第二篇探究宇宙的奧秘
■ 宇宙從何而來
關於宇宙的起源，大多數科學家都認同“大爆炸宇宙論”。“大爆炸宇宙論”認為，宇宙誕生於大約150億年前的一次大爆炸。這個理論最早是俄國物理學家伽莫夫在1950年前後提出的，他認為：宇宙起始於一個“原始火球”。在原始火球裏，那時物質處於一種極不穩定的狀態，溫度和密度都高得無法想象，最終使原始火球發生了爆炸。這次爆炸涉及宇宙的全部物質及時間、空間。爆炸導致宇宙空間處處膨脹，宇宙開始向四麵八方後退，慢慢形成了各種天體，溫度也相應下降。當溫度降到10億攝氏度左右時，宇宙間的原始微粒開始失去自由存在的條件，它要麼發生衰變，要麼與其他微粒結合。組成人類世界的化學元素就是從這一時期開始形成的。這個大爆炸的過程大約經曆了30萬年。“大爆炸宇宙論”是幫助人們認識宇宙學的最重要理論之一。
小資料 放射性元素的衰變規律
有一種化學元素可以自己發出一股射線，然後變成另外一種元素，它就是放射性元素。而這種放射性元素發出射線變成另一種元素的規律就叫做放射性元素的衰變規律。
■ 宇宙的年齡是多少
“宇宙的年齡”就是宇宙誕生至今的時間，可是沒有人知道宇宙是什麼時候誕生的。人們雖然不知道它的過去，但是可以根據它的現在來推知過去。美國天文學家哈勃發現，宇宙誕生以來一直急劇地膨脹著，使得天體間都在相互退行，這種退行的速度與距離成正比。這個比例常數叫做“哈勃常數”，它的倒數就是宇宙的年齡。
根據這個原理，得出的結果大致在100~200億年之間。人們對天體退行速度的測定比較一致，但是關於天體之間距離的測定就不大一樣了。天文學家一般是以測定某個星係中“造父變星”來推知星係的距離的，但是這隻適用於近距離星係。用這種方法對遙遠星係並不適用，但是要精確地測定退行速度，遙遠星係比較合適。
如何測定遙遠星係的距離呢？可以利用比“造父變星”更亮的“行星狀星雲”，或者是利用超新星爆炸。用這種方法得出的宇宙年齡是80~120億年。
小資料 關於比例的數學定義
正比，是指兩個事物或一事物的兩個方麵，一方發生變化，另一方隨之起相應的變化。而反比則正好相反，指一方發生變化，另一方起相反的變化。
比例常數，是表示固定比重的數。
倒數，如果兩個數的積是1，其中一個數就叫做另一個數的倒數。
■ 宇宙中有什麼
宇宙是一個無邊無際、沒有中心、沒有形狀的物質世界，包括行星、恒星、星雲、塵埃等以及依附它們的一切物質和空間。
人們居住的地球隻是太陽係的一顆行星，太陽係還有另外的七顆行星：水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了水星和金星之外，每顆行星都有自己的衛星。太陽係中已發現的衛星約有66顆，在太陽係中，還有眾多的小行星、彗星、流星等。太陽係僅僅是銀河係的一小部分，在銀河係中有無數像太陽一樣的恒星。在銀河係之外，還有很多像銀河係一樣的星係，人們稱為“河外星係”。
人類對宇宙的認識，從太陽係到銀河係，再擴展到河外星係，視野已達到100多億光年外的宇宙“深處”，人們把這些統稱為“總星係”。但是在總星係之外，還有很多未知的東西等待著人們去發現了解。
小資料 度量宇宙的尺子——光年
光年是天文學上表示距離的單位，光在真空中1年內走過的路程為1光年。愛因斯坦認為光在真空中的傳播速度恒定，為每秒鍾30萬千米，光一天能走259.2億千米，這長度的365倍，就是1光年。
■ 為什麼說宇宙有限而無邊
宇宙包容萬物，無邊無際，而現代宇宙學理論認為宇宙有限而無邊，這是什麼意思呢？
對人們來說，地球已經是一個龐然大物了，乘飛機繞地球一周也得幾十個小時，然而太陽竟然能容下130萬個地球，它卻隻是銀河係中的普通一員。銀河係中有著上千億顆像太陽這樣的恒星，而銀河係外還有數不清的像銀河係一樣龐大的星係。目前人們借助望遠鏡至少可以看到100億光年以外的天體，然而人們看到的隻是宇宙的一小部分。受到望遠鏡的限製，人們還看不到宇宙的全貌，也不能確定宇宙到底有多大。
然而從物理的角度來看整個宇宙，它在時間和空間上都不是無限的，而很可能是由於一次久遠的大爆炸形成的。但是這樣一個有限的宇宙，人們卻永遠無法找到它的盡頭，因為宇宙是沒有邊緣的。愛因斯坦的廣義相對論已經證明，由於宇宙中物質的引力作用，人們的三維立體世界在宇宙的尺度上是彎曲的。正是因為時空的彎曲，人們在宇宙中航行的時候就會遇到永遠也走不到盡頭的現象，這就是“宇宙無邊”的最基本含義。
小資料 三維空間和四維時空
我們學習的幾何圖形大多是由長和寬兩個值表示的，它是在二維的平麵內。而在空間中，點的位置要由三個坐標決定，具有長、寬、高三種度量，是一個三維立體的世界。當我們再加上一個時間的標度，就構成了四維的時空，它是人們研究宇宙的最基本維度空間。
■ 為何用光年來計算空間距離
在浩瀚的宇宙中，如果再用米、千米這些長度單位來衡量天體之間的距離，就太不方便了。因為天體之間的距離實在太遙遠了，人們平時使用的長度單位對它們來說太微不足道了。那麼，應該用什麼長度單位來計算天體之間的距離呢？目前人們常用的是光年。
光年並不是時間單位，而是長度單位，它指的是光在一年的時間裏所走過的距離。光的速度是最快的，每秒鍾可以走30萬千米，相當於繞地球7圈半，光在一年中走過的距離約為9.5萬億千米。離地球最近的恒星是比鄰星，它與地球的距離是40萬億千米，用光年計算就是4.22光年。這樣來計算就比較方便了。
天文學上還有比光年小的計算單位，如天文單位。1天文單位就是地球到太陽的平均距離，約14960萬千米，它主要被用來計量太陽係以內的天體間的距離。也有比光年大的計算單位，如秒差距等。1秒差距約為3.2616光年，206265天文單位或308568億千米，主要用於量度太陽係外天體的距離。
小資料 宇宙極限速度——光速
光速一般是指光在真空中的傳播速度，為3×108米/秒，它也是所有電磁波在真空中的傳播速度，是物理學中最重要的基本常數之一。光速是目前發現的極限速度，也就是說在宇宙中它是信息傳遞速度中的絕對極限，它把時間與空間以一種根本的方式聯係在一起。
■ 宇宙中會不會發生“交通事故”
宇宙中一般不會發生“交通事故”，因為雖然星空看起來稠密，但實際上天體之間的距離十分遙遠，而且無論是行星還是恒星以及其他各種天體，都各自受到某一種或幾種引力的影響，每一個天體都被迫在自己的軌道上有規律地運行，不能在宇宙間橫衝直撞，所以相互之間幾乎沒有碰撞的機會。科學家們研究發現，恒星相撞的可能性極小，碰撞的概率是大約每100億年才會發生一次。當然如果把彗星與行星相遇、流星隕落也算是“交通事故”的話，這樣的“事故”倒是有可能發生。在太陽係中，有時就會發生彗星撞擊行星或太陽的“事故”。
小資料 萬有引力
