開心笑的部落格

對於行星都在同一個軌道平面內這一點，最合理的天文學推測是：它們是由同一薄層物質生成的。 

目前流行的理論認為，太陽係原先是一團巨大的塵埃和氣體，最開始時是旋轉的球體。 在它本身所具有的重力影響下，它逐漸凝聚起來，因此旋轉會加快，以保持角動量的守恆。 

隨著這團星雲越來越凝聚，轉得也越來越快，由於離心力的作用，一部分物質會被從赤道平面上甩出去。 這部分被甩出去的物質只佔整體的百分之幾，它們在星雲中心的主體位置外圍形成一個巨大的薄層。 由於某種原因（至於具體是什麼原因，大家還沒有一致的看法），從這一薄層物質中，又凝聚出各個行星，而星雲的中心主體則變成了太陽，各行星在原來的薄層的位置上繼續運轉。 正因為如此，它們幾乎都在同一個平面——太陽的赤道平面上旋轉。 

由於同一個原因，各行星在凝聚的過程中所形成的各個衛星，一般也都在同一個平面上，它們也與各個行星的赤道平面相合。 

至於例外的情況，則被認為是整個太陽系形成許久以後發生的劇烈變故造成的。 冥王星在與地球運轉平面成十七度角的平面上運行（其它各行星都沒有這樣傾斜的軌道）。 有些天文學家認為，冥王星原先可能是海王星的一顆衛星，後來有某種大變故使它擺脫了海王星。 海王星目前的一顆最大的衛星“特瑞敦”並不在海王星的赤道平面上運行，這也是這顆行星發生過大災變的另一個證據。 

木星有七顆位於外圍的小衛星不在它的赤道平面上。 土星的最外面一顆衛星也是這樣。 這些衛星可能在形成太陽係時都不是在它們目前所處的位置上形成的，而是很久以後才被這些大行星俘獲過來的小行星。 

在火星和木星之間運行的小行星當中，有許多小行星的軌道平面都有很大的傾角，這也同樣是發生過災變的跡象。 這些小行星原先很可能是一顆和各行星在同一個平面裡運行的較小的行星。 在太陽系形成後許久，可能是一次爆炸或一系列爆炸使這顆苦命的行星裂成許多小塊，走上各自的軌道，其中有許多和原先的軌道大不相同。 

彗星有各種各樣的運行平面。 對此，有些天文學家認為，在太陽系的邊遠處——離太陽大約有一光年上下——存在著一個延伸得很遠的彗星星雲。 它們很可能是在發生普遍的收縮和赤道平面上出現薄層物質之前、就由原先的球狀星雲的外層凝聚成的星體。 

當一顆彗星由於偶然的機會，從這個球層上掉了下來，落入太陽系內部時（這可能是由於遙遠恆星的引力影響），它就會在任何一個平面上繞太陽運行起來。

１８５０年，一位名叫卡林頓的英國天文學家在觀察太陽黑子時，發現在太陽表面上出現了一道小小的閃光，它持續了約５分鐘。 卡林頓認為自己碰巧看到一顆大隕石落在太陽上。 

到了２０世紀２０年代，由於有了更精緻的研究太陽的儀器。 人們發現這種“太陽閃光”是普通的事情，它的出現往往與太陽黑子有關。 例如，１８９９年，美國天文學家霍爾發明了一種“太陽攝譜儀”，能夠用來觀察太陽發出的某一種波長的光。 這樣，人們就能夠靠太陽大氣中發光的氫、鈣元素等的光，拍攝到太陽的照片。 結果查明，太陽的閃光和什麼隕石毫不相干，那不過是熾熱的氫的短暫爆炸而已。 

一個原子的直徑，大體上說，約為１０ ^-8厘米。 在普通的固體和液體中，原子與原子之間靠得很近。 實際上是相互接觸的。 因此，普通固體和普通液體的密度取決於以下三個因素：一是原子的大小，二是原子在其中的密集程度，三是單個原子的重量。 

