宇宙之謎
宇宙是空間、時間和天地間萬物的總稱，是一切物質及其存在形式的總體，它包括地球和其他一切天體。宇宙就是世界，按照我國古人的說法，上下四方無邊無際的空間為“宇”，古往今來無始無終的時間為“宙”，因此宇宙的意思就是無限的太空世界。
關於宇宙的起源，現在還不得而知。
在古時候人們總認為：天是圓形的，像傘一樣蓋在方形的地麵上，太陽、月亮和星辰像爬蟲一樣在天空過往。
東漢時的“渾天說”認為，天包圍著地，地漂在水中或者氣中。
“宣夜說”認為宇宙是無限的，宇宙中充滿著氣體，所有的物體都在氣體中飄浮著。
現代宇宙大爆炸學說最有影響力，這種學說認為，宇宙起源於一個熾熱的“奇點”，這個“奇點”既不存在時間，也沒有空間。後來，這個奇點發生了像核爆炸那樣的物質爆炸，大爆炸之後，才有了宇宙的空間和時間，從此宇宙開始了漫長的演化。
人類對宇宙的認識是一個逐步發展的過程。對宇宙的認識和探索是從我們居住的地球開始的，擴展到太陽係，又到銀河係，然後擴展到河外星係等等。
宇宙是由行星、衛星、恒星、星雲以及穿行於太空中的星係構成的。如果人們能以每秒30萬千米（光速）的速度去太空旅行，那麼從地球到太陽，要花8分鍾。從太陽到銀河中心，要花上33000年，而穿越整個銀河係星團得花200萬年。若進一步穿越銀河係所在的室女座星群就得花上5億年。假如要進入到宇宙深處，大約要200億年。事實上宇宙還在不斷地膨脹，宇宙之大，遠遠超過了人類的想象範圍。
目前有三種方法測算宇宙的年齡：
第一種是逆推算宇宙膨脹的過程。根據宇宙的膨脹速度（即哈勃係數和減速因子），計算從密度達到極限的宇宙初期到擴展為現在這種程度到底需要多少時間，這就是宇宙年齡。
第二種是根據恒星演化的情況來求宇宙年齡。通過理論推導恒星內部的核聚變反應，就可以知道恒星這個天然的原子反應堆的結構和它的發熱率是怎樣隨時間變化的。將觀測和理論相核對，就可求出恒星和星團的年齡。再根據最古老的恒星年齡推算宇宙年齡。
第三種是同位素年代法。這種方法廣泛運用於測定月岩和隕石的年代。這種方法是利用放射性同位素發生的自然衰變，由衰變減少的情況推測母體同位素的生成年齡。放射性同位素隻有在特別激烈的環境中才能生成，所以如果被禁閉在岩石中就隻有衰變了。測定母體同位素與子體同位素之間的量比，測定具有兩種以上不同衰變率的同位係的量比，就可以決定年代，據此推算宇宙的年齡。
宇宙中的所有東西都在運動。每一個行星及其衛星，宇宙空間裏的每一個岩石塊，每一顆發光的星體，都在繞自己的自轉軸旋轉。這些物體在自轉的同時都在進行著空間運動。
總而言之，宇宙是無限的，而人類對宇宙的認識是有限的，因此我們需要不斷地觀測和探索。
燦爛的銀河係
晴天的夜晚，抬頭仰望天空，我們可以看到空中有一條銀色的光帶，它就是銀河，英文叫做“MilkyRｉver”。銀河並不是天上的河流，而是由許許多多的星星組成的。由於這些星星離地球實在太遠了，所以看上去白茫茫一片，就像一條銀色的河。
銀河係主要是由大大小小的眾多恒星構成的，在這些恒星之間存在一些星際介質，它們是塵埃和氣體，它們混合在廣闊的太空中。雖然這些細微的物質僅占銀河係總質量的10%，但卻足夠製造出200億個太陽般大的恒星。星際介質一直在不斷地攪動，產生新的恒星並吸收部分恒星死亡後的物質。
銀河包括地球所在的太陽係，它的整個形狀就像一個大鐵餅，中間凸起，四周扁平，凸起的地方是核球，是恒星密集的地方；四周扁平處是銀盤，越靠近邊緣星星的分布越稀疏。
銀河係的直徑用光年來計算，差不多為10萬光年。這意味著，用光的速度從銀河的一邊到另一邊，需要10萬年。
銀河係本身也在旋轉，一方麵圍繞自己的中心軸，以2.5億年一周的速度自轉，另一方麵又以每秒214公裏的速度在宇宙中不停地運動著。但是因為它距離地球實在遙遠了，所以我們看不出它的轉動。