萬有引力就是任何物體之間由於具有質量而產生的相互吸引力，簡稱引力。地麵上物體所受的重力，就是地球對物體的吸引力。地球、行星之所以能繞太陽運行，是由於它們受到太陽的吸引力。月球、人造衛星圍繞地球運動，是由於它們受到地球的吸引力。
■ 為何宇宙中大部分物質是看不見的
人們能看見宇宙中的恒星、星係、氣體、塵埃等，但是它們的全部隻占宇宙總質量的1%~2%，宇宙中的絕大部分物質是不能被肉眼看見的。既然它們不能被肉眼看見，人們又怎麼得知它們的存在呢？
由於這些用肉眼看不見的“暗物質”存在著引力，而這種引力對恒星、星係等可見物質的影響是能夠測知的。天文學家就根據研究暗物質的引力作用來推斷它們的存在以及它們占宇宙總質量的比例。暗物質都包括什麼呢？行星、行星群、褐矮星、黑洞、中微子等，不過這些都是探索中的事物，還沒有最後的定論。
有兩個宇宙學專家小組根據“宇宙背景探測衛星”的觀測資料提出，宇宙主要是由冷、熱兩種暗物質組成的，前者占宇宙物質總量的69%，後者占30%，人們肉眼看得見的物質占1%。根據這種“混合型暗物質模型”，他們斷言，引力不會使宇宙收縮，現存的宇宙將會永遠膨脹下去。
小資料 無處不在的星際物質
宇宙空間是一個寂靜的世界，但它絕不是死氣沉沉的、靜止的，而是存在著許多運動著的物質。這些物質包括星際氣體、塵埃、各種星際雲、星際磁場、宇宙線和粒子流等，人們把它們叫做星際物質，它們就像空氣中的灰塵，無處不在，但又十分稀薄。
■ 太空是一片漆黑嗎
宇宙中有無數的恒星，這些恒星都會發光發熱，它們表麵的溫度隨之升高。但是宇宙也是一個無限的空間，宇宙空間的溫度比恒星表麵的溫度低得多，所以，宇宙空間在人們看來就是漆黑的。如果人們在太空裏看宇宙，一定與在地球上看到的很不一樣。因為在太空裏，由於沒有大氣層的影響，星星們都顯示出它們本來的顏色，不再是地球上所看到的單一的白色，而是呈現出黃、紅、藍、白等多種顏色。同時，由於沒有大氣的折射，星星看起來也不會再閃爍了。這時，宇宙就像黑色的背景，而滿天的星星像是黑色背景上鑲嵌的一顆顆五光十色的寶石。從熱力學的角度看，不僅現在宇宙空間是漆黑的，將來也會是漆黑的。
小資料 熱力學
由熱能產生的做功的力稱為熱力，熱力學就是研究熱力的學科，它是熱學理論的一個方麵。熱力學主要是從能量轉化的觀點來研究物質的熱性質，它揭示了能量從一種形式轉換為另一種形式時遵從的宏觀規律。
■ 太陽為什麼會發光
為什麼太陽會發光，這是人們長久以來都在探索的重要問題。以前由於受到科技研究手段的局限，雖然各種各樣有關太陽能源的猜測陸續被提出，卻總是找不出足夠的科學依據。直到1938年發現了原子核反應，人們才終於解開了太陽能源之謎：太陽的光和熱是氫核聚變後發出的，也就是說，太陽是靠原子能來發光、發熱的。
太陽發光時，利用自身的重力把氫拉向中心，經由氫核聚變成氦核的熱核反應產生巨大的能量，以輻射的方式，由內部轉移到表麵，再發射到宇宙空間。實際上人們看到的太陽光僅是太陽產生的能量中可見光的顏色，其他的光波幾乎都是不可見的。太陽以這樣的方式持續地進行這種反應，而太陽所含的氫，至少還可供它繼續發光50億年以上。
小資料 原子能源
原子能也叫核能，是原子核發生裂變或聚變反應時產生的能量。物質所具有的原子能要比化學能大幾百萬倍甚至一千萬倍以上。原子能具有非常廣泛的應用前景，如利用核能發電等。熱核反應是原子能反應的一種形式，指在極高溫度下，輕元素的原子核產生極大的熱運動而互相碰撞，聚變為另一種原子核。
■ 什麼是太陽黑子
太陽黑子是人們最熟悉的一種太陽的表麵活動。通過一般光學望遠鏡可以看到太陽表麵有許多黑色斑點，這就是太陽黑子。一般認為，太陽黑子是太陽表麵巨大的旋渦狀氣流產生的。太陽黑子並不黑，隻是因為旋渦狀氣流的溫度為4600℃，比太陽表麵的正常溫度低1400℃還多，所以看起來是黑的。太陽黑子的大小、多少、位置和形態等並不是固定的，它們會隨時間的變化而變化。
太陽黑子是太陽表麵光球層活動的重要標誌，有的年份多，有的年份少，有時甚至幾天、幾十天日麵上都沒有黑子。1843年，德國一名天文學家發現太陽黑子每11年會達到一個最高點，這11年的時間就被稱之為一個太陽黑子周期。天文學家把太陽黑子最多的年份稱為“太陽活動峰年”，太陽黑子最少的年份稱為“太陽活動寧靜年”。
小資料 最早的太陽黑子記錄
世界上公認的最早有關太陽黑子的記錄，記錄在中國史冊《漢書·五行誌》中。這是公元前28年5月10日觀測到的一次大黑子。這比歐洲人發現太陽黑子早800多年。
■ 太陽黑子為何比較黑
中國古代的《漢書·五行記》中有一段記載“日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央”，這是世界上關於太陽黑子的最早紀錄。幾千年來中國關於太陽黑子的史料還有很多，是一筆寶貴的科學遺產。
太陽黑子為什麼比較黑呢？其實，這是因為它們的溫度相對於太陽光球比較低。通常光球的溫度是6000℃，而太陽黑子的溫度在3845~5315℃之間，兩者相比之下，太陽黑子就比較黑了。但是如果把太陽黑子單獨拿出來，它比月亮還要亮呢！
太陽黑子的溫度為什麼比光球的溫度低呢？有人認為是太陽黑子區的強磁場阻止了太陽深處的熱量傳到太陽黑子的表麵，使它的溫度降低了。也有人認為，是太陽黑子通過非輻射的方式將太陽黑子區的能量傳輸出去，使得本身的溫度降低了。
小資料 太陽磁場
磁場是傳遞物體間磁力作用的場。太陽有著極為強大的磁場，在它的表麵一些點上的磁場強度要比環繞地球的磁場強約6000倍。太陽磁場與地球不同，地球上的磁力線整齊地排在兩極之間，而太陽的磁力線走向則在11年太陽活動周期的高峰期變得雜亂無章，很不規則。
■ 為什麼太陽有日冕
當日全食發生的時候，原本金燦燦的太陽雖然被月球遮住了，但是在它的周圍仍然可以看見一圈銀白色的光芒，好像扣在太陽上的一頂大帽子，這就是日冕。
日冕是太陽大氣的最外層，可以延伸到幾個太陽半徑，甚至更遠處。日冕的主要成分是質子、離子和高速自由電子。日冕在太陽活動極盛的時候，接近圓形，也特別大。而在太陽活動平靜的時候就向赤道區延伸，比較扁。日冕的溫度異常高，隨著高度的增加，溫度會從幾萬攝氏度，猛然升到幾十萬攝氏度。
日冕的亮度隻相當於光球的百萬分之一，所以在平時，日冕微弱的光，總是被光球的強光給吞沒了。甚至在日偏食、日環食的時候也不能看見，隻有在日全食的時候，人們才能看見它的真麵目。後來人們發明了日冕儀，天文學家們就是通過它來觀測日冕的。
小資料 日冕儀
日冕儀是一種能人為製造日食，用來研究太陽的日冕和日珥形態和光譜的天文儀器，是法國默東天文台的李奧於1930年發明的。日冕儀最初必須放到高山上使用，以避免地球大氣散射光的影響。現在已經可以放到火箭、軌道天文台、空間站上進行大氣外觀測。
■ 太陽也“刮風”嗎
