宇宙的奧秘.

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1 宇宙的奧秘

2 宇 宙 的 介 紹 一 宇 宙 的 誕 生 根 據 哈 伯 定 律 宇 宙 各 星 系 正 相 互 遠 離 ， 相 距 愈 遠 的 星 系 ，相 互 遠 離 的 速 度 愈 大 。而 由 這 個 現 象 ， 人 們 很 自 然 的 推 測 ， 如 時 間 倒 轉 ，多 久 之 前 ，所 有 的 星 系 曾 聚 集 在 一 起 ？假 設 膨 脹 的 速 度 一 直 沒 有 改 變  ，那 到 底 現 宇 宙 是 在 多 久 前 誕 生 的 呢 ？根 據 現 存 的 計 算 ，我 們 的 宇 宙 大 約 誕 生 於 一 百 五 十 億 年 前 。 現 有 的 宇 宙 宇 宙 中 有 上 千 億 的 星 系 ， 平 均 每 一 星 系 亦 約 有 上 千 億 的 恆 星 及 各 類 天 體 。相 對 的 天 文 學 家 也 有 較 多 的 “樣 品”，可 以 拼 湊 出 有 關 恆 星 與 星 系 的 完 整 理 論 。 但 是 以 我 們 現 在 的 所 知 ， 要 建 構 一 個 合 理 的 宇 宙 論 並 不 容 易 ， 在 的 宇 宙 論 最 為 大 家 接 受 的 ─ 大 爆 炸 學 說 ， 仍 然 有 許 多 尚 未 解 決 的 難 題 。 天 文 學 家 提 出 膨 脹 理 論  ， 解 釋 了部 份 宇 宙 論 標 準 模 型 的 困 難 ， 但 終 極 的 宇 宙 論 仍 然 在 建 構 之 中 。

3 宇 宙 介 紹 二 宇 宙 大 爆 炸  假 設 宇 宙 是 在 約 億 年 前 ， 從 一 個 高 溫 高 密 度 的 狀 態 ， 開 始 爆 炸， 膨 脹 之 後 漸 漸 冷 卻 ， 形 成 星 系 。膨 脹 是 發 生 在 每 一 處 。 宇 宙 論 標 準 模 型 所 描 繪 出 的 宇 宙 的 歷 史 如 下 ：1. 當 時 間 為 0 時 開 始 產 生 大 爆 炸 。2. 當 時 間 為 4 秒 時 ，開 始 產 生 質 子、 中 子、 電 子。3. 當 時 間 為 3 分時，開 始 形 成 原 子 核， 其 中 氫 (H) 約 佔 75%， 氦 (He) 約 佔 5% 。此 時 氣 體 是 游 離 的 ， 自 由 電 子 與 光 散 射 ， 光 無 法 跑 遠 就 被 散 射 掉， 宇 宙 到 處 充 滿 輻 射 。 大 爆 炸 至 此 時 期 之 前 ，合 稱 為 輻 射 主 控 時 代 。4. 當 時 間 為 106年 時 ， 溫 度 約 為 3000 K ， 自 由 電 子 與 氫 、 氦 原 核 結 合 成 為 氫 原 子 與 氦 原 子 。 此 時 氣 體 是 中 性 的 ， 使 得 光 子 可 以 在 宇 宙 中 自 由 行走 ， 亦 即 宇 宙 變 透 明 了 ， 從 此 進 入 物 質 主 控 時 代 。 5. 當 時 間 為 109年時 星 系 形 成 。 左圖大 爆 炸 膨 脹 之 後 漸 漸 冷 卻 ， 形 成 星 系的圖片

