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宇宙演化与组成 仰望天空，毫无疑问，无边的宇宙总是让人想象连连，人们总是很好奇宇宙到底是怎么样的，他是如何形成的，他是否如同我们在地球上观察到的那样漂亮，他是否是没有边界的，如果是没有边界的，那么在宇宙中是否有其他生命存在，是否有和地球一样的星球可以让地球人移民过去。 首先我们看一下宇宙的组成，当代天文学家的研究结果表明，宇宙是有层次结构的，物质形态多样的，不断运动发展的天体系统 从微观结构来看，质子、中子和电子组成原子宇宙由星系的巨大超星系团构成，星系周围是大团看不见的空荡荡的太空。每个星系又包含了数以十亿计的恒星，构成这些恒星的物质是一些小得看不见的粒子。质子、中子和电子是最普通的粒子，它们通常以原子的形式结合在一起。质子和中子由更小的粒子构成，它叫做夸克。 从宏观结构来看，宇宙可从小到大分为行星，恒星，星云，银河系及河外星系，星系团等结构。 行星，行星是最基本的天体系统。如我们居住的地球是太阳系的一颗大行星。太阳系中共有八大行星：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，其他行星都有卫星绕其运转，地球有一个卫星：月球，土星的卫星最多，已确认的有17颗。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。太阳占太阳系总质量的99.86%，其直径约140万千米，最大的行星木星的直径约14万千米。 太阳是银河系中很普通的一颗恒星，晴夜，我们用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星，他们绝大多数是恒星，我们银河系内就有1000多亿颗恒星。恒星常常爱好"群居"，有许多是"成双成对"地紧密靠在一起的，按照一定的规律互相绕转着，这称为双星。还有一些是3颗、4颗或更多颗恒星聚在一起，称为聚星。如果是十颗以上，甚至成千上万颗星聚在一起，形成一团星，这就是星团。 在宇宙中，除了恒星之外，还有一种云雾似的天体，称为星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成，形状很不规则，如有名的猎户座星云。在没有恒星又没有星云的广阔的星际空间里，还有些什么呢？是绝对的真空吗？当然不是。那里充满着非常稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙线和极其微弱的星际磁场。随着科学技术的发展，人们必定可以发现越来越多的新天体。 太阳及其围绕太阳运动的行星组成了太阳系，而在银河中还有以其他恒星为中心所组成的行星系统。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内，从侧面看很像一个“铁饼”，正面看去则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约3万光年。 并非天穹上一切发光体都是银河系的一部分。实际上，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，常简称星系，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。 星系的空间分布不是无规的，它也有成团现象。上千个以上的星系构成的大集团叫星系团。大部分星系只结成十几、几十或上百个成员的小团。平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。星系团代表了宇宙结构中比星系更大的一个新层次现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间，它称为总星系。 今天人们把10Mpc以上的结构称为宇宙的大尺度结构（目前观测到的宇宙的大小是104Mpc）。至今大尺度上的观测事实远不是十分明确的。有趣的是，有迹象表明，星系在大尺度上的分布呈泡沫状。即有许多看不到星系的"空洞"区，而星系聚集在空洞的壁上，呈纤维状或片状结构。这一层次的结构叫超星系团。它的典型尺度为几十兆秒差距。 从演化理论来考虑，尺度大到一定程度，应不再有结构存在。这是否符合事实，以及这尺度多大，都是十分重要，并需要有大尺度观测来回答的问题。现今对宇宙在50Mpc以上是否还有显著的结构现象存在，正是人们热烈争论中的焦点。 接下来我们了解下关于宇宙的起源，关于宇宙是如何起源的目前比较有影响主要是大爆炸理论，该理论认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里，在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。 刚刚诞生的宇宙，空间从无到有并急剧猛增，仅仅10-32秒后，就暴胀到大约1光年的直径。在1 秒钟时，由于大爆炸产生的极强高能辐身均匀地充满整个空间，宇宙成为100亿k高温的熔炉，所有物质被熬成一锅基本粒子汤。 紧接着，一场肆虐的原始宇宙风暴开始了，基本粒了之间发生猛烈撞击，中子熔入质子形成了氦核。这个过程延续了大约三分钟，直至所有的中子消耗殆尽为止。有约22%质量的物质聚合成氦核，余下的物质几乎为没有聚合的质子，即氢核，仅有十万分之几属于同位素氦3和氘，百亿分之几归之于锂。原始星云形成。 构建原始宇宙的原生物质（主要是约78%的氢和22%的氦）的产生过程，在宇宙史的最初三分钟便告完成；在此后宇宙由于膨胀面冷却，如此大规模的核合成过程再也不可能发生了，而小规模的核合成也只有等到恒星产生以后。初生宇宙的空间充斥着极强壮的高能辐射，炽热惊人。原生物质氢核和氦核均匀分布在整个太空，它们之间的引力微弱，远不足以克服巨大的扩散压力和辐射压，因此列法凝聚成团。只有等宇宙冷却到足够的程度才能凝聚成团。 本文来源：https://www.dywdw.cn/86a91c21b91aa8114431b90d6c85ec3a87c28bfb.html
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2022-12-19