1850年，一位英國天文學家在觀察太陽黑子時，發現在太陽表麵上出現了一道小小的閃光，它持續了約5分鍾。而後，人們又陸續觀察到了太陽的這種現象，並發現當這種現象的發生方向朝向地球時，在此後的一段時間地球上會出現奇怪的事情：極光變得更加強烈，羅盤和無線電等也受到幹擾。科學家們經研究證實，這些現象是由一種連續存在的、由太陽拋射出的高速運動的粒子流，也就是人們所說的“太陽風”所造成的。
太陽風的存在，給人們研究太陽以及太陽與地球的關係提供了方便。一般來說，太陽大氣從內到外可分為光球層、色球層和日冕。日冕位於太陽的最外層，太陽風就是在這裏形成並發射出去的。當太陽風到達地球附近時，與地球的磁場發生作用，從而影響了地球本來的磁場環境，形成了人們看到的奇特現象。使彗星產生尾巴的也是太陽風，彗星在靠近太陽時，星體周圍的塵埃和氣體會被太陽風吹到另一麵去，形成長長的尾巴。
小資料 太陽的結構
太陽內部從裏向外，可以分成產能核心區、輻射區和對流區三個層次。氫聚變為氦的熱核反應就在產能核心區中進行。能量通過輻射、對流傳到太陽表層，然後輻射出去。太陽表層由裏向外，分為光球、色球和日冕三層，構成了太陽的大氣。
■ 為何說太陽剛到“中年”
萬物生長都要靠太陽，太陽給地球帶來了光和熱，沒有太陽，人類也就沒有了生存的基本條件。那麼，太陽到底還能“活”多少年呢？天文學家告訴人們，太陽已經活了50億年，還可以繼續活50億年，現在的太陽正處於它的“中年”時期。
天文學家們是怎麼得到這個結論的呢？太陽是一個碩大的燃燒著的火球，它燃燒的是什麼東西呢？是木材、煤炭、汽油？顯然，通過計算很容易就把它們都排除了，因為如果太陽的燃料是它們的話，太陽的壽命就應該分別為2076年、5504年和7544年，這顯然與現實不符。
直到20世紀30年代末，核物理學家提出了4個氫原子核聚變成1個氦原子核的“熱核反應”原理，解決了這個問題。這時人們才確定，太陽燃燒的材料是氫。但是太陽的這種燃燒並不是化學中氫氣燃燒的變化，而是整個原子核的變化。據估計，每燃燒1千克氫產生的能量就相當於19000噸煤所產生的能量。這樣算來，太陽還可以穩定地燃燒50億年。
小資料 地球生物的生命之源——太陽
太陽光經過1.5億千米的長途旅行來到地球，把光明和溫暖帶給地球上的生物。植物通過光合作用合成碳水化合物，進而製造蛋白質、脂肪。植物又被動物吃掉，通過食物鏈將能量一層層向上傳遞，最後把能量傳遞給人類。因此，可以說地球上的生命是由太陽光驅動的。
■ 太陽為什麼會振蕩
1960年，美國的天文學家萊頓利用物理學中的“多普勒效應”，測量太陽表麵氣體物質運動情況時，意外地發現太陽表麵的氣體物質在持續不斷、有規律地上下振動著，整個太陽就像一顆跳動的心髒。
各國的科學家經過進一步觀測，發現太陽表麵的氣體物質上下振動的幅度是幾十千米，振蕩周期是5分鍾、7分鍾、50分鍾、160分鍾等多種。
關於太陽振動產生的原因，目前科學家們還沒有下定結論。但是大家都認為振蕩的根源在太陽的內部，是太陽內部的氣體壓力、重力、磁力產生的聲波、重力波等，互相組合導致了太陽表麵的振蕩。
科學家們認為太陽5分鍾的振蕩可能是太陽對流層產生的一種聲波，而160分鍾的振蕩可能是日心引力產生的重力波。
科學家們對太陽的振蕩現象作了大量的分析和研究，並且因此而產生了“日振學”這個太陽物理學的新分支學科。
小資料 多普勒效應
多普勒效應是由奧地利物理學家多普勒在1842年提出的，是指當波源或者觀察者運動時，所觀察到的聲、光或其他波的頻率，會隨運動產生的距離改變而發生變化。當汽車朝你開來時，車前的聲波擠在一起，頻率變高，警報聲很尖銳，而車後的聲波則伸展開，聲波頻率較低，因此當車輛駛過遠去時，警報聲較低。
■ 太陽也自轉嗎
大家知道，地球和月球都在不停地自轉，因此產生了晝夜的變化。那麼，太陽也會自轉嗎？
科學家們在觀測太陽黑子時，發現太陽也是在自轉的。持續不斷地觀察同一群太陽黑子在太陽表麵的活動，就會發現它的位置一天比一天由西向東移動著，這個發現有力地證明了太陽同地球一樣，也是由西向東自轉的。如果這群被觀測的太陽黑子生命足夠長的話，人們就可以看著它從太陽表麵的西邊緣移動到東邊緣，然後隱沒不見，因為這時它已經轉到太陽的後麵了。十多天以後，它又會從太陽的西邊緣轉出來，因為太陽帶著太陽黑子自轉了一圈。
科學家們認為，太陽是一個高溫的氣體星球，它自轉的方式與固體的地球一樣做整體自轉。在太陽表麵，不同緯度的自轉周期是不相同的，在太陽的赤道附近比較快，大約是25天自轉一周；而在緯度比較高的地方，自轉的周期就比較長，自轉的速度也比較慢。在八大行星中，隻有水星和金星的自轉周期比太陽長。
小資料 太陽的公轉
太陽不僅在自轉，同時也率領著整個太陽係，以每秒250千米的速度，繞著銀河係的中心飛行，這就是太陽的公轉。太陽的公轉周期約為2.5億年。太陽在繞銀河係的中心公轉的同時，還以每秒20千米的速度向著武仙座方向飛奔。
■ 太陽是從東方升起來的嗎
說“太陽是從東方升起來的”，就像在說“樹向你走來”一樣，是錯誤的。因為走動的是你，而不是樹。同樣，對於地球和太陽來說，走動的是地球，而不是太陽，因此正確的說法是：地球向東轉去，迎向太陽。
人們之所以說太陽從東方升起來，是有原因的。古時候，科學不發達，人們對自然現象隻能從表麵去解釋、理解，比如人們認為地是平而方的，有海角，也有天涯；還有“地如棋盤，天如圓蓋”等說法。所以當人們看到太陽從東方升起，人們就相信這就是真理。直到15世紀的波蘭天文學家哥白尼發現了地球是繞著太陽在運動的，提出了一套新的理論“日心地動學說”，證明了“地球向東轉去，迎向太陽”。
不過，“地球向東轉去，迎向太陽”這麼長的句子說起來或者寫在文章裏都很別扭，聽起來、讀起來也很不自然，所以人們常說“太陽從東方升起來”，但是大家一定要知道，這是地球自轉的結果。
小資料 極晝與極夜
極晝與極夜是地球兩極的奇觀之一。極晝是出現在極圈範圍內的一種“太陽終日不落”的現象，所以又稱“永晝”。極夜與極晝相反，它是大氣光學作用導致的夜晚天空明亮的現象。極晝與極夜的形成，是由於地球在沿橢圓形軌道繞太陽公轉時，還繞著自身傾斜地軸旋轉而造成的。
■ 為什麼地球離不開太陽
地球上萬物的生長都靠太陽，太陽與地球上所有的生命都有著直接的關係。地球表麵的水，經過太陽光的照射蒸發，形成了天上的雲。雲冷卻後變成雨水降落到地麵，滋潤著萬物的生長；還有植物、海藻以及一些微生物，它們利用太陽能將二氧化碳和水轉化為有機物，這構成了所有生物食物鏈的開端。
地球的能量全部來源於太陽，太陽給予地球溫暖和光亮。如果沒有太陽，地球將陷入永遠的陰冷和黑暗之中。但是當太陽放射出的耀斑和太陽風所攜帶的帶電粒子進入地球大氣層時，也會使地球上的通訊和電力受到幹擾。而地球上的很多風景，如美麗的極光現象，也是由於太陽的原因形成的。
小資料 太陽的耀斑