4 地 球 的 形 成 左圖是現在的地球 1地 球 形 成 4陸 地 形 成
地 球 的 形 成 1地 球 形 成 地 球 的 放 射 性 能 造 成 地 表 融 化，較 輕 的 礦 物 漂 浮 在 表 面，鐵 鎳 等 較 重 的 元 素 下 沉 形 成 地 核 。 4陸 地 形 成 約 在 35 億 年 前，地 殼 形 成 大 型 陸 塊，稱 之 為 原 大 陸，和 今 日 的 大 陸 外 形 差 異 很大。 5今 天 的 地 球 地 球 獨 特 的 條 件 供 養 了 各 式 各 樣 的 生 命。不 過 地 球 仍 在 改 變，構 成 地 殼 的 巨 大 板 塊 也 持 續 移 動，拉 扯 著 大 陸 分 分 合 合。 2地 殼 約 在 40 億 年 前，地 殼 開 始 形 成。冷 卻 的 固 態 岩 石 塊，漂 浮 在 熔 融 的 岩 石 層 上。這 些 岩 石 有 時 會 下 沉 融 化，最 後 還 會 浮 到 地 表。 左圖是現在的地球 3製 造 大 氣 地 殼 逐 漸 加 厚，數 百 萬 年 來 從 火 山 噴 出 的 氣 體 形 成 大 氣，水 蒸 汽 凝 結. 成 海 洋。

5 太 陽 探 索 太 陽 風 從 太 陽 不 斷 地 發 射 高 能 量 的 粒 子 ， 這 種 微 粒 子 ， 在 地 球 附 近 平 均 每 秒 有 四 百 公 里 速 度 ， 這 種 由 太 陽 發 射 的 微 粒 子 稱 為 太 陽 風 。 太 陽 風 的 存 在 可 以 從 彗 星 的 尾 巴 流 向 太 陽 的 相 反 方 向 而 預 想 得 知 ， 但 事 實 上 是 利 用 行 星 觀 測 用 火 箭 而 知 道 的 。地 球 擁 有 一 個 大 磁 鐵 的 性 質 ， 因 此 有 一 條 磁 力 線 貫 穿 車 南 北 極 之 間 。 包 圍 在 地 球 周 圍 的 磁 力 線 的 形 狀 ， 面 向 太 陽 的 一 方 ， 因 和 太 陽 風 衝 突 而 形 成 圓 形 的 衝 擊 波 面 。 背 向 太 陽 的 一 方 ， 磁 力 線 隨 著 太 陽 風 ， 延 伸 到 月 球 的 軌 道 上 。太 陽 的 微 粒 子 不 能 夠 橫 切 磁 力 線 ， 因 為 對 地 球 上 的 我 們 沒 有 直 接 的 影 響 。 如 果 沒 有 這 磁 力 線 ， 地 球 表 面 直 接 暴 露 在 太 陽 風 下 ， 這 太 陽 風 的 放 射 能 將 地 表 的 所 有 生 物 全 部 毀 滅 。 太 陽 風 經 常 會 出 現 ， 但 是 其 速 度 和 密 度 並 沒 有 固 定 。 太 陽 上 如 果 出 現 大 的 黑 子 ， 在 其 上 層 的 彩 層 地 方 ， 會 產 生 爆 炸 事 件 ， 稱 之 為 「 閃 焰 」 閃 焰 發 生 時 微 粒 子 到 處 亂 飛 ， 擾 亂 地 球 磁 場 性 質 的 磁 暴 或 電 離 層 因 而 混 亂 ， 而 發 生 收 不 到 短 波 的 電 波 障 礙 南 、 北 極 更 出 現 極 光 。從 大 氣 層 圈 外 ， 用 X 光 線 觀 測 日 冕 ， 會 發 現 日 冕 上 有 暗 洞 ， 稱 之 為 日 「 冕 洞 」 。 這 個 日 冕 洞 一 出 現 ， 太 陽 風 每 秒 加 速 到 公 里 ， 地 球 磁 場 的 強 度 也 因 而 混 亂 。 以 上 這 些 才 是 明 瞭 的 。此 外 ， 由 近 年 來 先 鋒 號 (Pioneer) 和 航 海 家 號 (Voyager) 等 觀 測 衛 星 的 探 測 我 們 知 道 太 陽 風 能 吹 到 木 星 和 土 星 。以 前 ， 認 為 行 星 和 行 星 之 間 是 什 麼 都 沒 有 的 ， 現 在 由 於 觀 測 和 研 究 知 道 了 ， 行 星 和 行 星 間 到 處 滿 著 可 怕 的 太 陽 風 。

