，並且還於光路垂直。同時雙筒鏡確實不貴，隨處可以買到，容易攜帶、存放。 　　而且它們的表現實在是讓人稱道。普通的7至10倍的雙筒鏡對你裸眼觀測能力的改善相當於一台好的業餘望遠鏡對雙筒望遠鏡的改善。換句話說，你只花了1/10到1/4的錢便走完了一半的路程――具有極高的性能價格比。 　　對於天文愛好者來說，物鏡越大越好。好的光學質量也極其重要。但任何的雙筒鏡卻已足以開啟你的天文之路。 　　5.認真對待星圖和指導書。一旦你有了雙筒鏡，你用它們來干點什麼呢？你可以觀測月亮來尋找樂趣，或是搜尋銀河中的恆星，但不久你就會厭倦這些。可是，如果你已認識星座並且有詳細的星圖，那雙筒鏡可以讓你忙上一輩子了。 　　用它們可以看到絕大多數的「梅西耶」天體。它們可以向你展示木星衛星的位置變化，以及金星的盈虧。在月球上，你可以認識許多環形山、平原和山脈的名字。你可以分解那些五顏六色的雙星並且可以花費數年的時間來追蹤變星的亮度變化。條件是你知道該怎樣做。 　　一個遊歷於各大洋的水手需要一流的海圖，對於遊歷於星空的天文愛好者也是如此。好的星圖可以帶來尋找夜空中神秘天體的樂趣。許多參考書都介紹了該如何尋找這些天體以及這些天體的特性。另外，你在使用雙筒鏡時獲得的有關技巧對你將來充分使用大望遠鏡是極其有幫助的。 　　6.尋找其他的愛好者。自學固然不錯，但是缺乏與其他愛好者的交流。在北美大約有超過400個的天文俱樂部。給離你家近的俱樂部打電話。也許你會得到參加每月例會的邀請或是去參加夜間觀測活動還可以結交新朋友。俱樂部從小到大，從死氣沉沉到充滿活力各式各樣。但是沒有一個會主動向你提供電話號碼，除非他們希望你能加入。 　　計算機網路提供了又一種聯絡其他愛好者的方法。CompuServe、GEnie、美國在線都有活躍的天文專區。他們提供許多有趣的新聞，並且有聊天室，那兒的愛好者和樂意向你提供幫助、意見和建議。 　　7.當買望遠鏡的時刻到來時，請仔細斟酌。最終，你會感到是時候了。你要花費數小時來鑽研書籍以及廣告小冊子。你會了解到許多不同的望遠鏡，並且應該明白什麼是你所期望的，並且你能用你選的望遠鏡干點什麼。 　　現在不是犧牲質量來換取節省資金的時候；遠離那些不結實的、半玩具的「百貨商店」望遠鏡。你所需要的望遠鏡必須滿足兩大必要條件。一個是堅固穩定，運轉平穩順滑。其二是有較高的光學質量――達到「衍射極限」或更好。你也許想要更大的口徑，但是不要忘了便攜性和方便性。望遠鏡不該太重，那樣你無法把它搬到室外，方便的安裝拆卸。古話說的好：「對你來說，最好的望遠鏡就是你最常用的望遠鏡。」 　　買不起它？攢錢到你可以承受為止。為了攢錢多使用翌年雙筒鏡會使你終生難忘。把積攢到一半的錢用於買二手貨是極愚蠢的，那隻會使你失望。或者考慮自己造望遠鏡，許多俱樂部都會向你提供幫助。 　　8.丟掉你的傲氣。天文學會教會你耐心以及謙遜。對於雲層鎖住你的視線，對於暗弱的星光，對於只因晚起床幾分鐘是籌划了很久的計劃泡湯，你都無能為力。宇宙不會屈從於你的意志，你必須遵循她的節奏。 　　大多數在望遠鏡搜尋範圍內的天體，無論多大，或是多小，都勉強能被找到。你花了很長時間去搜尋的大多數天體都很暗弱，很小，或兩者都是。如果那些華而不實的畫面是你所期望看到的，那你該去看電視。 　　「值得」是天文愛好者的回答，憑著謙遜以及不屈不撓的精神，最終他們將得到回報。KenFulton寫了一本書《無憂無慮的天文學家》（1984），它把天文學描繪成從滿著陷阱、流沙以及猛獸的地方，只有那些擁有者非凡的技能的藝術家才能越過這些障礙而不受傷害。實際情況並沒有這樣糟――但有時一個平穩的心態會幫你渡過難關。 　　9.放鬆並尋找樂趣。丟掉傲氣就不會使你由於你的望遠鏡還夠不上完美而感到遺憾。完美並不存在，不論你花多少錢。不要感到被迫去清潔物鏡或是去整理觀測筆記。 　　同時不要感到被強迫去做一些「有價值的工作」。最終，誠然對天文愛好者來說最大的回報是收集科學數據――冒險進入荒蠻之地，帶回一些數據，它們雖然小但卻真的能完善人類對宇宙的認識。這即使從「初學者」到「高級業餘天文學家」，從偶然的觀星者到宇宙的痴迷者的轉變。但這僅對一些人有效，並且只當他們準備好時。 　　業餘天文學應該是平靜的、充滿樂趣的。如果你發現你因為目鏡的偏差或是看不見冥王星而變得不快，請深呼吸一下並且記住你做這些是因為你喜歡。放輕鬆，讓天文學去適合你初學者最好別用反射，大觀折射鏡Maxvision ED和Maxvision R，博冠馬卡鏡Bosma Ω，美德施卡鏡Medea LX，等。每種型號有不同的口徑，具體多少毫米LZ根據預算決定。赤道儀一定要好最後建議樓主先把望遠鏡個參數物理意義和各光學系統的優缺點弄熟，一是知道自己要買什麼，二是不會被騙。下面是推薦的書籍：觀測《星座與希臘神話》 《美麗星空》 《星座世界》 《最新天文觀測手冊》 《劍橋天文愛好者指南》 《天文愛好者手冊》《恆星與行星》基礎知識《簡明天文學教程》 《大眾天文學》 《基礎天文學》 《通俗天文學》 《美麗月球》 《觀天巨眼》 《通俗天文學》 《通過哈勃看宇宙——無盡星空》 《通過哈勃看宇宙——星之海洋》 《通過哈勃看宇宙——宇宙遺產》 《認星識歷》 《宇宙掠影》 《天文知識基礎》 《普通天文學》專業《恆星物理》《星系天文學》《望遠鏡的設計與原理》雜誌《天文愛好者》《中國國家天文》天文望遠鏡 知識 > 天文觀測入門1、天文愛好者購回天文望遠鏡後，往往迫不及待地安裝好，就毫無選擇地進行觀察，由於缺乏對基本常識的了解，很難達到理想的觀察效果。有的人甚至什麼也看不到，而誤認為產品質量有問題，實際上是在安裝使用過程中不得要領所致。所以當您購回天文望遠鏡後，一般先在白天進行練習，這是熟悉天文望遠鏡的必要途徑。在按照說明書的要求安裝調試好天文望遠鏡以後，選擇地面較為明顯的目標進行演練。剛開始練習時也可能出現焦距調對了，但目標根本就沒有對準，什麼也看不到的情況。有時目標對準了，但焦距卻不對，還是什麼也看不到。所以，要反覆練習不同的目鏡、不同的目標和焦距之間的關係。直到能夠準確的找到目標，並能迅速地調出最清晰的圖象。真正做到熟練掌握它的運轉、指向、調焦、以及不同的目鏡和放大倍數之間的關係等操作技巧。只有這樣，才能在晚上較為嫻熟的使用。 2、許多人認為只要擁有天文望遠鏡，就能成為天文愛好者。這是不切實際的。實際上如果你不熟悉星空，不會識別主要星座及一些較為明亮的星星，即使你擁有一架望遠鏡，也不知道該指向哪裡！所以應多學習一些天文知識，並能熟練地使用星圖。在使用星圖觀測時，應把星圖舉過頭頂，將星圖上標的東西南北與地面上的東西南北一一對齊就可以了。星圖是一個圓形圖，圓圈就是地平線，中心就是我們頭上的天頂。可以想像星圖是凹進去的，星空猶如一口巨大的鍋蓋在地面上。這樣對照星圖，就能慢慢找出空中星座的位置、形狀和名字。只有如此不斷地觀察星空，逐步掌握觀測所需要的基本天文知識，最後達到熟悉夜幕上肉眼可見的每一個天體，才能充分體味觀星的樂趣。 這裡需要提醒的是，照明用的手電筒事先要用布蒙住，以免手電筒光把星圖照的太亮，刺激眼睛，影響看星。至於地面上方向的確定，應靠指南針來確定。 3、應該遵循由近及遠、先易後難的原則。首先從易於觀測且有特色的天體開始，然後逐步深入，既月球—行星—恆星—深空的原則。在選擇適用倍數時，也應先從低倍率（使用焦距長的目鏡）開始，待熟練掌握使用方法及技巧後再選用高倍率進行觀測。當您選用高倍率時，由於受地理環境，天氣狀況及天文鏡本身加工精度所限，所觀測到目標的清晰度（解析度）要相對變低，這是正常的。所以，在使用時不要追求高倍率，應以觀測效果最佳為宜。 4、當你通過望遠鏡觀察時，請仔細調焦。從視場中發現暗弱的天體意味著學習新的視覺技巧，這需要聚精會神的努力，一個好的觀測者總是樂於花時間在調焦上，盡量使星象變得最尖銳。許多人發現保持兩隻眼睛都睜著比較好，因為閉起一隻眼睛會使另一隻工作的眼睛疲勞。你可以用手蓋住你的一隻眼睛。 5、欣賞星空要求您要有毅力和耐心、需要開朗與樂觀。當你正欣賞星空時，一片烏雲飄來，此時你毫無辦法；對於極深遠暗弱的天體，也無法讓它們近一些、亮一些以便於你清楚地去觀看；對於長時間期待的天文事件，並做好了各種觀測準備，可真正發生時，持續的時間極其短暫（如日全食），或由於在上方存在的熱氣流，使星像在高倍放大下總是顯得閃爍和沸騰，更糟糕的是在這極短的時間裡，一片雲遮擋了你的視線，種種客觀原因使您沒有達到預期目的。所有這些都需要你具有相當的耐心，不必為此而焦躁不安，宇宙不會以任何人的意志而改變。做為我們人類，只能憑毅力與耐心，去欣賞它的和諧與美麗。您所做的一切努力都讓你覺得十分有趣！可謂樂在其中。 許多人認為欣賞星空、掌握一定天文知識是一件很難的事。這種觀點是不對的。事實上，只要有一個正確、良好的開端，欣賞星空就一定會成為你一生的愛好。因為觀察星空，能體會到宇宙的博大，使你心胸開闊。辨認星座、恆星以及其它天體，了解有關它們的知識等極富樂趣，極具挑戰性。當你沉浸在星光中時，你的身心都得到充分而積極的放鬆。 天文望遠鏡初步 1.1 望遠鏡的種類 簡易的天文望遠鏡一般由物鏡、物鏡鏡筒、目鏡、尋星鏡等部分組成。望遠鏡主要有折射式、反射式與折反射式三種類型。折射望遠鏡的物鏡是凸透鏡．天體的光線通過物鏡聚集在焦平面上成像，然後由目鏡放大，如圖1所示。反射望遠鏡的物鏡是凹面反射鏡，天體的光線經過它的反射，投射在一個小反射鏡斜鏡上，經斜鏡的又一次反射，再由目鏡放大，見圖2。折反射望遠鏡基本上就是一架反射望遠鏡，僅在物鏡前面加一個特製的改正透鏡，用來克服反射望遠鏡有像差這一最大的缺點， 1.2 望遠鏡的性能 想用天文望遠鏡觀測星空的人，首先得掌握一定的天文望遠鏡和天文學的基礎知識。望遠鏡的性能主要由以下幾個方面來反映： 1、有效口徑和相對口徑 物鏡中心到焦點的距離叫做物鏡的焦距，用符號F表示。物鏡的直徑沒有被框子和光闌擋住的部分叫做物鏡的有效口徑，用符號D表示。天文望遠鏡的性能主要就是以這兩個數據為標誌。有效口徑與焦距的比叫做相對口徑，用符號A表示。即：A＝D/F，其 中D、F用毫米作單位。2、放大率 望遠鏡的物鏡焦距(F)與目鏡焦距(f)之比,叫做望遠鏡的放大率，用符號M表示。一架天文望遠鏡通常配有好幾個不同焦距的目鏡，從而可得到幾種不同的放大倍率。比如當望遠鏡的物鏡焦距為840毫米，目鏡的焦距是10毫米，那麼放大率就是84倍，若另一目鏡的焦距為20毫米，則望遠鏡的放大率就是42倍了。 但是望遠鏡倍率的提高是有一定限度的，這就是望遠鏡的有效倍率。如果選用過高的倍率，成像就會變暗，觀測效果反而不好。對普通天文望遠鏡來說，最高有效倍率約是口徑的2倍。例如，望遠鏡的口徑是80mm時，最高有效倍率是160倍左右；口徑是100mm時，最高有效倍率為200倍左右。 3、集光力 光線是通過瞳孔進入人眼的，人眼只能收集到相當於瞳孔面積範圍的光。在暗處時，人眼的瞳孔直徑一般約為7mm。因此，就把望遠鏡物鏡的有效面積相對於瞳孔面積的倍數叫做集光力。即：集光力=(D*D)/(7*7)，其中D用毫米作單位。 4、解析度由於光的衍射作用，天體在望遠鏡中所成的像，會成為一個小圓盤。如果兩顆星星接近到剛剛能分辨出來，它們的最小角距就叫做解析度，用符號θ表示，單位為角秒。望遠鏡解析度同物鏡有效口徑的關係可粗略表示為：θ=140/D，其中D用毫米作單位。對於天文觀測來說，解析度往往比放大率更重要。5、極限星等 在晴朗無月的夜晚，用望遠鏡能夠看到的最暗的星等，叫做這架望遠鏡的極限星等，用符號Me表示。Me的數值主要決定於物鏡的有效口徑，有一個經驗公式可供參考：Me＝7.1＋51gD，其中D用厘米作單位。當然這是理論數值，由於大氣層及觀測者視力等因素的影響，實際數值和計算值不一定一致。6、視場在望遠鏡中能夠看到的天空區域的角直徑叫做視場。用符號ω表示。對於一架望遠鏡來說，視場同目鏡的焦距有關，目鏡的焦距越短，望遠鏡的現場越小。換句話說，望遠鏡的放大率越大，視場就越小。 天文望遠鏡的相對口徑越大，聚光能力就越強，通過望遠鏡看到的天體就越明亮。另外，在物鏡焦距不變的情況下，有效口徑越大．相對口徑也就越大。顯然，有效口徑越大，望遠鏡的性能就越好。也就是說，天文望遠鏡的性能好壞，主要由口徑來決 定。您擁有的天文望遠鏡的性能如何，可參考表1。 表1 天文望遠鏡的性能 有效口徑 集光力 解析度 極限星等 最高倍率 (mm) (倍) ("角秒) (等) (倍) 肉眼 1 60 6.5 30 18 3.87 9.2 60 50 51 2.32 10.3 100 60 73 1.93 10.7 120 70 100 1.65 11.0 140 80 131 1.45 11.3 160 100 204 1.16 11.8 200 125 319 0.93 12.3 250 150 459 0.77 12.7 300 200 816 0.58 13.3 400 300 1837 0.39 14.2 600 1.3 望遠鏡的選擇與使用 想要購置天文望遠鏡進行天文觀測，除了要了解以上所說的望遠鏡的性能，以便針對性購買適合自己的望遠鏡外，選擇與使用望遠鏡時，還要注意以下問題。 1、目鏡應買高級的買天文望遠鏡時應配備2-3個目鏡。普及型天文望遠鏡的目鏡一般是由2個鏡片組合而成的惠更斯式目鏡或它的改良型。如果沒有很好的目鏡．即使用很高級的物鏡，其觀測結果也不會很理想。所以，買目鏡的時候，在經濟條件允許的範圍內，應儘可能買等級高的目鏡。 目鏡的焦距有4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、12.5mm、18mm、20mm、25mm、30mm、40mm等各種型號。總的來說，有低倍率，中倍率，高倍率三種類型。若是小口徑的天文望遠鏡，低倍率應選擇20－40倍，中倍率選擇50－80倍，高倍率選用100－150倍左右。 2、尋星鏡的口徑應選較大的為好小型天文望遠鏡尋星裝置的倍率一般是5－12倍，實際視場角是6－14度左右。尋星裝置性能的好壞，大大影響著天文望遠鏡的觀測能力。尋星鏡的口徑應儘可能地大一些，以30－50mm為好。另外，對尋星鏡來說，十字線的作用也很重要。在購買天文望遠鏡時，應當仔細檢查尋星鏡是否附帶十字線裝置。 3、要選擇牢固結實的三腳架若天文望遠鏡光學性能很高，沒有好的支承儀器的三腳架，它的價值也將要大打折扣。試想，一點點風就搖搖欲墜的腳架怎麼能發揮好儀器的性能。因為天文望遠鏡的視野很小，尤其是高倍率時，有一點點振動，圖像就會跑出視野，因此就很難看清觀測對象。所以，選擇望遠鏡的同時要選擇牢固結實的三腳架。 4、赤道儀式架台和經緯式架台天文望遠鏡的支承架有經緯式架台和赤道儀式架台兩種類型。鏡筒可以在水平方向和垂直方向轉動的支架叫經緯式架台。鏡筒可以繞著極軸(赤經軸)旋轉，又可以繞著與極軸垂直的軸(赤緯軸)旋轉的支架叫做赤道儀式架台，它們各有所長。 經緯式支架比赤道儀式支架的結構簡單、輕便、移動靈巧，鏡筒可以上下左右地轉動自如，即使是不熟悉的人也可方便地使用這種支水架台．對向任意的星空位置。稍稍有點麻煩的是，為了跟蹤走出視野的星星．必須不斷地使儀器上下左右移動。對觀測者來說．恐怕不會感到那麼自由。赤道儀式架台的優點是，它可以跟蹤進入視野的星星，因為鏡筒對以繞極軸旋轉。並且還可以安裝照相機對星空的星星進行點像拍攝。 為了發揮赤道儀的優點．要將極軸正對北極星。這樣一來．即使不熟練的人，操作起來也不會太難。 太陽的觀測 2.1 觀測太陽的表面千萬注意，不能直接用肉眼上觀看太陽，因為太陽的強光會把眼睛刺痛。必須用 塗了濃墨的玻璃遮住眼睛去看太陽，而且不能看太長時間。肉眼所能看到的太陽是非常小的，太陽表面的情況及變化必須用天文望遠鏡觀測。太陽就好象生物一樣，每時每刻都在活動著。太陽表面的黑子數量和太陽的活動有密切關係太陽活動越頻繁，黑子數目就越多。因此．根據長時間連續觀測的黑子的變化情況，就可以研究太陽溫度的變化。 銀河系大約有2000億顆恆星，一般人所能觀測到的只有太陽的活動情況。由於太陽是影響地域和人類的最重要的恆星，因而觀測太陽活動的意義是非常大的。當然，觀測太陽活動應該在設備和有關基礎知識方面做好充分的準備。 一、觀測太陽黑子所必需的物品用口徑5－10cm的小型天文望遠鏡，就可以對太陽的黑子進行充分的觀測了。觀測太陽黑子常用有專用鏡片的反射式望遠鏡，最好配備投影板。當然，也可使用有普通物鏡的折射式望遠鏡。由於需要跟蹤太陽，赤道儀式架會遠比經緯式架台更方便。 為了便於對太陽進行觀測，須準備如下一些小附件。1、太陽投影板：對摺射式天文望遠鏡來說，作為附件的投影板，通常在出廠時就配備好了。這種裝置安裝簡單方便，安裝好後不會晃動就行了。另外，投影板前後位置可以調整，很方便。 2、目鏡：作為觀測太陽用的目鏡，可以任意選用耐熱類型的高增益式。應準備一個能看到太陽全貌的50－60倍的目鏡，和一個能看到黑子深部的高倍率目鏡。3、太陽濾光鏡：直視觀測太陽時應該用專用濾光鏡，因為濾光鏡有隔熱減光的特性，望遠鏡口徑在10cm以上肘，物鏡前面應蓋上一個中間開有直徑5cm以下孔的蓋子，或用三面反射稜鏡，使通光量適當減少。觀測太陽千萬要注意眼睛的安全。 4、觀測用圖紙：在潔白的紙上畫好直徑15cm（或者10cm）的圓並寫好 數據，事先製成觀測用的圖紙，其他如鉛筆、橡皮擦、秒錶等都應事先準備好。2.2 日食的觀測月球在繞地球運行的過程中，有時會走到太陽和地球的中間，月球的影子落在地球的表面上，在影子里的觀測者就會看到太陽被月球遮蔽的現象，叫做日食。 日食分日全食、日偏食與日環食三種。全盤和環食的過程分初虧、食既、食甚、生光、復國等5種食家，偏食只有初虧、食甚與復圓3種食象。觀測藍天中有虧象的太 陽是很刺激而緊張的。 日食是可以用肉眼進行觀測的，當然，在太陽只有部分虧缺時，陽光依然會很刺 眼，觀測時必須考慮有效的減光對策，千萬不要直接用肉眼去看太陽。可以採用以下幾種簡單的辦法進行觀測：第一種辦法是，找一個臉盆，裡面盛滿水，再放入些墨汁，日食的時候從臉盆里看太陽的倒影。這是一種最簡單易行的方法。 第二種辦法是，找塊玻璃板，用煤油燈把它熏黑，日食的時候隔著這塊熏黑了的玻璃板看太陽。第三，找幾張120的照相底片，把它們重疊起來，R食的時候隔著這些底片看太陽。這種方法可以根據太陽光的強弱隨時增減底片張數，還可以裝在自己製作的眼鏡框上，使用起來很方便。第四，用望遠鏡觀測，但不要直接通過望遠鏡上看太陽否則會灼傷眼睛。用望遠鏡觀測太陽，要事先找幾張照相底片，剪成合適的形狀，裝在物鏡的前面。要注意裝牢，防止移動望遠鏡的時候底片滑掉。比較妥當的辦法還是使用投影板。投影極安裝在目鏡的一端，調整目鏡焦距，使投影板上出現清晰的太陽像以使觀測日食的全過程。發生日食之前，對於日食的時刻、方位以及整個日食的過程，一般都有預報。我們要根據預報作好準備，除了準備好觀測用具以外，還要準備一些日食觀測紙。日食觀測紙上有一個大圓，圓上逆時針方向標有0°-360°。記錄的時候，大圓表示太陽的圓面，0°位置表示太陽的北點。為了了解日食的全過程，要從初虧到復圓的各個階段，每隔一定時間畫一張食像圖。對於日全食，從食既到生光只有三、四分鐘，有時不到一分鐘，要在這段時間內描繪一、二張或者三、四張食像圖。初虧的時刻和方位是比較難測準的，在預定的時刻到來之前，就要密切注意著預報的方位。當出現初虧現象，就立即記下出現的時刻以及太陽圓面和月亮圓面相外切的切點方位。初虧以後，太陽國面和月亮圓面相交於兩點，每次觀測時要記下觀測時刻和兩個交點的方位，並且及時把食像描繪在日食觀測紙上。這項工作只要做得很仔細，就會獲得一套日食全過程的食像圖。日全食的機會對於天文愛好者來說是十分難得的。因此，參加觀測日全食的愛好者要組織起來，先學習一些必要的基本知識，進行適當的分工。每個人要熟悉所用儀器，掌握操作方法，學會做觀測記錄。最好預先排練幾次，使實地觀測日全的短暫時間內不忙亂。能及時準確地記下日全食的種種現象。觀測場地要預先選擇好，保證自始至終都能看到日食。此外，還應注意以下幾個問題。 1、觀測月球影子在日全食即將來臨和剛要結束的短時間內，我們可以看到月球影子由西向東迅速移動。為了觀測月影，要登上比較高的地方。事先選擇幾個大致東西向排列的、到觀測點距離不同的遠方目標，如大建築物電線杆、高樹、山坡等，並測量出它們到觀測點的距離（也可以事後補測）。觀測的任務是定出影子從遠方目標到達觀測點的時間。由於影子移動速度快，計時要用種表或者數數的方法。由距離和時間，就可以計算出月影移動的速度。月影移動的速度大約每秒1公里。 2、觀測倍利珠 月球表面有許多高山，所以月亮的邊緣崎嶇不平。在食既或生光到來的瞬間，太陽光通過月球邊緣的山谷射出來，形成許多特別明亮的光線或光點，好象在太陽的周圍鑲嵌著一串珍珠似的，這就是著名的伯利珠。觀測倍利殊現象並沒有特殊的科學價值，但這是一種很有趣而美麗的現象。當發現月面邊緣有倍利球現象出現的時候，要記住它的方位、形狀和珠的數量，並立即畫下來。食既瞬間，倍利珠一般出現在太陽的東邊緣，生光瞬間，倍利珠一般出現在太陽的西邊緣。 -------------------------------------------------------------------------- 月亮的觀測 3.1 月球的運動 月球每天都通過星空的哪個位置，一天當中大約要移動多少度，月球繞地球公轉一周大約需要多少天，這些您都注意過嗎? 新月出現時，連續觀測三五天，在每天相同時刻觀測星座中月球的位置如何，把它記錄到星圖上去，看看會出現什麼結果。最好是連續觀測一個月，從新月開始到滿 月，再到下一個新月。如果遇到陰天或下雨天少觀測了幾天也沒關係。使用雙筒望遠鏡來觀測，可以詳細地研究月亮運動的情況。把月亮和月亮近處的星星的位置用圖記錄下來，堅持連續這樣觀測2至3小時，就可發現，月亮以很快的速度在移動著。分析您的觀測記錄，您不難得出這樣的結論：從新月到下一個新月，約為29.5天，這個周期叫做朔望月；月亮相對於恆星的移動速度為每天約13°多。 除此以外，儘管您很儘力地去觀測了，還是會有相當多的月亮運動的現象您不能理解，複雜的運動情況就更難懂了，需要我們作更深入的觀測學習。我們知道，月球繞地球公轉運動的軌道叫做白道，由於白道是橢圓形的，當月亮運動到離地球近的地方時，運動速度就快，離地球遠的地方時，運動速度就慢。就是說，月球在白道上的運動速度是不定的。如果您自信自己的觀測精度，那麼就挑戰一次，看看是否是這樣。3.2 月相的變化 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，這種現象就叫做月相變化。月亮本身並不發光，靠反射太陽光才發亮，因為在月球繞地球轉的同時，地球又帶著月球繞太陽轉，所以，月亮相對於地球和太陽的位置不斷變化。因此，月亮被太陽照亮的一面就會有時向著地球，有時背著地球，有時部分向著地球，且這部分有時大一些，有時小一些。月相變化就是這樣產生的。當月亮運行到地球和太陽之間時，月亮被照亮的半球背對著地球，這時我們看不見月亮，叫做新月，也叫做「朔」，即農曆的初一。過了新月，月亮被照亮的部分逐漸轉向地球，我們看到一鉤彎月，農曆初二、三的月牙叫娥眉月，到初七、八，我們看到的就是半個月亮了，叫做上弦月（凸邊向西）。農曆十五、十六的月亮為滿月，也叫「望」。滿月過後，月亮被照亮的部分逐漸背離地球，到農曆的二十二、二十三，又只能看到半個月亮了，叫做下弦月（凸邊向東）。再過一周，月亮又將回到朔的位置。 更有意思的是，月球的自轉周期與公轉周期是相同的，所以我們始終只能看到月球的同一個面，直到20世紀70年代，人類從沒有看到過月球的背面是什麼樣子。關於月球的形狀，我們有一個概念叫月齡。所謂月齡，或是用日數來表示的，從新月時起算到各月相所經過的時間。例如，新月後3天12小時的月齡就是3.5，眉月的齡是3，望日（滿月）的月齡為15。知道了月齡，就能判斷月球的形狀、出沒時刻及可見方向。使用雙筒望遠鏡和天文望遠鏡觀察月面時，要細心觀測那些月面有缺邊的月齡。經過長時間的連續觀測，就可以發現即使是相同的月齡，缺邊的位置也不盡相同。長時間地觀測月面，並且對邊緣部分的目標進行仔細的記錄比較，不難發現月面有一種所謂的秤動現象的。 多虧有了月球的秤動，才使我們能夠看到59%的月球表面。月球背面的41%只有繞到月球後側去觀測了。3.3 月面覽勝 我們用肉眼可以看到月亮的直徑好象和太陽的直徑差不多。月球直徑的大小化成視場角約為0.5°。然而，最優秀的眼睛也只可以看到月球表面狀態圖。在月亮表面狀態圖中，肉眼所看到的只是那些被稱之為海的較暗部份。以往，人們把月亮表面的形狀比作兔子、船或者比作女人的面孔。 您能確認在月亮周圍的雲海、濕潤海、雨澇嗎？能判斷出是晴海、靜海、危險海、神酒的海、豐富的海等。您能否看到暴風雨的大海中的哥白尼環形山嗎？請用您肉眼的觀測能力挑戰一下吧!天文望遠鏡的魅力最讓人感興趣的就是能看到月亮的表面。初次用望遠鏡觀測月亮的人，一下子會感慨萬千，因為他們看到了非常美麗的景觀。用80倍的低倍率望遠鏡，月亮的全貌就會很快被看到，而且可以看到的是耀眼明亮的月亮表面。另外，當提高望遠鏡的觀測能力到最大倍率，以便適應地球大氣層的影響時，可感受到因大氣層影響而產生巨大振動的環形山的魅力，我們將會被宇宙的神秘所誘惑。用天文望遠鏡對月亮進行觀測，可以看到月面上的環形山，尤其是月亮缺邊附近的環形山，更是可以清清楚楚地呈現出來。這是由於在月亮缺邊附近，太陽光是斜照的緣故。由於月亮表面色彩變化不明顯，如果太陽光從正面照射就不會有影子，月亮的凸凹不平就不易被正確體驗。就象對人的面部進行攝影時，若把閃光從正面照射到 面部，高高的鼻子也被照成扁扁的，是同樣的道理。 所以要觀測月面上的某個對象，最好選擇觀測點處在缺邊附近的時候。例如，要對哥白尼環形山進行觀測，就要選擇月齡在8－10的缺邊月亮。為了更深入地觀測月面地形的全貌，應該連續觀測各個月齡的月亮。觀測月亮就如同到月亮上去旅行一樣。滿月時可看見太陽光全面照射下的環形山，可以發現從船形或哥白尼環形山等四面八方發出的明亮的長線條。我們把這明亮的線條叫做光條，但這也只能在滿月時才能看見。3.4 月食的觀測 當月球運行到望的位置時，這時地球位於太陽和月球之間，如果這三個星球正好或接近於一條直線上時，月球就會進入地球的影錐之內，地球背著太陽那一面的地區正是黑夜，那裡的人們就可以看到月食的發生。 月食是否一定發生在十五呢？是的，月食必定發生在望日，即農曆的十五。那麼，是否每月的十五都有月食發生呢？當然不是，而且一年中發生月食的機會很少。這是因為白道面與黃道面有約5°的交角，不在同一平面內的緣故。白道與黃道有兩個交點，我們稱它為黃白交點。如果望的時候，月球不在黃白交點附近，月球就不會被地球的影子所遮掩，從而不會有月食發生。發生月食時，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域，發生的就是半影月食，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。法國天文學 家丹約翰給出了一個分5等級的目測標準，如表2所示。 表2 丹約翰的月全食自測標準 等級 月全食時月面亮度的目測基準 0 非常暗淡，幾乎看不見月球，尤其是食甚時完全看不見。 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，外側很亮略有蘭色。 由於地球大氣層的影響，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。 行星的觀測 4.1 行星在星座中的運動 水星、金星、火星、木星、土星，這五顆行星很早就被人類認識了。但天王星、海王星與冥王星的發現比較晚。1781年赫歇耳發現了天王星，1846年德國的伽勒找到了海王星，在這以前，法國的勒威耶和英國的亞當斯各自推算出了海王星的位置，冥王星直到1930年才由美國的湯博發現。太陽系是否還存在第十顆甚至更多的大行星，直到現在人們還在探索中。 以地球軌道為界，在地球軌道以內運行的水星和金星叫做內行星；在地球軌道以外運行的火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星叫做外行星。這兩類行星 各自有相似的視運動特徵。 一、行星的公轉行星環繞太陽的運動叫做公轉，公轉的路徑叫做公轉軌道。行星公轉有以下幾個特點： 1．行星公轉軌道都是一些偏心率不大的橢圓。偏心率最大的是冥王星，也只 有0.256。 2．行星的公轉軌道面幾乎在同一個平面上。軌道傾角最大的是冥王星，也只 有17.1°。 3．行星都是由西向東繞太陽運行的。 4．行星繞太陽公轉的周期有長有短。越接近太陽的行星公轉周期越短，越遠離太陽的行星公轉周期越長。 了解以上四個特點是很有意義的。了解了第二個特點，就會懂得行星必然出沒在黃道附近。了解了第三第四個特點，就好理解內行星和外行星視運動的特徵。二、行星的視運動行星的視運動是指觀測者所見到的行星在天球上的移動。由於行星繞太陽運行，地球也繞太陽運行，從地球上看去，行星的視運動可以有兩種描述方法，一種是相對於太陽的視運動，另一種是相對於恆星的視運動。1．行星相對於太陽的視運動內行星和外行星相對於太陽的視運動是不同的。內行星總是在太陽附近來回擺動，它同太陽的角距限制在一定範圍內。外行星同太陽的角距不受限制，可以在0°-360°之間變化。水星同太陽之間的視角距不超過28°，最亮時星等為-1.9。金星同太陽的最大視角距是48°，亮度最大時星等為-4.4。由於水星、金星和地球的軌道都不是正圓，所以最大角距隨著它們之間相對位置變化而有所變化。水星的變化範圍在18°-28°之間，金星的變化範圍在44°— 48°之間。內行星相對於太陽的視運動有四個特殊位置：下合、上合、東大距、西大距。內行星上合的時候間太陽一起升落，我們看不到它。上合後若干時間，內行星東移到離太陽有一定角距時，日落後出現在西方地平線上，我們開始看見它，叫做「昏星」。當內行星移到東大距的時候，是觀測它的最佳時機。過東大距後，內行星改 向西移動，逐漸靠近太陽，到下合附近就看不見了。下合後若干時間，內行星逐漸西移，當離太陽有一定角距時，日出前出現在東方地幹線上，我們又能看見它，稱為「晨星」。以後繼續西移，當移到西大距的時候，又是觀測它的好機會。過西大距後，內行星改向東移動，逐漸靠近太陽，到上合附近又看不見了。內行星連續兩次上合或者兩次下合的時間間隔叫做會合周期。水星的會合周期是115.88天，金星的會合周期是 583.92天。內行星在下合的時候，從地球上看去有時會從日面經過，這種現象叫做凌日。凌日的機會是很難得的。水星凌日，1986年11月13日出現過，將在1999年11月15日再次出現；金星凌日，1882年出現過，下次金星凌日將發生在2004年6月7日。觀測內行星凌日，需要用望遠鏡。外行星相對於太陽的視運動也有四個特殊位置：合、沖、東方照、西方照。在合的時候，外行星和太陽在同一個方向上，我們看不見它。合後若干時間，外行星西移到離太陽有一定的角距時，日出前出現在東方的地平線上，以後西移到西方照，後半夜都可以見到。過西方照後外行星繼續西移，逐漸提早從東方升起。當外行星到達沖的時候，太陽剛落山，它就從東方升起，整夜可以見到，是觀測它的最好時機。衝過後，外行星繼續西行，移到東方照時，上半夜都可以見到。以後逐漸靠近太陽，移到合的附近又看不見了。外行星連續兩次合或沖的時間間隔叫做會合周期。火星的會合周期是779.94日，木星的會合周期是398.88日，土星的會合周期是378.09日。2．行星相對於恆星的視運動行星相對於恆星觀運動的路徑是比較複雜的。看上去行星大部分時間在天球上由西向東移動，叫做順行；小部分時間由東向西移動，叫做逆行。由順行轉到逆行或由逆行轉到順行，行星在天球上的位置叫做留。行星的視運動情況可以查當年的《中國天文年曆》或《天文普及年曆》。在天文年曆中，一般都列有當年太陽和各大行星的赤經、赤緯值。水星每5日列一組值，金星、火星、木星、土星每10日列一組值。我們查算到某日太陽和行星的赤經、赤緯值，就可以在黃道星圖中標出太陽和行星的位置。在查算的時候，要注意把行星留的日期考慮進去。從行星和太陽的赤經差，可以誰知行星的升起、下落以及可見情況。如果在黃道帶星圖上標出十二個月內太陽和行星的位置，就可以得到整年行星可見情況。這種圖在一些天文書刊中很容易找到，比如《天文愛好者》雜誌。用肉眼觀測行星，即對以了解行星的視運動規律。觀測時要有一張黃道帶星圖，根據推算或者查算，在星空中找到要觀測的行星，估計這顆行星相對於周圍恆星的距離，然後在黃道帶星圖上標出這顆行星所在位置，並且記下觀測日期。對於水星，每天要觀測一次。對於金星，可以二人或一周觀測一次。對於外行星，可以一周或者一個月觀測一次。行星在留的附近，觀測次數要稍多一些。把一年內觀測記錄下來的點，用光滑的曲線連接起來，就是這顆行星當年相對於恆星的視運動軌跡。了解行星視運動的動態，對於實際觀測行星時尋找目標是十分重要的，如果您有類似SKYMAP這樣的天文軟體，則掌握行星動態就更容易、更直觀了。 3．尋找行星的方法天上的星星很多，怎樣才能把我們要觀測的行星找出來呢？除了上面所說的通過推算或者查算，了解行星的動態以外，還可以根據以下一些行星的特徵來幫助尋找它們。首先，行星總是在黃道附近運行。其次，行星一般比恆星亮。金星是全天最亮的星，亮度在-3.3—-4.4等之間，發白光，人們叫它「太白金星」。木星亮度僅次於金星，在-1.4—-2.5等之間。土星亮度在1.2—-0.4等之間，顏色稍黃。火星亮度在1.5—-2.9等之間，火紅色，很容易辨認出來。水星亮度在2.5—-1.2等之間，當它作為昏星或者晨星出現的時候，地平附近沒有別的亮星，也容易辨認。另外，行星閃爍小，亮度比較穩，而較亮的恆星總是不停地閃爍著。4.2 水星與金星的觀測 由於行星本身不發光，只是反射太陽光，所以行星同月亮一樣也有相位變化，也就是有圓有缺。用小望遠鏡觀測水星和金星，可以側重觀測它們的位相變化。每次觀測的時候，先在白紙上畫一個直徑約5－6厘米的圓，表示行星的視圓面，然後把從望遠鏡中觀測到的行星的明亮部分畫下來。每天或者隔幾天觀測記錄一次，經過一段時間的觀測記錄，就可以得到一套水星和金星的位相變化的資料。內行星在上合前後接近圓形，在下合前後是彎月形。圖28就是金星的位相變化示意圖。請注意，從望遠鏡中看到的行星，上下左右是顛倒的，所以容易搞錯方位，可以使望遠鏡不動，由於周日視運動，行星會逐漸移動，移動的方向就是西方。4.3 火星的觀測 用小望遠鏡觀測金星，可以發現它的邊緣是模糊的，這是金星表面有濃厚大氣造成的。有時金星表面會出現一些明亮的或稍暗的條紋，應如實記錄下來。火星是離地球最近的一顆行星，觀測火星是比較方便的。火星大沖時最接近地球，離地球只有5500萬公里，是觀測火星最好時機。火星大沖每15—17年重複一次，最近一次大沖將在2003年8月27日。火星有2個天然衛星。用小望遠鏡觀測火星，可以側重觀測火星表面顏色的變化，在小望遠鏡中看到的火星是一片紅黃色的。仔細觀看可以發現火星的兩極區域有白色斑點，叫做極冠。再仔細觀看，還可以看到在紅色的圓面上有些暗黑色的斑紋，那是火星表面的低地或峽谷。有時火星上發生大沙暴，火星表面就會變得模糊。觀測火星的時候，要把火星表面顏色描繪下來，極冠的大小要按比例畫出。長期觀測還可以了解火星的季節變化。4.4 木星的觀測 木星是太陽系中最大的行星，它的體積是地球的1300多倍，質量是地球的300多倍。它是天上除金星以外最亮的星星，很容易找到。木星有16顆衛星，還有一個寬約6500公 里，厚約30公里的光環。用望遠鏡觀測木星，可發現其突出的特徵就是它那扁球形的外貌，這是因為木星自轉得很快，不到10個小時就轉一周，使木星赤道附近明顯地鼓了起來。用小望遠鏡觀測木星，可以側重觀測木星的四個大衛星：木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。這四個衛星是1610年伽利略首先用望遠鏡發現的，所以也叫做伽利略衛星。觀測木星衛星的時候，首先在白紙上畫一個直徑約5－6毫米的圓，表示木星的視圓面。然後從望遠鏡中找到木星的衛星，用木星的直徑作單位估計各個衛星到木星的距離並把衛星畫在白紙上。木星衛星在繞木星旋轉的過程中，有時候會在水星表面上通過，有時候會走進水星的影子里。有時會從木星的背面經過，因此，用小望遠鏡觀測木星的四顆大衛星，有時候只能看到三個或者兩個。木星表面還有一些平行於赤道的條紋，這是木星上的大氣環流造成的。在木星南緯大約20°的地方，有一個著名的蛋形紅斑，由於它的形狀比較規則，當它隨著木星自轉而朝向我們的時候很容易辨認出來。因此，觀測木星表面，要詳細記錄條紋和人紅斑。4.5 土星的觀測 土星的體積幾乎是木星的一半。土星有濃密的雲層，有23個天然衛星。在上星的赤道平面上圍繞著一個美麗的光環，這是土星的最突出的特徵。上星的光環是由無數的質點組成的，這些質點都和衛星一樣圍繞著土星旋轉。用小望遠鏡觀測土星，可以側重觀測土星的光環。 長期用望遠鏡觀測土星，還可以發現它的光環的方位是會改變的。當光環平面正對著我們的時候，光環就成為一條細線，這是因為光環特別薄。土星光環的寬度約二、三十萬公里，但它的厚度只有十幾公里，最大厚度也不超過150公里。土星的光環被若干暗縫所分開，成為好幾個環。用小望鏡還有可能看到土星的最大衛星土衛六，它每6天左右繞土星運行一周。它的直徑約4840公里，是太陽系中最大的一個衛星，比水星還要大。土衛六的上面有大氣層，這也是太陽系衛星中僅有的現象。 流星的觀測 5.1 用肉眼對流星進行觀測 觀測流星不需那些大規模的工具，用肉眼就可以進行觀測。當然，正規的流星觀測，還是要根據其觀測目的使用天文望遠鏡，或用照相機及其他的觀測工具並用的方法，以及使用電子技術等高新技術或器具進行觀測。流星是每大都有的，世界各地的夜空部會不時有飛行的流星，而且出現在離地面100公里左右。不論處在哪個地方的您，用肉眼觀測流星，只要方法正確，就會得到充分有用的資料和數據。觀測流星應注意以下問題。 1、統計流星的數量根據觀測目的的不同，肉眼觀測流星也應有不同的方法。觀測流星應從數流星的數量開始，應使用計數器來計算1小時內出現的流星數量以及隨著時間的逝去流星出現數量的變化情況。可是，我們的眼睛不可能象魚的眼睛那樣可以同時向四處觀望。當一個人觀測時，只能數在自己視野內的流星數。通常是以觀測流星群的輻射點為中心去觀看。沒有流星群活動時，要選一個明亮的星或星座，向著所選的星座方向去觀測。觀測流星最好能夠組織一個小組集體協作進行觀測，每個人分擔天空的一部分方位去觀測。這樣就可以對太空的大範圍內的流星進行觀測了。例如，6個人合作觀測時，每個人分擔60°的方位，8個人觀測時，每人分擔45°的方位。如果還能有一個人專門負責頭頂上面的方位（天頂方位）那就更好了。還要有一個人專門負責記錄，這是集體觀測活動的最理想觀測方法。 2、目測流星的明亮度如果有多餘的時間，應把流星的亮度和近處恆星的亮度比較，並記錄下來。要在觀測方向的星空中尋找一個亮度測定基準星，基準星的亮度等級必須是已知的。但由於這種流星觀測是瞬間的目視觀測，如不能達到相當的熟練程度，就不可能得到穩定的數據。 3、注意記錄流星的其他特徵流星的顏色用肉眼很難分辨出來，但對特明亮的流星可以把對它的感覺記錄下來。如果觀測到流星爆發的特別現象，千萬不要忘記記錄下來，還要判斷和記錄它屬於哪個流星群。 5.2 流星群的觀測 有時，您對著天空中的某個方位看了一個多小時，可能只看到一兩顆流星。如果您在1小時內看到了幾十顆或更多的流星，且這些流星都好象是從同一點發出的，就叫做流星群或叫流星雨。某個特定的流星雨通常每年是在同一個時期出現。平時偶然出現的流星叫做偶發流星。重要的流星群見表3。 表3 重要的流星雨一覽表 名 稱 可 見 日 期 輻射點赤經赤緯 有關彗星 天琴座流星雨 4月20-24日 18h08m，＋32 1861 Ⅰ 寶瓶座η流星雨 5月2-7日 22h24m， 0 哈雷 寶瓶座δ流星雨 7月22日-8月1日 22h36m，－8 無 英仙座流星雨 7月27日-8月16日 3h04m，＋58 1862 Ⅲ 獵戶座流星雨 10月17日-25日 6h24m，＋15 哈雷 金牛座流星雨 10月25日-11月25日 3h44m，＋18 恩克 獅子座流星雨 11月16日-19日 10h08m，＋22 1866 Ⅰ 雙子座流星雨 12月7日-15日 7h28m，＋32 無 觀測流星群時，沿著流星運動的相反方向追尋下去，就會發現它們源於星空中某一點，把這個點叫做幅射點。各流星群有各自的幅射點。有無相同的幅射點是區別流星群與偶發流星的主要標誌。流星群的命名，通常使用輻射點所在的星座或附近某個星星的名寧。例如「獅子座流星群」就是輻射點在獅子星座附近的流星群。所謂流星體就是指直徑大約1cm以下，重量1克以下的微小天體。他們以每秒約10－70公里的速度闖入地球的大氣層，因磨擦發熱而發光，當我們從地球上看到它們時，那就是流星。流星物質有些是來自構成彗星的微小天體，它們和彗星一道在相同的軌道上象河水似的流動著。每年的同一個時間，地球橫穿這些彗星軌道空間時，這些殘存在彗星軌道上的微粒就會和地球的大氣碰撞，這就是我們能定期看見流星群的原因。我們把形成流星群的彗星稱做流星群的母彗星。一、重要的流星群值得特別推薦的流星群有三個：微隕界座流星群，英仙星座流星群和雙子星座流星群。微隕星座流星群每年的1月4日爆發，許許多多的流星飛馳在冬天的星空中，就象慶祝新年元旦一樣。這個流星群幅射點在四分儀星座，因而又叫這個流星群為四分儀流星群。英仙星座流星群爆發的日子在8月12日。這一天可看到很多十分明亮的流星。其實，整個暑假正是觀測流星入門的最好時間。12月13日是雙子星座流星群出現的時間，雖說這是一個比較暗的流星群，但是每年在這一天穩定地出現。 需要特別注意的是，後半夜流星出現的數量較前半夜要多。二、流星的觀測記錄如果您觀測流星已經很熟練的話，就請您著手進行科學的流星觀測記錄。1、記錄流星的軌跡首先要把流星是從星空哪個幅射點開始流，又流到哪裡去，用線條畫到觀測用的星圖上。