太陽大氣有時候會在短暫的時間內釋放大量能量，引起局部區域瞬時加熱，使得各種電磁輻射和粒子輻射突然增強，因為它隻發生在一小塊地方，而這一塊地方的溫度比其他地方溫度高，看起來就像太陽上有了一塊耀眼的斑點，所以被稱為耀斑。
■ 季節為什麼會變化
一年四季，春夏秋冬，周而複始地變化著。這是因為，地球時時刻刻在圍繞著太陽公轉。當太陽光直射到地球表麵的時候，溫度升高，地球表麵就表現為炎熱的夏季。當地球繞到太陽的另一邊，地球表麵隻受到太陽光的斜射時，地球表麵接受到的熱量減少，就表現為冬季。當北半球接受太陽光的直射而處在盛夏時，南半球則麵對太陽光的斜照而正值隆冬。北半球的春天又對應著南半球的秋天，這時兩個半球得到同樣多的陽光。這便是四季的由來。
地球自轉的地軸與公轉的軌道麵有一個23度27分的夾角，因此人們把北緯23度27分的緯圈叫北回歸線，南緯23度27分的緯圈叫南回歸線，意思是太陽的直射以此為界，然後便開始掉頭返回了。而北極圈、南極圈則各有半年時間照耀著不落的太陽，另外半年則陷入漫長的黑夜。由於地球繞太陽軌道不是一個標準的正圓，因此南半球比北半球的夏天更熱，冬天更冷。
小資料 四季的劃分
中國與西方有不同的標準來劃分四季。中國的四季強調季節的天文特征：分別以立春、立夏、立秋、立冬為四季的起點，但這樣的四季，與實際的氣候情況並不符。西方的四季劃分，則較多地側重於氣候方麵，它把春分、夏至、秋分、冬至看作四季的起點。
■ 白天黑夜為何會交替
地球像一隻陀螺，繞著地軸不停地自西向東旋轉，這就是地球的自轉。地球自轉一周需要23小時56分4秒。雖然太陽一直都在照耀著地球，但是因為地球是個不透明的球體，陽光隻能照亮半個地球的表麵，被陽光照到的一麵為白天，而陽光照不到的一麵為黑夜。也就是說，地球總有一麵是向著太陽，而另一麵背著太陽，於是就形成了東半球和西半球的晝夜恰好相反的現象。而晝夜交替的產生就是由於地球的自轉使原本照到陽光的一麵漸漸背離陽光，直到陽光完全消失變成黑夜；而原本沒有陽光照射的一麵則漸漸接近陽光，直到被陽光照耀成為白天。於是，人們便看到了白天與黑夜的不斷交替。
小資料 美麗的極光
在地球南北兩極附近高緯度地區的高空，夜間大氣稀薄的地方常會出現燦爛美麗的光輝。它輕盈地飄蕩，同時忽暗忽明，發出紅、藍、綠、紫的光芒。這種壯麗動人的景象就叫做極光。它是由太陽與大氣層合作表演的作品。
■ 日食是怎麼回事
人們知道，月亮圍繞地球轉動，而地球圍繞太陽轉動。地球和月亮都是不發光的球體，它們在太陽的照射下，背向太陽的一麵自然會產生黑影。當月亮運行到太陽和月球之間時，如果太陽、月亮和地球正好位於或接近同一直線，月亮的陰影就會遮擋地球的表麵，而被月影遮擋的區域，就形成了日食的現象。月球會在農曆的每月初一運行到太陽和地球之間，因此日食一定是發生在朔日（即農曆初一）。
不過並非每逢朔日都會發生日食現象。這是由於月球與地球二者的軌道之間有5度左右的夾角，導致在大多數的朔日裏，月球盡管處在太陽和地球之間，可是這三個天體並沒有在一條直線上，也就不會發生日食了。日食可以分為日全食、日偏食以及日環食三種。不同類型的日食主要和日、地、月三者的距離以及成一直線的近似程度有關係。
小資料 發生時間短的日食
無論是日偏食、日全食或日環食，時間都是很短的，在同一個地方看到一次日全食的時間最長不超過7分45秒。在地球上能夠看到日食的地區也很有限，這是因為月球比較小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過的範圍不廣，時間也不長。
■ 為何天文學家要觀測日食
太陽上發生的一切都和人們的日常生活有著十分密切的關係，因此弄清楚太陽的本質和掌握太陽的運動規律很有意義。但是平時的太陽總是非常明亮，需要借助特殊儀器才能看得清楚。強烈的太陽光是由太陽大氣中最底層發出的，這一層就是太陽的光球層。太陽大氣外層的光很微弱，在地球上觀察太陽的時候，由於地球大氣的散射使太陽光很亮，完全掩蓋了太陽大氣外層的光，人們就不能很好地看見太陽的各種現象了。
然而日全食發生的時候，月球遮住了太陽的光球，天空變得非常暗，太陽大氣外層的光才會顯露出來，人們就可以進行觀察了。
像色球層、日珥、日冕都是天文學家們感興趣的對象，雖然平時在一定條件下也可以觀測到，但是在日全食的時候，這些現象可以看得非常清楚。所以在發生日全食的時候，天文學家們總是背著重重的儀器，趕到可以看見日全食的方位進行觀測。
小資料 太陽日珥
日珥是太陽表麵上紅色火焰狀的熾熱氣體，像是太陽突然長出的大耳朵。發生日全食時可以用肉眼觀看到。日珥的爆發非常壯觀，爆發前是一團密密實實的“冷氣團”，溫度隻有7000℃，懸浮在100萬攝氏度的日冕中。
■ 黎明前的黑暗是怎樣形成的
人們看到的亮光是太陽光照射在大氣層上，經過大氣層中的空氣分子和飄浮在空中的塵埃發生散射作用而形成的。所以說，如果沒有大氣對光的散射，人們就永遠看不見亮光，人們看到周圍的太空漆黑一片就是這個道理。
地球上的空氣分子和塵埃分布是不均勻的，靠近地麵的空氣分子和塵埃比較多，在高空則稀少。天亮以前，太陽光射在3萬千米的天空，那裏空氣稀薄，散射作用微弱，所以這時天還沒“亮”，人們隻能看見星光閃閃。隨地球轉動，當太陽光進入到2000～3000千米高空時，那裏會散射出很微弱的亮光，即使這些亮光不能射到地麵，也已經可以把星光衝淡。這時，最初的一點星光也沒有了，地麵又沒有亮光，於是變得漆黑一片，伸手不見五指，所以黎明前一刹那比起夜裏其他時間更黑暗。
小資料 光的散射
光的散射是由於介質不均勻而使光線離開一定的線路，傳向四麵八方。我們看到明亮的天空是由於太陽光通過有塵埃的空氣時，部分光線向多方麵改變方向而形成的現象，這就是大氣層對陽光的散射作用。
■ 太陽與人的距離早晨和中午一樣嗎
太陽離人們的距離是非常遙遠的，大約有1.5億千米。如果人們駕駛超音速飛機直奔太陽的話，飛機的速度達到每小時2000千米，那也至少要花8年以上的時間才能到達。
而地球環繞太陽運行的軌道是一個橢圓的軌道，一天之內太陽什麼時候離人們更近，是由地球在太陽軌道上的位置決定的。當地球到達近日點（冬至12月22日前後）太陽離地球最近，從這一天開始，地球開始遠離太陽，一直到遠日點（夏至6月22日前後）這一天達到最遠。因此，地球從近日點往遠日點運動的過程中，每天早晨的太陽總會比中午的太陽離人們近。而從遠日點到近日點運動的過程中，每天早晨的太陽則總比中午的太陽遠。
小資料 近日點與遠日點
由於行星或彗星繞太陽公轉的軌道並非正圓，而是橢圓形，所以它們與太陽的距離並不時時相等。行星或彗星圍繞太陽公轉時離太陽最近的點叫做近日點，離太陽最遠的點叫做遠日點。地球的近日點在每年的1月初，遠日點在每年的7月初。
■ 地球的形狀和大小是在變化的嗎