6 恆 星 的 一 生 一 主 序 星 階 段 的 演 化 由 原 恆 星 塌 縮 成 主 序 星 的 過 程 中 ， 基 本 上 恆 星 的 物 質 成 分 並 無 變 化 。 所 以 零 齡 主 序 星 仍 然 含 有 3/4 的 氫 以 和 1/4 的 氦 及 極 少 量 的 重 元 素 。在 主 序 星 階 段 ， 恆 星 最 主 要 是 靠 重 力 塌 縮 所 產 生 的 向 內 壓 力 ， 與 輻 射 所 產 生 向 外 膨 脹 的 壓 力 達 成 平 衡 來 維 持 穩 定 。 當 然 核 心 物 質 的 氣 壓 ， 與 電 離 氣 體 的 庫 侖 斥 力 所 生 的 壓 力 ， 對 抵 抗 重 力 塌 縮 也 都 有 小 量 的 貢 獻 。 主 序 星 的 演 化 恆 星 核 心 的 氫 融 合 ， 不 管 是 依 循 氫 至 氫 鍊 或 是 碳 氮 氧 循 環 ， 其 淨 反 應 皆 是 將 四 個 氫 融 合 成 一 個 氦 ， 所 以 在 恆 星 核 心 物 質 的 總 數 逐 漸 減 少 。 每 一 氫 融 合 反 應 後 ， 所 生 成 的 氦 原 子 核 對 星 核 氣 壓 的 貢 獻 與 氫 原 子 核 相 當 ， 但 原 子 核 的 總 數 下 降 ， 導 致 氣 壓 也 略 微 降 低 ， 重 力 壓 將 星 核 稍 微 壓 縮 。當 星 核 收 縮 ， 核 心 的 溫 度 上 昇 ， 氫 融 合 反 應 的 速 率 升 高 ， 產 生 更 多 的 輻 射 能 ， 恆 星 也 變 得 更 亮 。 增 加 的 能 量 向 外 傳 遞 ， 使 恆 星 的 外 層 膨 脹 且 表 面 溫度 下 降 。 故 恆 星 在 進 入 主 序 帶 後 ， 隨 著 星 齡 增加 ， 體 積 會 緩 慢 增 加 ， 亮 度 逐 漸 升 高 ， 但 表 面 溫 度 反 而 下 降 。

7 恆 星 的 一 生 二 不 均 勻 的 主 序 星 所 以 主 序 星 的 核 心 區 ， 氫 與 氦 的 比 例 會 隨 著 年 齡 逐 漸 發 生 改 變 。 除 此 之 外 ， 恆 星 能 量 產 生 的 狀 態 與 能 量 傳 輸 的 方 式 ， 也 都 會 發 生 變 化 。 受 到 上 述 因 素 的 影 響 ， 主 序 星 的 性 質 會 隨 星 齡 而 略 有 變 化 。 在 H-R 圖 上 主 序 星 的 分 佈 並 不 是 呈 線 狀 ， 而 是 分 佈 在 一 個 帶 狀 的 區 域 上 – 主 序 帶 。在 主 序 帶 上 ， 零 齡 主 序 星 是 在 主 序 帶 的 下 端 ， 隨 著 星 齡 的 增 加 ， 逐 漸 向 右 上 方 移 動 。 當 主 序 星 移 至 主 序 帶 的 上 緣 時 ， 星 核 的 氫 燃 料 已 經 耗 盡 ， 核 心 的 氫 核 融 合 反 應 也 終 止 了 ， 恆 星 即 將 離 開 主 序 帶 ， 並 走 上 死 亡 之 旅 。 演 化 歷 程 主 序 星 — 白 矮 星 — 黑 矮 星恆 星 無 輻 射 層 ， 以 對 流 的 方 式 傳 輸 能 量 ， 因 此 恆 星 物 質 的 分 佈 很 均 勻 。 氫 融 合 反 應 速 率 非 常 緩 慢 ， 恆 星 的 主 序 星 生 命 期 非 常 長 ， 宇 宙 誕 生 初 期 所 產 生 的 這 類 型 恆 星 ， 尚 在 主 序 帶 上 。這 類 低 質 量 恆 星 ， 星 核 氫 融 合 反 應 終 止 後 ， 會 進 行 重 力 塌 縮 ， 重 力 位 能 轉 成 核 心 熱 能 ， 但 未 高 到 能 夠 觸 發 氦 核 融 合 的 溫 度 。 當 重 力 位 能 耗 盡 後 ， 黑 矮 星 是 這 類 恆 星 演 化 的 終 點 。