在普通的固體當中，密度最小的是固態氫，它的密度是每立方厘米０．０７６克。 密度最大的是稀有金屬鋨，它的密度為每立方厘米２２．４８克。 

如果原子是一個不可壓縮的固態小球，那麼鋨應當是所有物質當中密度最大的了。 這樣，一立方厘米物質的重量絕不可能超過一公斤，當然就更談不上會有幾噸重了。 

但是原子並不是固態的，新西蘭出生的物理學家盧瑟福早在１９０９年就曾經證明，原子中的大部分空間是空的。 原子的外圍只含有非常輕的電子，原子的９９．９％的質量都集中在其中心的原子核內。 

原子核的直徑約為１０ ^-13厘米（或者說約為原子本身直徑的１／１００，０００）。 如果一團物質中的原子能被很緊很緊地擠壓到一起，以致其中的電子都被推開，原子核被迫相互接觸，那麼，這團物質的直徑就會縮小到只有原來直徑的１／ １００，０００。 

如果我們的地球被壓縮成為一團原子核，其中的所有物質就將被擠壓成一個直徑只有１２８米的球體。 太陽如果也受到這樣的擠壓，它將成為一個直徑只有１３．９２公里的球體。 如果宇宙的全部已知物質都被轉換為相互接觸的原子核，那麼，它們將會成為一個直徑為幾億公里的球體，可以綽綽有餘地納入太陽系的小行星帶中。 

恆星中心的熱和壓力能夠破壞原子的結構並使原子核開始擠壓到一起。 太陽中心的密度要比鋨原子的密度大得多，但是其中的一個個原子核仍然可以不受阻礙地自由運動，其中的物質仍然呈氣體狀態。 有一些恆星卻幾乎完全由這樣一些已被破壞的原子所組成。 例如，天狼星的伴星就是一顆並不比天王星大的“白矮星”，但是它的質量卻和太陽一樣大。 

原子核是由質子和中子組成。 所有質子都帶有正電荷並會相互排斥，因此不可能把一百個以上的質子集合在一處。 然而中子是不帶電荷的，在適當的條件下，無數中子能夠積聚在一起而形成一顆中子星。 人們認為脈衝星就是這樣的中子星。 

如果太陽一旦變為一顆中子星，它的全部質量將會被擠壓成一個直徑只有現有直徑的１／１００，０００的球體，或者說將成為一個體積只有現有體積的１／１，０００ ，０００，０００，０００，０００的球體。 這樣一來，它的密度將會是其現在密度的１，０００，０００，０００，０００，０００倍。 

太陽目前的總密度是每立方厘米１．４克。 如果它一旦變為中子星，它的密度就將成為每立方厘米重１，４００，０００，０００，０００，０００，０００克。 

這就等於說，中子星上的每一立方厘米物質重達１，４００，０００，０００，０００噸（１４億噸）。

根據最新的天文學理論，星系最初是一團團巨大的氣塵凝聚體，這些氣塵凝聚體緩慢地旋轉，分裂成為湍動的渦流，最後凝結成為恆星。 在大量形成恆星的天區，所有的氣塵實際上都會分別和其中某一顆恆星結成一體，因而氣塵很少會或者完全不會留在星系空間中。 在球狀星團中，在橢球星系中以及在旋渦星系的中心部分，情況確實是這樣。 

但是在旋渦星系的外緣，這種過程就不會進行這樣徹底。 由於所形成的星星為數較少，所以留下的氣塵就會多一些。 正因為我們處在銀河系的旋臂上，所以我們能看到塵雲在銀河的輝光中形成一些暗斑。 銀河系的中心也正是被這些塵雲遮住，才顯得模糊不清。 

說真的，對這個問題，我們現在還回答不出來，除非科學家登上火星並進行研究，否則，我們可能永遠不會知道。 

不過，根據目前我們所掌握的知識來看，火星上是有希望存在生命的。 誠然，火星探測器“水手九號”從火星上方１６００公里的位置上，對火星的所有區域進行了觀察，並沒有發現什么生命跡象。 但是，如果用同樣的方法，在同樣的高度向地球窺探，也同樣不會發現地球上的生命跡象。 