如果能在相距50到150公里的兩個地方，同時對一個流星徑路進行觀測，就可更準確地定出流星的輻射點。2、記錄流星的發光時間記錄流星路徑的同時，還要記錄流星連續的發光時間，以及出現時刻的顏色、有無痕迹等。由於流星的發光基本上在1秒以內就消失，所以計算髮光連續時間，就要進行1秒之內能夠數多少個數的練習，以便根據自己的語速估計它的發光時間。另外，觀測結束時，不要忘記記錄天空的狀態、雲量和月亮的狀態。3、欣賞火流星有時，流星物質的直徑大到10cm以上，或者更大些的小天體進入地球的大氣層，他們在空氣中因碰撞而燃燒，發出十分明亮的光跡，有時甚至在白天也可以見到，叫做火流星。如遇流星物質在空氣沒有燃燒盡而落到地面上，就形成隕石又叫隕星。太陽系內的物質幾乎都是沿著同一個方向，即自西向東的方向圍繞太陽旋轉。因此，火流星物質也是沿地球公轉方向運動著的小天體。看見大火球是難得的機會，不要驚慌，請充分發揮您已經鍛鍊出來的觀測技術，儘可能測定火球的明亮度、顏色、持續時間、出現時刻、觀測場所、路徑等等。 4、觀測流星要做好充分的準備工作首先，要了解些有關流星的知識。在此基礎上，先勘測選擇好合適的場地，主要應考慮視野開闊、沒有燈光干擾等因素。其次，應準備好一個手電筒，用紅布包住，用於記錄時照明。還應準備星圖、記錄表格（見表4）、鉛筆和橡皮等工具。 最後，還要提醒青少年愛好者，不要單獨一人深夜到野外去觀測。 表 4 流星觀測用表 其一：流星目視觀測報告總表 年____月____日 從____時____分 至____時____分(世界時) 東經：____度____分____秒 北緯：____度____分____秒 海拔：____米 具體地點名稱：__________ 觀測者：_________ 記錄者：_____________ 流星群 輻射點(α δ 直徑) 觀測時間段(UT) 觀測天區中心(α β) K F Lm M N M N M N 偶發(M N) 總計 其二、分段背景情況表 ____年____月____日 觀測時段：____時____分至____時____分(世界時) 觀測者：_________ 記錄者：_________ 時 間 Nr N Lm 時 間 Nr N Lm ___時___分___時___分 ___時___分___時___分 註：表中K代表整個觀測時間段的平均雲遮百分比；F=1/(1-K)。M為觀測所用方 法，如用記數觀測法就填C；若用繪圖觀測法則填P。Nr代表星區編號。N為該星區中 可見的恆星數。Lm為極限星等。 彗星的觀測 6.1 彗星的觀測 彗星在天空中出現的機會是比較多的，但是絕大多數的彗星都比較暗，只有用望遠鏡才能觀測到。如果要觀測包括彗星尾在內的整個彗星，最好用尋彗鏡。這種望遠鏡的特點是焦距短，聚光力強，視場大，便於大面積巡視觀測。如果沒有尋彗鏡，可以用雙筒望遠鏡或者廣角望遠鏡。如果要觀測彗頭的結構，可以用焦距長、放大倍數大的望遠鏡。由於彗星只有在回歸的時候才能觀測到，所以應在黃昏後注意巡視西邊的星空，在黎明前注意巡視東邊的星空。天文愛好者對彗星的觀測，應主要進行位置的測定、亮度的估計和形狀的觀測。1、彗星位置的測定測定彗星位置的最簡單辦法，是首先估計彗星與附近恆星的相對位置，然後在星圖上點出這顆彗星來，再利用星圖的坐標尺量出彗星的赤經赤緯值。2、彗星的亮度估計彗星的亮度主要是指彗核和彗發的亮度。彗核常常是分辨不清的，要單獨估計它的亮度也相當困難，天文愛好者只要估計整個彗頭的總亮度就可以了。彗星的亮度用星等表示，可以在它附近找出一顆同它的亮度一樣的恆星，再查出這顆恆星的星等，就得到空星的亮度星等。但是彗星是雲霧狀的小斑點，在望遠鏡中同恆星的焦點像比較亮度是困難的。因此，要移動望遠鏡的日鏡，使恆星散焦的像和彗星的像相似，就好比較了。3、彗星形狀的觀測彗星在離地球還有三、四億公里的時候，在望遠鏡中看到的只是模糊不清的小亮點隨著彗星逐漸接近太陽和地球，它的大小和亮度都逐漸增大。起初有一股股的光從彗核里流出來，後來這些光流變成一條或幾條彗尾。這個期間，彗星會成為星空中最惹人注目的天體。再過一兩個星期，有時過兩個月，彗星才顯著地變暗變小，再變成模糊的小亮點，最後消失在黑暗的星空中。 表 5 彗星目視觀測的報告格式 日期_________________ 觀測者____________________ 地點_________________ 最暗恆星__________________ 儀器類型_____________ 口徑___________放大率__________ 大氣能見度___________________________________________ 開始時間________________ 結束時間__________________ 彗頭、彗尾______________ 方位角____________________ 時間 彗星亮度 圖號 儀器類型 口徑 放大率 彗發直徑 彗頭形態 彗尾長度 方位角 最暗星 地點 當有大彗星出現的時候，每天都要測定彗發的大小和描繪彗尾的形狀。測定彗發大小，可以按比例描繪在星圖上，再利用星圖的坐標尺來測定。彗尾的形狀也可以描繪在星圖上，再利用星圖測定它的大小和估計它的指向。 觀測彗星要仔細做好觀測報告，表5是彗星目視觀測的報告格式。6.2 彗星的攝影 照相觀測比目視觀測精度高，有條件的天文愛好者可以進行照相觀測。彗星照相一般分成彗核、彗頭和彗尾等幾個專項。彗核照相需要用長焦距的望遠鏡，曝光時間一般在10－30分鐘之間。彗頭照相需要用聚光力大、焦距長的望遠鏡，這種望遠鏡才有可能拍攝到具有一定結構的彗頭照片。曝光時間一般應控制在10－2O分鐘之間。彗尾照相需要用視角大、聚光力強的廣角望遠鏡，曝光時間大約用30分鐘。拍攝彗星照片，如果能夠每隔一段時間拍一張，比如彗核每隔1小時拍一張，彗頭每隔10分鐘拍一張，彗尾每隔半小時拍一張，得到一系列彗星照片，就可以了解彗星的位置、結構、形狀、亮度等變化情況，科學價值就更大了。為了獲得清晰的彗星照片，所用的望遠鏡應配備跟蹤系統。在拍攝的過程中要開動跟蹤，使彗星在望遠鏡的視場中的位置保持不變。這樣拍得的照片，彗星本身是很清晰的，周圍的恆星會成為短線。上述給出的曝光的時間只能作參考。實際拍攝的時候，要根據彗星的亮度、天空的亮度、感光底片的感光度、望遠鏡的聚光力等因素決定。照片拍好後，要用硬性顯影液顯影，以加強照片的反差。照相觀測也要做好記錄，格式可參考表6。應該特別指出，當您發現和觀測到彗星之後，要立即查對是顆什麼彗星。如果認為可能是新彗星，就要儘快打電報給南京紫金山天文台或其他天文單位，電文要寫明觀測到的時間以及彗星所在的赤經和赤緯。隨後還要寫一份詳細的發現過程報告寄到天文單位。如果您真的發現了新彗星您的貢獻就大了。 表 6 彗星照相觀測報告格式 時間________________ 觀測者_____________________ 焦距________________ 口徑_______________________ 照相方法____________ 底片型號____________ 感光度_____________________ 顯影液___________ 溫度_________ 顯影時間_________(分) 註記__________________________________________________ 片 號 時 間 感光開始時間 感光時間 最暗恆星 地 點 星座常識 7.1 星座的劃分 古希臘和古羅馬人為了體現恆星間的相互排列位置而將它們分群並賦予神話中的神人、動物或器物的名稱，這些名稱基本保持到了今天。到了公元二世紀，北天星座大致上都已被取名註冊，安家落戶。進入十七世紀後，人類環球航行成功，航海者在南天又觀測到了許多新的星座，使得星座的數目不斷增加。1928年，國際天文聯合會通過決議，將全天星空分為88個星座，星座之間按赤經、赤緯坐標線來劃分。星座有大有小，人們對根據每個星座的形狀來辨認恆星。古老的星座伴隨以美麗的神話，使您不能不讚歎古代人民的豐富的想像力。熟悉這些神話與傳說有助於辨認與記憶星座。雖然從形態方面來說，只有少數的幾個星座有點兒名符其實，大多數星座其形狀很難想像能同它們的名字相匹配。天上一共有88個星座，對於居住在北半球的人們來說，位於南天極附近的一部分星座是根本看不到或基本上看不到的。作為一個業餘的天文愛好者，並無必要記住全部的星座。只要每個季節能記住3個到5個星座，就已很不錯了。那麼，怎樣去辨認它們呢?對於初學者來說，辨認星座切忌操之過急，不要以為一夜之間就可以遍覽「天書」欲速則不達。我們知道，在地球上旅行要用地圖，同樣，在星空中漫遊就要依靠星圖了。在辨認 星座的時候，應該根據星圖先找到這個星座的最亮的星，叫「主星」，例如牛郎、織女心宿二等，牛郎是天鷹座的主星，織女是天琴座的主星，而心宿二是天蠍座的主星。用這些主星作為指路的「路牌」，根據星圖中各星的相對位置，來認識整個星座。由某個已經認識的星座或者有特別形狀的星座出發，找到另一個星座或它的主星，進而逐漸引申開去，這是認星的最常用的方法。例如，夏季從輕扁擔（牛郎三星）引一直線，向西北延長約6倍多，就可以找到一顆青白色的亮星，那就是織女星。辨認星座必須通過自己的辛勤勞動，尤其在開始階段，當找到了某個星座，應牢牢掌握該星座的特徵，第二天再複習，直到抬頭望向那個天區，一眼就能認出它來為止。需要說明的是，星圖上的星星之間的連線是假想的，為了認星方便而加上去的，實際星空中並不存在這樣的連線。也正因為這一點，我們強調，認星的開始階段，不能操 之過急。另外，星圖上的星點大小代表恆星的明暗程度。7.2 四季星空 處在不同地理緯度的觀測者，所能看到的星空是不一樣的，越往南，看到的南天的星星就越多。我國海南島三亞市地理緯度接近18°，在那裡可以看到赤緯-72°以北的所有星星；而北京的地理緯度約40°，只能看到赤緯大於-50°的星星了。由於地球自轉的同時又在公轉，形成了星空的季節性變化，不同季節晚上的同一時刻，星空中的星座有所不同。因此，人們常常按春夏秋冬四季把星空區分為四季星空。但必須指出，所謂四季星空，是指每個季節黃昏時候的星空。其實，任何一個季節一夜之間都可以見到幾乎全天的星座，如果您願意徹夜不眠的話。 一、春夜星空高懸在北方夜空的北斗七星，是人們最熟悉的星星，學認春季的星座，也就從它開始吧。北斗七星是大熊座的一部分，由5顆明亮的2等星和2顆3等星組成一個勺子形狀，就像古人盛酒的用「斗」，故有此名。至於叫它北斗，還為了有別於低垂於夏季夜空的人馬座上的同樣排列成斗形的南斗六星。北斗七星相當於大熊座的腰部到尾部部分。其中的四顆星組成斗勺，另三顆星組成斗柄，見圖39。春天的黃昏，北斗七星的斗勺正指向東方。在北斗七星前端的天璇和天樞兩星之間連一條直線，再延長5倍的距離，便遇到顆明亮的2等星，它就是北極星。這是尋找北極星的最簡便的方法。因此天璇和天樞二星又被稱作「指極星」。由於北斗星不斷地繞北極星周圍運轉、高度與位置不時變動，應練習任何時候都能通過北斗星很快地找出北極星。北斗七星的斗柄部分稍有點彎曲，如果您順著斗柄上的三顆星的弧線伸展出去，便會遇上一顆橙紅色的亮星，它屬於牧夫座，中文名大角。牧夫座是個較大的星座，但因結構分散，辨認不易。不過通過北斗七星引路，還是不難發現它的。如繼續順著這條弧線伸延下去，至黃道附近遇到了另一顆發出青白色光輝的1等星。這顆星的中文名為角宿一，它的明亮而清徹的光輝，自古就令人刮目相看。角宿一是室女座的主星，清而不冷，麗而不艷，正如一位端莊俊美的少女，在古代的星座書上，室女座就是以女神的形象出現的。室女座所屬各星排列分散，可以分階段進行辨認，先學辯認角宿一，然後由局部至全體，在經常的觀測中慢慢地熟悉室女座。在角宿一的西邊大空，一顆白色的1等星閃爍耀眼，這是獅子座的主星，中文名軒轅十四，它同角宿—一樣，同屬航海九星之一。除了軒轅十四外，獅子座還包括2顆2等星與4顆3等星，是一個容易辨認的星座。春季傍晚能看到的星座除上述外，還有巨蟹座，長蛇座、烏鴉座等。但這些星座都不大容易辨認。其中的長蛇座以一字長蛇陣見著，當蛇頭已升到正南方時，蛇尾還未完全出東方地平線呢。 二、夏夜星空學習辨認夏季的星座，最好是從在南方地平線附近發光的天蠍座開始。天蠍座由1顆火紅的1等星、3顆2等星、10顆3等星組成的實力龐大的星座，是黃道上最壯麗的一個星座。在所有的星座中，要數天蠍座最名符其形了，它的左下方的一長串星形成捲曲著的蠍子尾已，右上方的幾顆星組成的蠍子頭，以及在頭側的兩枚毒針，除腰圓臉了活象一隻張牙舞爪的蠍子外，不會作第二種想像。我同古代所說的心宿二（又名大火）處在蠍子的心臟部位。傍晚當您在南方的夜空看到明亮的天蠍座時，那就告訴您，漫長的夏季已經來臨了。在夏季的夜空，異常明亮的銀河特別引人注目，不過銀河中最明亮的部分仍數天蠍座及其東面的人馬座一帶區域。人馬座上沒有1等亮星，但有2顆2等星，8顆3等星，雖然它們的排列比較緊湊，但初學認星的人還是不太容易發現它，不過在天文學上人馬座卻是個有名的星座。人馬也叫作射手。在古代星座書上，將人馬座描繪成上半身是人，下半身是馬的怪物，拉滿弓箭，瞄準西鄰的天蠍座。我們今天觀測人馬座的星星，無論如何也不會想出這樣的一種怪物形狀。古代人民想像力之豐富，真令今人大嘆不如。馬座右側至弓的上端的6顆星排列成一個勺子形狀，稱作南斗六星。南斗六星雖不如北斗七星那麼著名，那般燦爛，但一樣具有北斗七尾的美麗形狀。 銀河由天蠍座東側向北伸展，橫貫天空，氣勢磅磅。延伸途中，正好在距東方地平線一半高處，2顆晶澄潔白的1等星隔著銀河相望。其中高度較低，位於銀河東岸的那顆亮星是天鷹座的牛郎星，就是中國民間傳說中盼望七巧節與織女相會的那位牛郎。較高的那顆位於銀河西岸的星是天琴座的織女星，與牛郎可望不可及，極盡相思之苦。牛郎星與織女星各具明顯特徵，即使從雲縫中偶然一現，也不難認出它們。先說辨認牛郎星。牛郎星兩邊各有一顆較暗的星，三顆星近於在一直線上，這是辨認牛郎星的最顯著標志。接著再看織女星。在織女星的東側有兩顆小星，它們與織女星正好組成一個正三角形，這是織女的兩名侍女。傳說中織女是天帝的姬子，在姬子後面跟隨兩名侍女，是頗符合她的身份的。從天鷹座沿銀河北溯上去，大約在我們頭頂附近，有一顆白色的1等星，這顆亮星叫天津四，明眸皓齒，在天鵝座中艷壓群芳。如果仔細觀測，天鵝座很像一個大的十字架，天津四就位於十字的頂端，十字架的腳朝著天鷹座的方向。這個十字架稱作北十字以和南天的南十字座相對應。不過，北十字不如南十字那樣有魅力，名氣亦不如後者大如果將十字架的腳看作是一隻白鳥的頭頸，十字的橫木看作翅膀，天津四是鳥的尾部，聚集在十字橫木周圍的一些朦朧的暗星組成鳥的羽翼，則在無月的夜晚望去，很像一隻大白鳥在銀河上空展翅翱翔，天鵝座一名即由此而來。根據中國的民間傳說，在七巧節晚上如逢下雨時，牛郎會乘坐一隻大鳥飛越銀河去和織女相會，天鵝座應正是這隻成人之美的吉祥鳥。夏夜的星空除上述各星座外，還可以見到小巧玲瓏的北冕座及武仙、蛇夫等大型星座。不過這四星座都不夠顯赫，還是留待第二期再辨認他們。天種座是黃道十二星座之一，但它也是個較暗淡的小星座，故也留待以後辨認。三、秋夜星空 學習辨認秋夜的星座，最好先從在東北方的銀河中閃焰生輝的仙后座開始。仙后座由3顆2等星，2顆3等星組成一個W字形狀，由於其形狀別緻，很容易辨認，而且第一次認識它後，就不會再忘記。認識了仙后座，就可以很容易地找到北極星。方法是將W兩側的兩顆星分別相連，並延長連線至相交，然後由交點a引線和W中央的星連結，再向前延長約5倍的距離就是北極星的位置了。秋夜的其它星座都不如仙后座那麼容易辨認。英仙座有一半侵於銀河中，它很像一個人的右手握拳並張開姆指與食指那樣的形狀。這個形狀比較抽像，要記住它就得反覆地觀測。仙女座在希臘神話中是仙后座和仙王座的女兒，仙女座和仙后座、英仙座排列成正三角形的位置，這可作為辨認它的線索。仙女座的西南側是飛馬座。飛馬座是個大星座，但因缺少一顆可以成為主宰的亮星辨認它並不容易。仙女座西端的1顆2等星和飛馬座東側的3顆3等星大致組成一個正方形，稱之為飛馬座正方形或飛馬座四邊形。這個四邊形相當大，如拿滿月排列在它的一邊上，大約可容下3個滿月。這樣一個巨大的正方形顯然不大容易逃過我們的視野，所以，如果通過仙女座找出這個正方形，就能順藤摸瓜，認出飛馬座了。仙后座的西鄰是仙王座，仙王座的形狀頗像一顆象棋的棋子，因此相對來說是個比較容易辨認的星座。秋夜南方的星空是一片寂寥凄涼，天蠍正在下沉，人馬陷落在西南方天邊，摩羯、寶瓶、雙魚、白羊等黃道上的星座雖毗鄰而立，奈何都暗淡無光，不易看清它們的廬山真面目。所以對初學者來說，應在下一步和它們交朋友。但在萬般皆暗中，卻有一顆驕人的明星一枝獨秀，孤獨地挺大在南方低空，它就是南魚座的北落師門。北落師門晶瑩奪目，像鑲嵌在黑暗天幕上的一顆美麗的白寶石，因在它周圍的廣大區域里沒有什麼亮星，所以一目了然。當你們傍晚放學時看到北落師門已在南天升起，那表示秋已深了。而在一些善於傷感的人的眼中，看到昔日繁華的星空，如今只剩下一顆寒星在顧影自憐，也許會引起「那堪冷落清秋，惆悵紅衰線減」的凄楚心情呢。 四、冬夜星空冬季是一年中星空最熱鬧的季節，眾星座爭相輝映，好似在開星辰世界的群英會。我們先從位於南天的獵戶星座認起。雄偉壯麗的獵戶座以其位於中央的呈一字排開的三顆亮星而自古聞名，這著名的「參宿三星」在豬戶座這一名稱還未出現以前就已顯示了它們的存在。無論古今中外，人們都很讚美和重視它，把它作為勝利和光榮的象徵。由於三星如此觸目，過眼不忘，辨認獵戶座十分容易。在參宿三星的東面和西面，大致對稱地分布著兩顆明亮的1等星，東面的一顆紅色1等星叫參宿四，西面一顆藍色1等星叫參宿七。參宿七的表面溫度約12000°，半徑約為太陽半徑的50倍，十分巨大，但比起參宿四卻只能算個侏儒了。參宿四溫度只有3000°但半徑最小時也有太陽半徑的700倍，最大時可達1000倍，應稱之為超級巨星了。參宿四在經常地不規則地收縮與膨脹著。 在參宿三星的西南方，另有較小的三顆連星在向您眨眼，這是小三星。請在晴朗無月的夜晚仔細地觀測這三顆小星（不用望遠鏡），您會發覺中央的一顆星和普通的星有差異，它不具有鮮明的輪廓，卻只像個霧狀的斑點，模糊的光輝向四周圍瀰漫，這是著名的獵戶座大星雲。奧賴翁是一個勇敢的獵人的名字。在古代的星圖中，我們可以看到畫著一個魁梧的獵戶，手拿著木棒和盾牌；腰裡掛著寶劍，正在迎擊由北面撲過來的兇猛的金牛。將參宿三星的連線向北延長約8倍的距離，遇上了一顆橙色的1等星，它是金牛座的畢宿五。畢宿五構成了金牛的右眼。在畢宿五附近，十多顆較暗淡的星和畢宿五一起組成了一個V字形這就是著名的畢星團，是中國古代的二十八宿之一。離畢星團不遠，六七顆混雜的星組成了另一個集團，名叫昴星團，又有六連星及七姐妹星團之稱。視力特佳的人可以見到九顆星。請注意昴星團的星星全都是青白色的。在隆冬的寒冷日子裡，昴星團在我們頭頂附近散發出清冷的幽光，更增添了人們的寒意。有人說，冬天的寒冷就是由這些星釋放出來的，您信不信呢?從金牛座向東眺望，兩顆頭等亮星親熱地並肩黏在一起，相映成趣。靠南的特別明亮的一顆1等星名叫北河三，靠北的那一顆稍暗一些，是2等星，名叫北河二。根據希臘神話，波拉克斯（北河三的拉丁名字）和卡斯特（即北河二）是天神宙斯和仙女麗達所生的一對孿兄弟，雙子座的名稱即由此而來。在金牛座北方分布著御夫座，它的首領是金黃色的二等星五車二。在五車二西南有幾顆小星組成細長的三角形，它們是認識五車二的可靠介紹人。從獵戶座的參宿三星引線向東南延伸約七倍的距離，便會遇上一顆全天最亮的星，它叫天狼星。藍盈盈的光輝會使人聯想起黑暗中閃爍的野狼的目光，故名之。天狼星是天上最亮的恆星，比它更明亮的星只有金星（即大家熟悉的昏星與晨星）與木星，此外火星有時候也比它亮些。天狼星屬大犬座，與此對應，在雙子座的南方有個小犬座。大犬座確實小，除了主帥1等星南河三挑燈夜戰外，就只有1顆3等星在為它搖旗吶喊。根據希臘神話，大犬與小犬都是跟隨獵人奧賴翁的兩隻獵犬。此外，在冬季的星空中能看到的星座尚有波江座、天兔座、天鴿座、船尾座、旗魚座等。但這些星座都較隱晦暗淡，我們還是下一步再和它們認識吧。星空就象一本書，經常展現在您面前，誰懂得閱讀它，就能從中得到無窮的知識。天文吧 天文學的基礎知識宇宙是如何形成的?　　1.科學家認為它起源為137億年前之間的一次難以置信的大爆炸。這是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙邊緣的光到達地球要花120億年到150億年的時間。大爆炸散發的物質在太空中漂游，由許多恆星組成的巨大的星系就是由這些物質構成的，我們的太陽就是這無數恆星中的一顆。原本人們想像宇宙會因引力而不在膨脹，但是，科學家已發現宇宙中有一種 「暗能量」會產生一種斥力而加速宇宙的膨脹。　　2.宇宙學說認為，我們所觀察到的宇宙，在其孕育的初期，集中於一個體積極小、溫度極高、密度極大的奇點。在141億年前左右，奇點產生後發生大爆炸，從此開始了我們所在的宇宙的誕生史。

