天文学的基本知识

2025-11-20 科普知识

　　科普知识是一种用通俗易懂的语言，来解释种种科学现象和理论的知识文字。用以普及科学知识为目的。下面和小编一起来看天文学的基本知识，希望有所帮助！

　　宇宙是如何形成的?

　　1.科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀，但是，科学家已发现宇宙中有一种“暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。

　　2.宇宙学说认为，我们所观察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右，奇点产生后发生大爆炸，从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。

　　3.宇宙大爆炸后0.01秒，宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后，物质迅速扩散，温度迅速降低。大爆炸后1秒钟，下降到100亿度。大爆炸后14秒，温度约30亿度。35秒后，为3亿度，化学元素开始形成。温度不断下降，原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下，形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化，成为今天的宇宙。

　　宇宙是什么?宇宙有多大?宇宙年龄是多少?

　　宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。从最新的观测资料看，人们已观测到的离我们最远的星系是130亿光年。也就是说，如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出，那么要经过130亿年才能到达地球。根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年。

　　宇宙有多少个星系?每个星系有多少颗恒星?

　　在这个以130亿光年为半径的球形空间里，目前已被人们发现和观测到的星系大约有1250亿个，而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百亿到几万亿颗。因此只要做一道简单的数学题，你就不难了解到，在我们已经观测到的宇宙中拥有多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如沧海一粟，渺小得微不足道。

　　太阳和地球的年龄?

　　据估计太阳的年龄比地球大1000万-2000年年，而通过放射性计年，地球的年龄是45亿年，因此太阳的年龄是45.1亿年。

　　银河系简介?

　　是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼，大铁饼的直径有10万光年，相当于946080000亿公里。中间最厚的部分约3000～12000光年。银河系整体作较差自转，太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.5万光年。

　　在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和两个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据。

　　银河系如何运转?太阳绕银河系公转是多少年?银河系的年龄是多少?

　　银河系是一个巨型旋涡星系，Sb型，共有4条旋臂。包含一、二千亿颗恒星。太阳距银心约2.3万光年，以250千米/秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2.5亿年。关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生……

　　什么叫星系?宇宙有多少个星系和恒星?

　　天穹上的大多数光点是银河系的恒星，但也有相当大量的发光体是与银河系类似的巨大恒星集团，历史上曾被误认为是星云，我们称它们为河外星系，现在已知道存在1000亿个以上的星系，著名的仙女星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙结构中的一个层次，从宇宙演化的角度看，它是比恒星更基本的层次。宇宙中有1000亿～2000亿个像银河系这样的星系。如果银河系的恒星数量以最低的2000亿(有人推算是10000亿)颗计算，由此推算出的宇宙中的恒星数量为2×1022～4×1022颗。

　　银河系有多少颗恒星?银河系的质量是太阳的多少倍?宇宙有多少颗恒星?

　　银河系物质约90％集中在恒星内，银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10％。银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。银河系所有的恒星的总质量倾向于认为有7000亿个太阳质量，而据计算，1颗恒星的平均质量是太阳的质量的0.7倍，那么7000亿个太阳质量也就是意味着有10000亿颗恒星了。宇宙中太约有800亿-1250亿个星系，有着800万亿亿颗恒星，其误差是10倍左右，也有人计算是5000万亿亿颗恒星，与实际情况不会超过6倍。

　　银河系每年诞生多少颗恒星?

　　银河系大约已有120亿年的历史了，在这期间共形成了大约7000亿颗恒星，即每年诞生恒星的速率是50多颗。大约是有500颗恒星是在最近1000万年间形成的，当然还有数以千计的，正在形成恒星的产星星云。

　　那些星系距银河系最近?

　　人马矮星系是最近的一个，距离约有78200光年。接下来是大麦哲伦云，距离159000光年，以及小麦哲伦云，距离189000光年。

　　地球离银河系中心有多远?

　　地球离银河系中心约25000光年，误差是1600光年。

　　银河系有多少颗类似太阳的恒星?

　　银河系类似太阳相同的颜色和光度的恒星约有26348颗。

　　太阳系的边缘距离太阳有多远?