8 流 星 介 紹 流星雨通常是指彗星或小行星經過地球軌道附近並留下塵埃，當地球經過塵埃帶就形成流星雨(如下圖)。地球公轉所經過的軌道上，有著數不盡的宇宙塵埃，被地球吸引後進入地球大氣層，因產生高熱而燃燒，於是我們有時候可以看到流星拖著長長的尾巴。大部份的流星都會在大氣層燃燒完畢，但塵埃若是過大無法燃燒完畢便會掉到地面上，此時就稱為隕石。流星雨的發生時間每年差異不大，但數量不易預測，不過通常彗星回歸的第一年比較壯觀，而後每年遞減，直到再次回歸時又會突然增加，以獅子座流星雨來說，他的母彗星週期為33年，最近一次回歸是在1998年，所以1998年11月及1999年11月的獅子座流星雨將會十分壯觀。

9 宇 宙 中 黑 洞 一 甚 麼 是 黑 洞 ? 黑 洞 是 一 個 時 空 的 黑 暗 區 ， 由 一 些 質 量 頗 大 的 星 體 經 重 力 塌 縮 後 所 剩 餘 的 東 西 。 它 的 基 本 特 徵 是 有 一 個 封 閉 的 視 界 。 這 視 界 就 是 黑 洞 的 邊 界 ， 一 切 外 來 的 物 質 和 輻 射 可 以 進 入 這 視 界 以 內 ， 但 視 界 內 任 何 物 質 都 不 能 從 裡 面 跑 來。 黑 洞 是 怎 樣 出 現 ? 當 一 顆 質 量 相 當 大 的 星 體 的 核 能 耗 盡 後 ， 沒 有 輻 射 壓 力 去 抵 抗 重 力 ， 平 衡 態 不 再 存 在 ， 這 星 體 將 全 面 塌 縮 ， 成 為 中 子 星 。 若 其 質 量 仍 大 於 三 個 太 陽 質 量時 ， 那 麼 連 中 子 簡 併 氣 體 壓 力 也 不 能 平 衡 重 力 ， 星 體 將 斷 續 塌 縮 至 它 的 重 力 半 徑 (rg) 範 圍 之 內 ； 這 時 ， 引 力 之 大 足 以 使 一 切 粒 子 ， 包 括 光 子 ， 都 被 引 回 星 體 本 身 ， 不 能 外 逸 。 這 就 形 成 黑 洞 。 註 ： 重 力 半 徑 又 稱 史 瓦 半 徑 ， 它 只 與 體 的 質 量 成 正 比 。

10 宇 宙 中 黑 洞 二 黑 洞 的 參 數 要 了 解 一 顆 星 體 ， 我 們 需 要 很 多 參 數 ， 但 當 它 塌 縮 成 為 一 個 黑 洞 ， 任 何 物 質 都 不 能 逃 離 它 ， 因 此 我 們 是 無 法 觀 測 到 任 何 有 關 它 的 信 息 。 根 據 研 究 ， 只 有 三 個 基 本 參 數 ， 質 量 、 電 苛 和 旋 轉 ， 我 們 才 能 在 遠 距 離 探 測 到 ， 這 就 是「 黑 洞 沒 有 毛 髮 」的 定 理 。理 論 上 ， 黑 洞 可 按 積 分 成 小 、 中 和 大 三 類 ， 已 有 好 些 証 據 顯 示 ， 中 型 黑 洞 是 大 星 體 在 其 生 命 終 結 時 ， 星 體 內 陷 和 坍 塌 後 所 留 下 的 遺 骸 ， 而 大 型 黑 洞 則 存 在 於 很 多 星 系 中 ， 可 能 包 括 我 們 身 處 的 星 系 。 黑 洞 的 界 限 當 一 個 黑 洞 形 成 後 ， 所 有 物 質 都 會 向 中 心 場 縮 成 高 一 個 非 常 細 小 的 質 點 ， 稱 為 奇 點 ， 黑 洞 的 表 面 層 稱 為「 事 件 穹 界 」。 而 這 表 面 層 和 中 心 奇 點 的 距 離 就 是 史 瓦 半 徑 。 任 何 物 質 要 從 黑 洞 的 史 瓦 半 徑 跑 到 外 面 去 ， 它 的 逃 離 速 度 便 要 大 於 光 速 。 但 根 據 狹 義 相 對 論 ， 光 速 是 速 度 的 極 限 ， 因 此 ， 一 切 物 質 到 了 事 件 穹 界 便 扯 向 中 心 的 奇 點 ， 永 不 能 逃 出 來 。