　　3.宇宙大爆炸後0.01秒，宇宙的溫度大約為1000億度。物質存在的主要形式是電子、光子、中微子。以後，物質迅速擴散，溫度迅速降低。大爆炸後1秒鐘，下降到100億度。大爆炸後14秒，溫度約30億度。35秒後，為3億度，化學元素開始形成。溫度不斷下降，原子不斷形成。宇宙間瀰漫著氣體雲。他們在引力的作用下，形成恆星系統，恆星系統又經過漫長的演化，成為今天的宇宙。　　宇宙是什麼?宇宙有多大?宇宙年齡是多少?

　　宇宙是萬物的總稱，是時間和空間的統一。從最新的觀測資料看，人們已觀測到的離我們最遠的星系是130億光年。也就是說，如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發出，那麼要經過130億年才能到達地球。根據大爆炸宇宙模型推算，宇宙年齡大約200億年。

宇宙有多少個星系?每個星系有多少顆恆星?

　　在這個以130億光年為半徑的球形空間里，目前已被人們發現和觀測到的星系大約有1250億個，而每個星系又擁有像太陽這樣的恆星幾百億到幾萬億顆。因此只要做一道簡單的數學題，你就不難了解到，在我們已經觀測到的宇宙中擁有多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如滄海一粟，渺小得微不足道。

太陽和地球的年齡?　　據估計太陽的年齡比地球大1000萬-2000年年，而通過放射性計年，地球的年齡是45億年，因此太陽的年齡是45.1億年。

銀河系簡介

是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。銀河系呈旋渦狀，有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恆星密集的地方。從遠處看，銀河系像一個體育鍛煉用的大鐵餅，大鐵餅的直徑有10萬光年，相當於946080000億公里。中間最厚的部分約3000～12000光年。銀河系整體作較差自轉，太陽位於一條叫做獵戶臂的旋臂上，距離銀河系中心約2.5萬光年。在銀河系裡大多數的恆星集中在一個扁球狀的空間範圍內，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫「核球」，半徑約為7千光年。核球的中部叫「銀核」，四周叫「銀盤」。在銀盤外面有一個更大的球形，那裡星少，密度小，稱為「銀暈」，直徑為7萬光年。銀河系是一個旋渦星系，具有旋渦結構，即有一個銀心和兩個旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉速度和周期，因距銀心的遠近而不同。1971年英國天文學家林登·貝爾和馬丁·內斯分析了銀河系中心區的紅外觀測和其他性質，指出銀河系中心的能源應是一個黑洞，但是由於目前對大質量的黑洞還沒有結論性的證據。

銀河系如何運轉?太陽繞銀河系公轉是多少年?銀河系的年齡是多少?　　銀河系是一個巨型旋渦星系，Sb型，共有4條旋臂。包含一、二千億顆恆星。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運轉，運轉的周期約為2.5億年。關於銀河系的年齡，目前佔主流的觀點認為，銀河系在宇宙誕生的大爆炸之後不久就誕生了，用這種方法計算出，我們銀河系的年齡大概 在145億歲左右，上下誤差各有20多億年。而科學界認為宇宙誕生的「大爆炸」大約發生 ... 　　什麼叫星系?宇宙有多少個星系和恆星?　　天穹上的大多數光點是銀河系的恆星，但也有相當大量的發光體是與銀河系類似的巨大恆星集團，歷史上曾被誤認為是星雲，我們稱它們為河外星系，現在已知道存在1000億個以上的星系，著名的仙女星系、大小麥哲倫星雲就是肉眼可見的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙結構中的一個層次，從宇宙演化的角度看，它是比恆星更基本的層次。宇宙中有1000億～2000億個像銀河系這樣的星系。如果銀河系的恆星數量以最低的2000億(有人推算是10000億)顆計算，由此推算出的宇宙中的恆星數量為2×1022～4×1022顆，即20萬億億～40萬億億顆(也有人推出800萬億億～5000萬億億)。

銀河系有多少顆恆星?銀河系的質量是太陽的多少倍?宇宙有多少顆恆星?　　銀河系物質約90％集中在恆星內，銀河系裡還有氣體和塵埃，其含量約佔銀河系總質量的10％。銀河系的總質量大約是我們太陽質量的1萬億倍，大致10倍於銀河系全部恆星質量的總和。銀河系所有的恆星的總質量傾向於認為有7000億個太陽質量，而據計算，1顆恆星的平均質量是太陽的質量的0.7倍，那麼7000億個太陽質量也就是意味著有10000億顆恆星了。宇宙中太約有800億-1250億個星系，有著800萬億億顆恆星，其誤差是10倍左右，也有人計算是5000萬億億顆恆星，與實際情況不會超過6倍。

銀河系每年誕生多少顆恆星? 　　銀河系大約已有120億年的歷史了，在這期間共形成了大約7000億顆恆星，即每年誕生恆星的速率是50多顆。大約是有500顆恆星是在最近1000萬年間形成的，當然還有數以千計的，正在形成恆星的產星星雲。

　　那些星系距銀河系最近?　　人馬矮星系是最近的一個，距離約有78200光年。接下來是大麥哲倫雲，距離159000光年，以及小麥哲倫雲，距離189000光年。

地球離銀河系中心有多遠?　　地球離銀河系中心約25000光年，誤差是1600光年。 　　銀河系有多少顆類似太陽的恆星?　　銀河系類似太陽相同的顏色和光度的恆星約有26348顆。　　太陽系的邊緣距離太陽有多遠?

　　太陽系極遠處的柯伊伯帶是一個匯聚著慧核和一些大天體的盤狀區域，離太陽也許有240億公里。 　　什麼是行星?太陽系有多少顆行星?　　如何定義行星這一概念在天文學上一直是個備受爭議的問題。國際天文學聯合會大會 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：

　　1、必須是圍繞恆星運轉的天體；

　　2、質量必須足夠大，它自身的吸引力必須和自轉速度平衡使其呈圓球狀； 　　3、不受到軌道周圍其他物體的影響，能夠清除其軌道附近的其它物體。 一般來說，行星的直徑必須在800公里以上，質量必須在50億億噸以上。　　按照這一定義，目前太陽系內有8顆行星，分別是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

太陽系行星大小的排列順序和相對地球的比例?

　　1.木星1316　　2.土星745

　　3.天王星65.2 　　4.海王星57.1 　　5.地球1

　　6.金星0.856　　7.火星0.150　　8.水星0.056 　 八大行星的遠近排列、大小和體積的排序?

　　太陽系中的九大行星，按距太陽遠近排列依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。　　質量從大到小依次為：木星、土星、海王星、天王星、地球、金星、火星、水星　　體積從大到小依次為：木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星　　什麼是恆星?在夜晚用人眼能看到多少顆恆星?　　由熾熱氣體組成的，能自己發光的球狀或類球狀天體，恆星都是氣體星球。正常恆星大氣的化學組成與太陽大氣差不多。按質量計算，氫最多，氦次之，其餘按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、鎂、鐵、硫等。 離地球最近的恆星是太陽。其次是處於半人馬座的比鄰星，它發出的光到達地球需要4.22年。晴朗無月的夜晚，且無光污染的地區，一般人用肉眼大約可以看到 6000多顆恆星。藉助於望遠鏡，則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。　如何測恆星的質量和密度?

　　只有特殊的雙星系統才能測出質量來，一般恆星的質量只能根據質光關係等方法進行估算。已測出的恆星質量大約介於太陽質量的百分之幾到120倍之間，但大多數恆星的質量在0.1～10個太陽質量之間。恆星的密度可以根據直徑和質量求出，密度的量級大約介於 10克/厘米（紅超巨星）到 10～10克/厘米（中子星）之間。

　　什麼叫光年，銀河系的直徑有多少光年? 　　長度單位，指光在真空中行走的距離，1光年=94600公里，光由太陽到達地球需時約八分鐘，已知距離太陽系最近的恆星為半人馬座比鄰星，它相距4.22光年。我們所處的星系——銀河系的直徑約有七萬光年，假設有一近光速的宇宙船從銀河系的一端到另一端，它將需要多於十萬年的時間。

　　什麼是光？

　　這很有諷刺性。光就在我們周圍，因為它我們才能看到東西。但是要精確的說它是什麼卻不容易。光可以被認為是有時具有波的性質的在時空中傳播的粒子。這是因為光具有雙重的性質。如果你想把它描述成波，想像一下大海中一排排的波浪。當然光波不是水組成的而是電能和磁能在空間的共同傳播。我們叫做電磁波或電磁輻射。真空中光波的速度是30萬千米每秒。從一個波峰到下一個波峰的距離叫波長，一秒鐘內通過一個固定點的波峰叫做波的頻率。

　　在地球上看太陽在空中的位置? 　　太陽從東方升起，從西方落下，這樣的情況一年只有兩天。問一個人早上太陽從哪兒升起，他或者她通常會回答：從東方升起。同樣他或者她通常也會說：晚上太陽從西方落下。事實上，一年中只有兩天，太陽是從正東方升起，從正西方落下，即春分和秋分。從春分到秋分，生活在北半球的人看到太陽從東偏北的地方升起，從西偏北的地方落下。在夏至時這種現象尤為明顯，太陽從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下。從秋分到春分，生活在北半球的人看到太陽從東偏南的地方升起，從西偏南的地方落下。在冬至時這種現象尤為明顯，太陽向南偏離得最遠。生活在南半球的人看到的情形與我們正好相反。太陽的軌跡在天空中的變化是由於地球自轉軸的傾斜造成的。當地球繞太陽公轉時，地軸始終與軌道面保持傾斜。在夏至日的北半球，傾斜軸偏向太陽，因此太陽在天空中的軌道達到最高。六個月後，在北半球，傾斜軸偏離太陽，太陽在天空中的軌道達到最低。而在春分和秋分日，傾斜軸即不偏向太陽又不偏離太陽，所以太陽在天空中的軌道高低適中。　

　　太陽在黃道上運動一周的過程?

　　太陽在黃道上運動一周的過程，就是我們經歷一年的過程。正如一年中太陽的升降方向不斷變化一樣，每天同一時刻太陽在天空中的位置一年中也不斷變化。夏至日，當太陽從東偏北最大的方向升起，從西偏北最大的方向落下，太陽在天空中走過了一年中最長，最高的軌道，因此夏至日是一年中白天最長的一天。相反，在冬至日，當太陽從東偏南最大的方向升起，從西偏南最大的方向落下，太陽在天空中走過了一年中最短，最低的軌道，因此冬至日是一年中白天最短的一天。在春分和秋分日，太陽走過了長短，高低適中的軌道，因此這兩天晝、夜一樣長。

　　為什麼會日全食?　　地球是除冥王星以外能看到日全食的唯一行星。我們能看到日全食完全是巧合：比太陽小400倍的月球正好比太陽離我們近約400倍，故太陽與月球在天空中看起來一樣大，這為日全食創造了可能性。在太陽系，除了冥王星外，沒有其它行星能看到日全食，因為這些行星的衛星不是太小，就是離行星太遠，不能完全擋住太陽。因此我們看到日全食這一壯觀的自然景象是自然造就的。日食能被準確的預言。我們知道地球和月球的軌道，也知道太陽的運動，我們預言日食能準確到分鐘。日食有周期性，如遵循沙羅周期6585.32天，其間，共有71次各種日食發生，周而復始，但地點有所不同，每個沙羅周期有0.32天餘下，這時地球又自轉了117度，這可以用來修正，但不是很準確。正因為地點不同，所以儘管日食有周期，但很多人不知道，所以必須全球調查日食，而不是看一個地點的日食記錄。

太陽系基本概況? 　　1.太陽系和以太陽為中心並受其引力的支配而環繞它運動的天體系統叫太陽系。太陽系的成員包括太陽和環繞太陽的行星（如水星，金星，地球，火星，木星，土星，天王星，海王星），2000多顆軌道已確定的小行星，數量不少的衛星以及為數很多的彗星與流星體等到。太陽和它的行星是同時誕生的。他們是46億年前一團巨大的氣體和塵埃形成的。在內部，重力逐漸結束了物質的紊亂狀態，在氣團中心，溫度逐漸上升，到達一定高溫時，就形成了太陽。一些小物質團也形成了，並圍繞中心轉動，這就是行星及彗星、各自的衛星。在地球早期，太陽與現在有所不同。在3.5億年前，地球上生命初開時，太陽與現在有所不同。從表面上看，太陽是淺黃色，比現在小8％到10％，亮度只有現在的70％到75％。此後太陽慢慢變大、變熱、變亮，持續了3.5億年，但比不上僅持續了一到兩個世紀的「溫室效應」。　　2.今後50億年，太陽仍然保持穩定。太陽以後可能會由於氫的燃燒比現在略大、略熱、略亮，此後，地球會有很大變化。50億年後，太陽的氦核越來越大，最後坍塌，燃燒成為碳元素，表層的氫繼續轉化為氦。氦燃燒反應產生的能量將把光球層外推，太陽變為一顆紅巨星，吞併水星和金星，併到達地球軌道。太陽紅色的表面依然，但會越來越冷。地球仍會被太陽的熱量熔化。

　　3.太陽系中的九大行星，按距太陽遠近排列依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它們到太陽的平均距離符合提丟斯-波得定則。按性質不同可分為三類：類地行星(水星、金星、地球、火星)體積和質量較小，平均密度最大，衛星少；巨行星(木星、土星)體積和質量最大，平均密度最小，衛星多，有行星環，自身能發出紅外輻射；遠日行星(天王星、海王星、冥王星)的體積、質量、平均密度和衛星數目都介於前兩者之間，天王星和海王星也存在行星環。九大行星都在接近同一平面的近圓形的橢圓軌道上，朝同一方向繞太陽公轉，即行星的軌道運動具有共面性、近圓性和同向性，只有水星和冥王星稍有偏離。太陽的自轉方向也與行星的公轉方向相同。地球、火星、木星、土星、天王星和海王星的自轉周期都在10-24小時左右，但水星、金星和冥王星的自轉周期分別為58.6天、243天和6.4天。多數大行星的自轉方向與公轉方向相同，但金星則相反，而天王星的自轉軸與軌道面的交角很小，呈側向自轉。除水星和金星外，其他大行星都有自己的衛星。

　　太陽的基本概況?

　　1.太陽的體積是地球的130.25萬倍，太陽系的中心天體。銀河系的一顆普通恆星。太陽的直徑約1392000千米，平均密度 1.409克/立方厘米，質量1.989×10^33克，表面溫度5770℃，中心溫度1500.84萬℃。由里向外分別為太陽核反應區、太陽對流層、太陽大氣層。其中心區不停地進行熱核反應，所產生的能量以輻射方式向宇宙空間發射。其中二十二億分之一的能量輻射到地球，成為地球上光和熱的主要來源。太陽內部漆黑一片，雖然體太陽光十分耀眼，但它內部卻不能產生光。因為太陽內部核反應產生的能量太高，是由伽馬射線的形式傳向外部，但人眼看不到伽馬射線。所以如果我們能看到太陽內部，那將會是一片黑暗。恆星也有自己的生命史，太陽這個巨大的"核能火爐"已經穩定地"燃燒"了50億年.目前.它正處於壯年，要再過50億年它才會燃盡自己的核燃料.那時，它可能膨脹成一個巨大的紅色星體...　　2.其實，太陽只是一顆非常普通的恆星，在廣袤浩瀚的繁星世界裡，太陽的亮度、大小和物質密度都處於中等水平。只是因為它離地球最近，所以看上去是天空中最大最亮的天體。其它恆星離我們都非常遙遠，即使是最近的恆星，也比太陽遠27萬倍，看上去只是一個閃爍的光點。在銀河系內一千多億顆恆星中，太陽只是普通的一員，它位於銀河系的對稱平面附近，距離銀河系中心約26000光年，在銀道面以北約26光年， 它一方面繞著銀心以每秒250公里的速度旋轉，另一方面又相對於周圍恆星以每秒19.7公里的速度朝著織女星附近方向運動。太陽上的「一天」時間不一樣。與地球一樣，太陽也有自轉，但跟地球不同的是太陽不是固體，因此不同的緯度轉速不一樣，在太陽赤道，轉一圈要25個地球日。緯度越高，轉速越慢，在靠近兩極的地方，轉一圈要約31個地球日。在地球上，在你南面的地點無論多久都在你的南面，但在太陽上，這不成立。越靠近赤道，轉的越快，就會滑向東邊。這是流體的情形

　　3.我們見到的太陽的表面實際並不是一個面。在我們看來，太陽似乎有一個固體的表面，並且有一個可測的邊界。真實情況是：太陽是一個由氣體組成的球體，沒有固體的表面。我們看到的邊界，只是由於在那兒，太陽氣體的密度下降到使光透明的程度。在這個密度之上，太陽是不透明的，因此我們看不到太陽內部。雖然我們現在了解到這些，但天文學家仍然把這一不透明的邊界當作太陽的「表面」，稱作光球層。

　　4.光球表面另一種著名的活動現象便是太陽黑子。黑子是光球層上的巨大氣流旋渦，大多呈現近橢圓形，在明亮的光球背景反襯下顯得比較暗黑，但實際上它們的溫度高達4000℃左右，倘若能把黑子單獨取出，一個大黑子便可以發出相當於滿月的光芒。 　　5.太陽的年齡約為46億年，它還可以繼續燃燒約50億年。在其存在的最後階段，太陽中的氦將轉變成重元素，太陽的體積也將開始不斷膨脹，直至將地球吞沒。在經過一億年的紅巨星階段後，太陽將突然坍縮成一顆白矮星--所有恆星存在的最後階段。再經歷幾萬億年，它將最終完全冷卻，然後慢慢地消失在黑暗裡。

　　6.通過對太陽光譜的分析，得知太陽的化學成分與地球幾乎相同，只是比例有所差異。太陽上最豐富的元素是氫，其次是氦，還有碳、氮、氧和各種金屬。地球上除原子能和火山、地震以外，太陽能是一切能量的總源泉。那麼，整個地球接收的有多少呢？太陽發射出大的能量呢？科學家們設想在地球大氣層外放一個測量太陽總輻射能量的儀器，在每平方厘米的面積上，每分鐘接收的太陽總輻射能量為8.24焦。這個數值叫太陽常數。如果將太陽常數乘上以日地平均距離作半徑的球面面積，這就得到太陽在每分鐘發出的總能量，這個能量約為每分鐘2.273×10^28焦。（太陽每秒輻射到太空的熱量相當於一億億噸煤炭完全燃燒產生熱量的總和，相當於一個具有5200萬億億馬力的發動機的功率。太陽表面每平方米面積就相當於一個85000馬力的動力站。）而地球上僅接收到這些能量的22億分之一。太陽每年送給地球的能量相當於100億億度電的能量。太陽能取之不盡，用之不竭，又無污染，是最理想的能源。 　　7.太陽表面經常發生強烈的爆炸。這種爆炸就是我們看到的耀斑，能在短短几秒內釋放出上百萬顆原子彈的能量。當耀斑發生時，太陽的大氣層會被吹出一個巨大的洞，並發出十分強烈的光、電磁波，高能X射線及數以百億計的帶電粒子，這種現象被稱作太陽風。當太陽黑子最活躍時，耀斑和太陽風也發生的最頻繁最劇烈。

　　8.太陽像是空間的一塊巨大的磁鐵。與地球類似，太陽內部好像有一個巨大的磁鐵，這磁鐵產生了巨大的磁場，在太空中綿延數億英里，並控制周圍熱氣體的流動。每隔11年，在黑子活動周期的開端，磁場南北極會顛倒一次，而太陽自轉軸保持不變。

地球的基本概況?