　　太阳系极远处的柯伊伯带是一个汇聚着慧核和一些大天体的盘状区域，离太阳也许有240亿公里。

　　什么是行星?太阳系有多少颗行星?

　　如何定义行星这一概念在天文学上一直是个备受争议的问题。国际天文学联合会大会2006年8月24日通过了“行星”的新定义，这一定义包括以下三点：

　　1、必须是围绕恒星运转的天体；

　　2、质量必须足够大，它自身的吸引力必须和自转速度平衡使其呈圆球状；

　　3、不受到轨道周围其他物体的影响，能够清除其轨道附近的其它物体。

　　一般来说，行星的直径必须在800公里以上，质量必须在50亿亿吨以上。

　　按照这一定义，目前太阳系内有8颗行星，分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

　　太阳系行星大小的排列顺序和相对地球的比例?

　　1.木星1316。

　　2.土星745。

　　3.天王星65.2。

　　4.海王星57.1。

　　5.地球1。

　　6.金星0.856。

　　7.火星0.150。

　　8.水星0.056。

　　八大行星的远近排列、大小和体积的排序?

　　太阳系中的九大行星，按距太阳远近排列依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

　　质量从大到小依次为：木星、土星、海王星、天王星、地球、金星、火星、水星。

　　体积从大到小依次为：木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星。

　　什么是恒星?在夜晚用人眼能看到多少颗恒星?

　　由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体，恒星都是气体星球。正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多。按质量计算，氢最多，氦次之，其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等。离地球最近的恒星是太阳。其次是处于半人马座的比邻星，它发出的光到达地球需要4.22年。晴朗无月的夜晚，且无光污染的地区，一般人用肉眼大约可以看到6000多颗恒星。借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。

　　如何测恒星的质量和密度?

　　只有特殊的双星系统才能测出质量来，一般恒星的质量只能根据质光关系等方法进行估算。已测出的恒星质量大约介于太阳质量的百分之几到120倍之间，但大多数恒星的质量在0.1～10个太阳质量之间。恒星的密度可以根据直径和质量求出，密度的量级大约介于10克/厘米（红超巨星）到10～10克/厘米（中子星）之间。

　　什么叫光年，银河系的直径有多少光年?

　　长度单位，指光在真空中行走的距离，1光年=94600公里，光由太阳到达地球需时约八分钟，已知距离太阳系最近的恒星为半人马座比邻星，它相距4.22光年。我们所处的星系——银河系的直径约有七万光年，假设有一近光速的宇宙船从银河系的一端到另一端，它将需要多于十万年的时间。

　　什么是光？

　　这很有讽刺性。光就在我们周围，因为它我们才能看到东西。但是要精确的说它是什么却不容易。光可以被认为是有时具有波的性质的在时空中传播的粒子。这是因为光具有双重的性质。如果你想把它描述成波，想象一下大海中一排排的波浪。当然光波不是水组成的而是电能和磁能在空间的共同传播。我们叫做电磁波或电磁辐射。真空中光波的速度是30万千米每秒。从一个波峰到下一个波峰的距离叫波长，一秒钟内通过一个固定点的波峰叫做波的频率。

　　太阳的颜色

　　太阳真正的颜色是白色，而不是我们天天看到或印象中的金黄色。因为太阳发出的光线在经过大气层的时候，可见光中，波长比较短的光，不是被大气吸收，就是被散射掉了，只剩下黄光和部分红光。所以在我们眼中的太阳只能是黄色，或者像夕阳那样红彤彤的。

　　你要是离开地球大气层在太空中看太阳的话，你就会发现太阳真正的颜色是白色。

　　太阳系中表面温度最高的行星——金星

　　其实是离太阳最近的不是水星，而是金星，水星离太阳最近，但是水星表面温度在白天可以达到427摄氏度，而金星由于有着浓密的以二氧化碳为主的大气，导致强烈的温室效应，使其表面最高温度可达500多摄氏度。就算在金星的夜晚也有400多摄氏度，使得金星表面平均温度达到400摄氏度以上。

　　顺便说一下，水星因为其夜间温度可降至零下183摄氏度，使得水星是太阳系中表面温差最大的行星。表面昼夜温差高达600摄氏度，尽管接受着太阳的炙烤。2014年，美国航天局派往水星的探测器信使号，却发现北极地区一个陨石坑附近有冰的存在。

