遠(yuǎn)古時(shí)代,人們對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)處于十分幼稚的狀態(tài),他們通常按照自己的生活環(huán)境對(duì)宇宙的構(gòu)造做
璀璨的宇宙星空出推測(cè)。在中國(guó)西周時(shí)期,生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說(shuō)認(rèn)為,天穹像一口鍋,倒扣在平坦的大地上;后來(lái)又發(fā)展為后期蓋天說(shuō),認(rèn)為大地的形狀也是拱形的。公元前7世紀(jì),巴比倫人認(rèn)為,天和地都是拱形的,大地被海洋所環(huán)繞,而其中央則是高山。古埃及人把宇宙想象成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子,大地的中央則是尼羅河。古印度人想象圓盤(pán)形的大地負(fù)在幾只大象上,而象則站在巨大的龜背上,公元前7世紀(jì)末,古希臘的泰勒斯認(rèn)為,大地是浮在水面上的巨大圓盤(pán),上面籠罩著拱形的天穹。 也有一些人認(rèn)為,地球只是一只龜上的一片甲板,而龜則是站在一個(gè)托著一個(gè)又一個(gè)的龜塔.地球原來(lái)是球形 最早認(rèn)識(shí)到大地是球形的是古希臘人。公元前6世紀(jì),畢達(dá)哥拉斯從美學(xué)觀念出發(fā),認(rèn)為一切立體圖形中最美的是球形,主張?zhí)祗w和我們所居住的大地都是球形的。這一觀念為后來(lái)許多古希臘學(xué)者所繼承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F.麥哲倫率領(lǐng)探險(xiǎn)隊(duì)完成了第一次環(huán)球航行后 ,地球是球形的觀念才最終被證實(shí)。[1] 地心說(shuō)、日心說(shuō)和萬(wàn)有引力定律 公元2世紀(jì),C.托勒密提出了一個(gè)完整的地心說(shuō)。這一學(xué)說(shuō)認(rèn)為地球在宇宙的中央安然不動(dòng),月亮、太陽(yáng)和諸行星以及最外層的恒星天都在以不同速度繞著地球旋轉(zhuǎn)。為了說(shuō)明行星運(yùn)動(dòng)的不均勻性,他還認(rèn)為行星在本輪上繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng),而本輪中心則沿均輪繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。地心說(shuō)曾在歐洲流傳了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科學(xué)的日心說(shuō),認(rèn)為太陽(yáng)位于宇宙中心,而地球則是一顆沿圓軌道繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)地普通行星。到16世紀(jì)哥白尼建立日心說(shuō)后才普遍認(rèn)識(shí)到:地球是繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的行星之一,而包括地球在內(nèi)的八大行星則構(gòu)成了一個(gè)圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的行星系── 太陽(yáng)系的主要成員。1609年,J.開(kāi)普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),發(fā)展了哥白尼的日心說(shuō),同年,伽利略·伽利雷則率先用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空,用大量觀測(cè)事實(shí)證實(shí)了日心說(shuō)的正確性。1687年,I.牛頓提出了萬(wàn)有引力定律,深刻揭示了行星繞太 自然顏色下的土星
陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)原因,使日心說(shuō)有了牢固的力學(xué)基礎(chǔ)。在這以后,人們逐漸建立起了科學(xué)的太陽(yáng)系概念。[1] 宇宙里不光只有銀河系 在哥白尼的宇宙圖像中,恒星只是位于最外層恒星天上的光點(diǎn)。1584年,喬爾丹諾·布魯諾大膽取消了這層恒星天,認(rèn)為恒星都是遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)。18世紀(jì)上半葉,由于E.哈雷對(duì)恒星自行的發(fā)展和J.布拉得雷對(duì)恒星遙遠(yuǎn)距離的科學(xué)估計(jì),布魯諾的推測(cè)得到了越來(lái)越多人的贊同。18世紀(jì)中葉,T.賴(lài)特、I.康德和J.H.朗伯推測(cè)說(shuō),布滿全天的恒星和銀河構(gòu)成了一個(gè)巨大的天體系統(tǒng)。弗里德里希·威廉·赫歇爾首創(chuàng)用取樣統(tǒng)計(jì)的方法,用望遠(yuǎn)鏡數(shù)出了天空中大量選定區(qū)域的星數(shù)以及亮星與暗星的比例,1785年首先獲得了一幅扁而平、輪廓參差、太陽(yáng)居中的銀河系結(jié)構(gòu)圖,從而奠定了銀河系概念的基礎(chǔ)。在此后一個(gè)半世紀(jì)中,H.沙普利發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)不在銀河系中心、J.H.奧爾特發(fā)現(xiàn)了銀河系的自轉(zhuǎn)和旋臂,以及許多人對(duì)銀河系直徑、厚度的測(cè)定,科學(xué)的銀河系概念才最終確立。 太陽(yáng)
18世紀(jì)中葉,康德等人還提出,在整個(gè)宇宙中,存在著無(wú)數(shù)像我們的天體系統(tǒng)(指銀河系)那樣的天體系統(tǒng)。而當(dāng)時(shí)看去呈云霧狀的“星云”很可能正是這樣的天體系統(tǒng)。此后經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)170年的曲折的探索歷程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父視差法測(cè)仙女座大星云等的距離確認(rèn)了河外星系的存在?! 『油庑窍惦x我們?cè)絹?lái)越近 近半個(gè)世紀(jì),人們通過(guò)對(duì)河外星系的研究,不僅已發(fā)現(xiàn)了星系團(tuán)、超星系團(tuán)等更高層次的天體系統(tǒng),而且已使我們的視野擴(kuò)展到遠(yuǎn)達(dá)大約200億光年的宇宙深處。宙演化觀念的發(fā)展 宇宙
在中國(guó),早在西漢時(shí)期,《淮南子·俶真訓(xùn)》指出:“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,認(rèn)為世界有它的開(kāi)辟之時(shí),有它的開(kāi)辟以前的時(shí)期,也有它的開(kāi)辟以前的以前的時(shí)期?!痘茨献印ぬ煳挠?xùn)》中還具體勾畫(huà)了世界從無(wú)形的物質(zhì)狀態(tài)到渾沌狀態(tài)再到天地萬(wàn)物生成演變的過(guò)程。在古希臘,也存在著類(lèi)似的見(jiàn)解。例如留基伯就提出,由于原子在空虛的空間中作旋渦運(yùn)動(dòng),結(jié)果輕的物質(zhì)逃逸到外部的虛空,而其余的物質(zhì)則構(gòu)成了球形的天體,從而形成了我們的世界。 太陽(yáng)系概念確立以后,人們開(kāi)始從科學(xué)的角度來(lái)探討太陽(yáng)系的起源。1644年,R.笛卡爾提出了太陽(yáng)系起源的旋渦說(shuō);1745年,G.L.L.布豐提出了一個(gè)因大彗星與太陽(yáng)掠碰導(dǎo)致形成行星系統(tǒng)的太陽(yáng)系起源說(shuō);1755年和1796年,康德和拉普拉斯則各自提出了太陽(yáng)系起源的星云說(shuō)?,F(xiàn)代探討太陽(yáng)系起源z的新星云說(shuō)正是在康德-拉普拉斯星云說(shuō)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。河系 1911年,E.赫茨普龍建立了第一幅銀河星團(tuán)的顏色星等圖;1913年,伯特蘭·阿瑟·威廉·羅素則繪出了恒星的光譜-光度圖,即赫羅圖。羅素在獲得此圖后便提出了一個(gè)恒星從紅巨星開(kāi)始,先收縮進(jìn)入主序,后沿主序下滑,最終成為紅矮星的恒星演化學(xué)說(shuō)。1924年 ,亞瑟·斯坦利·愛(ài)丁頓提出了恒星的質(zhì)光關(guān)系;1937~1939年,C.F.魏茨澤克和貝特揭示了恒星的能源來(lái)自于氫聚變?yōu)楹さ脑雍朔磻?yīng)。這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了羅素理論被否定,并導(dǎo)致了科學(xué)的恒星演化理論的誕生。對(duì)于星系起源的研究,起步較遲,它是我們的宇宙開(kāi)始形成的后期由原星系演化而來(lái)的。 銀河系