地球本身是一個沒有生命的物體，理論上講，沒有生命的物體是不會發生大小變化的。可是對地球來說，並不是這樣，成語“滄海桑田”就很好地說明了這一現象。地球雖然沒有生命，但是它卻一刻也沒有停止變化。
對於地球是在變大還是在變小的問題，目前的說法還不一致。科學家們有的認為，地球在不斷縮小，他們通過對阿爾卑斯山所做的調查研究，推算出了地球半徑比2億年前阿爾卑斯山剛形成時，縮短了2千米；有的認為，阿爾卑斯山的情況，不足以證明整個地球的發展，他們發現在赤道一帶，地球半徑有加長的現象；還有的則認為，由於地球有很強的引力，會將地球附近的宇宙塵埃不斷地吸引到地球上，據估計，一晝夜進入地球大氣層的宇宙塵埃，約有10萬噸。
小資料 滄海桑田
“滄海桑田”原來的意思是海洋會變為陸地，陸地會變為海洋。這種滄桑之變是發生在地球上的一種自然現象。因為地球內部的物質總在不停地運動著，會促使地殼發生變動，有時上升，有時下降。挨近大陸邊緣的海水比較淺，如果地殼上升，海底便會露出，而成為陸地，相反，海邊的陸地下沉，便會變為海洋。
■ 天有多高地有多厚
天高，自然要從地麵算起。可是算到哪兒為止呢？人們都知道宇宙是無窮無盡的，所以，如果一直算到宇宙的盡頭，那天就真的是無法丈量了。
人們所能知道的天高，通常是指大氣層的高度。過去人們認為約有800千米，後來探測到在距地麵1000~2000千米的高處仍有空氣存在。近20年來，根據人造地球衛星和宇宙火箭的考察結果，在距地麵2000~3000千米的高空，也找到了氣體分子。
科學家們認為：地球內部可以分成地殼、地幔、地核三個不同性質的同心圈層。地殼在大陸上厚度平均60多千米。地殼以下到離地麵2900千米間，叫地幔。地幔以下到地球中心的部分，是半徑達3471千米的核心，叫做地核。所以從地球表麵向下到地球中心整個地層的厚度大約是6400多千米。
小資料 地球有多大
地球的大小，可以用下列數值表示：地球的赤道周長約40075千米；地球的表麵積約5.1億平方千米；地球的極半徑（短半徑）6356.8千米；地球的赤道半徑（長半徑）6378.1千米；地球的平均半徑為6371.2千米。
■ 為什麼地球是深藍色的
人們在看電視或聽廣播時，經常會聽到“深藍色的地球”一說。從宇航員在太空中拍下的照片上人們可以看到，地球之所以被稱為“藍色星球”，那是因為地球上有三分之二是海洋、湖泊、河流，僅太平洋就占據了半個地球表麵。地球上近97%的水都是鹹水。海洋主宰著世界的氣候係統，同時“包容”了大量的生命：從地球上最大的動物——藍鯨，到最小的浮遊生物。
地球上的所有生命都源於遠古的水體中。重大的科學新發現已使人們對海洋有了更多的了解，但海洋95%的部分仍有待研究。換句話說，海洋是人們最後未開發的領域。了解和嗬護海洋，就是珍愛人類的最後家園。
小資料 地球最大的動物
藍鯨是世界上最大的動物，有些藍鯨重達150多噸，比最重的恐龍還要重一倍。藍鯨是哺乳動物，鼻孔在頭的上部，用肺呼吸，它的捕食方式為吞食型的，主要食物是小蝦、水母、矽藻等浮遊生物。由於汙染和捕殺，現在藍鯨麵臨著生存威脅，海洋中隻剩下1.2萬頭左右了。
■ 月球是怎樣形成的
目前，關於月球起源主要有三種假說。第一種假說是“同源說”，認為月球和地球都是大約46億年以前，由同一塊太陽星雲形成的。由於凝聚作用，中心部分形成原始地球，它周圍的氣體團塊狀物質形成月球，在引力和離心力的作用下，形成了各自的運行軌道。第二種假說叫“分裂說”，認為月球和地球曾是同一個星球，當熔融狀的地球自轉很快時，月球被拋了出去，獨立成為地球的衛星。第三種假說是“俘獲說”。月球是在遙遠宇宙形成的天體，後來因為飛到地球附近而被地球引力俘獲。
科學家多數認同第一種假說，但自從登月計劃實現後，三種假說都有致命的缺點。從天體力學來看，“俘獲說”站不住腳；從月球上發現了六種地球上沒有的礦物來看，“分裂說”也不能自圓其說。宇宙飛船帶回的月麵土壤標本，表明月球與太陽係的年齡大致相當，比地球早得多，因此也就否定了“同源說”。看來月球真正的起源問題，還需要人們繼續探索。
小資料 天體力學
天體力學是天文學和力學之間的交叉學科，它以數學為主要研究手段，應用力學規律來研究天體的運動和形狀。天體力學以往所涉及的天體主要是太陽係內的天體，20世紀50年代以後也包括人造天體和一些成員不多(幾個到幾百個)的恒星係統。
■ 月球上有風雨雷電嗎
月球的表麵和地球的地貌差不多，也有灣、湖、穀、溪、斷岩等，但是月球上沒有空氣，沒有水，更沒有生命。由於沒有空氣，也就沒有風；沒有大量的水汽，就沒有形成雨的條件，也就沒有雲和雷電了。與地球的氣象萬千相比，月球隻是一個無聲無息、死氣沉沉的世界。
月球上白天的溫度能達到127℃，夜裏溫度會降到-183℃，晝夜溫差比較大。地球上的生物是不能忍受這樣的溫差的。月球的質量比較小，不能像地球一樣憑引力把空氣吸附在自己的周圍。沒有空氣，就不可能有生命存在。況且月球表麵白天的最高溫度為127℃，此時即使有水分，也會馬上被蒸發掉。但是令人感到不可思議的是，1998年美國“月球探索者”號飛船在對月球進行探測時發現，在月球的南北極，終年照不到太陽的環形坑土壤中，存在大量的水冰。據初步估計，這些水冰約有1100萬~3.3億噸。這一消息無疑給人類關於在月球上建立永久性實驗室或定居的設想帶來了希望。
小資料 雷電是怎麼形成的
地麵的熱空氣攜帶著大量水汽不斷上升到天空，形成大塊大塊的積雨雲。天上的積雨雲受到地麵上升熱氣流的衝擊，在各部位發生電離而帶強大的電荷。當兩種帶不同電荷的雲接近時，便互相吸引而出現閃電。在閃電的衝擊下，周圍的大氣和水汽劇烈膨脹就產生“轟轟”的雷聲。
■ 你知道月球上的環形山嗎
環形山是月球表麵上最顯著的地貌特征。環形山很像地球上的火山口，中央有一塊圓形的平地，外圍是一圈隆起的山環，內壁陡峭，外坡平緩。
環形山的中間有一個陷落的深坑，四周圍有高聳直立的岩石，環形山的高度一般在7~8千米之間。月球上環形山很多，而且大小不一，直徑相差懸殊，小的環形山直徑不足10千米，有的僅一個足球場大小；大的環形山直徑超過100千米。最大的環形山是月球南極附近的貝利環形山，直徑達295千米，比中國的浙江省稍小一點。
科學家認為環形山的形成可能有兩個原因，一是隕星撞擊的結果，二是火山活動。而研究證明大多數環形山是隕星撞擊的結果。
小資料 什麼是月海
人們從地球上看月亮，肉眼看到的暗色區域就是月海。月海一般比月球平均水平麵低1000至2000米。目前已知月球上有22個月海，最大的月海是風暴洋，它有大半個中國那麼大。
■ 月亮上為什麼會有陰影
每當月亮升起來的時候，地球上的人們就會看見月亮的表麵有很多陰影部分，這些陰影部分有些看起來很像是一棵樹，我國就有吳剛砍桂花樹的神話故事，西方也有相似的神話故事。這些當然都是人們的想象，但是這些陰影到底是什麼呢？