在20世紀以前，人們一直認為太陽是銀河的中心，後來科學家們發現人馬座方向才是銀河係的中心。在那裏,恒星非常密集，亮星雲也很多。銀河的中心並不像銀河係的其他部位，它是由氣體較少、年紀較老的紅色及黃色恒星構成的條形核球。越接近中心處，溫度就越高，其中還有高速移動的氣體環或氣體噴流，以及強大的磁場等等。這一切都意味著銀河係中心是一個十分活躍的地方。
星係和星雲
在浩瀚宇宙中，星星並不是單個地雜亂無章地分布著，而是成群彙聚著的。每一群星星都是由無數顆恒星和其他天體組成的巨大星球集合體，天文學上稱這種彙聚在一起的星群為“星係”。
星係在宇宙中非常多，目前天文學家發現和觀測到的已達10億個以上。每個星係大小各不相同，但都十分龐大，例如我們的地球所在的太陽係還不被視為一個星係，它隻是銀河星係的一個部分而已。
我們在地球上用眼睛能觀測到的星係很少，除銀河係外，隻有臨近的幾個，其中最著名的是仙女座大星係。這個星係離我們大約200萬光年，它比銀河係大60％，形狀與銀河係相似，但因為相隔太遠，所以它看上去隻是一個光亮的斑點。
為了方便，天文學家把遙遠的幾個星係稱作星係群，大一些的叫星係團，每個星係團含有100個以上的星係，所有星係團統都屬於超星係團，超星係團組成總星係，也就是茫無邊際的宇宙。
星雲廣泛存在於銀河係和河外星係之中，是由氣體和塵埃組成的雲霧狀物質。它的形狀千姿百態、大小不同。星雲有好幾種。
一種叫彌漫星雲，它的形狀很不規則，沒有明確的邊界。在彌漫星雲中有一種能自身發光的星雲，稱之為亮星雲。亮星雲僅是彌漫星雲中的一種；另一種為暗星雲，這是一種不發光的星雲，暗星雲的存在造成了銀河係中的許多暗區。彌漫星雲比行星狀星雲要暗得多、大得多、密度小得多。
另一種星雲稱為行星狀星雲，這種星雲像一個圓盤，淡淡發光，很像一個大行星，所以稱為行星狀星雲。它是一個帶有暗弱延伸視麵的發光天體，通常呈圓盤狀或環狀。它們中間有一個體積很小、溫度很高的核心星。現已發現的行星狀星雲有1000多個。
恒星和行星
恒星是指宇宙中那些本身會發光，而且位置相對固定的星體。太陽就是恒星，我們夜晚看到的星星大多數也都是恒星。恒星實際上也是動的，不但自轉，而且都以不同的速度在宇宙中飛奔，速度比宇宙飛船還要快，隻是因為距離我們太遙遠了，所以才不易察覺到。
看上去小小的恒星，其實都是極為龐大的球狀星體。太陽是一顆恒星。它的體積比地球大130萬倍，但在廣闊的宇宙中，太陽是一個普通大小的恒星，比太陽大幾十倍、幾百倍的恒星到處都是。其中，有一顆恒星叫紅超巨星，比太陽的直徑大幾百倍。但因為太陽離我們近，它離我們遠，而所以看上去太陽比它大很多。
同樣的道理，除太陽之外的其他恒星也在發光，但離地球最近的恒星比鄰星也距離我們4光年，所以我們感覺不到它們的光和熱，遠遠望去隻有一點星光而已。因此有人設想，如果所有恒星都像太陽那樣近，那麼在地球上就真的可以看到無數個太陽了。
和恒星不同，行星是指沿橢圓軌道上環繞太陽運行的、近似地球的天體。它們本身不發光。在太陽係中有9大行星。
根據距離太陽的遠近，分別為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。2006年經過科學家們的討論，冥王星已經被排除出了九大行星之列。但本書中，我們仍將它列入九大行星之列，進行介紹。
由於行星有一定的視圓麵，所以它們不像恒星那樣有星光閃爍的現象。
行星環繞太陽公轉時，在天空中的相對位置在短時間內有明顯的變化，在群星中時現、時隱、時進、時退。
巨大的太陽係