　1.年齡：46億歲。公轉周期：約365天。公轉軌道：呈橢圓形。7月初為遠日點，1月初為近日點。自轉周期：恆星日：約23.小時56分4秒。太陽日：24小時。自轉方向：自西向東。黃赤交角：23°26。赤道半徑：是從地心到赤道的距離，大約6378.5公里。 平均半徑：大約6371.3 公里(這個數字是地心到地球表面所有各點距離的平均值)。體積：10832億立方千米。質量：5.9742×10^21 噸。平均密度： 5.515 g/cm^3，地球是太陽系中密度最大的星體。地球表面積：5.1億平方千米。海洋面積：3.61億平方千米。大氣：主要成份：氮（78.5%）和氧（21.5%）。地殼：主要成份：氧(47%)、硅（28%）和鋁（8%）。表面大氣壓： 1013.250毫巴。由化學組成成分及地震震測特性來看，地球本體可以分成一些層圈，以下就標示出它們的名稱與範圍(深度，單位為公里)：0- 40地殼，40-2890地幔，2890-5150外地核，5150-6378內地核。 地球表面積71%為水所覆蓋，地球是太陽系唯一在表面可以擁有液態水的行星 ( 土衛六的表面有液態乙烷或甲烷，而藏於木衛二的表面之下則可能有液態水，不過地球表面有液態水仍是獨一無二的)。

2.地球距離太陽1.5億千米，從地球到太陽上去步行要走3500多年，就是坐飛機，也要坐20多年。地球屬於銀河系太陽系，處在金星與火星之間，是太陽系中距離太陽第三近的行星，在八大行星中大小排行是第五，但人類直到16世紀哥白尼時代人們才明白地球只是一顆行星。 地球與月球之間的引潮力會使地球的自轉周期每一世紀增加約2毫秒，最新研究顯示在9億年前一天只有18小時，而一年則有481天。地球衛星月球俗稱月亮，也稱太陰。在太陽系中是地球中唯一的天然衛星。月球是最明顯的天然衛星的例子。在太陽系裡，除水星和金星外都有自己的衛星。

　　3.地球繞地軸的旋轉運動，叫做地球的自轉。地軸的空間位置基本上是穩定的。它的北端始終指向北極星附近，地球自轉的方向是自西向東；從北極上空看，呈逆時針方向旋轉。地球自轉一周的時間，約為23小時56分，這個時間稱為恆星日；然而在地球上，我們感受到的一天是24小時，這是因為我們選取的參照物是太陽。由於地球自轉的同時也在公轉，這4分鐘的差距正是地球自轉和公轉疊加的結果。天文學上把我們感受到的這1天的24小時稱為太陽日。地球自轉產生了晝夜更替。晝夜更替使地球表面的溫度不至太高或太低，適合人類生存。

　　月球基本概況?　　1.它每年以三厘米的速度遠離地球，十億年前，它和地球的距離只有現在的一半長。像地球一樣，月球也是南北極稍扁，赤道稍隆起的扁球。它的平均極半徑比赤道半徑短500米，南北極也不對稱，北極區隆起，南極區凹陷約400米。月球基本上沒有水，也就沒有地球上的風化、氧化和水的腐蝕過程，也沒有聲音的傳播，到處是一片寂靜的世界。月球本身不發光，天空永遠是一片漆黑，太陽和星星可以同時出現。

　　2.月球上幾乎沒有大氣，因而月球上的晝夜溫差很大。白天，在陽光垂直照射的地方，溫度高達127.25℃；夜晚溫度可低到-183.75℃。由於沒有大氣的阻隔，使得月面上日光強度比地球上約強1／3左右；紫外線強度也比地球表面強得多。由於月球大氣少，因此在月面上會見到許多奇特的現象，如月球上的天空呈暗黑色，太陽光照射是筆直的，日光照到的地方很明亮；照不到的地方就很暗。因此才會看到的月亮表面有明有暗。由於沒有空氣散射光線，在月球上星星看起來也不再閃爍了。

　　3.月亮比地球小，直徑是3476公里，大約等於地球直徑的3/11。月亮的表面面積大約是地球表面積的1／14，比亞洲的面積還稍小一些；它的體積是地球的1／49，換句話說，地球裡面可裝下49個月亮。月亮的質量是地球的1／81；物質的平均密度為每立方厘米3.34克，只相當於地球密度的3／5。月球上的引力只有地球1／6，也就是說，6公斤重的東西到限月球上只有1公斤重了。人在月面上走，身體顯得很輕鬆，稍稍一使勁就可以跳起來，宇航員認為在月面上半跳半跑地走，似乎比在地球上步行更痛快。

4.月球是離地球最近的天體，它是圍繞地球運轉的、唯一的天然衛星，它與地球的平均距離約384400公里。月球繞地球運動的軌道是一個隨圓形軌道，其近地點（離地球最近時）平均距離為363300公里，遠地點（離地球最遠時）平均距離為405500公里，相差42200公里。

　　5.月球在繞地球運動的過程中，還要跟著地球一起繞太陽運動。這就是說，月球繞地球運動一周後，再回到的空間位置已不是原出發點了。由此可見，月球在運動過程中還要參與多種系統的運動。月球的運動和其他天體一樣，月球也處於永恆的運動之中。月球除東升西落外，它每天還相對於恆星自西向東平均移動13°多，因此，月亮每天升起來的時間，都比前一天約遲50分鐘。月亮的東升西落是地球自轉的反映；而自西向東的移動卻是月亮圍繞地球公轉的結果。月亮繞地球公轉一周叫做一個「恆星月」，平均是27天7小時43分11秒。月亮繞地球公轉的同時，它本身也在自轉。既然月亮自轉一周是地球上的27.3天，為什麼月亮上的一天等於地球上29天半的時間呢？原來月亮一面自轉，一面還要圍繞地球公轉，而地球同時也在圍繞太陽公轉。當月亮轉了一周以後，地球也在繞太陽公轉的軌道上走了一段距離，因此月亮原來正對太陽的一點，還沒有正對著太陽，必須再轉過一個角度，才能正對太陽，這段時間要用2.25天。把27.3天加上2.25天，正好大約29天半的時間。

　　6.月亮的自轉周期和公轉周期是相等的，即1：1，月球繞地球一周的時間為也就是它自轉的周期。月球這種奇特地自轉結果是：月球總以同一半面向著地球，而從地球上永遠看不到月球背面是什麼樣，只有靠探測器才能揭開月背千古之謎，人類的這個願望早在30多年前就已實現了。 當今大型天文望遠鏡能分辯出月面上約 50米（相當於14層高樓）的目標。

　　7.大家知道，月亮本身不發光，只是把照射在它上面的太陽光的一部分反射出來，這樣，對於地球上的觀測者來說，隨著太陽、月亮、地球相對位置的變化，在不同日期里月亮呈現出不同的形狀，這就是月相的周期變化。進一步說，雖然月亮被太陽照射時，總有半個球面是亮的，但由於月亮在不停地繞地球公轉，時時改變著自己的位置，所以它正對著地球的半個球面與被太陽照亮的半個球面有時完全重合，有時完全不重合，有時一小部分重合，有時一大部分重合，這樣月亮就表現出了陰晴圓缺的變化。

水星基本概況?

　　1.水星在八大行星中是最小的行星，比月球大1/3，它同時也是最靠近太陽的行星。 水星目視星等範圍從 0.4 到 5.5；水星太接近太陽，常常被猛烈的陽光淹沒，它的軌道距太陽4590萬～6970萬千米之間，所以望遠鏡很少能夠仔細觀察它。水星沒有自然衛星。水星離太陽的平均距離為5790萬公里，繞太陽公轉軌道的偏心率為0.206，故其軌道很扁。太陽系天體中，除冥王星外，要算水星的軌道最扁了。水星在軌道上的平均運動速度為48公里／秒，是太陽系中運動最快的行星，繞太陽一周只需88天，自轉一周只需58.6天，水星上的一天相當於地球上的59天。水星有一個小型磁場，磁場強度約為地球的1％。水星只有微量的大氣。水星的大氣極其稀薄。實際上，水星大氣中的氣體分子與水星表面相撞的頻密程度比它們之間互相相撞要高。出於這些原因，水星應被視為是沒有大氣的。「大氣」主要由氧，鉀和鈉組成。

　　2.早在公元前3000年的蘇美爾時代，人們便發現了水星，古希臘人賦於它兩個名字：當它初現於清晨時稱為阿波羅，當它閃爍於夜空時稱為赫耳墨斯。水星上的溫差是整個太陽系中最大的，溫度變化的範圍為90開到700開，最高地表溫度 634.5°C 最低地表溫度為-86°C ，平均地表溫度 179°C 。相比之下，金星的溫度略高些，但更為穩定。水星的密度比月球大得多，(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米)。水星是太陽系中僅次於地球，密度第二大的天體。

　　金星基本概況?

　　1.按離太陽由近及遠的次序是第二顆。它是離地球最近的行星。中國古代稱之為太白或太白金星。它有時是晨星，黎明前出現在東方天空，被稱為「啟明」；有時是昏星，黃昏後出現在西方天空，被稱為「長庚」。金星是全天中除太陽和月亮外最亮的星，亮度最大時為-4.4等，比著名的天狼星（除太陽外全天最亮的恆星）還要亮14倍，猶如一顆耀眼的鑽石，於是古希臘人稱它為阿佛洛狄忒（Aphrodite）——愛與美的女神，而羅馬人則稱它為維納斯（Venus）——美神。1950年代後期，天文學家用射電望遠鏡第一次觀測了金星的表面。從1961年起，前蘇聯和美國向金星發射了30多個探測器，從近距離觀測，到著陸探測。

　　2.金星和水星一樣，是太陽系中僅有的兩個沒有天然衛星的大行星。因此金星上的夜空中沒有「月亮」，最亮的「星星」是地球。由於離太陽比較近，所以在金星上看太陽，太陽的大小比地球上看到的大1.5倍。有人稱金星是地球的孿生姐妹，確實，從結構上看，金星和地球有不少相似之處。金星的半徑約為6073公里，只比地球半徑小300公里，體積是地球的0.88倍，質量為地球的4/5；平均密度略小於地球。但兩者的環境卻有天壤之別：金星的表面溫度很高，不存在液態水，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。因此，金星和地球只是一對「貌合神離」的姐妹。

　　3.金星表面溫度高達465至485度，是因為金星上強烈的溫室效應，原因在於金星的大氣密度是地球大氣的100倍，且大氣97％以上是「保溫氣體」——二氧化碳；同時，金星大氣中還有一層厚達20～30千米的由濃硫酸組成的濃雲。二氧化碳和濃雲只許太陽光通過，卻不讓熱量透過雲層散發到宇宙空間，所以晝夜溫差並不大。金星環境複雜多變，天空是橙黃色，經常下硫酸雨，一次閃電竟然持續15分鐘！。金星的大氣壓強非常大，為地球的90倍，相當於地球海洋中1千米深度時的壓強。金星本身的磁場與太陽系的其它行星相比是非常弱的。這可能是因為金星的自轉不夠快，其地核的液態鐵因切割磁感線而產生的磁場較弱造成的。這樣一來，太陽風就可以毫無緩衝地撞擊金星上層大氣。最早的時候，人們認為金星和地球的水在量上相當，然而，太陽風的攻擊已經讓金星上層大氣的水蒸氣分解為氫和氧。氫原子因為質量小逃逸到了太空。金星地表沒有水，空氣中也沒有水份存在，其雲層的主要成分是硫酸，而且較地球雲層的高度高得多。金星上可謂火山密布，是太陽系中擁有火山數量最多的行星。業已發現的大型火山和火山特徵有1600多處。此外，還有無數的小火山，沒有人計算過它們的數量，估計總數超過10萬，甚至100萬。由於大氣高壓，金星上的風速也相應緩慢。這就是說，金星地表既不會受到風的影響也沒有雨水的沖刷。因此，金星的火山特徵能夠清晰地保持很長一段時間。

　　4.金星的自轉很特別，是太陽系內唯一逆向自轉的大行星，自轉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。金星繞太陽公轉的軌道是一個很接近正圓的橢圓形，且與黃道面接近重合，其公轉速度約為每秒35公里，公轉周期約為224.70天。但其自轉周期卻為243日，也就是說，金星的自轉恆星日一天比一年還長。不過按照地球標準，以一次日出到下一次日出算一天的話，則金星上的一天要遠遠小於243天。這是因為金星是逆向自轉的緣故；在金星上看日出是在西方，日落在東方；一個日出到下一個日出的晝夜交替只是地球上的116.75天。金星曆法是一種以金星的周期活動為標準的曆法規則。然而，金星曆法並不是甚麼科幻小說的作品，而是切切實實曾在古代瑪雅文明出現過的曆法系統。基於一種我們不知道的原因，瑪雅人同時採用兩套曆法系統，而其中一套曆法系統就是基於金星的周期運轉而製成。

5.金星就是最漂亮，最常見的啟明星和長庚星。 因為金星的公轉軌道在地球軌道的內側，從地球上看起來，金星在太陽的兩側搖擺。因此，金星日落後在西南天空待一兩個小時，然後又在日出前跑到東方的天空呆上幾個小時。在那些時間裡，除了太陽和月亮外，金星也可以成為天空中最亮的物體，閃耀著紫色的柔光。

　　6.相比太陽系中的其他行星，金星與地球走得要更近些。金星是太陽系由內到外數的第二顆行星，它那近似圓形的公轉軌道距太陽表面有6700萬公里。大概每十九個半月金星從地球旁邊經過一次，這是它與地球的距離只有2600萬公里。而地球另一側的火星，距地球最近則有3500公里。所以說，金星是與地球走得最近的行星。

　　7.很長時間來，金星被稱作地球的「姊妹星」。金星的直徑僅僅比地球的直徑小408公里。加上金星的公轉軌道與地球很相近的事實，使得人們有理由相信金星不太可能與地球的構造有很大差異。早期的科幻小說家幻想著金星上充滿了水，然後演化成一個由恐龍統治的混亂的世界，然後到有高級工們居住的星球。但是當科學數據積累後，科學家知道，這兩個星球的共同點只有那差不多大小的尺寸而已。

　　火星基本概況? 　　1.為距太陽第四遠，也是太陽系中第七大行星。火星(希臘語： 阿瑞斯，ares)被稱為戰神，這或許是由於它鮮紅的顏色而得來的；火星有時被稱為「紅色行星」，古代中國稱之為熒惑。火星的直徑相當於地球的半徑，表面積只有地球的四分之一，直徑為6786千米，每24.62小時自轉一周，火星公轉一周約為687天，火星的一年約等於地球的兩年。火星在史前時代就已經為人類所知。由於它被認為是太陽系中人類最好的住所（除地球外），它受到科幻小說家們的喜愛。

　　2.火星上曾有過洪水，地面上也有一些小河道（右圖），十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過去，火星表面存在過乾淨的水，甚至可能有過大湖和海洋。但是這些東西看來只存在很短的時間，而且據估計距今也有大約四十億年了。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的岩石。火星的那層薄薄的大氣主要是由余留下的二氧化碳（95.3％）加上氮氣（2.7％）、氬氣（1.6％）和微量的氧氣（0.15％）和水汽（0.03％）組成的。火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴（比地球上的1％還小），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達9毫巴。火星有兩個小型的近地面衛星。 　　3.火星上的火山高度比金星和地球上火山高度低，主要是因為火星上的重力要弱些。 火山的高度主要是受它所在星球的重力決定的。這是因為火山的高度是受它支持自己重量的能力決定的。金星和地球的大小和質量相似，所以它們上的火山高度相當。火山上的重力只有地球的38%，所以它上面的火山高度有2.5倍地球上的高。關於「火星上的臉」。兩艘「海盜」號飛船（「海盜1」和「海盜2」）傳回來的成千上萬張照片中有一幅非常引人注意的有趣照片，那是一個非常象人臉的岩石照片。不幸的是，這張照片被許多偽科學者利用大造聲勢。這件事的解釋也很簡單，這只是一個巧合。

木星基本概況?　　1.木星古稱歲星，是離太陽遠近的第五顆行星，而且是八大行星中最大的一顆，比所有其他的行星的合質量大2倍（地球的318倍）。木星直徑是142，984 千米，體積只有太陽的千分之一，距太陽大約為7.8億公里。，繞太陽公轉的周期4332.5天，約合11.86年。木星(a.k.a. Jove)希臘人稱之為 宙斯(眾神之王，奧林匹斯山的統治者和羅馬國的保護人，它是Cronus（土星)的兒子。 　　2.木星是天空中第四亮的物體（次於太陽，月球和金星；有時候火星更亮一些），早在史前木星就已被人類所知曉，伽利略1610年對木星四顆衛星（現常被稱作伽利略衛星）進行觀察。我們得到的有關木星內部結構的資料（及其他氣態行星）來源很不直接，並有了很長時間的停滯，（來自伽利略號的木星大氣數據只探測到了雲層下150千米處），「先驅者11號」於1974年12月飛掠木星時，測得的木星表面溫度為零下148攝氏度，木星由90％的氫和10％的氦（原子數之比， 75/25％的質量比）及微量的甲烷、水、氨水和「石頭」組成。這與形成整個太陽系的原始的太陽系星雲的組成十分相似。土星有一個類似的組成，但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。氣態行星沒有實體表面，它們的氣態物質密度只是由深度的變大而不斷加大（我們從它們表面相當於1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑）。我們所看到的通常是大氣中雲層的頂端，壓強比1個大氣壓略高。木星可能有一個石質的內核，相當於10－15個地球的質量。

　　3.宇宙飛船發回的考察結果表明，木星有較強的磁場，表面磁場強度達3～14高斯，比地球表面磁場強得多（地球表面磁場強度只有0.3～0.8高斯）。木星磁場和地球的一樣，是偶極的，磁軸和自轉軸之間有 10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極，而是南極，這與地球的情況正好相反。木星的四個大衛星都被木星的磁層所屏蔽，使之免遭太陽風的襲擊。

　　4.木星有一個同土星般的環，不過又小又微弱，它們由許多粒狀的岩石質材料組成。在宇宙飛船探測木星之前，人們知道木星有13顆衛星。科學家們從「旅行者2號」發回的照片上又發現了3顆，共有16顆木衛（可能有無數衛星，最新數量61顆）。其中靠近內側的地方有４顆特別大是伽利略衛星，(伽利略衛星即木衛一、木衛二、木衛三和木衛四分別叫伊奧、歐羅巴 、加尼美德、卡利斯托)。按距離木星中心由近及遠的次序為：木衛十六、木衛十四、木衛五、木衛十五、木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。它們都圍繞著木星公轉，離木星最遠的木衛九與木星的距離比地球和月亮的距離遠60倍，它繞木星公轉一周需要758天。木星的大小與衛星差異之大。除了歐羅巴以外，每顆伽利略衛星都比月球大，加尼美德的半徑大約為2600公里，是太陽系中所有衛星中最大的一個，甚至比九大行星中的水星還要大。伊奧的大小和月球差不多，卻擁有眾多的活火山，地殼運動頻繁。

　　5.從化學組成上來講，木星更像太陽。雖然木星也和地球一樣有鐵核，可是它的85%是氫元素，其餘15%主要是氦元素。其它元素只佔1%。這是因為木星有強重力場，它保持了太陽系剛形成時期的大氣組成。而地球的較弱的重力讓它失去了大多數的原初元素。

6.木星上的雲五彩斑斕。和地球上只有白色的雲不一樣，木星上的雲五顏六色。這主要是因為木星大氣中複雜的化合物造成的　　7.木星會變成恆星嗎？木星如果想變成一顆恆星，它的核心溫度必須達到100萬度，這才足以點燃熱核反應（氫聚變成氦的反應），釋放出巨大的能量。而要達到那麼高的核心溫度，木星的質量至少要比現在大100倍，而它沒法從其他地方獲得這麼大的質量，所以它不可能成為一顆恆星。

　　土星基本概況?