原來，月亮和地球上一樣，也有山脈、平原和盆地等凹凸不平的地貌。山脈的反射能力比較強，看上去就明亮，平原和盆地的反射能力比較差，看上去就是陰影了。
月亮上連綿起伏的山脈竟然多達十幾條，最長的山脈有6400多千米，最高的山峰比珠穆朗瑪峰還高，達到9000米。人們從地球上看見月球表麵上的暗斑叫做月海，是月球上的平原或盆地。月麵的反射率非常低，平均為7%，其中月海的反射率約為6%，月麵高地和環形山的反射率為17%，所以，在地球上看見的暗弱部分是月海，明亮部分便是山地。
小資料 天體的反射率
物體表麵所能反射的光量和它所接受的光量之比叫做反射率，常用百分率和小數表示。行星的反射率是描述行星表麵物理性質的一個重要物理量。太陽係八大行星中以金星的反射率最大，為76%，水星的最小，為10%。地球的反射率研究者們所得的數值各不相同，大體在35%～43%之間。
■ 為何月球不會發光卻是明亮的
月球隻是一顆圍繞地球運行的衛星，它本身不是光源，既不會發熱，也不發光，是一個黑暗的星球。在黑暗的宇宙空間裏，人們之所以能夠看到月亮，是因為它靠反射太陽光而發亮。會發光的太陽，把自己發出的光照射到月亮上，月亮就被照得亮亮的，所以地球上的人在黑暗的夜晚也可以看到明亮的月亮。
月球是地球唯一的天然衛星，但不同步。然而有專家推算，大約再過260億年，月球將會變成地球的同步衛星，也就是說到那時地球自轉的周期，會慢到與月球公轉的周期一樣，那時地球上的一天就大約等於現在的30天，即現在的一個月。
小資料 地球同步衛星
地球同步衛星即地球同步軌道衛星。所謂同步軌道衛星，是指：衛星距離地球的高度約為36000千米，衛星的運行方向與地球自轉方向相同、運行軌道為圓形、運行周期與地球自轉一周的時間相等，即24小時。
■ 為何月亮不讓人們看見它的背麵
天上的月亮有著陰晴圓缺的變化，形狀隨著時間的變化而常常改變，然而由於它在繞地球公轉的過程中，稍微有些前傾後仰、左搖右擺，使得科學家們能看見的隻有它59%的表麵。對於一般的觀測者來說，看見的也永遠隻是它的同一麵。
月球為什麼不肯讓人們看見它的另一麵呢？原來月球繞地球轉一周約要27.3天的時間，而它自轉一周也是27.3天的時間，所以它就永遠是同一麵朝向地球。而且月球對地球的潮汐作用也是造成這一現象的原因之一。人們知道，地球上的潮汐主要是由於月球的引力引起的。其實，除了人們比較常見的海潮以外，還有大氣的氣體潮和地殼的固體潮。月球對地球的潮汐作用，造成大氣、海水、地殼內部物質之間的摩擦，使地球的自轉能量受到了損失，從而減慢了地球的自轉速度。
小資料 月球背麵有什麼
月球背麵的地形更加崎嶇不平，密集著許多大小不等的環形山。月球背麵沒有明顯的山脈，月海也隻有3個：東海、莫斯科海和理想海。
■ 月亮為什麼時圓時缺
因為月亮本身是不會發光的，它身上的光都是反射太陽的光。月亮在圍繞地球運動時，它和太陽、地球的相對位置會時常發生變化。由於月亮在不停圍繞地球公轉，時時改變著自己的位置，所以它正對著地球的半個球麵與被太陽照亮的半個球麵，有時完全重合，有時完全不重合，有時一小部分重合，有時一大部分重合。完全重合時，人們就看到一個圓圓的滿月；完全不重合時，就看不到月亮；一小部分重合就看到彎彎的鉤月；一大部分重合時看到的是胖胖的彎月，這樣月亮就表現出了陰晴圓缺的變化。
小資料 月亮離我們有多遠
月亮是離地球最近的天體，是我們名副其實的近鄰。從地球到月球大約有38萬千米，如果以5千米/小時的速度步行，走完這段距離需要8年零9個月。
■ 為何說中秋之夜月亮分外明
中國有句俗語：“月到中秋分外明。”人們認為農曆八月十五中秋節的月亮是一年中最大最圓的。但是從天文學的角度上看，中秋節的月亮並不比其他滿月時更圓更亮。
月亮在一個橢圓形的軌道上運行，它離地球的距離時近時遠。中秋節這天，月亮經常不在離地球最近的位置。而且，人們從地球看月亮是有圓缺變化的，從一個滿月到下一個滿月，大概需要30天，就是一個朔望月。“朔”是每個月的初一，15天以後就是“望”。隻有“朔”發生在初一，“望”才會在十五晚上，但這是很少見的。很多時候望月並不在十五，而是發生在十六的晚上。因此人們也常說“十五的月亮十六圓”，可見中秋節的月亮並不一定是最亮最圓的。
人們認為中秋節的月亮分外明，是一種主觀感受，另外也與季節有關。因為春天天氣比較涼，人們不習慣賞月；夏天的月亮比較低，月光比較少，不適合觀賞；冬天比較冷，沒有人會出外聚眾觀賞；而秋天正好不冷不熱，月朗星疏，最適合同家人朋友一起觀賞。
小資料 月相變化規律歌
月黑無光稱作朔，初二西天是新月，
初七初八月正南，明暗各半上弦月，
十五十六月兒圓，全月通明是滿月，
二十二三半夜升，東明西暗下弦月，
黎明之前東方起，二十七八是殘月。
每月一次日期定，月相變化記心中。
■ 月食是怎麼回事
月食是當月亮運動到地球背對著太陽的陰影區內時，月亮被地球的陰影遮掩所產生的天文現象。出現月食時，地球位於太陽與月亮之間，所以，月食一定會發生在望月的位置上，也就是農曆每個月的十五、十六日。不過因為地球公轉軌道與月亮公轉軌道並不在同一個平麵上，月亮並非每個望月都會進入地球的陰影區域。在一般情況下，月亮不是從地球本影的上方通過，就是在下方離去，很少穿過或部分通過地球本影，所以不可能每個望月都出現月食。每年月食最多發生3次，有時1次也沒有發生。
月食分為月全食和月偏食兩種。月食出現的時間比日食長，月食的全食階段比日全食要長許多。日全食的全食階段僅為7分半（全過程多達2小時），可是月全食的全食階段時間為1小時以上（全過程多達3個小時）。
小資料 地球的影子
地球的陰影分為本影和半影兩部分。本影沒有受到太陽直接射來的光，半影受到一部分太陽直接射來的光。月球在繞地球運行過程中整個都進入本影，發生月全食；隻一部分進入本影，發生月偏食。它們都是本影月食。有時月球並不進入本影而隻進入半影，則稱為半影月食。
■ 月球對地球生物有什麼影響
月球是地球唯一的自然衛星，和地球有著密切的關係。月球產生的引力對地球上的生物有很大的影響。
太陽的引力作用可以引起潮汐現象，這種潮汐叫做太陽潮汐，而月球潮汐的起潮力比太陽的起潮力大2.25倍。月球對人類和動植物都有影響。南非有一種海生動物隻有在滿月的時候，才會從洞穴裏爬出來產卵。在月照下，植物生長的速度較快、長得較好，特別是對於幾厘米高、發芽不久的植物，如向日葵、玉米等最有利；當花枝因損傷出現傷口時，月亮還能清除傷口中那些不能再生長的纖維組織，加快新陳代謝，使傷口愈合。精神病學家利博爾發現在大學生群體中，那些性格外向的學生在滿月、新月期間更加容易情緒激動，而那些平時壓抑的學生則會更加憂鬱和遲緩，也就是說他們在這個時候的性格趨向會更加明顯；他還對一些謀殺案作了統計和研究，發現在月圓前後的一周內，謀殺的發生率較高；在滿月和新月期間，心髒病人會疼痛加劇，發作的次數也會增加。
