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天外有天 天高可问
查字典地理网 来源|2016-07-13 发表|教学分类:计划与总结

地理教学

备课资料

俗话说,“人外有人,天外有天”,这是告诫人们要谦虚谨慎,要不断地去认识客观世界。如果从自然科学的角度来谈谈“天外天”的问题,它的内容就要复杂得多了。

首先是头上的蓝天,它有多高?原苏联有三位科学家曾坐气球对天空颜色作了一次详细的观测。他们从地面上升至8.5千米的高空时,天空一直是青蓝色的;上升至10.8千米时,天空成了暗青色;再上升到13千米时,天空显出暗紫色。超过18千米高空之后,空气变得非常稀薄,光线不再发生散射,天空呈现出暗黑色,太阳与星星竞相辉映。原来,头上的蓝天不过10千米而己。他们观测到的颜色是空气分子对阳光中的紫光、蓝光、靛光散射的结果。

那么,蓝天以外的天空,又是一个什么样的世界呢?这从来就是一个令人神往、遇想联舶的千古难题。晋代张华(公元232年—300年)在《博物志》中记载了这样一则神话故事:有一个居住在海岛上的人,一天,他乘上星搓(即木筏)在海上划行,不知不觉沿着银河上了天。一路上恍恍忽忽,把日月星辰都丢在后面,也分不清白天和黑夜。他大约走了十多日,来到一处,看见了城郭、房舍。遥望宫中还有织女,近处有一男子在河边牵牛饮水,一派人间景象。唐朝诗人李商隐(约公元813年—858年)在《海客诗》中还专门提到了这则神话:“海客乘搓上紫氛,星娥罢织一相闻”。故事中的“搓”只怕是人们最早想象中的宇宙飞船了。而把“天”看成和“地”一样的物质世界,则很有了一点朴素的唯物主义思想。

近代科学早已证明,天和地都是由物质构成的,而且构成的物质成分都十分相同。只是“天外天”里的物质更多、形态更奇特,不同天体中,各类成分的比重不尽相同罢了。让我们来欣赏一下“天外天”里的浩渺、深邃、壮观和伟大吧:

还是从地球说开去。如果没有空气和水分,地球只不过是太阳系中——颗极普通的行星,它相距太阳有1.5亿千米远,这个距离叫做一个“天文单位”。九大行星中的冥王星,离太阳的路程已经是39.44个天文单位的距离。换句话说,太阳系的直径有近80个天文单位的长度。即大约120亿千米长;太阳系中除恒星太阳占去了太阳系总质量的99.86%以外,还有行星、卫星、流星、彗星、小行星和星际物质等,太阳家族已经是相当庞大了,然而它在银河系中不过是沧海一粟而已。

横跨天宇的那条白茫茫的星带就是银河,闪闪烁烁,如同水波荡漾,它是银河系在天球上的投影。这条银河绕了天空一大圈,经过的主要星座至少有33个,占去了全天88个星座的三分一以上。银河系里像太阳这样的恒星至少在1300亿颗以上,也有估计它拥有约3000亿颗恒星的。银河系里的恒星有相当大的一部分是成群成团分布的,它们组成了双星、聚星、星协(比“星团”稀疏得多的恒星群)和星团。银河系看上去像一个透镜形的系统,地球上看到的只是透镜的侧边。它的直径大约为10万光年,也就是每秒钟跑30万千米的光线跑上10万年的路程。

银河系真是够气派的了,可是它外面的世界还要辽阔。银河系外宇宙空间的主角是“星系”,是类似银河系一样的庞大的恒星系统,称做“河外星系”,也有叫“河外星云”的,因为它们看上去如同云雾,有明有暗地分布在星星之间。“河外星云”与“银河星云”是有区别的,前者是巨大的恒星集团,而后者只是稀薄的气体和尘埃物质的聚集。河外星系的外形千姿百态,科学家们把它分成了5种类型,即:椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系,这样分,倒也名形十分吻合。近几十年来,人们又观测到了一些特殊星系,它们似乎都处在激烈活动的状态中,于是又多了一种“激扰星系”类型。全世界一些天文台最新的观测表明,宇宙内已发现的星系总数至少是2000亿个,如果按每个星系包括1000亿颗恒星计算,这个整体的恒星数目将是200万亿亿颗以上!

星系在宇宙空间的分布也非常有趣,在整体范围上,它们的布点大致均匀,可是在局部的空间里,它们有三、五成“群”的,也有千百个聚“团”的。一般称100个以下的星系彼此吸引在一块的叫“星系群”,100个以上的星系集团则称为“星系团”。其实,这二者之间并没有本质区别,我们银河系所在的“星系团”,就特别叫做“本星系群”,它肯定下来的成员至少有40多个,最大的两个是仙女座M31和银河系,它们合在一起的质量就占去了本星系群质量的一半以上。本星系群的总质量相当于历00亿个太阳的质量和,本星系群的直径达到了600多万光年。

本星系群又处在一个更大的星系团之中,它叫“本超星系团”。本超星系团不但包括了本星系团,还包括室女星系团、大熊星系团以及其它50来个较小的星系群和星系团,它的直径有1亿—2.5亿光年的距离!银河系围绕这个本超星系团转一周大约要花上1000亿年的时间。

早在1755年,德国著名哲学家康德就表明过自己的见解:在“广大无边的宇宙之中”,存在着“数量无限的世界和星系”,天文科学发展的事实,已经证明了他的论断:人类把自己业已观测到的宇宙部分称做“总星系”,已被发现的约2000亿个星系自然都包含在这个总星系之内,它是一个最远处距地球大约360亿光年的广袤空间。

科学还在进步,视野还在扩大,观测会更加精细,“天外天”的内容还将增添多少呢?

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