宇宙环游指南

尹怀勤

宇宙中除星系外，还有星云、类星体和暗物质等。依照著名科学家钱学森的见解，就人类进军宇宙空间来说，宇宙航行先是“航天”后是“航宇”，即先到太阳系，后到宇宙深空。他把航天器在太阳系的活动称为航天，把航天器在太阳系外的活动称为航宇。由于目前技术水平的限制，人类还从未进行过载人航宇活动，因此我国航天界都把乘坐载人航天器的飞行员称为航天员，而非宇航员。目前，飞行最远的无人航天探测器——旅行者1号尚未飞出太阳系。人类若要发射载人航天器飞出太阳系开展活动，还需几次大的科技飞跃才能做到。如今，对于浩瀚无垠的宇宙空间所隐藏的秘密，人们其实了解得还不够多。今天我们就来综观一下宇宙，先有个简单的认识吧！

银河系像一个长着多条旋臂的大轮盘，直径为10万光年。这个轮盘的厚度比其直径要小得多，中央最厚部分约为12000光年。太阳系位于距离银河系中心即银核约2.6万光年、厚度只有500光年的一条旋臂上。太阳系随着银河系轮盘一起，以250千米/秒的速度高速环绕银河系中心转动，旋转一周需要2.5亿年。太阳系形成约46亿年，转了近20周。而银河系除了自转，还以211千米/秒的速度向着麒麟座方向飞奔。

宇宙中大约有1250亿个星系，银河系只是其中之一。尽管银河系在整个宇宙中显得微不足道，但它仍然拥有2000亿～3000亿颗恒星，太阳就是其中之一。不少恒星又和太阳一样，吸引着众多天体如行星等围绕其运转，形成单个恒星系统。

受太阳这颗恒星的吸引，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体，共同构成了太阳系大家庭。

太阳的直径约为1.392×10⁶千米，是地球直径的109倍。太阳的体积约为1.412×10¹⁸立方千米，是地球体积的130万倍。太阳的质量近1.989×10³⁰千克，是地球质量的33.3万倍，也是太阳系八大行星和矮行星冥王星质量总和的745倍。由此可见，整个太阳系的质量有99.86%都集中在太阳身上。质量如此之大的太阳，作为一个灼热的气体球，平均密度却不高，只是地球密度的近四分之一。

太阳不是固态星体，没有固态核心，从里到外仅由两部分炽热的气体组成，即太阳内部和大气层。太阳内部由内至外分为核心、辐射层、对流层三部分。太阳中心温度高达1500万摄氏度以上，压力达3000亿大气压，又因含有大量的氢，为热核反应创造了条件。四个氢核聚合在一起形成一个氦核，或者说由四个氢原子聚变为一个氦原子，并释放出数量大得惊人的能量，即为热核聚变。1克氢聚变成氦时会释放出1500亿卡的热能，瞬间可把1500吨的水从0摄氏度加热到100摄氏度。而太阳每秒有6亿～7亿吨的氢发生核聚变反应，产生的能量相当于1000亿颗百万噸级的氢弹同时爆炸。不仅如此，太阳所含的氢，可维持800多亿年的热核反应。

光球层的表面会因温度不同，形成明暗斑点，明亮的斑点或条纹我们称之为光斑，暗暗的斑点就是黑子。同时，流体态球状的太阳本身也在自转，但有趣的是，它的赤道部分转动的速度要比两极快，赤道部分的自转周期约为25天。而两极附近则需要约35天。这种在同一天体上，各地区自转速度不均的情况被称为较差自转。而较差自转维持着太阳的磁场。

光球层能够源源不断地向太阳系中的各个天体和角落散发光和热，其中，到达地球的光和热虽然只占全部光热的22亿分之一，且有一半又被地球上层大气反射回宇宙空间，但最终穿过地球大气层到达地表的热量就成了亿万年来地球生物繁衍生息的能量源泉。

太阳以电磁辐射的形式将它的光和热发射向宇宙空间，同时，它还以200～800千米/秒的速度喷出高温带电粒子流，形成吹遍整个太阳系的超音速气流——太阳风。太阳风与来自宇宙深处的宇宙射线一起充满整个行星际空间，时刻不停地冲击着每个行星，并与行星磁场、外层大气发生作用，在行星周围形成磁层、辐射带、电离层以及极光、弓形激波等。太阳风的扰动也会引起地球电离层扰动，以致发生磁暴，影响地球上的短波通信及人造卫星的正常运行，甚至会影响地球气候的变化。由此可见，太阳风是日地关系中的重要媒介，是太阳对地球影响的主要传递介质。