火星的大氣十分稀薄，只有地球上大氣密度的百分之一，而且，它的成分幾乎都是二氧化碳。 還有，火星離開太陽的距離是地球的一倍半，那裡的溫度會像地球南極洲地區夜間的溫度那樣低。 而在它的兩極地帶，低溫會使二氧化碳凍結成為固體。 

如果沒有特殊的保護措施，人類是無法在這種環境裡生存的。 事實上，地球上的任何動物都無法在那裡生存。 到火星上去的“地球人”只能在室內或地下洞穴裡生活，然而，這是不是就意味著火星上不存在能適應火星條件的高級生命形態呢？ 應該說，存在的機會是很小的，但不能完全排除。 

那麼，簡單的生命形態——像地衣一類的植物和細菌類的微生物——會不會存在呢？ 它們存在的機會要大得多，或許，火星上的環境對它們還是相當不錯的哩。 大家知道，過去人們曾希望月球上有可能存在著簡單的生命形態，這種希望現在正在逐漸破滅，但火星上的條件要比月球上好得多。 火星離開太陽比月亮離太陽遠，又有一層可以起一些保護作用的大氣，因此，火星所受到的會把形成生命所必須的複雜分子破壞掉的強烈太陽輻射會少一些。 

還有，由於火星比月球冷，又比月球大，它就更能成功地把造成生命起源的揮發性物質保留下來。 火星上有豐富的二氧化碳，肯定還含有水分。 有了這些東西，生命就能夠形成，既然地球上有某些十分簡單的生命形態可以在類似火星的條件下繼續生存下去，那麼，從一開始就適應於火星上的條件的生命形態，就更應當如此了。 

“水手九號”所拍攝的照片表明，火星上的條件不一定總象目前那樣嚴酷：火星上有火山地帶，有一座大火山叫尼克斯·奧林匹亞，這座山的直徑比地球上的任何一座火山都要大上兩倍。 這表明火星從地質學上說是一個活躍的世界，它正處在變化之中。 

火星上有一些曲折的線條，大家都覺得這些東西看起來像是河道，有的天文學家甚至認為，這些線條的外表就能說明，不久以前（從地質學上說），這裡有水流過。 還有一點，火星兩極的冰冠看起來似乎有周期性的消長變化。 

可能火星會交替著經歷兩種狀態。 一種是漫長的冬天，這時候，大部分大氣都凍結了，只剩下極其稀薄的一點兒（目前正是如此）；另一種是漫長的夏季，這時候，全部大氣都將化為氣體，大氣層會跟地球的一樣稠密。 

也許，火星上的生命目前正在火星的土壤裡休眠，一到長夏來臨，大氣濃厚起來，水也流動起來時，那裡的生命就會比我們目前所想像的更加欣欣向榮地生長起來。

月球的引力造成地球兩側海水的升漲，形成每日兩次的漲潮。 隨著地球從西向東自轉，這兩次漲潮——一次永遠衝著月亮，另一次則背著月亮——在地球上從東向西移動。 

潮水在地球上運動時，會在白令海和愛爾蘭海這樣的淺海海底掠過。 這樣會造成摩擦，把轉動的能量變成熱。 由於地球的轉動能就這樣慢慢地消耗著，我們這顆星球的繞軸自轉就會放慢。 潮汐對地球旋轉所起的作用就像一副車閘，結果，每隔一千年，地球上的一天就會延長一秒鐘。 

在月球引力影響下位置升高的不只是海洋。 地球的固態地殼也相應發生變化，不過不那麼容易注意到就是了。 岩層會沿著地球產生兩次輕微的凸起，一次朝著月亮，一次在地球的另一面。 在岩石繞著地球凸起的過程中，岩層之間的摩擦力也消耗著地球的轉動能量。 當然，這種凸起並不造成岩石環繞地核的轉動，但是，當我們這個行星運動而使各個不同的部分在月亮下面經過時，這種凸起會此起彼伏。 

