初二物理宇宙探秘

太阳系（Solar System）就是我们现在所在的恒星系统。它是以太阳为中心，和所有受到太阳引力约束的天体的集合体：8颗行星、至少165颗已知的卫星,和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。
广义上，太阳系的领域包括太阳、4颗像地球的内行星、由许多小岩石组成的小行星带、4颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩石、被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。
依照至太阳的距离，行星序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，（离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星）8 颗中的7颗有天然的卫星环绕着，这些星习惯上因为地球的卫星被称为月球而都被视为月球。在外侧的行星都有由尘埃和许多小颗粒构成的行星环环绕着，而除了地球之外，肉眼可见的行星以五行为名，在西方则全都以希腊和罗马神话故事中的神仙为名。

宇宙的故事

几千年来，人类一直相信宇宙是永恒的。回溯到亘古，夜空中的群星或许早已存在了无限久，而它们也应该会像今夜那样一直闪耀下去，年复一年，直至永远。后来，人们又意识到了我们的地球，太阳，甚至太阳系所在的整个星系，都只是浩瀚星海中的一个普通岛屿而已。整个宇宙从最大的视角上看应该是非常均匀的——我们所处的角落，应该和宇宙中每一个遥远的角落异常地相似，这就是所谓的哥白尼原理（Copernican Principle）。这样，环绕我们的宇宙不仅在时间上无限，在空间上也是无垠的。

然而到了20世纪初，当Einstein试图运用他的广义相对论方程来描述这样一个静态的宇宙时，却碰到了一个问题。当时，Einstein已经理解了物体之间的万有引力其实是物体的质量弯曲周围时空的几何体现。如果向一个静态的均匀宇宙加入星系，恒星，星际气体等等之类的物质，它们就会相互吸引，导致空间必需收缩。这样一来，宇宙无法在时间上永恒地存在下去。于是，无奈的他在方程里添加了人为的一项——一个“宇宙学常数”（the cosmological constant）。这一项引入了充满空间的奇怪的“负压强”，平衡了物质之间的吸引。

可是没过了多久，天文学家Hubble在他的望远镜里惊讶地发现宇宙并不是静态的。通过测量来自遥远星系星光的向红端移动的红移（redshift）效应，他发现所有的星系仿佛都在离我们远去。更奇怪的是，距离我们越远的星系，它们的退行速度就成比例地越大。一个很自然的解释就是，整个宇宙的空间在不断地膨胀，正如被吹大的气球膜上的任何两点，它们间的距离不停地在变大。至于物质之间的吸引，则暂时只能减缓这样的膨胀，因为这种趋势具有巨大的惯性。一个动态的宇宙是革命性的观念，以至于Einstein后悔他引入宇宙学常数是他“一生最大的错误”。

膨胀的宇宙带给人们两个启示。

首先，如果回溯过去，宇宙会比今天要小得多，星系之间曾经彼此靠得很近。宇宙在过去物质分布的密度也会比今天要大，相应地也要比今天热得多。以远小于光速运动的重的物质，简称为物质（matter），它们的能量密度会随时间按照空间体积的反比被稀释。而另一类以光为代表的物质，统称为辐射（radiation），则以光速运动，它们的数量不仅会随着空间膨胀被稀释，它们的波长还相应地被拉长，从而能量变得越来越小。最终，它们的能量密度随时间按照体积4/3次方的反比减小。这样，即使今天宇宙中辐射的量相比于物质来说微不足道，在足够早的过去它却会占主导地位。