　　1.土星古稱鎮星或填星，軌道距太陽14億公里。土星直徑119300公里（為地球的9.5倍），是太陽系第二大行星，公轉周期相當於29.5個地球年，土星的自轉很快是9.6公里／秒，僅次於木星。另外，英文的星期六（Saturday）也是以土星的英文名（Saturn）來命名的。在太陽系的行星中，土星的光環最惹人注目，它使土星看上去就像戴著一頂漂亮的大草帽，是最美麗的行星。土星環位於土星的赤道面上。在空間探測以前，從地面觀測得知土星環有五個，其中包括三個主環（A環、B環、C環）和兩個暗環（D環、E環）。土星光環中間有一條暗縫，後稱卡西尼環縫。觀測表明構成光環的物質是碎冰塊、岩石塊、塵埃、顆粒等，它們排列成一系列的圓圈，繞著土星旋轉。它與鄰居木星十分相像，表面也是液態氫和氦的海洋，上方同樣覆蓋著厚厚的雲層。土星上狂風肆虐，沿東西方向的風速可超過每小時1600公里。土星上空的雲層就是這些狂風造成的，雲層中含有大量的結晶氨。土星還是太陽系中衛星數目最多的一顆行星，目前已發現的土星衛星就已經超過了60顆。土星衛星的形態各種各樣，五花八門，使天文學家們對它們產生了極大的興趣。最著名的「土衛六」上有大氣，是目前發現的太陽系衛星中，唯一有大氣存在的天體，土衛六與土星的平均距離為122萬公里，沿著近乎正圓形的軌道繞土星運動。它像月球一樣，總以同一面向著自己的行星——土星。也就是說，如果在土星上看土衛六的話，永遠只能看到土衛六的同一個半面。它的軌道基本上在土星赤道面內。你可以想一想，土衛六這麼大的天體，沿著大約122萬公里的半徑，居然運動在近乎正圓的軌道上，這真是有點難以想像的事。如果讓我們專門畫這樣一個圓，恐怕也是不容易辦到的。足見天體演化中的自然奇觀。

2.土星大氣以氫、氦為主，並含有甲烷和其他氣體，大氣中飄浮著由稠密的氨晶體組成的雲。根據紅外觀測得知，雲頂溫度為-170℃，比木星低50℃。土星表面的溫度約為-140℃，支頂溫度為-180℃，比木星低50℃。在太陽系的行星中，土星的質量和大小僅次於木星。土星的平均密度是太陽系諸行星里最小的，平均密度為0.69（少於水的密度），這是因為土星核心的密度雖然要比水大一些，但有著高氣體比例、低密度的大氣層。由於土星的密度太小，其表面重力加速度和地球差不多 （為地球的1.07）。

天王星基本概況?　　1.天王星是從太陽向外的第七顆行星，在太陽系的體積是第三大（比海王星大），質量排名第四（比海王星輕），表面積相當於15.91 個地球表面積，質量等於14.536 個地球，自轉周期17時 14分24秒，軸傾斜97.77°，遠日點距離約30億公里，近日點距離約27億公里，軌道周期84.323326 年，陽光的強度只有地球的1/400。他的名稱來自古希臘神話中的天空之神尤拉納斯（Ο?ραν??），是克洛諾斯（農神）的父親，宙斯（朱比特）的祖父。天王星在被發現是行星之前，已經被觀測了很多次，但都把它當作恆星看待。最早的紀錄可以追溯至1690年，約翰·佛蘭斯蒂德在星表中將他編為金牛座34，並且至少觀測了6次。天王星是第一顆在現代發現的行星，雖然他的光度與五顆傳統行星一樣，亮度是肉眼可見的，但由於較為黯淡而未被古代的觀測者發現。威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的發現，在太陽系的現代史上首度擴展了已知的界限。這也是第一顆使用望遠鏡發現的行星。目前已知天王星有27顆天然的衛星。

　　2.天王星和海王星的內部和大氣構成不同於更巨大的氣體巨星--木星和土星。同樣的，天文學家設立了不同的冰巨星分類來安置她們。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、甲烷結成的「冰」，與可以察覺到的碳氫化合物。他是太陽系內溫度最低的行星，最低的溫度只有49K，還有複合體組成的雲層結構，水在最低的雲層內，而甲烷組成最高處的雲層。根據旅行者2號的探測結果，科學家推測天王星上可能有一個深度達10000公里、溫度高達攝氏6650度，由水、硅、鎂、含氮分子、碳氫化合物及離子化物質組成的液態海洋。由於天王星上巨大而沉重的大氣壓力，令分子緊靠在一起，使得這高溫海洋未能沸騰及蒸發。反過來，正由於海洋的高溫，恰好阻擋了高壓的大氣將海洋壓成固態。

3.如同其他的大行星，天王星也有環系統、磁層和許多衛星。天王星的系統在行星中非常獨特，因為它的自轉軸斜向一邊，幾乎就躺在公轉太陽的軌道平面上，因而南極和北極也躺在其他行星的赤道位置上。當天王星在至日附近時，一個極點會持續的指向太陽，另一個極點則背向太陽，每一個極都會有被太陽持續的照射42年的極晝，而在另外42年則處於極夜。天王星有一個暗淡的行星環系統，由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。他是繼土星環之後，在太陽系內發現的第二個環系統。目前已知天王星環有13個圓環，其中最明亮的是ε環。

　　海王星基本概況?　　1.海王星是環繞太陽運行的第八顆行星，也是太陽系中第四大天體（直徑上）。海王星的軌道周期(年)大約相當於164.79地球年，自轉周期（日）大約是16.11小時，海王星直徑上小於天王星，但質量比它大。 海王星距太陽45億公里，直徑49.5萬公里。1989年8月25日，旅行者2號探測器飛越海王星，這是人類首次用空間探測器探測海王星。它在距海王星4827千米的最近點與海王星相會，從而使人類第一次看清了遠在距離地球45億千米之外的海王星面貌，它發現了海王星的6顆新衛星(海王星有9顆已知衛星：8顆小衛星和海衛一。其中海衛一是太陽系質量最大的衛星)。首次發現海王星有5條光環，其中3條暗淡、2條明亮。由於冥王星的軌道極其怪異，因此有時它會穿過海王星軌道，自1979年以來海王星成為實際上距太陽最遠的行星，在1999年冥王星才會再次成為最遙遠的行星，通過雙目望遠鏡可觀察到海王星，但假如你要看到行星上的一切而非僅僅一個小圓盤，那麼你就需要一架大的天文望遠鏡。

　　2.海王星的外觀呈藍色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。作為典型的氣體行星，海王星上呼嘯著按帶狀分布的大風暴或旋風，海王星上的風暴是太陽系中最快的，時速達到2000千米。和土星、木星一樣，海王星內部有熱源－－它輻射出的能量是它吸收的太陽能的兩倍多。海王星的組成成份與天王星的很相似：各種各樣的「冰」和含有15％的氫和少量氦的岩石。海王星相似於天王星但不同於土星和木星，它或許有明顯的內部地質分層，但在組成成份上有著或多或少的一致性。但海王星很有可能擁有一個岩石質的小型地核（質量與地球相仿）。它的大氣多半由氫氣和氦氣組成。還有少量的甲烷。

3.海王星也有光環。在地球上只能觀察到暗淡模糊的圓弧，而非完整的光環。但旅行者2號的圖像顯示這些弧完全是由亮塊組成的光環。其中的一個光環看上去似乎有奇特的螺旋形結構。海王星的磁場和天王星的一樣，位置十分古怪，這很可能是由於行星地殼中層傳導性的物質（大概是水）的運動而造成的。　

　什麼是小行星帶?什麼是小行星?　　1.小行星帶是位於火星和木星軌道之間的小行星的密集區域，估計此地帶存在著50萬顆小行星。關於形成的原因，比較普遍的觀點是在太陽系形成初期，由於某種原因，在火星與木星之間的這個空擋地帶未能積聚形成一顆大行星，結果留下了大批的小行星。

　　2.在太陽系中，除了九顆大行星以外，還有成千上萬顆我們肉眼看不到的小天體，它們像九大行星一樣，沿著橢圓形的軌道不停地圍繞太陽公轉。與八大行星相比，它們好像是微不足道的碎石頭。這些小天體就是太陽系中的小行星。 9N"um%J3%s 　　3.小行星，顧名思義，它們的體積都很小。最早發現的「穀神星」（Ceres 1)、「智神星」(Pallas 2)、「婚神星」(Juno 3) 和「灶神星」(Vesta 4)是小行星中最大的四顆，被稱為「四大金剛」。「四大金剛」中最大的穀神星直徑約為1000千米，最小的婚神星直徑約為200多千米；如果能把它們從天上「請」到地球上來，中國的青海省剛好可以讓穀神星安家。除去「四大金剛」外，其餘的小行星就更小了，據估計，最小的小行星直徑還不足1千米。雖然它們的體積比衛星還小得多，但是在太陽系這個家庭中，卻要和九大行星論資排輩。

　　4.大多數小行星是一些形狀很不規則、表面粗糙、結構較松的石塊，表層有含水礦物。它們的質量很小，按照天文學家的估計，所有小行星加在一起的質量也只有地球質量的4／10000。這些小行星和它們的大行星同伴一起，一面自轉，一面自西向東地圍繞太陽公轉。儘管擁擠，卻秩序井然，有時它們巨大的鄰居--木星的引力會把一些小行星拉出原先的軌道，迫使它們走上一條新的漫遊道路。在近年對小行星觀測中，還發現一個有趣的現象，有些小行星竟然也有自己的衛星。 　　四大小行星是哪四個?它們的基本概況?　　1.據統計，太陽系中約有50萬顆小行星和八大行星一樣繞著太陽公轉，目前已登記在冊的超過8000顆。它們大多體積很小，最早發現的四大小行星(穀神星(Ceres)、智神星(Pallas)、婚神星(Juno)和灶神星(Vesta))中，穀神星是最大的一顆，通常被稱作『偉大的母親』。這種稱呼，就是來自那些遙遠的羅馬神話。

　　2.穀神星（1 Ceres）又稱榖神星，是火星與木星之間的小行星帶中，人們最早發現的第一顆小行星，由義大利人皮亞齊於1801年1月1日發現。其平均直徑為952公里，等於月球直徑的1/4，質量約為月球的1/50，又被稱為1號小行星。是小行星帶中最大最重的天體。有趣的事，很多國際上的環保主題網站，都採用穀神星的標誌來表示自己環保的決心。　　3.婚神星是處在火星跟木星的小行星帶之間，它在數千萬小行星裡面體積第四大，直徑240公里長。　　4.智神星（2 Pallas）是第二顆被發現的小行星，由德國天文學家奧伯斯於1802年3月28日發現。其平均直徑為520千米。該天體以希臘神話中海神波賽冬的孫女Pallas Athena（即雅典娜的別稱）來命名。

　　5.灶神星，又稱第4號小行星，是德國天文學家奧伯斯於1807年3月29日發現的。灶神星是第二大的小行星，僅次於穀神星。

什麼是近地小行星? 　　近「地」指接近地球，批的是那些軌道與地球軌道相交的小行星。這類小行星可能會帶來撞擊地球的危險。同時，它們也是相對容易使用地頢發射太空梭訪問的。事實上，訪問近地小行星所需的delta-v比訪問月球還小。NASA的近地小行星約會探測器已經訪問過這些小行星中最著名的小行星433 號(愛神星)。目前已知的大小4千米的近地小行星已有數百個。可能還存在成千上萬個直徑大於1千米的近地小行星數量估計超過2000個。天文學家相信已經在它們的軌道上運行了1000萬至1億年。它們要最終與內行星碰撞要麼就是在接近行星時被彈出太陽系。

　　什麼是特洛依小行星?

　　特洛依小行星指的是與木星有著相同的軌道，在木星軌道前後60°的拉格朗日點附近一片拉長的扁平區域，半長軸在5.05AU至5.40AU的小行星， 現在它的概念已經不單單限於木星了.而的泛指有著相似關係的天體。

　　什麼是天狼星? 　　天狼星冬季夜空里最亮的恆星，屬一等星，目視星等為-1.45等，絕對星等為+1.3等。它在天球上的坐標是赤經06h 45m 08.9173s赤緯-16°42"58.017"(曆元2000.0)。它是大犬座中的一顆雙星。雙星中的亮子星是一顆比太陽亮23倍的藍白星，體積略大於太陽，直徑是太陽的1.7倍，表面溫度是太陽表面溫度的2倍，高達10000℃。它距太陽系約8.6光年，只有除太陽以外最近恆星距離的兩倍。古代埃及人認識到若該星偕日升起，即正好出現在太陽升起之前時尼羅河三角洲就開始每年的泛濫。而且他們發現，天狼星兩次偕日升起的時間間隔不是埃及曆年的365天而是365.25天。天狼星是大犬座α，是全天最亮的星星。天狼星是由甲、乙兩星組成的目視雙星。甲星是全天第一亮星，屬於主星序的藍矮星。乙星一般稱天狼伴星，是白矮星，質量比太陽稍大，而半徑比地球還小，它的物質主要處於簡併態，平均密度約3.8×106/立方厘米。

什麼是織女星?　　織女星是天琴座中的一顆亮星，學名叫天琴座α。它是夏夜星空中最著名的亮星之一。平時，人們都叫它織女星。在西方，稱為Vega。赤徑18h47m，赤緯38度47分。織女星的直徑是太陽直徑的3.2倍，體積為太陽的33倍，質量為太陽2.6倍，表面溫度為8900攝氏度，呈青白色。它是北半球天空中三顆最亮的恆星之一，距離地球大約26.5光年。在織女星的旁邊，有四顆構成一個小菱形。傳說這個小菱形是織女織布用的梭子，織女一邊織布，一邊抬頭深情地望著銀河東岸的牛郎（河鼓二）和她的兩個兒子（河鼓一和河鼓三）。在1.3萬多年以前，織女星曾經是北極星，由於地軸的進動，現在的北極星是小熊座a星。然而，再過1.2萬年以後，織女星又將回到北極星的顯赫位置上。現代天文觀測表明，整個太陽系正以每秒19公里的速度向著織女星附近的方向奔去。織女星是天琴座最亮的恆星（天琴座α星），也是全天第五亮星，在大角星之後。在北半球的夏天，織女星多可在天頂附近的位置見到，由於織女星的視星等接近零，因此不少專業天文學家會以織女星來作光度測定的標準。織女星與位於天鷹座的河鼓二（牛郎星），及天鵝座的天津四，組成著名的「夏季大三角」。如果把它看作是一個直角三角形，那織女星便是構成直角的星星。

　　什麼是牛郎星?

　　河鼓二即天鷹座α星，俗稱「牛郎星」。在夏秋的夜晚它是天空中非常著名的亮星，呈銀白色。距地球16.7光年，它的直徑為太陽直徑的1.6倍，表面溫度在7000℃左右，發光本領比太陽大8倍，目視星等為0.77等。它與「織女星」隔銀河相對。古代傳說牛郎織女七月七日鵲橋相會。實際上牛郎織女相距16光年。即使乘現代最強大的火箭，幾百年後也不曾相會。牛郎星兩側的兩顆較暗的星為牛郎的一兒一女——河鼓一、河鼓三。傳說牛郎用扁擔挑著一兒一女在追趕織女呢。

　　什麼是北斗星?

　　北斗星相對於北極星，位置也是基本不變的，但地球的自轉會讓人感到北斗星在繞著北極星轉（其實是繞著地軸轉），如果你在一個晚上持續地看北斗星，會發現它也是從東往西轉，到了白天太陽出來就看不見它了。而當地球公轉到其他位置的時候，比如轉過半個公轉軌道，這時候的晚上正好是半年前的晚上看到的宇宙空間的另一半，所以看到北斗星的指向就相當於半年前北斗星在白天的形式。在北天有排列成斗（杓）形的七顆亮星。我們常稱它們為北斗七星。北斗七星屬大熊星座的一部分，從圖形上看，北斗七星位於大熊的背部和尾巴。這七顆星中有6顆是2等星，一顆是3等星。通過鬥口的兩顆星連線，朝鬥口方向延長約5倍遠，就找到了北極星。認星歌有：「認星先從北斗來，由北往西再展開。」初學認星者可以從北斗七星依次來找其它星座了。 北斗七星從斗身上端開始，到斗柄的末尾，按順序依次命名為α、β、γ、δ、ε、ζ、η，我國古代分別把它們稱作：天樞、天璇、天璣、天權、玉衡、開陽、搖光。從「天璇」通過「天樞」向外延伸一條直線，大約延長5倍多些，就可見到一顆和北斗七星差不多亮的星星，這就是北極星。道教稱北斗七星為七元解厄星君，居北斗七宮，即：天樞宮貪狼星君、天璇宮巨門星君、天璣宮祿存星君、天權宮文曲星君、玉衡宮廉貞星君、開陽宮武曲星君、搖光宮破軍星君。

什麼是紅巨星?　　當一顆恆星度過它漫長的青壯年期——主序星(main sequence)階段，步入老年期時，它將首先變為一顆紅巨星。稱它為「巨星」，是突出它的體積巨大。在巨星階段，恆星的體積將膨脹到十億倍之多。稱它為「紅」巨星，是因為在這恆星迅速膨脹的同時，它的外表面離中心越來越遠，所以溫度將隨之而降低，發出的光也就越來越偏紅。不過，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。

　　什麼是紅矮星?　　在眾多處於主序階段的恆星當中，其大小及溫度均相對較小和低，在光譜分類方面屬於K或M型。它們在恆星中的數量較多，大多數紅矮星的直徑及質量均低於太陽的三分一，表面溫度也低於3，500 K。釋出的光也比太陽弱得多，有時更可低於太陽光度的萬分之一。又由於內部的氫元素核聚變的速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。紅矮星的內部引力根本不足把氦元素聚合，也因此紅矮星不可能膨脹成紅巨星，而逐步收縮，直至氫氣耗盡。也因為一顆紅矮星的壽命可多達數百億年，比宇宙的年齡還長，因此現時並沒有任何垂死的紅矮星。 人們相信，宇宙眾多恆星中，紅矮星佔了大多數，大約75%左右。例如離太陽最近的恆星，半人馬座的南門二比鄰星，便是一顆紅矮星，其光譜分類為M5，視星等11.0。

　　什麼是白矮星?

　　是一種低光度、高密度、高溫度的恆星。因為它的顏色呈白色、體積比較矮小，因此被命名為白矮星。白矮星是一種很特殊的天體，它的體積小、亮度低，但質量大、密度極高。比如天狼星伴星（它是最早被發現的白矮星），體積比地球大不了多少，但質量卻和太陽差不多！白矮星是一種晚期的恆星。根據現代恆星演化理論，白矮星是在紅巨星的中心形成的。

　　什麼是褐矮星?　　是構成類似恆星，但質量不夠大，不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。

　　什麼叫黃道?

　　是在一年當中太陽在天球上的視路徑，看起來它在群星之間移動的路徑，太陽在地球上沿著黃道一年轉一圈，為了確定位置的方便，人們把黃道劃分成了十二等份(每份相當於30°），每份用鄰近的一個星座命名，這些星座就稱為黃道星座或黃道十二宮。這樣，相當於把一年劃分成了十二段，在每段時間裡太陽進入一個星座。在西方，一個人出生時太陽正走到哪個星座，就說此人是這個星座的。　　什麼是白道?

　　是月球繞地球公轉的軌道平面與天球相交的大圓。白道與黃道相交於兩點。月球沿白道從黃道以南運動到黃道以北通過的那個交點稱為升交點，與此相對的另一交點稱為降交點。白道與黃道的交角在4°57′～5°19′之間變化，平均值約為 5°9′，變化周期約為173 天。由於太陽對月球的引力，兩個交點的連線沿黃道與月球運行的相反方向向西移動，這種現象稱為交點退行。交點每年移動19°21′，約18.6年完成一周。這一現象對地球的章動和潮汐起重要影響。

　　什麼是星座?　　星座的定義：星座是投影在天球上一塊區域的天體空間的總合，因此，說某某星座在銀河系以內/以外都是不準確的說法。星座是指天上一群群的恆星組合。在三維的宇宙中，這些恆星其實相互間沒有實際的關係，不過其在天球這一個球殼面上的位置相近。自古以來，人對於恆星的排列和形狀很感興趣，並很自然地把一些位置相近的星聯繫起來，組成星座。一些星座是古代的，還有一些是現代的。一些星座如獅子座可以追溯到古埃及的法老時代。另外一些星座是1600年左右有兩名荷蘭旅行家 Pieter?Keyser 和 Frederik?de Houtman 命名的，這些星座主要分布在南半球。當時他們在作環球旅行，看到了在歐洲不曾 見過的星空，然後創造了一系列極具想像力的動物的名字給這些星座命名。一個多世紀後Nicolas de Lacaille 為了紀念一些在工業革命中發明的工具，把南天一些零散的星組成了 新的星座：熔爐座、唧筒座和顯微鏡座。當然，很早以前南半球的土著民對自己頭頂的星空 也有自己想像的圖案，那是他們的星座。

　　星座的來源?如何辨認星座?　　星座起源於四大文明古國之一的古巴比倫，古代巴比倫人將天空分為許多區域，稱為「星座」，不過那時星座的用處不多，被發現和命名的更少。黃道帶上的12星座初開始就是用來計量時間的，而不像現在用來代表人的性格。在公元前1000年前後已提出30個星座。兩河流域文化傳到古希臘以後，公元2世紀，古希臘天文學家托勒密綜合了當時的天文成就，編製了48個星座。希臘神話故事中的48個星座大都居於北方天空和赤道南北。16世紀麥哲倫環球航行時，不僅利用星座導航定向，而且還對星座進行了研究。1922年，國際天文學聯合會大會決定將天空劃分為88個星座，其名稱基本依照歷史上的名稱。1928年，國際天文聯合會正式公布了88個星座的名稱。這88個星座分成3個天區，北半球29個，南半球47個，天赤道與黃道附近12個。人類肉眼可見的恆星有近六千顆，每顆均可歸入唯一一個星座。每一個星座可以由其中亮星的構成的形狀辨認出來。

　　中國如何分星座?　　中國在觀星上的成就要比西方早，中國人說三垣２８宿，把天上星座分成三大塊28類，而不是只有西方的12星座。其中最重要的就是紫微垣。中國的觀星術，現在統稱紫微星座，與西方的十二星座相區別。紫微星座共有十四主星，分別是紫微、天機、太陽、武曲、天同、廉貞、天府、太陰、貪狼、巨門、天相、天梁、七殺、破軍。

黃道有哪十二星座?