11 尋 找 外 星 人 　看過「接觸未來」這部電影嗎？影片中女主角守著望遠鏡監聽任何可能是外星人的訊號，這個計劃並非虛構，而是一項己經實施了四十年的長期計劃，雖然這個監聽計劃曾被中斷，但是並沒中斷人類尋找外星生命的努力。由於宇宙太大了，即使用光速旅行，也很難在短時間內探索整個銀河系，我們本銀河系寬約十萬光年，就算我們有一艘光速太空船，來回一趟也需要二十萬年，更不用去談其他更遠的銀河系了，因此便有另外一種尋找外星生命的想法：那就是假設外星人也會使用無線電通訊，如果我們用全頻道的偵測儀器對著天空全天侯接收電訊，一定可以接收到地球以外的訊號，然後再分析外來訊號是否為智慧生命所發出的。 這種想法不需要去遙遠的宇宙旅行，理論上亦可行，只需在地面建造大型無線電望遠鏡即可，然而，這樣的計劃所收集的資料太過龐大，以致於有太多資料尚未分析是否為智慧生命所發出的訊號，因此，這個計劃的研究小組(SETI)才想出另一個有趣的構想：那就是利用全世界的電腦來幫助計算與分析，如果你願意加入這個尋找外星人的計劃，成為第一個發現外星生命的人，你現在也可以在家裏或公司來執行這項計劃。

12 水星(Mercury)  太陽系的九大行星中，距離太陽最近，體積最小 的是水星，中國古代行星天文學家稱它為辰星。水星以橢圓形軌道，反時針方向繞太陽公轉。軌 道很小，公轉一周只88天(這個數字，中國在戰國時 代就已精確算出，西方直到西元176年，才由希臘天 文學家測量出來)，但自轉一周卻要59天，因為體積 最小，故脫離速度很小，沒有大氣存在。西元1975年，無人太空船水手10號登陸水星，拍 攝了不少的水星表面照片，並做了一些偵測。水星的組成和地球最相似，但體積比地球小，由質量產生的重力加速度約 是地球的38％，也就是說在地球上重45公斤的人，在水星上只重約17公斤。水星表面覆蓋著一層矽酸鹽礦物的顆粒，有寬廣的平原、盆地、山脊、懸 崖、以及眾多的火山口。科學家認為，這些火山口是隕石撞擊而形成的。   水星十分接近太陽，向太陽那一面的溫度，據估計高達500℃以上，可將 錫、鋁、鉛等金屬熔化；但背對太陽的一面，無法長期受到太陽照射，溫度可 低到零下120℃。由於水星極端的溫度，又缺乏氧氣，科學家們認為，在地球上生存的動植 物，不可能在水星上生存，不過可能有原始生命存在，科學家們還在探索中。

13 金星(Venus)  從地球上看，除了太陽和月亮之外，金星是 天空裡最亮的星星。中國古時都叫它「太白星」 或「太白金星」。西洋人說它是「愛神星」。人 們對金星特別喜愛，認為這顆星能帶給人們吉祥 。 金星的軌道比地球小，運行的速度較快，所 以一年當中我們看金星，有時在太陽東邊，有時 在太陽西邊。有時，在早晨的時候，金星會在東方天空出現，這時金星在太陽西邊，太 陽在東方地平線下面。太陽升上地平線時，強烈的陽光把所有星星都蒙蔽住， 這時金星不見了。故金星又被叫做「啟明星」或「晨星」，人們看見金星出現 ，就知道快要天亮了。有時，我們在傍晚可看見金星在西方天空閃爍，這時金星是在太陽的東邊 ，太陽在西方地平線下面。深夜時，金星就沈到地平線以下了，所以金星又叫 做「長庚星」或「昏星」。金星公轉一周約225天，自轉一周長達243天，其自轉方向竟然和其他行星 相反，由東向西。金星表層有濃厚的二氧化碳雲層，故發揮了強烈的溫室效應 ，地面溫度高達475℃。

