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在茫茫宇宙中，有我们肉眼看得见的群星闪烁，既有恒星、行星、卫星、流星、彗星等星体，也有我们肉眼看不见的尘埃、气体、类星体、黑洞及各种射线源等，所有这些物质通称为天体。各种天体之间既相互吸引又相互排斥，按一定的规律组合在一起不停地运动着。这些不断变化的天体组成了浩瀚的宇宙。
包含了大量恒星和无数星际物质的天体系统称为星系。太阳所在的星系叫银河系，银河系以外的其他星系统称为河外星系。
银河系是由1500亿～2000亿颗恒星和无数星际物质组成的。在晴朗的夜空，常可以看到一条群星闪烁的银灰色光带，这就是银河。其实它是一个巨大的中间厚、四周薄的旋涡状“银盘”，众多的恒星围绕着银河系的质心——银核旋转(图1-1)。银盘中央是恒星高度密集区域，近球形称为核球；银盘外围恒星稀疏呈扁球状，称为银晕。从垂直银河系平面的方向看，银盘内恒星和星际物质在磁场和密度波影响下分布并不均匀，而是由核球向外伸出的四条旋臂组成旋涡结构(图1-1B)。旋臂是银河系中恒星和星际物质的密集部位。银河系的直径约为10万光年，中心厚度约1万光年(1光年等于光在1年中所走过的路程，约为1013km)。
图1-1 银河系结构示意图
(据刘本培，2000)
太阳是银河系众多恒星中的普通一员，位于银盘中心平面(银道面)附近和一条旋臂(猎户座旋臂)的内缘，距银核约3万光年。太阳本身是一个炽热的球体，它的表面温度大约为5500℃，中心温度高达1.55×107℃，其质量约为1.989×1033g，直径可达1.39×106km；太阳的平均密度为 1.41g/cm3，中心密度为 160g/cm3，中心压力可达3.44×1015Pa。在太阳上最丰富的元素是氢，约占其总量的71%，其次为氦，约占27%。这些元素在超高温、超高压的环境下，产生热核反应，氢聚变为氦，同时释放出巨大的能量。
以太阳为中心的天体系统，称太阳系。太阳占太阳系总质量的99.87%。它以极大的引力控制着整个太阳系，使其他天体都围绕着它进行公转。在太阳系中共有八颗大的行星，按其与太阳距离的远近，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星(图1-2)。在太阳系中还有数以万计的小行星，从1801年发现第一颗小行星以来，已经确定轨道的小行星约4000个，未能确定轨道的就更多，可能在1万个以上，小行星主要集中分布在火星与木星轨道之间。除此之外，在太阳系中还有彗星及行星的卫星(如月亮)等。
图1-2 太阳系八大行星轨道位置示意图
太阳系八大行星按其物理性质可分为两类：一类以地球为代表，称为类地行星，因为它们离太阳近，又叫内行星，内行星有水星、金星、地球和火星，它们的共同特点是质量和体积小，密度大，以固体物质为主，自转速度较慢；另一类以木星为代表，称类木行星，因其离太阳较远，又叫外行星，外行星有木星、土星、天王星、海王星，其共同特点是质量和体积大，密度小，以流体为主，自转速度较快(表1-1)。
地球、太阳系、银河系、宇宙的起源历来是人们关注的问题。人类最初对宇宙的认识始于美丽的神话和传说。随着人类的进步，对宇宙的认识逐渐由近而远、由表及里不断深入。特别是在牛顿力学体系下对宇宙有了一个全新的认识，形成了很多种宇宙起源假设理论。
表1-1 八大行星基本数据
注：-表示逆时针转。
当代宇宙起源假设中，大爆炸宇宙学说是最有影响的一种学说。1946年俄裔美国天文学家伽莫夫根据宇宙膨胀的现象提出了大爆炸学说，即宇宙起源于150亿年前的一次大爆炸。大爆炸发生后的大约10-43s，宇宙进入了“普朗克时代”，这个时代的物质密度、空间尺度、时间经历都处于极限状态，温度可达1032K；当温度下降到1013K时，宇宙进入了“强子时代”，这时的宇宙有大量的质子、中子和其他粒子发生强相互作用；大爆炸之后大约1s，宇宙进入“轻子时代”，以电子、中微子和其他粒子发生弱相互作用为特征，并辐射出光子；大约1min后，宇宙进入“辐射时代”，此时的温度仍高达1010K，光辐射能量达到极大值，并逐渐开始简单的核合成；核合成时期结束之后，宇宙经历了“物质时代”，当温度下降到4000～3000K时，电子和质子几乎全部结合成氢原子。至10亿年前后星系开始形成，50亿年前后出现首批恒星，太阳系的形成则在100亿年前后。
关于太阳系的起源，到目前为止已有50余种假说，可以归纳为三大类：一类为星云说，这种假说认为太阳系所有天体是由同一个星云物质形成的，其附近有超新星爆发提供核能量；另一类假说为灾变说，认为先有一个原始的太阳，在后来在另一个天体的吸引或撞击下分离出大量的物质，形成行星和卫星等天体；还有一类假说为俘获说，即先有一个原始太阳，以后太阳俘获了银河系中的其他物质，形成了行星和卫星等天体。
近30年来，随着天文学的巨大进步，科学家们建立了关于现代太阳系起源的假说，基本包括以下四个阶段(图1-3)。
图1-3 太阳系起源四阶段图示
(据吴泰然等，2003)
Ⅰ.第一阶段：原始太阳气尘云与邻近的一颗即将成为超新星的星。
Ⅱ.第二阶段：超新星爆发，原始太阳气尘云在超新星影响的范围之内，并从超新星的爆发中获得能量和重元素、放射性同位素等。
Ⅲ.第三阶段：在超新星能量的推动下，太阳气尘云开始旋转并逐步形成中心的太阳。当太阳达到一定大的时候，内部开始发生热核反应，年轻的恒星，尤其是质量大的恒星开始向外抛射物质，在太阳系外围形成环绕太阳的环。
Ⅳ.第四阶段：太阳系的中间部分形成太阳，环绕太阳的环逐渐凝聚成星子，并以星子为中心逐渐形成行星，行星的卫星也有着相似的过程。
太阳系形成初期，太阳周围的原始行星云和太阳都快速地旋转着，渐渐地被磁流体动力所减缓，使太阳系中的惯量重新分配，在太阳系星云的演化中，太阳可能以电磁力或湍流对流的形成向行星转移惯量。
对太阳系起源的各种假说，都有其不完善的地方，随着科学技术的发展，人们对宇宙的认识会逐渐加深，对地球和太阳系起源的认识也一定能更切合实际。
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