月球上沒有大海，沒有潮汐。 然而，它的固體表面層會對地球的引力發生反應——地球的引潮力比月球對地球的引潮力大八十倍，因此，月面凸起的程度要比地面大得多。 同時，如果月球也是以二十四小時為周期自轉的話，月球上所受到的潮汐摩擦力就要比地球上強烈。 此外，由於月球的質量比地球小許多倍，要是它的自轉週期與地球相同，它在開始時所具有的總能量就要小得多。 

隨著月球上較小的初始轉動能量在地球所引起的較大凸起中迅速消耗掉，它的自轉週期相對說來就會以很快的速度變長。 它的自轉速度一定早在幾百萬年前就減慢到月球的一天等於地球的一個月那麼長的地步了。 到了這時，月亮就會永遠用同一面對著地球。 

這時，月面的凸起就被“凍結”起來，有一處凸起就在我們所看到的這一面的正中央，永遠對著我們。 另一處就在我們所看不到的那一面的正中央，永遠背著我們。 在月球運行時，這兩處都不再變動位置，於是不再有升降變動，也就沒有摩擦效應來改變月球的自轉週期了。 因此，月球將永遠保持著以同一面朝向我們的狀態。 你瞧，這並不是出於巧合，而是引力和摩擦作用的必然結果。 

月球的情況是較為簡單的。 在一定條件下，潮汐摩擦力可以造成更複雜的穩定條件。 例如，近八十年來，人們一直認為水星（離太陽最近的行星，受太陽引力的影響最強烈）也像月球以一面朝向地球一樣，總是以一面對著太陽。 實際上人們已經發現，在水星的情況下，摩擦效應能造成周期為５８天的穩定自轉，這剛好是水星繞太陽公轉週期——８８天——的三分之二。

相信大家都知道，當月球走進地球的影子便會發生月蝕。 既然在影子裡面，為什麼會有光線被月球反射，而且還是紅光呢？ 原來，這個現像是跟折射有關的。 太陽的光線經過地球表面大氣層的時候會被折射，因此一部分的光線仍然可以到達地球的影子。 另一方面，由於大氣層會把大部份藍光散射，所以有較多的紅光到達月球。 紅光被月球表面反射回來，所以看起來是紅色而不是漆黑一片。 希望你可以在下一次月全蝕時看到紅月亮！

我們什麼時候繞太陽轉得更快一些：在白晝還是在黑夜巴黎的報紙有一次曾經刊出一則廣告，裡面說每個人只要花25生丁錢，就可以得到又經濟又沒有絲毫困憊痛苦的旅行方法。 果然就有一些輕率的人按址寄了25生丁錢去。 這些人每人得到一封回信，內容是這樣的： 
先生，請您安靜地躺在您的床上，並且請您記牢：我們的地球是在旋轉著的。 在巴黎的緯度——49度——上，您每晝夜要跑25000公里以上。 假如您喜歡看看沿路美好的景緻，就請您打開窗簾，盡情地欣賞星空的美麗吧。 
這位先生終於被人用欺詐的罪名告到法院。 他聽完判決，付出所判的罰金之後，據說曾經用演劇的姿態站了起來，鄭重地複述了伽利略的話： 
“可是，無論如何它確實是在轉著的呀！” 
這位被告在一定意義上是正確的，因為地球上的居民不只繞著地輪在“旅行”，同時還給地球帶著用更大的速度繞著太陽轉。 我們的地球帶著它的全數居民在空間每秒移動30公里，同時還要繞地軸旋轉。 
這裡可以提出一個有趣的問題：我們——住在地球上的人——究竟在什麼時候繞太陽轉得更快一些：在白晝還是在黑夜？ 
這個問題很容易引起誤會，地球的一面如果是在白晝，那麼它的另一面就必然是在黑夜，那麼，這個問題的提出究竟有什麼意義呢？ 恐怕是毫無意義的吧。 
然而這兒要問的並不是整個地球在什麼時候轉得比較快，而是問，我們——地球上的居民——在眾星之間的移動究竟在什麼時候要更快一些。 這樣一個問題是不能夠認為毫無意義的。 我們在太陽系裡是在進行兩種運動的：繞太陽公轉，同時還繞地輪自轉。 這兩種運動可以加到一起，但是結果並不始終相同，要看我們的位置在地球的白晝或黑夜的一面來決定。 請注意圖，你就可以明白在午夜的時候，地球的自轉速度要和它的公轉前進速度相加，但是在正午時候剛剛相反，地球的自轉速度要從它的公轉前進速度裡減去。 這樣看來，我們在太陽系裡的移動，午夜要比正午更快些。 
赤道上的每一點，每一秒大約要跑半公里，因此，在赤道地帶，正午跟午夜速度的差數竟達到每秒鐘整整１公里。 而一個懂幾何學的人也會不難算出，在列寧格勒（它是在緯度60度上），這個差數卻只有一半：列寧格勒的居民，午夜在太陽系裡每秒所跑的路，比他們在正午跑的多半公里。