14 地球(the earth) 地球將近有46億年的歷史。地球是人類居住的行星 ，也是距離太陽較近的第三個行星。地球是一個由鐵和岩石構成的球體，從北極到赤道 比南極到赤道距離稍長，南北極稍微扁平些，赤道稍微 鼓出。在遙遠的太空看地球，是個相當圓的球體。大氣層包裹著地球，裡面含有氧、氮、二氧化碳及 其他氣體。地球表面約3/4被水覆蓋，這些水形成海洋，有些海洋深達11000公尺，平 均深度約5000公尺。只有約1/4的地球表面是陸地，陸地上被土壤或沙所覆蓋。 約有1/5的陸地終年被冰雪覆蓋著，這些地區包括南極、加拿大一部分、阿拉斯 加、西伯利亞、格陵蘭等。地球表面至地心，可分為三層，分別是地殼、地函、地核。地殼由岩石構成，平均厚度32公里。地殼經常在改變，地球上部分為幾個 廣大的板塊，經過很長的時間，板塊移動會造成地球上的山脈，而亞洲的喜馬 拉雅山脈就是印度板塊和歐亞板塊相撞造成的。 地函也是由岩石構成的，溫度非常高，由接近地殼的1000℃到地函最底下 的3000至4000℃，厚度約有2900公里。地核分為兩部份，外地核厚約2220公里，可能是融化的鐵所構成；內地核 是一個圓球，厚約2400公里，可能是鐵、鎳、鈷等所構成。 在西元前三世紀，作伊拉多斯坦量出地球的圓周有39200公里，現在我們知 道的地球圓周幾乎正好是39200公里，他的計算相當正確。西元1810年，一位英國科學家卡文迪斯，量了地球的重量，當然他不可能 把地球放在秤上去量，他根據地心引力做了個實驗，在根據實驗結果來計算， 算出地球的重量是6.6×10的21次方噸，現在科學家用新式儀器測量地球重量， 得到的結果是5.975×10的21次方噸，可說他的測量也相當正確。

15 火星(Mars) 火星是最接近地球的一顆行星。火星的顏色火紅 ，故叫做「火星」。中國古代叫它「熒惑」，認為火 星出現是一個不吉祥的預兆。西洋人把火星當作戰神 ，認為火星是戰爭的象徵。九大行星中大氣層、自轉週期、轉軸傾角、季節 變化等，均和地球最相似。火星有一層稀薄的大氣層 ，主要成分是二氧化碳、少量的氮、氧、氨、水氣。由於距太陽較遠，火星上赤道地區的白天氣溫最高只有30℃，夜間則降至 零下75℃。火星有兩顆衛星，是天文學家亞塞夫‧赫爾在美國海軍天文台發現的，一 顆叫做「戴模斯」直徑13公里，另一顆叫做「何博斯」直徑25公里。因為體積 很小，要用較大的12吋望遠鏡才能找到。年來科學家用光譜分析，知道火星上的氧、水蒸氣都很少。西元1976年 美國太空船海盜一號、海盜二號登陸火星，挖掘土壤分析，但是沒有發現生物 的跡象。

16 木星(Jupiter)  是太陽系最大的一顆行星。中國古代天文家叫 它為「歲星」。木星的體積超過地球千倍，質量也 超過地球的300倍以上。利用望遠鏡看木星，只看到許多和它赤道平行 的暗色條紋，條紋之間，夾雜著稍帶紅棕色的小斑 紋。最顯著的是一塊紅磚色的大斑點，略呈橢圓形 ，長約50000公里。木星的衛星數目有15顆，其中 一顆比水星還大。木星表面是急速旋轉的氣體，大氣層厚達1000公里以上，主要成分是氫、 氦、氨、甲烷等。其中包括氣味很臭的氨氣、沼氣。氨氣和沼氣是不適於供人 類呼吸的氣體。據估計，木星表面的溫度大約是零下138℃。在這樣低的溫度下，氨氣已成 結晶，沼氣還是保持氣體的狀態。木星上如果有水，一定會結冰，沈在氣層下 面。一般的行星都是不發光，但木星經證實能發出一些微弱的光，它發出的能 量，經精確的量度，大約是所吸收太陽能的兩倍。西元1973年，美國發射先鋒十號太空船去探測木星，經飛行20個月，到達 木星的上空開始偵測，並把偵測的資料傳回地球。依傳回的資料顯示，木星雲 層表面的亮帶，有粉紅色、紅色、藍色。並證實木星的組成成分，氫占84％， 氦占15％，甲烷、氨和其他物質占1％。