　　黃道星座大概是做著名的一組星座了。在西方傳統中，黃道星座是環繞天球一整圈的 一組共12個星座。黃道十二星座包括：雙魚座、白羊座、金牛座、雙子座、巨蟹座、獅子 座、室女座、天秤座、天蠍座、射手座、摩羯座和寶瓶座。英語中 Zodiac（黃道）一詞來 自希臘語，意思是「動物的帶」。黃道十二星座中大部分為動物，但雙子、室女、天秤、寶 瓶都不是動物，而射手座通常也繪成半人半獸。黃道十二星座對天文學家和占星學家都是很有意義的。黃道星座十分著名就是引文太 陽、月球、和可見的行星都在這一區域內運行。

88個星座的總名單?　　對天文學家而言，星座更 像是國家的疆界。星座本身並不包含科學知識， 它們只是人為強制划出的邊界。全天一共88個星座，星座是古人把天上的星星用假想的線連在一起想像成的形象。但地球是個球體，所以在北極點上永遠看不到天赤道以南的星座，在南極點永遠看不到天赤道以北的星座。換句話說，越靠近兩極，能看到的星座就越少，在赤道上可以看到全部88個星座。星座的具體名字如下： 仙女座、唧筒座、天燕座、寶瓶座、天鷹座、天壇座、白羊座、御夫座、牧夫座、雕具座、鹿豹座、巨蟹座、獵犬座、大犬座、小犬座、摩羯座、船底座、仙后座、半人馬座、仙王座、鯨魚座、堰蜓座、圓規座、天鴿座、后髮座、南冕座、北冕座、烏鴉座、巨爵座、南十字座、天鵝座、海豚座、劍魚座、天龍座、小馬座、波江座、天爐座、雙子座、天鶴座、武仙座、時鐘座、長蛇座、水蛇座、印地安座、蠍虎座、獅子座、小獅座、天兔座、天秤座、豺狼座、天貓座、天琴座、山案座、顯微鏡座、麒麟座、蒼蠅座、矩尺座、南極座、蛇夫座、獵戶座、孔雀座、飛馬座、英仙座、鳳凰座、繪架座、雙魚座、南魚座、船尾座、羅盤座、網罟座、天箭座、人馬座、天蠍座、玉夫座、盾牌座、巨蛇座、六分儀座、金牛座、望遠鏡座、三角座、南三角座、杜鵑座、大熊座、小熊座、船帆座、室女座、飛魚座、狐狸座。 這個順序是按照88個星座的英文名字首字母排列的。最後再說一句，現行的星座主要起源於古希臘神話，而希臘是看不到南天的部分星空的。因此北天的星座以希臘神話中的英雄、怪物等命名的較多，例如獅子座、獵戶座等；而南半球的星空是在進入航海時代後才為北半球的人所知，因此多以那時剛出現的儀器命名，例如望遠鏡座、顯微鏡座等。　　出生月份、農曆與太陽星座的如何對應? 　　出生月份與太陽星座的對應如下，由於天體運行的軌道與公曆曆法有差異，不同年份會前後相差1-2天，與中國農曆的二十四節氣各個「節」之間的距離吻合，節氣時間的計算準確至分鐘（並非子時開始），亦是星座的界線，每年均有差異。　　　　星座名稱 黃道帶時間（一般認知） 恆星時間 太陽所在星座時間 對應的農曆節氣 　

　　　 白羊座 03月21日-04月19日 04月15日-05月15日 04月19日-05月13日 春分-穀雨前一天

　　　　金牛座 04月20日-05月20日 05月16日-06月15日 05月14日-06月19日 穀雨-小滿前一天 　　　　雙子座 05月21日-06月21日 06月16日-07月15日 06月20日-07月20日 小滿-夏至前一天　　　　巨蟹座 06月22日-07月22日 07月16日-08月15日 07月21日-08月09日 夏至-大暑前一天　　　　獅子座 07月23日-08月22日 08月16日-09月15日 08月10日-09月15日 大暑-處暑前一天　　　　處女座 08月23日-09月23日 09月16日-10月15日 09月16日-10月30日 處暑-秋分前一天　　　　天秤座 09月24日-10月23日 10月16日-11月15日 10月31日-11月22日 秋分-霜降前一天

　　　　天蠍座 10月24日-11月21日 11月16日-12月15日 11月23日-11月29日 霜降-小雪前一天

　　　　蛇夫座 － － 11月30日-12月17日　　　　射手座 11月22日-12月21日 12月16日-01月14日 12月18日-01月18日 小雪-冬至前一天

　　　　摩羯座 12月22日-01月19日 01月15日-02月14日 01月19日-02月15日 冬至-大寒前一天 　　　　水瓶座 01月20日-02月18日 02月15日-03月14日 02月16日-03月11日 大寒-雨水前一天 　　　　雙魚座 02月19日-03月20日 03月15日-04月14日 03月12日-04月18日 雨水-春分前一天 　　　　這只是時間表，12星座一般指的是黃道12星座（黃道帶時間），即沒有蛇夫座。

　　什麼是彗星?　　是星際間物質，俗稱「掃把星」。在《天文略論》這本書中寫道：彗星為怪異之星，有首有尾，俗象其形而名之曰掃把星。彗星是由冰和少量岩石組成的小天體，平均物質密度只有10-1000千克/立方米，天文學家們把彗星形象地稱為「臟雪球」。在一般的情況下，彗星都在太陽系的邊緣地區，這時即使被觀測到，也與極其微弱的恆星相似，看不出細緻的結構。但當其逐漸接近太陽的時候，由於太陽的熱輻射、太陽風和太陽光壓作用的加大，尤其當它進入火星軌道區域以後，表面物質揮發形成彗尾，表現出其獨特的結構。　　彗星有多少顆?有什麼作用?

　　迄今發現的彗星共有1800多顆，它們中的大部分和我們僅有一面之緣，匆匆繞過太陽後，便沿著拋物線或雙曲線一去不返了。科學家們一直對彗星感興趣，因為彗星被認為是我們太陽系裡最古老最原始的天體，其物質構成與太陽系形成前的星雲類似。這種星雲後來坍塌形成太陽和行星，因此它含有46億年前太陽和行星形成時的塵埃和氣體。科學家們認為，形成地球生命的原始物質很可能是在彗星撞擊地球時帶到地球上來的，彗星為科學家研究太陽系和地球上生命的形成提供了一個窗口。

　　彗星的起源?

　　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，那裡約有1000億顆彗星，叫奧爾特雲，由於受到其它恆星引力的影響，一部分彗星進入太陽系內部，又由於木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被「捕獲」成為短周期彗星；也有人認為彗星是在木星或其它行星附近形成的；還有人認為彗星是在太陽系的邊遠地區形成的；甚至有人認為彗星是太陽系外的來客。　　什麼是哈雷彗星?多少年能觀察一次彗星?　　是以英國天文學家哈雷命名的，哈雷彗星每76年回歸一次，絕大部分時間深居在太陽系的邊陲地區，即使用現代最大的望遠鏡也難以搜尋到它的身影。地球上的人們只有在它回歸時有三四個月的時間能夠見到它。一般來說，人的壽命只有70歲左右，因此一個人很少能兩次看到哈雷彗星。只有一些「老壽星」才有這種機會，第一次看到它是在牙牙學語的幼年，而第二次看到它就到了步履蹣跚的晚年了。1910年哈雷彗星非常亮，達-3.3等;1986年哈雷彗星星很暗，幾乎看不到。

　　彗星的公轉周期是多少?

　　哈雷彗星的平均公轉周期為76年， 但是你不能用1986年加上幾個76年得到它的精確回歸日期。主行星的引力作用使它周期變更，陷入一個又一個循環。非重力效果（靠近太陽時大量蒸發）也扮演了使它周期變化的重要角色。在公元前239年到公元1986年，公轉周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之間變化。最近的近日點為公元前11年和公元66元。哈雷彗星在眾多彗星中幾乎是獨一無二的，又大又活躍，且軌道明確規律。這使得Giotto飛行器瞄準起來比較容易。但是它無法代表其他彗星所具有的公性。

　　簡述天文學發展的歷史?

　　1.許多早期的關於宇宙的看法都是將地球擺在所有物體的中心。從古希臘到印度和中國，許多文化發展了地心說或者被稱之為地球中心論這樣的對宇宙的觀點。這個幻想畢竟很強烈。地球感覺上非常像是固定的，天上的光每天每夜都繞著它轉。

　　2.最先受亞里士多德影響，許多古希臘人區分了天地的領域：天在上面地在下面。對於亞里士多德來說，地球上的所有東西都由四種元素組成：土地，空氣，火和水。天上的太陽，月亮和已知的五大行星也被裝在了水晶球里。這些球體被包含所有恆星的天球包含。它們都繞著地球轉圈。它們必須作圓軌道運動，亞里士多德說，因為圓是完美的。而天上的東西都是以完美的方式運動。這些天體和它們的水晶球是由五種元素組成的，或稱為五種精華。在它們下面屬於地球的領域。有一條恆定的規律，就是出生，死亡和腐爛。但是在天空的領域，所有的東西的都是純凈的，無瑕疵的，永恆不變的。天上在外表上看永遠是平靜的，不變的。一切都是完美的。 　　3.亞里士多德的宇宙圖是優雅的，但是不夠精確。古中國的天空觀測者不知道亞里士多德的這些論斷，因此也沒有受到亞里士多德的影響。他們觀測並且記錄下了天空的變化。這些包括被假設為無瑕疵的太陽上的黑子的出現和消失。彗星像掃把一樣划過天空，客星突然間發光，以至於白天也能看到。（西方人肯定也看到過這種現象，但是當時最好的做法是保持沉默，不要讓自己的言論與哲學的偉人們矛盾）如果出現一次觀測，非常明顯並且非常持久，那麼就不可能忽略掉它。　　4.一些行星的表現不夠「規矩」。經常搞觀測的人都知道在一定的時間在自己軌道上運行的火星，木星，土星會停止它們一貫的向東行進而改為一個U形的彎運動。即有的時候向西運動，然後再作一個U型彎運動。最後才改回到原來的向東行進。更糟糕的是，這些退行，環形或者Z型運動幾乎沒有相同的形狀和大小。為了保留亞里士多德的天體運動的假設，大量的天文學家，哲學家和數學家在試圖保留亞里士多德的「宗教」假設（天上的物體必須做完美的圓軌道運動）的前提下試圖解釋這個複雜的運動。

　　5.托勒密的複雜天球機器。公元二世紀，一位希臘的數學家，天文學家托勒密繼承了亞里士多德的理論體系，並且在外層行星的大球上加了一些小球（本輪）。這樣表示外層的行星在小球上運動，而它們的中心又在主水晶球上繞著地球轉動。加上的這些小球（總共有80個）是為了解決觀測上出現的退行現象。用這種聰明的方法，托勒密和他的同事們就既能解釋外層行星的退行現象又能使它們符合圓周運動。這種模型在西方整整統治了14個世紀。　　6.在16世紀，一個羞澀的波蘭傳教士發起了革命，並且改變了宇宙。在接下來的幾個世紀里，仍然有人對托勒密的大環套小環的複雜模型不滿意。尼古拉斯哥白尼有著數學功底和敏銳的洞察力，他準備做點什麼。他意識到他可以去除掉托勒密系統中的本輪，只要通過一點點改變就能使這個複雜的系統變得簡單得多。這個辦法就是把地球從中心的位置剔除，把太陽放在那裡，並且讓地球也像其他行星一樣繞著太陽轉。這樣的解決辦法很簡單，但是要藉助大量的數學。這就是所謂日心說的宇宙模型。

　　7.托勒密體系之所以很長的時間內都有很高的地位是因為宗教原因。哥白尼很小心，他沒有立即站出來說他的新觀念是正確的。因為那樣只能使當權者不高興，甚至威脅到自己的健康。他只是簡單的把它帶給世界，作為一本「數學練習」帶個羅馬教皇統治下的世界。因為不準備去冒險，哥白尼直到去世的時候才將它發表。　　8.義大利天文學家伽利略找到了支持哥白尼模型的證據。對亞里士多德和他的追隨者們，科學頂多是建立在科學實驗的純粹推理上。而對於伽利略來說，證據就在布丁里，如果你想知道天空的機制是什麼，你的布丁就在天上。聽說了一種可以使遠處物體在近處看的很清楚的裝置（望遠鏡）之後，伽利略造了許多自己設計的望遠鏡，並且把它們對準了天空。他記錄下月亮其實很不完美，不像眾多哲學家相信的那樣，月亮上既有高山又有深谷。伽利略還記錄了太陽的黑子。並且發現了木星的四顆衛星。最後，他觀測了金星，它像地球的衛星月亮，並且也有相的變化。這個發現聽起來就是亞里士多德和托勒納米體系的喪鐘。因為能看到金星的相的變化，金星就必須繞著太陽轉，而不是地球。然而伽利略的發現在他的那個年代並不受歡迎。更喜歡亞里士多德和托勒密體系的教廷迫使他放棄自己的觀點，並且在他的後半生軟禁了他。

　　9.兩位與伽利略同時代的人也幫助摧毀了亞里士多德的水晶球系統。伽利略有力的打擊了亞里士多德的宇宙體系，並且證明了哥白尼的理論是正確的。但是即使是哥白尼也沒有完全拋棄宇宙中所有的運動都是圓運動的觀念。第谷，伽利略同時代的一個人，在他的工作里沒有使用望遠鏡，但卻給出了那個年代行星運動最精確的測量法。他的合作人，稍微有點神秘兮兮但卻是一位精明數學家的開普勒，通過觀測來檢查行星運動。他的工作比任何前人做的都要好。 0-"@u-!m? 　　10.開普勒首先提出行星繞太陽作橢圓軌道運動。當他檢查第谷數據的時候，他意識到行星不能像人們想像的那樣繞著太陽作圓軌道運動，取而代之的應該是橢圓軌道運動。開普勒還提出了今天所有行星遵循的行星運動三大定律。下面是開普勒的行星運動的三大定律：　　1)行星繞太陽作橢圓軌道運動，太陽在橢圓的一個焦點上。 　　2)行星不是以恆定速度繞太陽運動的，行星距離太陽越近，運動的越快。 　

　3)距離太陽越近的行星，它繞太陽轉一圈所用的時間就越短。　　11.一個叫伊薩克牛頓的天才把開普勒的工作推進了一步。在伽利略去世的那年，伊薩克牛頓出生了。開普勒提出了行星繞太陽作橢圓軌道運動而不是圓軌道運動，這符合事實，但他自己卻不知道為什麼。牛頓發明了數學的一個分支——微積分學，並且以它為工具，以一種今天我們稱之為引力的力來解釋物體的運動。

　　12.牛頓很可能從來沒有像傳奇中說的那樣被蘋果砸到。但是他很可能確實看到過蘋果從樹上掉下來，這激發了他對引力的思考。那麼這種看不見的力既然能到達樹上把蘋果拉到地上，為什麼它不能到達月球把月球拉到地球上來呢？用數學描述引力的行為，牛頓可以證明相同性質的力確實控制著蘋果，月球以及宇宙中其他所有運動物體。通過極其敏銳的洞察力，牛頓說明了引力是普遍存在的力，並且用數學語言給出了這個統治宇宙中所有運動物體的力的精確表達式。他不只說明了我們在地球上經受的物理現象與宇宙中其他地方也是一樣的，還表明了人類有能力了解這種力。 　　13.除了萬有引力定律，牛頓還描述了三大運動定律。

　　1)如果沒有外力作用，一個物體將保持靜止或勻速直線運動。　　2)如果一個拉力或推力作用在一個物體上，它將改變物體的速度或速度的方向。　　3)如果一個物體對另一個物體施加力的作用，那麼它將受到等量的反向的力的作用。　　這些定理控制一切，從曲棍球到賽車，從宇宙飛船到繞太陽運動的行星。　　14.在20世紀初期，愛因斯坦又突破了牛頓的體系。在1913年，阿爾伯特愛因斯坦出版了他的狹義相對論。在書中，他表示牛頓定律在平時的低速世界裡是適用的，但在高速世界裡它就被破壞了，即當速度接近光速的時候。這個理論的一個基本假定是光速是不變的。光速與光源的運動速度和觀測者的運動速度無關。這看似荒謬，但已經被大量的獨立實驗證實。並且它引出了三個與觀測者速度相關的物理量---質量，長度和時間。舉例來說，一個以接近光速的飛船朝你飛來的時候，它的質量變大，在行進方向的長度變短，並且飛船上的時間與停在你旁邊的飛船相比慢很多。儘管同樣的奇怪，但這也被證實了，並且應用於現實的計算中。　　15.幾年過後，愛因斯坦出版了他的廣義相對論。廣義相對論解決牛頓力學裡引力的問題，並且指出一個物體影響它旁邊另一個物體的運動，不僅僅是因為引力，它的質量也彎曲了它周圍的空間。更進一步的還有，物體的質量不止影響空間，還會影響時間，使時間變慢。這同樣使人很困惑，但這已經被證實是一個很有效的理論。

　　116天文學的進步是很多人努力的結果。對於他的成就，牛頓說：「如果我比別人看得更遠，是因為我站在了巨人的肩膀上。」比牛頓早的時代和晚的時代里都有很多科學巨人，你可以閱讀他們的傳記或書籍來了解我們這個神奇的宇宙。天文學的基礎知識

　　什麼叫原子?

　　最基本的物質形式叫做原子。世界上有從水到特氟綸的數十億種自然的和人造的物質，但是所有的這些都可以在化學實驗室中分解成更簡單的物質。例如利用電流水可以分解成兩種氣體，即氫氣和氧氣，或者其它的，普通的食鹽（氯化鈉）可以分解成金屬鈉，和一種有毒氣體叫做氯氣。這四種物質中的每一個——氫氣、氧氣、納和氯氣——有這獨一無二的性質。沒有哪一種能夠進一步分解而不丟失它們的性質，還是氫氣、氧氣、納和氯氣。它們是最基本的物質因此被叫做元素。依然保持這種元素性質的最小單元叫做原子。儘管如此，原子被認為是由更小的叫做質子、中子和電子的粒子組成的。通常，質子和中子緊密結合在原子的中心，電子以一定距離繞核旋轉。實際上又一個整個的亞原子粒子家族，除了極少例外，本書不會接觸它們。　　什麼叫分子? 　　當原子組合在一起，它們組成了分子。兩個或更多原子結合在一起，形成了分子。例如，一個碳原子和一個氧原子組成一個一氧化碳分子。一個碳原子和兩個氧原子組成一個二氧化碳分子。分子只含有很少幾個原子的通常叫做簡單分子，含有很多原子的分子叫做複雜分子。究竟幾個原子從簡單變為複雜決定於你談話的對象。當射電天文學家在星際空間找到6到8個原子的分子時，他們把它叫做複雜分子，因為沒有人會想到在險惡的宇宙空間可以找到這種東西。但是生化學家可能會把這種分子稱為很簡單的分子。　　什麼叫元素?　　在整個宇宙，只有92種自然產生的元素。唯一的決定這種特定的元素是這種元素而不是其它的元素的是在原子核里的質子數量。例如，在宇宙中每個原子核里有一個質子的原子是氫，每個核里有兩個質子的原子是氦而不會是其他。碳原子有6個質子，氧原子有8個質子等等。一直到核里有92個質子的鈾。原子核里有相同質子和電子數的元素具有相似的化學性質，為了簡便，科學家們按照質子數目把元素進行了分組，這就是元素周期表。世界上每個化學實驗室里或課堂上通常會有這麼一張。這是世界的藍本，因為就92個基本的元素構成了我們的世界。Armand Deutsch許多年前寫過精彩的科學小說。一組未來的考古學家在開鑿古火星人的文明遺迹，發現了一所大學。他們正為無法破解火星語言而感到困惑的時候來到一個化學實驗室，在實驗室的牆上發現了元素周期表---一個馬上被他們識別的東西。因為它代表了通用的，超越文化甚至是種族的東西。所以，元素周期表成了破解火星語言的敲門磚。核中具有少量質子的元素有時被稱為輕元素或簡單元素；有大量原子的就叫重元素或複雜元素。

　　物質有多少種狀態?　　物質典型存在於三種態。我們知道三態分別是：固態，液態和氣態。在特定的時間特定的地點物質處於什麼態取決於物質的化學本質，環境的溫度和壓強。在地球上，我們找一個事物為例，我們能看到它的三個態。它由兩個氫原子和一個氧原子組成： 。在一般情況下，當溫度低於華氏32度時我們稱之為冰，當溫度在華氏32度到212度之間時我們稱之為水，高於華氏212度時，我們稱之為水蒸氣。（在非常高的溫度下，氫和氧原子之間的鍵被打破，它的本質就不再是水蒸氣，就是氫氣和氧氣的混合氣體

　　反物質

　　反物質是物質的鏡像。物質由原子組成，原子又由質子、中子和電子組成。質子帶正電，電子帶...通常物質中沒有發現過反物質，即使在實驗條件下，反質子也一瞬即逝。

　　當你照鏡子時，看一看在鏡子中的那個你，如果那個鏡子里的傢伙真的存在，並出現在你的面前，會怎麼樣呢？ 　　科學家們已經考慮過這個問題，他們把鏡子中的那個你叫做「反你」。他們甚至想像很遠的地方有一個和我們現在的世界很象的世界，或者說是我們的世界在鏡子里的像。它將是一個由反恆星、反房子、反食物等所有的反物質構成的反世界。但是反物質是什麼，這一切又可能是真實的嗎？

　　對於「反物質是什麼」這個問題，並沒有惡作劇的意味。反物質正如你所想像的樣子——是一般物質的對立面，而一般物質就是構成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物質的存在還被認為是理論上的。在1928年，英國物理學家PaulA.M.Dirac修改了愛因斯坦著名的質能方程（E=mc2）。Dirac說愛因斯坦在質能方程中並沒有考慮「m」——質量——除了正的屬性外還有負屬性。Dirac的方程（E=+或者-mc2）允許宇宙中存在反粒子。而且科學家們也已經證明了幾種反粒子的存在。這些反粒子，顧名思義，是一般物質的鏡像。每種反粒子和與它相應的粒子有相同的質量，但是電荷相反。以下是20世紀發現的一些反粒子。