人類經過不懈地探索和追求，對大氣層的認識越來越清晰了，科學家發現，在不同的高度上，大氣的情況是在變化的，於是就人為地把大氣分成五個不同的層次，以便於更好地研究大氣。 
對流層這一個層次從地面向上，直到10千米左右的範圍，是大氣層的最底層。 在這個範圍內，大氣的溫度隨著高度的增加而不斷下降。 在11千米附近，溫度下降到-55℃。 在這層裡，大氣活動異常激烈，或者上升，或者下降，甚至還會翻滾。 正是由於這些不斷變化著的大氣運動，形成了多種多樣複雜的天氣變化，風、雲、雨、雪、霧、露、雷、雹也多發生在這個層次裡，所以也有人稱這層為氣象層。 這層的頂叫對流層頂。 

肯定地說，會。 包括地球在內的行星都是圍繞著太陽運轉。 行星在圍繞太陽運行的過程中會顯示出處於不同的位置。 運行速度較快的行星（諸如水星、金星和火星）位置變化明顯，只需幾個星期就會看出其位置變化；運行速度較慢的行星（諸如木星、土星、天王星、海王星、冥王星）需要幾個月甚至更長的時間才能看出其位置變化。

天文學家們採取多種方式確定太陽系在銀河系中的位置。 人們只要抬頭看一看夜空，就可以看到銀河系的大致形狀，它像是一條暗淡的光帶橫亙在天空。 這條光帶的寬度約為15度，星星比較均勻地分佈在光帶的兩側。 這表明銀河係是扁平的圓盤狀，我們的太陽系位於圓盤近似平面的某處。 如果銀河係不是扁平的圓盤狀，它看上去就會不同。 比如說，如果銀河系呈球狀，我們看到的銀河係就不會是窄窄的一條光帶，而是佈滿了整個天空。 如果我們的位置大大高於或低於圓盤平面，我們就不會看到銀河系像光帶一樣橫亙在天空--天空就會顯得一半亮一半暗。 通過測定我們能夠看到的所有星星的距離，可以進一步確定太陽系在銀河系中的位置。 本世紀初，美國天文學家沙普利發現巨大的球狀星團分佈在以人馬星座為中心的一個直徑約10萬光年的球形範圍內。 他得出的結論是：這個中心也是銀河系的中心，因此銀河系看上去像是鑲在球狀星雲中的一個扁平圓盤。 
75年來，科學家通過射電天文學、光學天文學、紅外天文學，甚至X射線天文學等各種技術手段，更精確地測定了銀河系螺旋型兩翼、氣體雲、塵埃雲、分子云等位置。 現代研究得出的基本結論是：我們的太陽系位於銀河系螺旋翼內側的邊緣，距離銀河系中心大約2.5萬光年。

