◎宇宙的組織

一、太陽系的範圍
  1.我們能看到太空中的天體,是因為這些天體發出或反射的光,穿過空間到達了我們的眼睛。
  2.光在真空中,每秒鐘可以傳播三十萬公里,相當於在短短的一秒鐘,就繞了地球七圈半的長度。
  (1) 地球和附近的月亮距離約三十八萬公里,故月光只需要約1.3秒便傳到地球了。
  (2) 太陽距地球約一億五千萬公里,所以需約500秒(即約8.3分鐘)才能傳到地球。
  (3) 太陽系中,離太陽最遠的冥王星,距離地球約有60億公里,故冥王星的光需要耗費約5.5小時才能抵達地球。

◆為何能看到天體
      1.恆星:恆星的亮光來源是本身的核融合反應造成的,就像太陽一樣。
   2.行星、彗星和月亮:不會自己發光,是靠反射太陽的光線。
   3.流星:天外的岩塊因受地球引力吸引而落向地球,經過大氣層時,因摩擦生熱,當溫度達到約1000℃左右,岩石會逐漸熔化、蒸發,並且會像鐵在高熱時一樣發出亮光。

二、恆星間的距離
  1.除了太陽系裡的行星、衛星、小行星之外,其他天體距離我們實在太遠了,如果我們還用公里或光速為單位來計算的話,讀到的公里數或秒數都非常大,使用起來很不方便。
  2.光年:天文上常用「光年」作為距離的單位,指的就是光以光速走了一年的距離。
  3.天上有那麼多星星,每個星星與我們的距離都不同,例如離我們太陽系最近的一顆恆星距離約有4.3光年,最亮的天狼星距離約8.7光年,而常被人提及的織女星則距離約26光年。
  4.直接憑眼睛所能看到的恆星,絕大多數是距離太陽系較近的,其距離約為數光年至數百光年左右。

◆天文上的距離單位
  在天文上,由於行星間和恆星間的距離都非常大。若以「公里」來作為距離的單位,數值都非常大,使用不方便。故常以「天文單位(A.U.)」來表示行星間的距離和「光年」來表示恆星間的距離。
   1.一「天文單位」是太陽和地球的平均距離,亦即等於1.5億公里。
   2.一「光年」是光走一年的距離,約等於10兆公里。(一光年=30萬×86400×365公里≒9.46兆公里≒10兆公里)

三、恆星
     天上究竟有多少顆甯P呢?
  (1) 一般說來,直接用眼睛可以看見約六千多顆恆星。
  (2) 藉由望遠鏡可以觀察到更多亮度比較暗淡的天體。
  (3) 根據目前天文學家估計,我們所處的「銀河系」約有兩千億顆恆星。
  (A) 這些恆星聚集排列成一個直徑約十萬光年的圓盤。
  (B) 圓盤外形像荷包蛋,中央較厚,盤面上有像颱風那樣的旋臂。
  (C) 我們的銀河系是由千千萬萬明亮的恆星和星雲以及星團組成的。

◎宇宙的歷史

一、膨脹中的宇宙
  1.知道了宇宙是那樣的遼闊之後,我們也可以藉著觀測宇宙的大小,來推算宇宙的年齡。
  (1) 若一個星系距離我們一億光年,就表示此星系的光在太空中旅行了一億年才抵達地球讓我們看見,即可推算這星系至少是在一億年以前就存在了。
  (2) 目前天文學家觀測到最遠的星系距離約有一百多億光年,就表示宇宙的年齡至少有一百多億年了。
  2.「宇宙的年齡有一百多億年」這句話更深一層意思是什麼呢?
  (1) 這表示宇宙的年齡與大小是有限的。
  (2) 直覺上,我們總是認為宇宙是無窮大的,而且是永遠存在的,但是在1929年,美國天文學家哈伯卻發現整個宇宙正在膨脹擴大當中,這就表示宇宙是有起始的,是由一個極小的區域不斷膨脹之後,才有今日的宇宙規模。

二、宇宙形成的理論
  1.科學家們透過實際的觀測與理論的推算,試著找出合理的說法來解釋宇宙的歷史。
  2.目前比較為人所接受的理論是認為整個宇宙約在一百多億年前形成,是由一個溫度極高、密度極大、體積極小的「原始火球」經由「大霹靂」爆炸後,再經過一百多億年漫長的膨脹演化而形成。
  (1) 在「大霹靂」初期,先形成結構最簡單的氫與氦。
  (2) 此後,由於這些最初形成的粒子間的距離,隨著宇宙膨脹而變得更大,大到粒子彼此之間極難碰撞形成新元素,此時宇宙中的元素含量便大致固定了。
  (3) 現代的觀測也顯示宇宙絕大部分的物質是氫與氦。
  3.大霹靂十億年後,大致已形成目前所見到的宇宙。
  (1) 宇宙的主要元素仍然是氫與氦,只有極微量的其他元素。
  (2) 此時期形成的恆星,比氦重的元素含量極其稀少。
  4.後來在恆星演化的過程中,恆星內部發生核融合反應,形成碳、氧、鐵……等元素,有些恆星在死亡時發生爆炸,將物質散布到太空中,成為碳、氧、鐵…等元素含量比較豐富的星雲,但是這些元素與氫、氦比較,仍屬於極微量。
  (1) 這些星雲可能又形成恆星,太陽就是一個碳、氧、鐵……等元素含量較多的恆星。
  (2) 因為星雲的存在,才能形成地球這種由許多元素所組成的行星,也才有生命的發生與演化的可能。
  5.我們可以說,老星球的死亡供應了生命起源所需的材料,包括你我身體裡的各種物質。但是到目前為止,我們只知道太陽系中的地球上存有生命,其他星球上都還沒有發現任何生命的跡象。

重元素
  
天文上所說的重元素是指原子量比氦大的元素。宇宙形成之初幾乎只有氫及氦兩種元素形成,原子量比氦大的元素是星球演化過程中產生的。盡管星球仍不斷的在演化,但到目前為止,在大部分天體中,重元素所占的比例,最多僅約百分之二左右。