17 土星(Saturn) 光環是土星最大的特徵。據推測光環原來可 能是一顆衛星，後來受到土星龐大的引力而破碎 為無數的小顆固體物質或冰晶碎片。土星有22顆衛星，由一些低密度的物質如氫 、氦、氨、甲烷、等所組成，平均密度只有水的 70％。其自轉週期僅約10小時，故兩極半徑比赤 道短12000公里，成為一個扁球體。

18 天王星(Uranus)  因為距離比較遠，肉眼看不清楚，故直到望遠 鏡發明後一百多年，天王星才偶然的被發現。 西元1781年的一個晚上，英國天文學家侯失勒 (F.W.Herschel)爵士，正在用他自製的望遠鏡做星象 觀測，突然看見一個模糊的圓形發光體。他立刻換 上高倍率的目鏡繼續觀測，結果發現這是一個星體 。經過幾個月不斷觀測，計算出它的軌道接近圓形，和彗星典型的狹長橢圓 形的軌道大不相同，這時他知道發現的是一顆行星，這是人類利用望遠鏡所發 現的第一顆行星，後來被命名為天王星。天王星是六等星，即使在晴朗的夜晚，也很難用肉眼辨認出來，如果用望 遠鏡觀測，是個稍呈橢圓形的藍綠色小星體，上面偶而有模糊的斑紋。天王星的體積約為地球的63倍，質量是地球的14倍多，有15個衛星，自轉 周期是17時14分，但公轉周期則需84年。它的大氣層含有豐富的甲烷，氣溫很 低。由於天王星距離太陽很遠，氣候的差異很小，它的表面溫度是-221℃。天王星是有環的行星，西元1986年，航海家2號發現天王星的2道環。到目 前為止，證實天王星有11道環，光環非常薄，光度又非常暗，不像土星環那麼 壯觀，在地球上用望遠鏡觀察時，不容易觀測到。最特別的是，它的赤道面與公轉軌道面的傾角達97.9度，幾乎是躺在軌道 面上，造成陽光會直射北極或南極。當陽光直射北極時，南半球便會處於黑暗 的冬季中，反之，北半球也會處於黑暗的冬季中。因，從天王星上看，太陽 是從西邊上升，往東邊落下，正好和其他行星上看到的情形相反。

19 海王星(Neptune) 王星距離太陽很遠，我們用肉眼是看不見 它的。海王星的發現，要歸功於法國天文學家勒威 耶、英國天文學家亞當斯的計算。他們計算天王 星軌道時，發現天王星的軌道相當混亂，故猜想 天王星外面必定還有一顆行星。因受了這顆行星 引力的影響，所以才會有不規則的軌道。他們預 測了這顆未知行星的位置。西元1846年9月23日，德國天文學家加爾在夜晚，根據天文學家勒威耶告訴 他這尚未發現的行星位置，用望遠鏡尋找，果然他找到了，於是就把這顆行星 命名為「海王星」。海王星自轉一周只需15小時又40分鐘，繞太陽公轉一周約要164年又10個月 。海王星有8個衛星。