日食只會發生在當月球位於太陽和地球中間，並沿同一條直線排列時。 這種條件只有當月球同太陽會合時才會具備，也就是在新月時（新月的第一天），此刻太陽位於月球軌道與黃道上（地球繞太陽公轉的軌道平面）的兩個交點之一，也就是位於月球切割黃道的兩個點之一。 這就是為什麼日食只發生在月球新周期初始階段的原因。 

這個星就更多了，這種星叫球狀星團。 球狀星團像個球的形狀，好像大菊花開花了那個樣子。 這裡面也有幾十萬顆恆星，就是說，像太陽這樣的有幾十萬顆。 你說這幾十萬顆都堆在一起不鬧成一鍋粥了，不是這樣的，你就是從這個方向看過去，好像它都重合碰在一起了。 它互相之間距離還遠得很！ 都是多少光年多少光年的，不過因為它星多了，像這個在武仙座，叫M13球狀星團，是特別有名的，這星團離我們就是幾萬光年了。 剛才看的那個疏散星團，就是零零碎碎不成一個形狀的那種星團，是幾百光年，這就是幾萬光年。 幾萬光年它就分佈在銀河系裡面，在銀河系裡面像這樣球狀星團還是不少的。 這就是幾十萬顆恆星在一個重力作用下，它抱成團了。 但是它彼此的距離還是很遠的，它不是都堆在一起，那可不得了，這是在夏天的晚上能看清的，叫人馬星座，人馬星座裡面有兩個氣體星雲都很好看，這個必須用望遠鏡拍照長的時間才能拍出來，你看左邊這個是叫潟湖星雲，像個湖水一樣，右邊這個叫三葉星雲，好像三片葉子組成的，那麼這些星雲離我們多遠呢？ 都是幾千光年，光要走幾千年，是氣體的星雲，那麼只有用望遠鏡來拍照才能照出這麼漂亮的天體。 你知道人的眼睛對顏色的分辨也很好，我一看你穿的是咖啡色的，他是紅顏色的，那是黑顏色的，這還不錯。 但是你要到商店裡挑衣料的話，我勸你還是白天去挑，晚上眼睛的錯覺你買下的料子第二天一看，顏色不對了，就是因為你眼睛分辨不清楚，如果你在月亮下看花呢，我估計不像在太陽底下看得那麼漂亮，就是因為月光底下分辨不清楚花的顏色。 對天上的星星也是一樣，用肉眼去看天上的天體，不管拿望遠鏡多麼放大，你也看不了這麼好看，因為你的分辨率不夠，你不能夠把遙遠的星光分辨出各種顏色，這種顏色必須用彩色底片，或是另外一個特殊的方法，比方三種顏色的曝光，然後合成在一起，就做出這樣好看的顏色。 

我想天文學是一門自然科學、基礎科學，它的最大的特點就是觀測的科學。 不像物理、化學、地學等等，可以到野外去考察，可以把東西放到實驗室來做。 天上的星星月亮沒法拿到地上來做實驗，所以只好進行觀測。 觀測完以後，根據觀測的資料，再進行研究探討。 這就是天文學的特色，所以天文學要用望遠鏡去觀測宇宙。

冥王星因為是離太陽最遠的一顆行星而引人注意（它離太陽的平均距離約５８億公里）。 不過，總得有那麼一顆行星是最遠的，冥王星不過剛好處在這個位置上而已。 

然而，事情還不止這樣，冥王星具有一些不尋常的特性因而與其他大行星很不相同，這使它引起了天文學家很大的好奇心。 例如： 

（１）冥王星有比其他各大行星形狀更扁長的橢圓軌道。 正圓的偏心率為零，地球軌道的偏心率只有０．０１７，這使它近於是個正圓。 然而冥王星的偏心率卻為０．２５。 有的時候，它離太陽會近到４３億公里；有的時候卻遠達７２億公里。 事實上，當冥王星離太陽最近時，它要比海王星還接近太陽，因此有一段時間它不再是最遠的一顆行星。 現在它正在向比海王星還靠近太陽的位置運動，它將把這種地位保持四十年上下。 

