宇宙環游指南

尹懷勤

宇宙中除星系外，還有星云、類星體和暗物質等。依照著名科學家錢學森的見解，就人類進軍宇宙空間來說，宇宙航行先是“航天”后是“航宇”，即先到太陽系，后到宇宙深空。他把航天器在太陽系的活動稱為航天，把航天器在太陽系外的活動稱為航宇。由于目前技術水平的限制，人類還從未進行過載人航宇活動，因此我國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，飛行最遠的無人航天探測器——旅行者1號尚未飛出太陽系。人類若要發射載人航天器飛出太陽系開展活動，還需幾次大的科技飛躍才能做到。如今，對于浩瀚無垠的宇宙空間所隱藏的秘密，人們其實了解得還不夠多。今天我們就來綜觀一下宇宙，先有個簡單的認識吧！

銀河系像一個長著多條旋臂的大輪盤，直徑為10萬光年。這個輪盤的厚度比其直徑要小得多，中央最厚部分約為12000光年。太陽系位于距離銀河系中心即銀核約2.6萬光年、厚度只有500光年的一條旋臂上。太陽系隨著銀河系輪盤一起，以250千米/秒的速度高速環繞銀河系中心轉動，旋轉一周需要2.5億年。太陽系形成約46億年，轉了近20周。而銀河系除了自轉，還以211千米/秒的速度向著麒麟座方向飛奔。

宇宙中大約有1250億個星系，銀河系只是其中之一。盡管銀河系在整個宇宙中顯得微不足道，但它仍然擁有2000億～3000億顆恒星，太陽就是其中之一。不少恒星又和太陽一樣，吸引著眾多天體如行星等圍繞其運轉，形成單個恒星系統。

受太陽這顆恒星的吸引，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，以及至少173顆已知的衛星、5顆已經辨認出來的矮行星和數以億計的太陽系小天體，共同構成了太陽系大家庭。

太陽的直徑約為1.392×10⁶千米，是地球直徑的109倍。太陽的體積約為1.412×10¹⁸立方千米，是地球體積的130萬倍。太陽的質量近1.989×10³⁰千克，是地球質量的33.3萬倍，也是太陽系八大行星和矮行星冥王星質量總和的745倍。由此可見，整個太陽系的質量有99.86%都集中在太陽身上。質量如此之大的太陽，作為一個灼熱的氣體球，平均密度卻不高，只是地球密度的近四分之一。

太陽不是固態星體，沒有固態核心，從里到外僅由兩部分熾熱的氣體組成，即太陽內部和大氣層。太陽內部由內至外分為核心、輻射層、對流層三部分。太陽中心溫度高達1500萬攝氏度以上，壓力達3000億大氣壓，又因含有大量的氫，為熱核反應創造了條件。四個氫核聚合在一起形成一個氦核，或者說由四個氫原子聚變為一個氦原子，并釋放出數量大得驚人的能量，即為熱核聚變。1克氫聚變成氦時會釋放出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。而太陽每秒有6億～7億噸的氫發生核聚變反應，產生的能量相當于1000億顆百萬噸級的氫彈同時爆炸。不僅如此，太陽所含的氫，可維持800多億年的熱核反應。

光球層的表面會因溫度不同，形成明暗斑點，明亮的斑點或條紋我們稱之為光斑，暗暗的斑點就是黑子。同時，流體態球狀的太陽本身也在自轉，但有趣的是，它的赤道部分轉動的速度要比兩極快，赤道部分的自轉周期約為25天。而兩極附近則需要約35天。這種在同一天體上，各地區自轉速度不均的情況被稱為較差自轉。而較差自轉維持著太陽的磁場。

光球層能夠源源不斷地向太陽系中的各個天體和角落散發光和熱，其中，到達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，但最終穿過地球大氣層到達地表的熱量就成了億萬年來地球生物繁衍生息的能量源泉。

太陽以電磁輻射的形式將它的光和熱發射向宇宙空間，同時，它還以200～800千米/秒的速度噴出高溫帶電粒子流，形成吹遍整個太陽系的超音速氣流——太陽風。太陽風與來自宇宙深處的宇宙射線一起充滿整個行星際空間，時刻不停地沖擊著每個行星，并與行星磁場、外層大氣發生作用，在行星周圍形成磁層、輻射帶、電離層以及極光、弓形激波等。太陽風的擾動也會引起地球電離層擾動，以致發生磁暴，影響地球上的短波通信及人造衛星的正常運行，甚至會影響地球氣候的變化。由此可見，太陽風是日地關系中的重要媒介，是太陽對地球影響的主要傳遞介質。