　　度日如年的行星——金星

　　没错，还是金星，金星的公转周期是224.7个地球日，而自转周期则是243个地球日。也就是说经济的一天要比一年长18个地球日，在那里可是名副其实的度日如年呐。

　　由于原因还没有定论，不过有一点需要注意的是，金星是太阳系中唯一一颗逆向自转的大行星，自转方向是自东向西。就是说在金星上看太阳是西升东落的。

　　地球与月球之间的距离

　　它们之间的距离要比你想象的大，而且还能放得下剩下的那7颗大行星，月球与地球的平均距离约为38.4万千米。这点距离在天文学的尺度上来说实在是微不足道，甚至都不能称之为距离。但是就是在这个小到可以忽略不计的距离中，足以塞下太阳系中其他的七大行星，这足以表现出我们这个宇宙是多么的空旷。

　　照射在你身上的阳光（每天吸一吸百年日光）

　　我们都知道，光从太阳的表面到地球上只需8分多钟，但光子从太阳内部产生到达太阳的表面却是一个漫长的过程。因为太阳是一个巨大的等离子体团，太阳中心产生的光子在向外行进时，要与太阳内部无数的原子、电子等带电粒子相互作用，不断被吸收、释放、再吸收、再释放，就这样一点一点的来到太阳表面，才能独立的以光速传播。

　　平均算下来，太阳内部的光子大约需要百万年的时间才能来到太阳表面。也就是说你现在看到的阳光很可能是在还没有人类的时候产生的古老阳光。

　　天王星躺着绕地球公转

　　我们知道地球自转有一个倾角，与太阳黄道平面垂直角约成23度左右。但天王星的自转轴倾斜的角度高达98度，可以说是躺在轨道平面上运行的。

　　就是说天王星的运行，好像是在打着滚儿行走，这是它的昼夜现象和季节变化完全不同于其他的行星。那么天王星为啥一直在躺着走呢？其原因还是个未解之谜。不过天文学家普遍认为它如今的运行姿态很可能是早期一个较大的星体撞击形成的。就是说原先天王星公转的姿态和其他行星差别不大。后来由于受到一个大质量天体的撞击，导致其状态大大改变，才有了今天这样的运行方式。

　　太阳系最有存在感的行星——木星

　　它是太阳系八大行星中体积最大的，大到可以充当我们的挡箭牌。大到可以装下太阳系内其余所有的行星体积是地球的1316倍，质量是地球的318倍。它也是太阳系中质量最大的行星，质量是太阳系内所有其他行星质量总和的2.5倍。木星的质量再大13倍，就会变成黑矮星！再大75倍，就会成为一颗真正的恒星。

　　最关键的是，没有木星可能就没有我们，木星用强大的引力吸引了很多像太阳系内部飞来的陨石，并把它们一一碾碎。如果没有木星的庇护，地球可能早就被陨石撞的千疮百孔了。

　　木星也是太阳系所有行星中拥有“小弟”最多的，其卫星数量79颗（已知），而其中最大的卫星木卫3，直径还要大于水星，水星要哭晕在厕所了，质量约为水星的一半是太阳系中已知的唯一拥有磁圈的卫星。

　　已知体积最大的恒星盾牌座UY Scuti

　　它的个头可以装下45亿个太阳或者2亿亿个地球。

　　如果把它放在我们的太阳系中心，那么包括我们的地球在内，太阳、水星、金星、木星、火星以及小行星带等，都将只能在它肚子里运行。八大行星中有5大新星会被他吞噬。即便以光速围绕这颗恒星跑一圈，也需要耗费9个多小时，是不是非常震撼呢？

　　行星兼并，形成“混合星系”

　　星系合并非罕见现象。科学家发现银河系时时刻刻都在吞并其他矮星系，只是它们相对于银河系来说太小，对银河系的影响有限。根据此前的一项新研究，银河系自数十亿年前形成以来，一直与12个星系发生碰撞。

　　在过去的120亿年里，银河系已经与12个大星系和3个较小的星系合并在一起。事实上银河系正在与一个矮星系合并，这颗不幸的矮星系是人马座，是被发现环绕银河系的九个星系之一。在接下来的1亿年里，人马座将会径直穿过银河系，那时来自碰撞的强烈引力将会把它撕裂。