（２）冥王星的軌道在所有大行星當中是最傾斜的。 如果在太陽的一側把所有的行星在它們的軌道上排成一列的話，它們差不多剛好一個挨著一個，只有冥王星是例外。 冥王星的軌道平面與我們的地球軌道平面成１７度角，因此，它既可能高踞於其它行星的總平面之上，也可能遠遠落在它們的總平面之下。 因此，它從來不會在跨越海王星軌道時與海王星碰撞——離海王星遠著吶。 

據我們所知，只要太陽保持著目前的能量輻射狀態，就能使地球上的生命存在下去。 我們可以確定出這個狀態能持續多久的上下限。 

太陽的輻射是在氫聚變成氦的過程中產生的。 太陽要產生這麼強烈的輻射，聚變物質的數量一定也該是很大的。 實際上也是如此。 在每一秒鐘裡，就有６３０，０００，０００噸氫聚變成６２５，４００，０００噸氦；其餘的４，６００，０００噸則轉化為輻射能，永遠不再屬於太陽了。 這些能量中有一小部分射到地球，就足以維持我們這個星球上的生命了。 

從太陽每秒鐘消耗的氫的數量來看，它似乎不會維持很久。 但是，這是由於沒有考慮到太陽的巨大質量的緣故。 太陽的質量為２，２００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００噸（即二千二百億億億噸）。 這個質量當中大約有百分之五十三是氫。 這就是說，太陽目前約含有１，１６０，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００噸氫。 

如果你想知道的話，不妨告訴你：太陽質量的其餘部分幾乎全都是氦。 比氦更複雜的原子，佔太陽質量的百分之零點一弱。 氦比氫更緻密些。 在相同的條件下，氦原子的質量是同量氫原子的質量的四倍。 如果換算成體積——所佔據的空間，太陽大約有百分之八十是氫。 

如果假設太陽最初全部由氫組成，而且它一直以每秒鐘六億三千萬噸的速率把氫轉變成氦，並將保持這種速率的話，那麼，我們就可以計算出：太陽已經輻射了大約四百億年，並將繼續輻射六百億年。 

實際上，事情並不如此簡單。 太陽是一顆“第二代的恆星”，它是由在好幾十億年前就已燃燒光、並已爆炸掉的恆星所留下的塵埃和氣體所組成的。 因此，在一開始時，太陽的組分中就含有大量的氦，幾乎跟現在一樣多。 這就是說，用天文學的尺度來衡量，太陽只輻射了一段很短的時間，它的氫儲量減少得不多。 太陽可能還不到六十億歲。 

此外，太陽也不會一直保持目前這種輻射速率。 氫和氦在太陽里並不是均勻地混合著的，氦集中在太陽的核心部分，而聚變反應則發生在這個核心的表層。 

隨著太陽不斷輻射，氦所構成的核心會越來越大，在它的中心，溫度也會越來越高，最後，這個溫度會高到足以使氦原子變成其他復雜原子的地步。 到那個時候，太陽將放出比目前更強的輻射來。 不過，隨著氦聚變的開始，太陽就會開始膨脹，並逐漸變成一顆紅巨星。 那時地球上將熱得無法忍受，海洋就會煮幹。 據我們所知，這顆行星就不復是生命的適宜住所了。 

據天文學家估計，太陽將在從現在算起的八十億年後進入這一新階段。 不過，八十億年也還是一個相當長的時間，因此眼下還沒有必要驚慌。

為了了解什麼是黑洞，讓我們先從太陽這樣的恆星談起。 我們知道，太陽的直徑為１，３９２，０００公里，它的質量為地質質量的３３０，０００倍。 在這樣大的質量、從表面到中心的距離這樣長的情況下，位於太陽表面的任何東西所受到的引力大約相當於地球表面引力的２８倍。 