1917年,A.阿爾伯特·愛(ài)因斯坦運(yùn)用他剛創(chuàng)立的廣義相對(duì)論建立了一個(gè)“靜態(tài)、有限、無(wú)界”的宇宙模型,奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。1922年,G.D.弗里德曼發(fā)現(xiàn),根據(jù)阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的場(chǎng)方程,宇宙不一定是靜態(tài)的,它可以是膨脹的,也可以是振蕩的。前者對(duì)應(yīng)于開(kāi)放的宇宙,后者對(duì)應(yīng)于閉合的宇宙。1927年,G.勒梅特也提出了一個(gè)膨脹宇宙模型.1929年 哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移與它的距離成正比,建立了著名的哈勃定律。這一發(fā)現(xiàn)是對(duì)膨脹宇宙模型的有力支持。20世紀(jì)中葉,G.伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙模型。1965年微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了伽莫夫等人的預(yù)言。從此,許多人把大爆炸宇宙模型看成標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型。1980年,美國(guó)的古斯在熱大爆炸宇宙模型的 基礎(chǔ)上又進(jìn)一步提出了大爆炸前期暴漲宇宙模型。當(dāng)代天文學(xué)的研究成果表明,宇宙是有層次結(jié)構(gòu)的、像布一樣的、不斷膨脹、物質(zhì)形態(tài)多樣的、不斷運(yùn)動(dòng)發(fā)展的天體系統(tǒng)。 層次結(jié)構(gòu) 行星是最基本的天體系統(tǒng)。太陽(yáng)系中共有八顆行星:水星金星地球火星木星土星天王星海王星。除水星和金星外,其他行 蜘蛛星云
星都有衛(wèi)星繞其運(yùn)轉(zhuǎn),地球有一個(gè)衛(wèi)星 月球,土星的衛(wèi)星最多,已確認(rèn)的有28顆。行星小行星彗星和流星體都圍繞中心天體太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),構(gòu)成太陽(yáng)系。太陽(yáng)占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%,其直徑約140萬(wàn)千米,最大的行星木星的直徑約14萬(wàn)千米。太陽(yáng)系的大小約120億千米(以冥王星作邊界)。有證據(jù)表明,太陽(yáng)系外也存在其他行星系統(tǒng)。2500億顆類(lèi)似太陽(yáng)的恒星和星際物質(zhì)構(gòu)成更巨大的天體系統(tǒng)——銀河系。銀河系中大部分恒星和星際物質(zhì)集中在一個(gè)扁球狀的空間內(nèi),從側(cè)面看很像一個(gè)“鐵餅”,正面看去則呈旋渦狀。銀河系的直徑約10萬(wàn)光年,太陽(yáng)位于銀河系的一個(gè)旋臂中,距銀心約3萬(wàn)光年。銀河系外還有許多類(lèi)似的天體系統(tǒng),稱(chēng)為河外星系,常簡(jiǎn)稱(chēng)星系。現(xiàn)已觀測(cè)到大約有10億個(gè)。星系也聚集成大大小小的集團(tuán),叫星系團(tuán)。平均而言,每個(gè)星系團(tuán)約有百余個(gè)星系,直徑達(dá)上千萬(wàn)光年。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)上萬(wàn)個(gè)星系團(tuán)。包括銀河系在內(nèi)約40個(gè)星系構(gòu)成的一個(gè)小星系團(tuán)叫本星系群。若干星系團(tuán)集聚在一起構(gòu)成更大、更高一層次的天體系統(tǒng)叫超星系團(tuán)。超星系團(tuán)往往具有扁長(zhǎng)的外形,其長(zhǎng)徑可達(dá)數(shù)億光年。通常超星系團(tuán)內(nèi)只含有幾個(gè)星系團(tuán),只有少數(shù)超星系團(tuán)擁有幾十個(gè)星系團(tuán)。本星系群和其附近的約50個(gè)星系團(tuán)構(gòu)成的超星系團(tuán)叫做本超星系團(tuán)。
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