這些都表明，月球的引力影響了生命的節律，這是由於水是生命體的重要組成部分，月球的引力就像影響海洋的潮起潮落一樣，引起了生命體的變化。
小資料 剛升起的月亮特別大
剛升起來的月亮總是讓人覺得特別大，其實這隻是我們的一種錯覺。因為月亮剛升起時，我們眼睛很自然地拿它和地平線上的建築物或其他物體作比較，就會覺得月亮特別大；等月亮升到高空後，那裏沒有什麼東西可以和月亮比較大小，我們就會覺得小了一些。
■ 地球上的一天時間為何越來越長
人們都知道，地球上的一天是24個小時，但是美國航天局最新研究發現，現在地球上每天的白天時間平均延長了1/1400秒，一晝夜平均延長了1/700秒。這樣累積起來，每年延長了半秒鍾，120年後每天就會增長1分鍾，若幹世紀以後，一天的時間就會超過24個小時了。
其實地球的運動是變化的，而且極不穩定。科學家分析了許多珊瑚蟲化石，從上麵的生長線得知，在3.7億年前，地球上的一年是395天，當時一天的時間僅為23小時。4億年前，一年有405天，一天隻有21.5小時。6億年前，一年不少於425天，一天僅為20小時。
科學家們認為一晝夜的時間變長是由地球自轉速度變慢導致的。大多數學者認為是由於漲潮產生的摩擦力，使得地球自轉的速度逐漸變慢。日本學者認為，漲潮摩擦力的大小與大陸分布有關，5億年前至3億年前的大陸是沿赤道方向排列的，漲潮產生的摩擦力較大，地球自轉減慢得較為迅速；2億年前以來，大陸逐漸按照南北方向排列，漲潮產生的摩擦力相對減少，地球自轉減慢的速度就變緩了。
小資料 生長線
生長線指軟體動物的介殼或厴逐次或逐期生長留下的線紋。依據生長線的多少，通常可以推測動物的年齡。例如蝸牛的厴上有相似於同心圓的線紋，就是它的生長線。
■ 誰第一個登上月球
自古以來，月球一直是一個神秘的星球。中國古代就有“嫦娥奔月”的傳說，人們也一直夢想著登上神秘的月球。終於，在美國東部夏令時間1969年7月20日，美國的宇宙飛船“阿波羅”11號登上了月球，宇航員尼爾·阿姆斯特朗走下太空艙，率先踏上月球那荒涼而沉寂的土地，成為第一個登上月球並在月球上行走的人。當時，阿姆斯特朗說出了此後在無數場合常被引用的名言：“這是個人邁出的一小步，但卻是人類邁出的一大步。”的確，這是人類有史以來第一次對月球做的最偉大的探險，人類完成了登月的夢想。從此，各國科學家都在進行研究，期盼能夠實現人類定居月球的計劃。
小資料 在月球上能跳多高
如果你現在能跳過1米，到了月球上，你就能跳6米那麼高，因為月球比地球小得多，月球表麵的引力隻有地球上的1/6，人站在月球上身體會變得很輕，隻有在地球上的1/6。
■ 月球上的腳印能長期保存嗎
月球上的腳印不但能夠長期保存，而且比放在博物館裏還保險。為什麼呢？先分析可能使腳印消失的原因：首先是風，可是大家都知道，月球上沒有空氣，在真空狀態下不可能產生風，也不可能有流沙之類的物質，那腳印就不會被其他物質覆蓋；其次就是太陽的直接照射，雖然高溫可能會使某些岩石破碎，但是由於沒有風，破碎的岩石不會動，這也不足以影響腳印；再次就是隕石的撞擊，這種可能性極小；最後就是太陽風和宇宙粒子流的影響，它們要磨損1毫米的月球表麵塵土，得花費幾千萬年的時間。所以，腳印受不到這些因素的影響，是完全可以在月球上長期存在的。
小資料 月球上的人類足跡
月球是距離地球最近的天體，是人類進行太空探險的第一站。1959年，蘇聯發射的“月球”2號探測器首次在月球著陸。1969年7月，美國的“阿波羅”11號飛船到達月球軌道，宇航員阿姆斯特朗第一個登上月球。在此之後，又有5次成功的登月飛行。
■ 房屋能建造在月球上嗎
自從1969年人類首次登月後，人們一直在研究如何在月球上建造房屋，以供人們永久居住。在月球上建造房屋有著得天獨厚的優勢：月球上有豐富的資源，用月球上的岩石和沙子做成的混凝土，強度要比地球上的牢固得多。月球上還有大量的矽，用它可以製作電池，為居住的人們提供電源。但是，月球上的自然條件十分惡劣，白天的氣溫在130℃左右，而晚上的氣溫在-170℃左右，溫差很大。此外，人類還會受到宇宙射線的輻射和流星的襲擊。所以，在月球選擇建造房屋的地理位置十分重要。經過科學家仔細的考察研究，發現在月球南極附近大環形山中的平坦處是理想的建房區。
小資料 月球並不“美麗”
關於月球，自古以來就有許多美麗的傳說，像嫦娥奔月等等。實際上，月球是一個毫無生機的世界，這裏到處死氣沉沉，一片荒涼。月球上沒有空氣和水，晝夜溫差相當大。月球的磁場也很弱，不能有效阻擋對生命有傷害的紫外輻射和高速帶電粒子侵入，因而沒有生命生存。
■ 月亮會掉下來嗎
19世紀，奧地利天文學家奧波塞爾就曾計算過，從1208年至2163年間有8000次日食和5200次月食，由此他掌握了月亮的運行規律。迄今為止，凡是他預測的20世紀的日食、月食，都能準時地被觀察到，誤差不超過1秒。這表明月亮運行的軌道確實很穩定，人們也就用不著擔心月亮會在某一天突然從天上掉下來。
月亮之所以不會掉下來，是因為月亮在繞著地球運行時，雖然被地球強大的萬有引力緊緊地吸住，但是月亮在旋轉中產生慣性力，使它遠離地球。在萬有引力和慣性力的相互作用下，月亮一直在一個橢圓形的軌道上運行。因此隻要有萬有引力和慣性力，月亮會一直穩定地在這個軌道上旋轉，不會掉下來。
小資料 物體的慣性
物體保持自己原有的運動狀態或靜止狀態的特性叫做物體的慣性，由此而產生的力叫做慣性力。例如，我們乘車的時候隨著汽車一起前進，當突然刹車時，汽車停止了，但我們還會保持原來運動的狀態，會向前倒去，這時如果不扶好就會摔跤，這是由於慣性惹的禍。
■ 為何太陽和月亮有時會有光環
地球的上空布滿了淡淡的雲，當太陽或月亮從雲中透出時，有時候會在它的四周產生一圈甚至幾圈光環，氣象學把這種光環叫做暈。出現在太陽周圍的暈叫做日暈，出現在月亮周圍的叫做月暈。
日暈大多是彩色的，像彩虹一樣，不過它的七彩顏色順序和彩虹正好相反，從內到外依次是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。而月暈的顏色則多是白色。
暈的出現常常預示著天氣將有風雨來臨，這是因為暈的產生往往是在暖濕空氣和冷空氣交鋒的時候。熱空氣帶著大量的水汽上升到冷空氣上麵，爬上6000米以上的高空，由於那裏的氣溫下降到了零下20℃左右，空氣中的水汽就形成了許多六角形的柱狀冰晶，組成了卷層雲。由於光線通過六角形柱狀透明物時產生折射和反射，所以當太陽和月亮的光照射到雲層中的冰晶時，人們就看見日暈和月暈了。
小資料 雨的形成
江河湖海的水受到陽光照射不斷蒸發變成水蒸氣，隨同空氣一起升到高空，由於受冷凝結成許多小水滴，越積越多形成天上的雲。雲層內的小水滴越聚越多，結成了更大的水滴，當雲不能承受水滴的重量時，水滴就會從天上降落下來，形成雨。