20 月球(moon) 月球是地球唯一的天然衛星，也是距離地 球最近的天體，平均距離約為38萬公里。自古 以來，人們對月球有無限的憧憬，而編織了許 多動人的神話，直到近代，隨著科技的進步， 我們才對月球有了正確的認識。月球的直徑是3476公里，約為地球的1/4， 它的引力也僅為地球的1/6。月球是一個寂靜 荒涼的世界，沒有空氣，沒有水，也沒有生物 的存在。月球自轉一周是28天，晝夜各為14天 ，白天氣溫高達100℃以上，夜晚又降到零下 170℃以下，溫差極大。月球繞地球公轉的周期，與它的自轉周期完全一 致，故我們在地球上，永遠只看到月球的同一面，而 看不到月球的背面。月球本身並不發光，只是反射太 陽的光，月球、太陽、地球間的角度變化，使地球上 的人們看到圓缺盈虧及月蝕的現象。由阿波羅號太空人帶回來的月球岩石顯示，月球 的年齡約為46億年，和地球大約是同時形成的。月球 的表面有平原、高山、深谷，還遍佈了許多大大小小 的圓坑，這是遭隕石撞擊所造成的。月球的表面有平原、高山、深谷，還遍佈了許多大大小小的圓坑，這是遭 隕石撞擊所造成的。科學家認為月球的土壤包含了岩石和玻璃片，其中岩石的 成分是鋁、鈣、鐵、鎂、氧、矽、鈦。月球的直徑是3476公里，約為地球的1/4 ，它的引力也僅為地球的1/6。西元1969年7月20日，美國的阿波羅11號成功地登陸月球，實現了全人類探 訪月球的夢想，也使人類對月球有更多的了解。

21 流星(meteor) 在晴朗的夜晚，天空中長掉下一顆明亮的 星，一眨眼就不見了，這就是流星。流星有時 候還成群成堆一起掉下來，形成「流星雨」。在星際間漂浮著許多石質或土質大小顆粒 ，若是一顆這樣的微粒跟地球相遇，受地心引 力影響，以很快的速度飛入大氣層，向地面墜 落。在落到地面上空130公里到60公里的高度時，會因為摩擦產生高熱而燃燒， 化為氣體。這時候我們就看見一顆流星掉下來了。流星又叫隕星。雖然它的名字有個星字，卻根本不是星。許多石質或土質的微粒遇到地球時，就會形成一種美麗的天文景象—流星 雨。流星雨往往是彗星的殘骸，當彗星掃過地球時，尾部的碎粒一大陣一大陣 落向地球，就造成了流星雨。

22 隕石(meteorite) 如果闖入地球軌道的石質顆粒很大，在 空中沒有因燃燒而完全消失，落在地上，就 成為隕石。隕石的意思是天上掉下來的石頭，所以 隕石也叫大流星。落到地球上的隕石很多。據天文學家的估計，每天有100到200億塊，平均 每塊重一公絲，總重量達10到20噸。較大的隕石落下來能把地上砸個大坑。

23 彗星(comet)   彗星就是俗稱的掃帚星，當它出現在天空 時，可說是一個奇景。它有一個頭，拖著一條 長長的尾巴，發出很亮的光芒，像一把金色的 大掃帚掃過天空一般。以前彗星一出現，大家都認為是壞預兆， 不是鬧瘟疫，就是發生戰爭。隨著科學進步， 人們已經知道彗星的一些秘密，恐懼心變成了 好奇心和研究的欲望，反而盼望它出現。 彗星也是天體之一，在太陽系裡有成千成萬顆彗星，循著一定的軌道，繞 著太陽運行。不過彗星不是行星，它的軌道有的是拋物線形，有的是雙曲線形 ，有的是橢圓形。據科學家的估計，彗星和地球相撞的機率只有1/8000萬。然而在西元1910 年，地球就曾從一顆彗星的尾巴裡穿過，結果幸好安然無事。彗星是由岩石的碎片、金屬碎片和冷凝的氣體構成，如果有機會近看，它 就像一個大水球。彗星的頭總是在前面向著太陽，尾巴總是拖在後面背著太陽 。大科學家牛頓研究彗星的行蹤，他發現彗星是受了太陽的引力而繞日運行 的。英國天文學家哈雷更進一步，證明彗星有一定的軌道，他發現在西元1531 年、西元1067年出現的彗星十分相像，他想也許是同一顆彗星重複出現，故他 推測彗星大概每隔75年或76年就接近地球一次。於是他預測彗星在西元1758年會出現，結果被他說中了，這顆彗星就被命 名為哈雷彗星。