　　正電子——帶有一個負電荷而不是帶有一個正電荷的電子。由CarlAnderson在1932年發現，正電子是反物質存在的第一個證據。

反核子——帶有一個負電荷而不是通常帶有一個正電荷的核子。由研究者們在1955年的伯克利質子加速器上產生了一個反質子。

　　反原子——正電子和反質子組合在一起，由CERN的科學家製造出第一個反質子（CERN是歐洲核子研究中心的簡稱）。共製造了九個反氫原子，每一個的生命只有40納秒。到1998年CERN的研究者把反氫原子的產量增加到了每小時2000個。當反物質和物質相遇的時候，這些等價但是相反的粒子碰撞產生爆炸，放射出純的射線，這些射線以光速穿過爆炸點。這些產生爆炸的粒子被完全消滅，只留下其它亞原子粒子。物質和反物質相遇所產生的爆炸把兩種粒子的質量轉換成能量。科學家們相信這種方法產生的能量比任何其它推進方法產生的能量強的多。 所以，為什麼我們不能建一個物質——反物質反應機呢？建造反物質推進機的困難之處在於宇宙中反物質的缺乏。如果宇宙中存在相等數量的物質和反物質，我們將可能看到圍繞我們的這些反應。既然我們的周圍並不存在反物質，我們也不會看到物質和反物質碰撞所產生的光。

　　在大爆炸產生時粒子數超過反粒子數是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把兩者都破壞掉了。並且因為開始的時候有更多的粒子存在，所以現在的粒子是所有留下來的那些。今天在我們的宇宙中可能已經沒有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科學家們發現在銀河系中心附近有一個可能的反物質源。如果那個地方真的存在，也意味著存在天然的反物質，所以我們將不再需要製造反物質。

　　但是目前，我們將不得不創造我們自己的反物質。幸運的是，通過使用高能粒子對撞機（也叫做離子加速器）這種技術製造反物質是可行的。離子加速器，象CERN，是沿很強的環繞的超磁場排列的一些巨大的隧道，超磁場可以使原子以接近光速的速度推進。當原子通過加速器出來時，它轟擊目標，創造出粒子。這些粒子中的一些就是用磁場分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產生幾個毫微克的反核子。一毫微克是一克的十億分之一。所有一年之內在CERN產生的反核子只夠一個100瓦的電燈泡亮3秒鐘。如果要用反核子進行星際旅行將需要消耗幾噸才能實現。

暗物質 　　什麼是暗物質？暗物質(包括暗能量)被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質含量，而我們可以看到的物質只佔宇宙總物質量的10%不到(約5％左右)。暗物質無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到。科學家曾對暗物質的特性提出了多種假設，但直到目前還沒有得到充分的證明。

　　幾十年前，暗物質(dark matter)剛被提出來時僅僅是理論的產物，但是現在我們知道暗物質已經成為了宇宙的重要組成部分。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍，在宇宙能量密度中佔了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。暗物質的本質現在還是個謎，但是如果假設它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那麼由此形成的宇宙大尺度結構與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星繫結構的分析顯示，這一假設和觀測結果之間存在著差異，這同時為多種可能的暗物質理論提供了用武之地。通過對小尺度結構密度、分布、演化以及其環境的研究可以區分這些潛在的暗物質模型，為暗物質本性的研究帶來新的曙光。

　　大約65年前，第一次發現了暗物質存在的證據。當時，弗里茲·扎維奇發現，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恆星數量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。之後幾十年的觀測分析證實了這一點。儘管對暗物質的性質仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質以被廣為接受了。

　　在引入宇宙膨脹理論之後，許多宇宙學家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等於臨界值的（這一臨界值用於區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向於一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。

　　當意識到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時，暗能量出現了。暗能量和暗物質的唯一共同點是它們既不發光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質一樣，暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團並形成星系。而暗能量是引力自相斥的，並且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統計星系的能量時會遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質密度和由暴漲理論預言的臨界密度之間70-80%的差異。之後，兩個獨立的天文學家小組通過對超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量佔主導的宇宙模型成為了一個和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨立的證實了暗能量的存在，並且使它成為了標準模型的一部分。 　　暗能量同時也改變了我們對暗物質在宇宙中所起作用的認識。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個僅含有物質的宇宙中，物質密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經從物質佔主導的時期過渡到了暗能量佔主導的時期。大約在「大爆炸」之後的幾十億年中暗物質佔了總能量密度的主導地位，但是這已成為了過去。現在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會隨時間衰減或者改變狀態，否則這種加速膨脹態勢將持續下去。

　　不過，我們忽略了極為重要的一點，那就是正是暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恆星和行星，也就更談不上今天的人類了。宇宙儘管在極大的尺度上表現出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恆星、星系、星系團、巨洞以及星系長城。而在大尺度上能過促使物質運動的力就只有引力了。但是均勻分布的物質不會產生引力，因此今天所有的宇宙結構必然源自於宇宙極早期物質分布的微小漲落，而這些漲落會在宇宙微波背景輻射（CMB）中留下痕迹。然而普通物質不可能通過其自身的漲落形成實質上的結構而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕迹，因為那時普通物質還沒有從輻射中脫耦出來。

　　另一方面，不與輻射耦合的暗物質，其微小的漲落在普通物質脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質脫耦之後，已經成團的暗物質就開始吸引普通物質，進而形成了我們現在觀測到的結構。因此這需要一個初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這裡需要的物質就是冷暗物質，由於它是無熱運動的非相對論性粒子因此得名。

　　在開始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中最後一件重要的事情。對於先前提到的小擾動（漲落），為了預言其在不同波長上的引力效應，小擾動譜必須具有特殊的形態。為此，最初的密度漲落應該是標度無關的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那麼所有正弦波的振幅都應該是相同的。暴漲理論的成功之處就在於它提供了很好的動力學出發機制來形成這樣一個標度無關的小擾動譜（其譜指數n=1）。WMAP的觀測結果證實了這一預言，其觀測到的結果為n=0.99±0.04。

　　但是如果我們不了解暗物質的性質，就不能說我們已經了解了宇宙。現在已經知道了兩種暗物質--中微子和黑洞。但是它們對暗物質總量的貢獻是非常微小的，暗物質中的絕大部分現在還不清楚。這裡我們將討論暗物質可能的候選者，由其導致的結構形成，以及我們如何綜合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質的性質。

最被看好的暗物質候選者　　長久以來，最被看好的暗物質僅僅是假說中的基本暗性粒子，它具有壽命長、溫度低、無碰撞的特殊特性。壽命長意味著它的壽命必須與現今宇宙年齡相當，甚至更長。溫度低意味著在脫耦時它們是非相對論性粒子，只有這樣它們才能在引力作用下迅速成團。無碰撞指的是暗物質粒子（與暗物質和普通物質）的相互作用截面在暗物質暈中小的可以忽略不計。這些粒子僅僅依靠引力來束縛住對方，並且在暗物質暈中以一個較寬的軌道偏心律譜無阻礙的作軌道運動。　　低溫無碰撞暗物質（CCDM）被看好有幾方面的原因。第一，CCDM的結構形成數值模擬結果與觀測相一致。第二，作為一個特殊的亞類，弱相互作用大質量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的丰度。如果粒子間相互作用很弱，那麼在宇宙最初的萬億分之一秒它們是處於熱平衡的。之後，由於湮滅它們開始脫離平衡。根據其相互作用截面估計，這些物質的能量密度大約佔了宇宙總能量密度的20-30%。這與觀測相符。CCDM被看好的第三個原因是，在一些理論模型中預言了一些非常有吸引力的候選粒子。　　其中一個候選者就是中性子（neutralino），一種超對稱模型中提出的粒子。超對稱理論是超引力和超弦理論的基礎，它要求每一個已知的費米子都要有一個伴隨的玻色子（尚未觀測到），同時每一個玻色子也要有一個伴隨的費米子。如果超對稱依然保持到今天，伴隨粒子將都具有相同質量。但是由於在宇宙的早期超對稱出現了自發的破缺，於是今天伴隨粒子的質量也出現了變化。而且，大部分超對稱伴隨粒子是不穩定的，在超對稱出現破缺之後不久就發生了衰變。但是，有一種最輕的伴隨粒子（質量在100GeV的數量級）由於其自身的對稱性避免了衰變的發生。在最簡單模型中，這些粒子是呈電中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候選者。如果暗物質是由中性子組成的，那麼當地球穿過太陽附近的暗物質時，地下的探測器就能探測到這些粒子。另外有一點必須注意，這一探測並不能說明暗物質主要就是由WIMP構成的。現在的實驗還無法確定WIMP究竟是佔了暗物質的大部分還是僅僅只佔一小部分。 　　另一個候選者是軸子（axion），一種非常輕的中性粒子（其質量在1μeV的數量級上），它在大統一理論中起了重要的作用。軸子間通過極微小的力相互作用，由此它無法處於熱平衡狀態，因此不能很好的解釋它在宇宙中的丰度。在宇宙中，軸子處於低溫玻色子凝聚狀態，現在已經建造了軸子探測器，探測工作也正在進行。

　　暗物質和暗能量是世紀謎題　　21世紀初科學最大的謎是暗物質和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學家提出了挑戰。 暗物質存在於人類已知的物質之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什麼，它的構成也和人類已知的物質不同。在宇宙中，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。

　　暗能量更是奇怪，以人類已知的核反應為例，反應前後的物質有少量的質量差，這個差異轉化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質的質量全部消失，完全轉化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質能量的14倍以上。　　宇宙之外可能有很多宇宙 　　圍繞暗物質和暗能量，李政道闡述了他最近發表文章探討的觀點。他提出「天外有天」，指出「因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙」，「我們的宇宙在加速地膨脹」且「核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連」。 　　暗物質是誰最先發現的呢？　　1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決於宇宙質量的多少。他認為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質「失蹤」了，科學家將這種「失蹤」的物質叫「暗物質」。

　　一些星體演化到一定階段，溫度降得很低，已經不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會表現為暗物質。這類暗物質可以稱為重子物質的暗物質。

　　還有另一類暗物質，它的構成成分是一些帶中性的有靜止質量的穩定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質，不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質可以稱為非重子物質的暗物質。

　　Abell 2390星系團(上半圖)和MS2137.3-2353星系團(下半圖)，距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像，是哈勃太空望遠鏡所拍攝的假色照片，而相對應的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中，可以看到數量眾多的星系，但在X射線影像里，這些星系的蹤影卻無處可尋，只見到一團溫度有數百萬度，而且會輻射出X射線的熾熱星系團雲氣。除了表面上的差異外，這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星系的總質量加上左方雲氣的質量，它們所產生的重力，並不足以讓這團熾熱雲氣乖乖地留在星系團之內。事實上再怎麼細算，這些質量只有「必要質量」的百分之十三而已！在右方哈伯望遠鏡的深場影像里，重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質量，大於哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為，星系團內大部分的物質，是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的「 暗物質」。　　1930年初，瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果：在星系團中，看得見的星系只佔總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。不過，茲威基的結果許多人並不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據，這就是測量物體圍繞星系轉動的速度。我們知道，根據人造衛星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系範圍內的總質量。這樣計算的結果發現，星系的總質量遠大於星系中可見星體的質量總和。結論似乎只能是：星系裡必有看不見的暗物質。那麼，暗物質有多少呢？根據推算，暗物質占宇宙物質總量的20—30%才合適。 　　天文學的觀測表明，宇宙中有大量的暗物質，特別是存在大量的非重子物質的暗物質。據天文學觀測估計，宇宙的總質量中，重子物質約佔2%，也就是說，宇宙中可觀測到的各種星際物質、星體、恆星、星團、星雲、類星體、星系等的總和只佔宇宙總質量的2%，98%的物質還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質的暗物質當中，冷暗物質約佔70%，熱暗物質約佔30%。

　　標準模型給出的62種粒子中，能夠穩定地獨立存在的粒子只有12種，它們是電子、正電子、質子、反質子、光子、3種中微子、3種反中微子和引力子。這12種穩定粒子中，電子、正電子、質子、反質子是帶電的，不能是暗物質粒子，光子和引力子的靜止質量是零，也不能是暗物質粒子。因此，在標準模型給出的62種粒子中，有可能是暗物質粒子的只有3種中微子和3種反中微子。 　　20世紀80年代初期，美國天文學家艾倫森發現，距我們30萬光年的天龍座矮星系中，許多碳星(巨大的紅星)周圍存在著穩定的暗物質，即這些暗物質受到嚴格的束縛。高能熱粒子和能量適中的暖粒子是難以束縛住的，它們會到處亂竄，只有運行很慢的「冷粒子」才能束縛住。物理學家認為那是「軸子」，它是一種非常穩定的冷「微子，質量只有電子質量的數百萬分之一。這就是暗物質的軸子模型。

　　軸子模型是否成立，最終得由實驗裁決。最近，還有人提出，暗物質可能是一種稱做「宇宙弦」的弦狀物質，它產生於大爆炸後的一秒期間內，直徑為1萬億億億分之一厘米，質量密度大得驚人，每寸長約1億億噸。這種理論是否成立，同樣有待科學家進一步研究。 　　為探索暗物質的秘密，世界各國的粒子物理學家正在這個領域努力工作，相信揭開暗物質神秘面紗的那一天不會太遙遠了。　　在引入宇宙暴漲理論之後，許多宇宙學家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等於臨界值的（這一臨界值用於區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向於一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳。

　　當意識到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時，暗能量出現了。暗能量和暗物質的唯一共同點是它們既不發光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質一樣，暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團並形成星系。而暗能量是引力自相斥的，並且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統計星系的能量時會遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質密度和由暴漲理論預言的臨界密度之間70-80%的差異。之後，兩個獨立的天文學家小組通過對超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量佔主導的宇宙模型成為了一個和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨立的證實了暗能量的存在，並且使它成為了標準模型的一部分。

　　暗能量同時也改變了我們對暗物質在宇宙中所起作用的認識。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個僅含有物質的宇宙中，物質密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經從物質佔主導的時期過渡到了暗能量佔主導的時期。大約在「大爆炸」之後的幾十億年中暗物質佔了總能量密度的主導地位，但是這已成為了過去。現在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會隨時間衰減或者改變狀態，否則這種加速膨脹態勢將持續下去。 　　暗物質的蹤跡　　暗物質是相對可見物質來說的。所謂可見物質，除發射可見光的物質外，還包括輻射紅外線等其他電磁波的物質。雖然宇宙中的可見物質大部分不能用肉眼直接看到，但探測它們發出的各種電磁波就可以知道它們的存在。暗物質不輻射電磁波，但有質量。　　科學家為什麼會提出「暗物質」這個概念？宇宙中有沒有暗物質？

　　在物理學中，把狀態變化的「轉折點」成為「臨界點」，比如水變成冰，溫度臨界值（或者說「臨界點」）為0℃。宇宙學的研究認為，宇宙中物質的平均密度，與決定宇宙是膨脹還是收縮的臨界值，相差不會超過百萬分之一。可是，宇宙中發可見光的恆星和星系的物質總量不到臨界值的1%，加上輻射其他電磁波的天體，如行星、白矮星和黑洞等，最多也只有臨界值的10%。

　　現已知道，宇宙的大結構呈泡沫狀，星系聚集成「星系長城」，即泡沫的連接纖維，而纖維之間是巨大的「宇宙空洞」，即大泡泡，直徑達1~3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質的附加引力「幫忙」，這麼大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋樑的跨度過大不能支持一樣。

　　我們的宇宙儘管在膨脹，但高速運動中的個星系並不散開，如果僅有可見物質，它們的引力是不足以把各星系維持在一起的。 　　我們知道，太陽系的質量，99.86%集中在太陽系的中心即太陽上，因此，離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠的行星大，因此，離太陽近的行星繞太陽運行的速度，比離太陽遠的行星快，以便產生更大的離心加速度（離心力）來平衡較大的太陽引力。但在星系中心，雖然也集中了更多的恆星，還有質量巨大的黑洞，可是，離星系中心近的恆星的運動速度，並不比離得遠的恆星的運動速度快。這說明星系的質量並不集中在星系中心，在星系的外圍區域一定有大量暗物質存在。 　　天體的亮度反應天體的質量。所以天文學家常常用星系的亮度來推算星系的質量，也可通過引力來推算星系的質量。可是，從引力推算出的銀河系的質量，是從亮度推算的銀河系質量的十倍以上，在外圍區域甚至達五千倍。因而，在那裡必然有大量暗物質存在。

　　那麼，暗物質是些什麼物質呢？ 　　宇宙學研究發現，在宇宙大爆炸初期產生的各種基本粒子中，有一種叫做中微子的粒子不參與形成物質的核反應，也不與任何物質作用，它們一直散布在太空中，是暗物質的主要「嫌疑人」。 　　但中微子在1931年被提出來以後，一直被認為質量為零。這樣，即使太空是中微子的海洋，也不會形成質量和引力。曾有人設想存在一種「類中微子」，它的性質與中微子類似，但有質量。可是一直沒有發現「類中微子」的存在。 　　極小的中微子運動速度極高，可自由穿透任何物質，甚至整個地球，很難被捕找到。但中微子與物質原子和亞原子粒子碰撞時，會使他們撕裂而發出閃光。探測到這種效應就是探到了中微子。但為了避免地面上的各種因素的干擾，必須把探測裝置（如帶測量儀器並裝有數千噸水的水箱）放在很深（如1000米）的地下。

　1981年，一名蘇聯科學家在試驗中發現中微子可能有質量。近幾年，日、美科學家進一步證實中微子有質量。如果這個結論能得到最後確認，則中微子就是人們尋找的暗物質。　尋找暗物質有著重大的科學意義。如中微子確有質量，則宇宙中的物質密度將超過臨界值，宇宙將終有一天轉而收縮。關於宇宙是繼續膨脹還是轉而收縮的長久爭論將塵埃落定。

宇宙是有邊界

宇宙運動軌跡宇宙是有限的意思是指：一輪循環，即宇宙開始到結束是一輪，這一輪有起始有終點，得到宇宙時空是有限的。 宇宙起點和終點就好象地球兩極一樣。宇宙大爆炸就是起點，產生大量斥力，讓大量物質向外圍射出！在起點相反方向則是另一點（宇宙終極點），產生極強的引力，將所有物質吸收回來！宇宙受到起圓點爆發的斥力不斷膨脹，這時候，起圓點斥力比終極點引力大，不會瞬間快速膨脹！到某一定程度，宇宙膨脹到最大直徑（即起圓點到終極點的距離），宇宙斥力達到最小值，在另一端（終極點）的引力比斥力大，宇宙開始向終極點方位回縮，受到斥力的影響，宇宙也不會瞬間快速回縮，只是遵循一定速度邁向終極點！宇宙除了有膨脹到回縮的運動狀態過程，它本身有自轉運動狀態過程。因此，空間具有扭曲性。在宇宙中，是沒有直線概念的存在！在宇宙起圓點瞬間大爆發並迴旋向外擴漲，產生旋渦狀形態可以知道宇宙有自轉運動狀態。宇宙是有邊界的。宇宙起圓點和終極點，宇宙膨脹到最大直徑就是宇宙邊界！宇宙邊界外就是大黑洞，可以說，宇宙就是被黑洞套著！黑洞含有極大的質量，因為黑洞不止我們的宇宙，還存在無數的象我們宇宙這樣的類宇宙！超黑洞就是黑洞和宇宙之間的入口和出口宇宙起圓點和終極點就是超白洞和超黑洞超黑洞和超白洞相輔相成的，是對立統一的。但超黑洞和超白洞也是相反的！超黑洞--暗能量黑洞主要由高速旋轉的巨大的暗能量組成，它內部沒有巨大的質量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉，其內部產生巨大的負壓足以吞噬物體超白洞--超黑洞吸收相對足夠大的質量形成。因此，超黑洞和超白洞可以相互轉換超黑洞和超白洞關係：第一，超黑洞是宇宙間吸引的一種極端現象和形式，它的直接結果是「大坍縮」，與之相反，超白洞則是宇宙間排斥的一種極端現象和形式，它的直接結果是「大爆炸」或「大膨脹」。兩者缺一不可，緊密相聯，相輔相成，相互轉化，對立統一。第二，超黑洞與超白洞是通過某種「極變機制」（蟲眼機制等）相互轉化的，由於這種相互轉化的存在，使得量子階梯中的所有物質現象得以產生、發展和消亡。在這個過程中，既沒有一成不變的永恆事物，也沒有隻出現一次就永遠絕滅的東西。產生了的東西會消亡，消亡了的東西又會產生，如此循環不止。第三，超黑洞與超白洞的相互轉化是宇宙演化最根本、最重要的動力根源。它們兩者的存在和轉化，是「吸引和排斥這一個古老的兩極對立」的生動體現，是萬物變化最深層次的總根源。　　超黑洞就象宇宙中的一個無底深淵，物質一旦掉進去，就再也逃不出來。根據我們熟悉的「矛盾」的觀點，宇宙中同時存在一種物質只出不進的「泉」，並給它取了個同黑洞相反的名字，叫「超白洞」。超白洞也有一個與超黑洞類似的封閉的邊界，但與超黑洞不同的是，超白洞內部的物質和各種輻射只能經邊界向邊界外部運動，而超白洞外部的物質和輻射卻不能進入其內部。形象地說，超白洞好像一個不斷向外噴射物質和能量的源泉，它向外界提供物質和能量，卻不吸收外部的物質和能量。超黑洞和超白洞具有相對性的。我們的宇宙存在的超白洞就是宇宙外的超黑洞，其吸收其他類宇宙的質量，能量等等。反之，超黑洞成為宇宙外類宇宙的超白洞！超黑洞和超白洞之間有一條直的通道，這在宇宙中唯一不會扭曲的空間！（就象地球的地軸一樣），這位於宇宙中心。不難想像，就想龍捲風中心一樣很平靜，不受外界影響！但超出通道範圍就受到引力場影響了！這通道是我們宇宙通向宇宙外的唯一通道！（類似蟲洞）

2010-9-9 20:57《了解宇宙如何運行》

第1集：恆星

第2集：黑洞

第3集：大爆炸

第4集：星系

第5集：太陽系

第6集：行星

第7集：衛星

第8集：超新星

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