■ 月亮為何會發出神奇的光
1783年，威廉·赫歇爾用自己製作的22厘米的望遠鏡，第一個觀測到了月球上阿裏斯托克環形山附近陰暗地區有紅色的閃光。1958年11月3日，蘇聯科學家拍下了月球阿爾芬斯環形山中央峰上一次長達30分鍾的粉色“噴發”型閃光的光譜圖。1969年7月20日，阿姆斯特朗在月球著陸前夕，曾經看見阿裏斯托克環形山發出的淡淡熒光。那時，兩位德國的天文愛好者也在地麵上看見了這種神奇之光。類似的月球發光現象已經記錄了1400多起。
通過研究人們發現，月麵的這種輝光現象多發生在月球經過近地點前後，此時月亮受到最強的地球潮汐作用，正處於月震的頻發期。月震是密封於月球表麵以下的氣體從裂縫和斷層中逃逸出來，吹起月塵，引發的輝光。況且月麵的閃光多發生於月球上受到太陽照射的明暗交界線處，這裏的溫差變化比較大，導致月岩破裂迸發放出“點子”，“點燃”了月岩中的氣體，放出輝光。
小資料 月球背光麵也有光
月球上沒有空氣，因此沒有大氣散射、折射等現象，但有時卻能在它的背光麵看到淡淡的光。原來，這是來自地球大氣反射的陽光。在農曆每月初五以前和廿五以後，由於地球與月球靠得最近，而月亮的亮度較小，所以這種光就更為明顯。
■ 什麼是行星
行星是自身不發光的、環繞著恒星運動的天體。一般來說，它具有一定的質量，形狀大多是圓球狀。近期，國際天文學聯合會又在這一定義上增加了一條：能夠清除其軌道附近其他物體。而相反，不能清除其軌道附近其他物體的天體則稱為“矮行星”，曾作為太陽係“九大行星”之一的冥王星就因此被確定為“矮行星”，退出了太陽係行星行列，從此太陽係就隻有“八大行星”了。
行星名字的來曆是這樣的：由於它們在特定軌道上圍繞恒星移動，就好像在行走一般，人們就把它們叫做行星。太陽係內肉眼可見的5顆行星——水星、金星、火星、木星和土星早就已經被人類發現了。後來人類認識到，地球本身也是一顆行星。望遠鏡被發明出來後，人類又發現了天王星、海王星和最近才被列為“矮行星”的冥王星。20世紀末，人類在太陽係以外的宇宙空間中也發現了行星，現在已經有近百顆太陽係外的行星被確定了。
小資料 最新的行星定義
近期，國際天文學聯合會為行星下了新的定義：必須是圍繞恒星運轉的天體；質量必須足夠大，它自身的引力必須同自轉速度達成平衡而使其形狀呈圓球體；不受到軌道周圍其他物體的影響。今後，人們將以這一定義作為新的標準來判定天體的行星身份。
■ 行星為什麼會有不同的顏色
行星和衛星都不能自己發光，完全靠反射太陽光產生光輝，然而它們的顏色卻各不相同。金星是燦爛奪目的，火星是火紅的，土星和木星是淡黃而略帶乳白色的，天王星和海王星則是藍綠色的……
行星為什麼會有不同的顏色呢？這與它們的大氣構成和表麵的性質有關。金星的大氣中有濃密的二氧化碳和雲層，能夠把陽光中的藍光吸收進去，而橙色光則被它更多地反射出來，就顯出金黃的色彩了。火星的大氣比較稀薄，重力很小，但是“塵暴”常常將它表麵橙紅色的氮化物卷到高空，火星就呈現出紅色了。水星、土星的大氣中因為含有氫和氦，也別具一色。
天王星和海王星也與眾不同，它們在望遠鏡中是藍綠色的。這和它們的大氣成分有關。天王星和海王星的大氣中含有甲烷，而甲烷對陽光中的紅、橙色光具有強烈的吸收作用。這樣，經過大氣反射後的陽光的主要成分就是藍色和綠色了。
小資料 行星與衛星會發光嗎？
星星中的行星和衛星都是會移動的星體，本身不會發光。它們的表麵受到太陽的照射，再把光發射出去，我們看起來，便感覺它在發光了。
■ 太陽係的八大行星是指哪些行星
過去人們常說太陽係有“九大行星”，但經過天文學家不斷研究發現，其實太陽係應該是隻有“八大行星”才對。它們是太陽係的主要成員，由內到外依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。這些行星圍繞著太陽不停地公轉，同時也以各自的地軸為軸心自轉。它們的公轉軌道大多近似圓形，也接近同一水平麵。
八大行星可以分成兩大類：一類為地球組行星，稱為“類地行星”，包括水星、金星、地球和火星；另一類為“木星組行星”，包括木星、土星、天王星和海王星。這八大行星中除了水星和金星之外，都有自己的衛星圍繞著旋轉。
曾作為太陽係第九大行星的冥王星，由於它的軌道和許多外海王星天體運行軌道類似，而它微薄的引力無法將這些星體排除出去，因此不符合新規定的行星定義，在2006年8月24日被天文學家定義為“矮行星”，也就是說，“九大行星”的說法將退出曆史舞台，今後人們要記住的就是太陽係“八大行星”和一顆“矮行星”冥王星。
小資料 太陽係的“九大行星”
“九大行星”原指太陽係中圍繞太陽旋轉的九顆行星，分別為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。今後，由於冥王星已經退出行星行列，人們將不再使用“九大行星”這一說法。
■ 為何太陽係中隻有地球上存在生命
到目前為止，在太陽係的八大行星中，隻有地球上有生命，這是為什麼呢？達爾文的進化論告訴人們，生命的進化是從低等到高等、從水生到陸生、從單細胞到多細胞逐步演化來的。產生生命的先決條件是具備從無機物到有機物、從大分子結構有機物到生命形成的各種條件，生命產生後還要有生命賴以生存的環境才能夠得以延續。在太陽係的八大行星中，隻有地球符合這些能夠使生命存在的條件，而其餘的七大行星既沒有符合生命產生的條件，也沒有適合生命存在的環境。
金星比地球離太陽更近一些，所以它的表麵溫度達到450℃以上，即使是在晚上也足可以把岩石熔化。這樣的高溫當然是生命沒有辦法生存的。至於比地球遠離太陽的火星，它的表麵溫度比地球低得多，盡管火星白天的溫度為30℃，晚上為-150℃，但是火星上沒有生命賴以生存的水。
小資料 達爾文進化論
生物進化論是研究生物逐漸演變、進化的發展規律的一種學說。早在18世紀後期，進化論的思想就已出現，但受到普遍排斥和壓製。到19世紀中期，英國生物學家達爾文提出以自然選擇和生存競爭為基礎的進化學說，形成了生物進化論的科學體係，使生物學真正邁入了近代自然科學領域。
■ 太陽係裏各行星一年的時間為何不一樣長
整個太陽係在太空中旋轉。在太陽係內部，行星圍繞著太陽運轉，叫做公轉。太陽係裏各行星上一年的時間，也就是行星圍繞太陽公轉一周的時間。行星距離太陽的遠近不同，它們每年各自要走的路程長短也不同，所以它們繞太陽公轉的時間也就長短不同了。距太陽最遠的海王星走得最長，而距太陽最近的水星則走得最短。水星上1年約等於地球上88天，金星上1年約等於地球上225天，火星上1年約等於地球上2年，木星上1年約等於地球上12年，土星上1年約等於地球上29年，天王星上1年約等於地球上84年，海王星上1年約等於地球上165年。