Astronomy 版 (精华区)

    "宇宙是有限的还是无限的？有没有中心有没有边？有没有生老病死有没有年
龄？"这些恐怕是自从有人类的活动以来一直被关心的问题。为了有一个更清楚的
答案，让我们先来看看它的组成和结构吧。宇宙中的天体绚丽多彩，表现出了极高
的层次性。

    (1) 行星

    我们居住的地球是太阳系的一颗大行星。太阳系一共有九颗大行星：水星、金
星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了大行星以外，还有
60多颗卫星、为数众多的小行星、难以计数的彗星和流星体等。他们都是离我们地
球较近的，是人们了解的较多的天体。那么，除了这些以外，茫茫宇宙空间还有一
些什么呢？

    (2) 恒星和星云

    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，恒星
就是象太阳一样本身能发光发热的星球。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。银河系里就
发现1000多个这样的星团。

    在恒星世界中还有一些亮度会发生变化的星-变星。它们有的变化很有规律，
有的没有什么规律。现在已发现了2万多颗变星。有时侯天空中会突然出现一颗很
亮的星，在两三天内会突然变亮几万倍甚至几百万倍，我们称它们为新星。还有一
种亮度增加得更厉害的恒星，会突然变亮几千万倍甚至几亿倍，这就是超新星。

    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。

    (3) 银河系及河外星系

    随着测距能力的逐步提高，人们逐渐在越来越大的尺度上对宇宙的结构建立了
立体的观念。这里第一个重要的发展，是认识了银河。它包含两重含义，一是了解
了银河的形状，二是认识了河外天体的存在。

    银河系是太阳所属的一个庞大的恒星集团，约包括1011颗恒星。这种恒星集团
叫星系。银河系中大部分恒星分布成扁平的盘状。盘的直径为25kpc（千秒差距，
1秒差距＝3.26光年＝3.09亿亿米），厚度约为2kpc。盘的中心有一球状隆起，称
为核球。盘的外部由几条旋臂构成。太阳位于其中一条旋臂上，距离银心约7kpc。
银盘上下有球状的延展区，其中恒星分布较稀疏，称为银晕。晕的总质量约占整体
的10%，直径约为30kpc。我们的太阳，就其光度，质量和位置讲，都只是银河系中
一个极普通的成员。

    此外重要的是，并非天穹上一切发光体都是银河系的一部分。设想有一个类似
银河系的恒星集团，处于500kpc的距离上（银河自身大小为30kpc）。其表观亮度
与2pc远处一颗类似太阳的恒星是一样的。因此对天穹上的某个光点，只有测定它
的距离，才能区分它是银河系内的恒星还是银河系外的另一个星系。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，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。

    星系的质量差别很大。银河系的质量约为1011M⊙(太阳质量单位)。在明亮的
星系中，这是典型的大小。质量很小的星系太暗，不易看到。小星系的质量可低达
106M⊙。星系的典型尺度为几十千秒差距。若对视星等在23等以内的星系作统计，
星系总数在109以上。

    20世纪60年代以来，天文学家还找到一种在银河系以外象恒星一样表现为一个
光点的天体，但实际上它的光度和质量又和星系一样，我们叫它类星体，现在已发
现了数千个这种天体。

    (4) 星系团

    当我们把观测的尺度再放大，宇宙可看成由大量星系构成的"介质"，而恒星只
是星系内部细致结构的表现。这样，为了了解宇宙结构，需关心星系在空间的分布
规律。

    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。大约只有10%星系属于这种大星系团。大部分星系只结成十几、几十
或上百个成员的小团。可以肯定的是，星系团代表了宇宙结构中比星系更大的一个
新层次。这层次的尺度大小为百万秒差距，平均质量是星系平均质量的100倍。

    (5) 大尺度结构

    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。

    总之，若把星系看成宇宙物质的基本单元，那么星系的分布状况就是宇宙结构
的表现。现在看来，直至50Mpc的尺度为止，星系的分布呈现有层次的结构。这就
是我们对宇宙面貌的基本认识。