首先是頭上的藍(lán)天,它有多高?原蘇聯(lián)有三位科學(xué)家曾坐氣球?qū)μ炜疹伾髁艘淮卧敿?xì)的觀測。他們從地面上升至8.5千米的高空時(shí),天空一直是青藍(lán)色的;上升至10.8千米時(shí),天空成了暗青色;再上升到13千米時(shí),天空顯出暗紫色。超過18千米高空之后,空氣變得非常稀薄,光線不再發(fā)生散射,天空呈現(xiàn)出暗黑色,太陽與星星競相輝映。原來,頭上的藍(lán)天不過10千米而己。他們觀測到的顏色是空氣分子對陽光中的紫光、藍(lán)光、靛光散射的結(jié)果。
那么,藍(lán)天以外的天空,又是一個(gè)什么樣的世界呢?這從來就是一個(gè)令人神往、遇想聯(lián)舶的千古難題。晉代張華(公元232年—300年)在《博物志》中記載了這樣一則神話故事:有一個(gè)居住在海島上的人,一天,他乘上星搓(即木筏)在海上劃行,不知不覺沿著銀河上了天。一路上恍恍忽忽,把日月星辰都丟在后面,也分不清白天和黑夜。他大約走了十多日,來到一處,看見了城郭、房舍。遙望宮中還有織女,近處有一男子在河邊牽牛飲水,一派人間景象。唐朝詩人李商隱(約公元813年—858年)在《??驮姟分羞€專門提到了這則神話:“海客乘搓上紫氛,星娥罷織一相聞”。故事中的“搓”只怕是人們最早想象中的宇宙飛船了。而把“天”看成和“地”一樣的物質(zhì)世界,則很有了一點(diǎn)樸素的唯物主義思想。
近代科學(xué)早已證明,天和地都是由物質(zhì)構(gòu)成的,而且構(gòu)成的物質(zhì)成分都十分相同。只是“天外天”里的物質(zhì)更多、形態(tài)更奇特,不同天體中,各類成分的比重不盡相同罷了。讓我們來欣賞一下“天外天”里的浩渺、深邃、壯觀和偉大吧:
還是從地球說開去。如果沒有空氣和水分,地球只不過是太陽系中——顆極普通的行星,它相距太陽有1.5億千米遠(yuǎn),這個(gè)距離叫做一個(gè)“天文單位”。九大行星中的冥王星,離太陽的路程已經(jīng)是39.44個(gè)天文單位的距離。換句話說,太陽系的直徑有近80個(gè)天文單位的長度。即大約120億千米長;太陽系中除恒星太陽占去了太陽系總質(zhì)量的99.86%以外,還有行星、衛(wèi)星、流星、彗星、小行星和星際物質(zhì)等,太陽家族已經(jīng)是相當(dāng)龐大了,然而它在銀河系中不過是滄海一粟而已。
橫跨天宇的那條白茫茫的星帶就是銀河,閃閃爍爍,如同水波蕩漾,它是銀河系在天球上的投影。這條銀河繞了天空一大圈,經(jīng)過的主要星座至少有33個(gè),占去了全天88個(gè)星座的三分一以上。銀河系里像太陽這樣的恒星至少在1300億顆以上,也有估計(jì)它擁有約3000億顆恒星的。銀河系里的恒星有相當(dāng)大的一部分是成群成團(tuán)分布的,它們組成了雙星、聚星、星協(xié)(比“星團(tuán)”稀疏得多的恒星群)和星團(tuán)。銀河系看上去像一個(gè)透鏡形的系統(tǒng),地球上看到的只是透鏡的側(cè)邊。它的直徑大約為10萬光年,也就是每秒鐘跑30萬千米的光線跑上10萬年的路程。
銀河系真是夠氣派的了,可是它外面的世界還要遼闊。銀河系外宇宙空間的主角是“星系”,是類似銀河系一樣的龐大的恒星系統(tǒng),稱做“河外星系”,也有叫“河外星云”的,因?yàn)樗鼈兛瓷先ト缤旗F,有明有暗地分布在星星之間?!昂油庑窃啤迸c“銀河星云”是有區(qū)別的,前者是巨大的恒星集團(tuán),而后者只是稀薄的氣體和塵埃物質(zhì)的聚集。河外星系的外形千姿百態(tài),科學(xué)家們把它分成了5種類型,即:橢圓星系、透鏡星系、漩渦星系、棒旋星系和不規(guī)則星系,這樣分,倒也名形十分吻合。近幾十年來,人們又觀測到了一些特殊星系,它們似乎都處在激烈活動(dòng)的狀態(tài)中,于是又多了一種“激擾星系”類型。全世界一些天文臺最新的觀測表明,宇宙內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的星系總數(shù)至少是2000億個(gè),如果按每個(gè)星系包括1000億顆恒星計(jì)算,這個(gè)整體的恒星數(shù)目將是200萬億億顆以上!
星系在宇宙空間的分布也非常有趣,在整體范圍上,它們的布點(diǎn)大致均勻,可是在局部的空間里,它們有三、五成“群”的,也有千百個(gè)聚“團(tuán)”的。一般稱100個(gè)以下的星系彼此吸引在一塊的叫“星系群”,100個(gè)以上的星系集團(tuán)則稱為“星系團(tuán)”。其實(shí),這二者之間并沒有本質(zhì)區(qū)別,我們銀河系所在的“星系團(tuán)”,就特別叫做“本星系群”,它肯定下來的成員至少有40多個(gè),最大的兩個(gè)是仙女座M31和銀河系,它們合在一起的質(zhì)量就占去了本星系群質(zhì)量的一半以上。本星系群的總質(zhì)量相當(dāng)于歷00億個(gè)太陽的質(zhì)量和,本星系群的直徑達(dá)到了600多萬光年。
本星系群又處在一個(gè)更大的星系團(tuán)之中,它叫“本超星系團(tuán)”。本超星系團(tuán)不但包括了本星系團(tuán),還包括室女星系團(tuán)、大熊星系團(tuán)以及其它50來個(gè)較小的星系群和星系團(tuán),它的直徑有1億—2.5億光年的距離!銀河系圍繞這個(gè)本超星系團(tuán)轉(zhuǎn)一周大約要花上1000億年的時(shí)間。
早在1755年,德國著名哲學(xué)家康德就表明過自己的見解:在“廣大無邊的宇宙之中”,存在著“數(shù)量無限的世界和星系”,天文科學(xué)發(fā)展的事實(shí),已經(jīng)證明了他的論斷:人類把自己業(yè)已觀測到的宇宙部分稱做“總星系”,已被發(fā)現(xiàn)的約2000億個(gè)星系自然都包含在這個(gè)總星系之內(nèi),它是一個(gè)最遠(yuǎn)處距地球大約360億光年的廣袤空間。
科學(xué)還在進(jìn)步,視野還在擴(kuò)大,觀測會(huì)更加精細(xì),“天外天”的內(nèi)容還將增添多少呢?
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