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从太阳开始认识宇宙

    太阳是天空中无数颗恒星中非常普通的一颗,在它们的家族中它是个小个头。太阳的半径km,大约是地球的109倍,一个人的身高如果按2m算,那么几乎是和3.48亿个人头脚相连一样长,这真是个庞然大物了。虽然太阳比人体大了许多许多倍,然而它的平均密度却和人体的密度差不多,这里说的是平均密度,但是太阳的密度并不是从里到外不变的,它的核心密度,表层密度,外层大气密度稀薄到,密度的差异是因为著名的牛顿万有引力。太阳最引人注目的地方不是它的大小,而是它的光度,这是显而易见的,白天和黑夜之所以有那么大的差别就是因为白天阳光普照大地,太阳光度,这相当于3.86亿亿亿个100度的白炽灯同时点着的亮度。    

  在晴朗的白天我们抬头看太阳(要戴太阳眼镜)看到的是一个张角32.5′的圆面,如果我们考虑上面给出的太阳的实际大小,我们就可以根据三角视差法得到日地距离1.5亿km,这是个非常有用的长度单位。我想大家都知道一年、一月、一天这些有用的时间单位是怎么来的吧,一年(阳历的年)是地球绕太阳一周所用的时间称为一个回归年,一月(阴历的月)是月亮由圆到缺再到圆所用的时间称为朔望月,一天是地球相对于太阳自转一圈所用的时间。地球是太阳系中从内到外的第三颗行星,人类就住在上面,现在我们就是躺在这个“摇篮”中在看星空。

    在晴朗的晚上,我们抬头看美丽的夜空,可以看到一条牛奶洒过的白带,古人称之为银河,相传在银河的两边有一对恋人,他们一年才能见一次面。我们就是生活在这样一个浪漫的星系——银河系。要形容银河系的大小我们要引人更大的长度单位了,还是利用三角视差法,我们在一年中在地球轨道上相距1AU的两点观测同一颗恒星,如果测得两次观测的视差为1’’,则这颗恒星的距离是1pc,这样我们可以知道1pc=206265AU,当然距离我们最近的恒星是半人马座三颗星中的一颗(用肉眼不能观测到),距离是1.29pc,被称作比邻星。太阳系位于银河系的边缘,整个银河系是一个直径大约30,000pc,中心厚度大约为3,000pc的圆盘,其中有大约3000亿颗像太阳这样的恒星。

 

  成千上万的星系组成星系团,可观测的宇宙又有成千上万的星系团,这样整个宇宙的大小是几个100,000,000pc ,其中大概有千亿千亿颗“太阳”,这便是我们所在的宇宙了,真是让人吃惊啊!更吃惊的是爱因斯坦说“在宇宙这个层次上看来,不管在哪也不管往哪看,似乎都是一样的”。这些都是可以用“眼睛”看到的,在看不到的地方或许还有千亿千亿个宇宙也不是不可能。

    由于爱因斯坦卓越地提出了“光速是不变的,任何物体的速度都不能超过光速。”我们很自然的要把时间和空间联系起来,我想大家都听说过一个词“光年”,这是一个距离单位,指光一年走过的距离(1pc=3.26ly)。时间确实是一个让人费解的东西,据说曾经有人问奥古斯丁“时间是什么”,他回答道:“你不问我,我本来很清楚地知道它是什么;你问我,我倒觉得茫然了。”

  现在我们要坐上光速列车再重新游览一次宇宙了,从地球出发,经过一秒多我们就到了月亮,如果我们不怕热,经过八分多钟我们就可以登陆太阳,从太阳出发我们往外,去看看八大行星,依次经过水星、金星、地球、火星(看看上面有没有生命)、木星、土星、天王星、海王星,经过十多个小时就出了太阳系;现在我们要去比邻星看看我们的邻居了,我建议乘客要“冬眠”一下了,因为4年以后才能到;列车继续旅行,我们大约要过12万年才能离开银河系,期间我们可以观赏很多很多不同大小的“太阳”;经过一个一个星系,欣赏它们壮丽的景观,又经历了一百三十多亿年,我们终于到达了宇宙的边缘,现在不能想象到时候会看到怎样的景象,相信每个乘客都会叹为观止吧。乘客可能会担心自己的寿命不能等到那天,不过爱因斯坦向你保证,你绝对有足够的时间完成这次旅行,甚至当你再回到地球时,你会惊奇的发现“回到地球时列车上还没来得及喝完的咖啡现在还是热的呢”,真是一次奇妙的旅行。

  佛曰:“一花一世界”,其实看到太阳就几乎看到了整个宇宙,希望大家喜欢这次“太阳之旅”!

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作者:刘铁

单位:中科院紫金山天文台

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