任何一顆普通的恆星都會由於下述兩種因素的相互平衡而保持其通常的大小。 其中一個因素是恆星中心有非常高的溫度，因而會使恆星的物質經常處於膨脹的狀態。 另一個因素就是它本身俱有很大的引力，從而會使恆星的物質傾向於收縮而擠壓在一起。 

但是在恆星生存期的某一階段，其內部溫度將會降低，這樣一來，引力將會成為一個主導的因素，結果，這顆恆星就會開始坍縮，在這個過程中，恆星內部物質的原子結構會遭到破壞。 這樣一來，原子將不復存在，替代它的將是一個個電子、質子和中子。 這顆恆星將會坍縮到這樣一種程度，這時電子的相互排斥力將使該恆星不能夠再進一步坍縮。 

這顆恆星于是就成為一顆“白矮星”。 像太陽這樣的恆星一旦坍縮成為一顆白矮星，它的全部物質將被擠壓成為一個直徑只有大約１６，０００公里的球體，它的表面引力將變成地球表面引力的２１０，０００倍（因為它的質量雖然沒有變，但是從表面到中心的距離則大大縮短了）。 

在某些條件下，引力將變得如此之大，甚至能戰勝電子之間的排斥力。 結果，這顆恆星將會再度坍縮，並迫使其全部電子和質子彼此結合為中子，這樣一來，這顆恆星將一直收縮到所有的中子都彼此接觸為止。 到了這一步，這個中子結構物又將會抵制進一步的坍縮，這顆星于是成為一顆中子星。 這樣的中子星將把太陽的全部質量壓縮在一個直徑只有１６公里的球體內。 結果，它的表面引力將是地球引力的２１０，０００，０００，０００倍。 

在某些條件下，引力甚至能進一步戰勝中子結構的抗拒。 這時候，再也沒有任何東西能夠抵抗得住它的進一步坍縮了。 結果，這顆恆星就會坍縮到體積等於零，而它的表面引力就會無限地增大。 

根據相對論，一顆恆星所發射出來的光，當它克服該恆星的引力場而向外射出的時候，將會失去一定的能量。 引力場越大，所失去的能量也越大。 這一點已經由科學工作者經過天文觀測和實驗室實驗得到證實。 

由太陽這樣的普通恆星發射出的光，它失去的能量是很有限的。 由白矮星發射出的光會失去較多的能量；由中子星發射出的光會失去比這更多的能量。 當這顆中子星進一步坍縮時，就會出現這樣一種情況：從它的表面向外射出的光將會失去它的全部能量，從而根本不可能逃逸出去。 

一個比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場將是如此之強，以致任何靠近它的東西都將被它所捕獲，並且再也不能從它裡面逃逸出去。 這就如同被捕獲的物體落進一個無底洞的情況一樣。 而且，正如上面所說，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個坍縮了的天體將是黑的。 正因為它既像個無底洞，而且又是黑的，所以天文學家就把它叫做“黑洞”。 

天文學家目前正在宇宙的各個角落尋找可證明確有這種黑洞存在的證據。

１９６７年夏天，劍橋大學的赫維什和他的合作者，在十分偶然的情況下，探測到來自天空的一種從未探測到的射電輻射。 這種射電輻射是非常有規則的、每隔１又１／３秒出現一次的脈衝。 更確切地說，這種脈衝每隔１．３３７３０１０９秒出現一次，發出這種脈衝的輻射源後來就被稱為脈衝星。 

接著，在這以後的幾年中，天文學家又陸續發現了很多這樣的脈衝星。 說到這裡，你們也許會提出一個疑問：脈衝星為什麼未能更早發現呢？ 這是因為每一顆脈衝星雖然在一次脈衝當中都會輻射出大量的能量，但這些脈衝是如此的短暫，因此，射電波的平均強度是很低的。 這就是天文學家為什麼一直沒有發現他們的原因。 此外，由於天文學家在這以前都認為射電源是以穩定的水平輻射發出能量的，因此他們都沒有去認真尋找這樣的脈衝。