　　还有就是根据科学家们的研究，大约在30多亿年之后，银河系会和不远的仙女座星系，也就是M31合并，到时候不知道地球还会不会存在呢。

　　光年是天文大尺度距离单位。并非时间单位

　　鉴于光速在真空中不受惯性系和参考系限制而恒定不变的性质，人类把光速作为衡量距离的精准工具还有一种含义，因为光年包含年这个词，而年通常是时间的单位。即便如此，光明还是测量距离单位现在精确的测量光速为。

　　2亿99792458米每秒，就是每秒钟约30万公里一光年，就是光运行一年的距离。科学界把这个光年定义为儒略年，为365.25天。这样一光年的准确距离为9460730472580800米，约等于9.46万亿千米。

　　1、天体系统的级别：

　　总星系——银河系(河外星系)——太阳系——地月系

　　2、地球上生命存在的条件

　　①稳定的太阳光照条件

　　②比较安全的宇宙环境

　　③因为日地距离适中，地表温度适宜(平均气温为15度)

　　④因为地球的质量和体积适中，地球能吸引大气形成大气层(氮、氧为主)

　　⑤形成并存在液态水

　　3、太阳活动对地球的影响：

　　(1)太阳活动的标志：黑子、耀斑

　　(2)影响：影响电离层，干扰无线电短波通讯;

　　产生“磁暴”现象和“极光”现象;

　　影响地球气候。

　　4、地球自转的地理意义：

　　①昼夜交替：昼半球和夜半球的分界线——晨昏线(圈)——与赤道的交点的时间分别是6时和18时——太阳高度是0度——晨昏圈所在的平面与太阳光线垂直;

　　②地方时差：东早西晚，经度每隔15度相差1小时。

　　③地转偏向力：赤道上不偏，北半球右偏、南半球左偏。偏向力随纬度的增大而增大。

　　5、地球公转的地理意义：

　　(1)昼夜长短的变化：

　　①北半球夏半年，太阳直射北半球，北半球各纬度昼长夜短，纬度越高，昼越长夜越短。夏至日北半球各纬度的昼长达到一年中的最大值，北极圈及其以北的地区，出现极昼现象。

　　②北半球冬半年，太阳直射南半球，北半球各纬度夜长昼短，纬度越高，夜越长昼越短。冬至日北半球各纬度的昼长达到一年中的最小值，北极圈及其以北的地区，出现极夜现象。

　　③春分日和秋分日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，各为12小时。

　　④赤道全年昼夜平分。南半球的情况与北半球的相反。

　　(2)正午太阳高度的变化：

　　同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减，夏至日，太阳直射北回归线，正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，此时北回归线及其以北各纬度达到一年中的最大值，南半球各纬度达最小值。冬至日，太阳直射南回归线，正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，此时南回归线及其以南各纬度达到一年中的最大值，北半球各纬度达最小值。春分日和秋分日，太阳直射赤道，正午太阳高度自赤道向两极递减。

　　(3)四季的变化(昼夜长短和正午太阳高度随着季节而变化，使太阳辐射具有季节变化的规律，形成了四季)北半球季节的划分：3、4、5月为春季，6、7、8为夏季，9、10、11为秋季，12、1、2为冬季。

　　6、地球的圈层结构以地表为界分为内部圈层和外部圈层。

　　(1)地球内部的圈层根据地震波(纵波、横波)的特点划分为地壳、地幔、地核三个圈层。地壳物质主要由岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)组成，上地幔的软流层是岩浆的源地，地核主要由铁镍物质组成。

　　(2)外部圈层：大气圈、水圈和生物圈。

　　一、人类对宇宙的认识

　　1.认识有限 “可见宇宙” “已知宇宙” 可见宇宙半径：140亿光年

　　2.光年距离单位，适用于天文学中的距离。

　　1光年：9.4608*1012千米

　　一个天文单位(即日地平均距离)：约1.5亿千米

　　二、多层次的天体系统

　　1.天体：宇宙中各种物质的统称。

　　包括恒星、行星、星云、流星、彗星、行星际物质和人造天体等。