太陽係指由太陽及其行星組成的天體係統，它的成員有太陽9大行星、50多顆衛星、2000多顆已被觀測到的小行星以及無數的彗星、流星體。
這個龐大的天體係統好比一個大家庭，所有的天體都以太陽為中心，沿著自己的軌道有條不紊地旋轉著，而且旋轉的方向基本相同，幾乎都在一個平麵上旋轉。
太陽係的幅員十分遼闊。它的半徑約為60億公裏。打個比方，如果我們乘坐目前世界上最快的時速為1500公裏的飛機，從冥王星飛到太陽，也要連續飛行457年的時間。太陽係如此巨大，可是在整個宇宙中，它隻是其中一個很小的部分。
太陽係時刻處於快速運動之中。太陽居於中心做著自轉運動，許多天體圍繞太陽旋轉，我們稱這些天體為“行星”。這些行星大多數都有圍繞自己運轉的更小天體，這些更小的天體被稱為“衛星”。行星和衛星構成了太陽係大家族的重要部分。
和行星一樣，其他天體也繞日公轉，比如像“小行星”這樣的微小天體，還有由冰物質構成的彗星。整個太陽係中的行星、衛星、小行星以及彗星都是因太陽的巨大引力而聚在一起的。
太陽——人類的萬物之源
太陽在宇宙中是一顆普通的恒星，但它能發光發熱。太陽的直徑是140萬千米，是地球直徑的109倍多。與其他星星相比，它顯得又大又亮。這是由於太陽與地球相距1.5億千米，與距地球第二近的恒星相比，這隻是很短的一段距離。目前為止，太陽已經照耀地球50億年了，但它還會繼續照耀50億年。
太陽是一個由熾熱氣體組成的能發光發熱的大火球。它的表麵溫度有6000℃，而內部溫度更高。
太陽帶有光和熱的表層稱為“太陽大氣”，由裏向外分為三個部分：光球、色球和日冕。
我們肉眼所能看見的太陽表麵很薄的一層叫做“光球”，厚度隻有500公裏，平均溫度約為6000℃，太陽的光輝，就是光球。恰恰因為光球遮住了人們肉眼的視線，使人們在很長一段時間內看不到太陽的真正麵目，更無法了解太陽內部的奧秘。
第二層即中間層是“色球”，厚度大約為2000公裏，是光球厚度的4倍，密度卻比光球更稀薄，幾乎是完全透明的。色球的溫度高達幾萬度，但它的光卻被光球遮擋住了，平時很少能看到。當出現日食現象的時候，太陽的光球會被月亮完全擋住，在黑暗的月輪邊緣可以看到一絲纖細的紅光，這便是色球的光亮。
第三層即最外一層是“日冕”，厚度約為數百萬公裏，日冕的光更微弱，用肉眼完全看不到，但日冕的溫度卻很高，達100萬度。在高溫下，太陽上的氫、氦等原子不斷被電離成帶正電的質子和帶負電的自由電子，它們掙脫太陽的引力，奔向廣袤的宇宙空間，這就形成了“太陽風”現象。在太陽表麵的三層結構中，隻有外層的日冕有不規則變化，有時呈圓形，有時則呈扁圓形。
除此之外，在太陽的邊緣外麵還常有紅色會發光的氣團，像火焰一樣，這是日珥。日珥有時向數十萬公裏高處放射，有時又向色球層落下來，實際上這是日冕不規則變化的一種形式。日珥差不多11年出現一次，我們用肉眼看不到，隻有在日全食時使用特別儀器才看得比較清楚。
太陽的光和熱的能源是氫聚變為氦的熱反應。太陽的主要成分就是氫（占71％）和氦（占27％），熱核反應在太陽內部進行，能量通過輻射和對流傳到表層，然後由表層發出光和熱，這就是天文學上所說的“太陽輻射”。
除了光和熱，太陽還向宇宙空間釋放出一種肉眼看不見的微粒流，稱為粒子流，也叫“太陽風”。太陽風使彗星的尾部總是朝著背離太陽的方向，太陽風還不斷撞擊各個行星。當太陽風經過地球的北極和南極時，會與空氣發生摩擦，產生漂亮的紅、藍、綠、紫等色彩，這就是極光。
太陽光到達地球後，能轉化成各種形式的能量。首先，太陽把地麵和空氣曬熱，曬熱的空氣上升，空氣流動形成風，轉化為風能。其次，太陽把水麵和地麵曬熱，使一部分水蒸發，水汽升到空中形成雲，以雨雪的形式降下來，彙入江河，太陽能轉化為水能。而植物需要陽光來發生光合作用，這時，太陽能轉化為植物的化學能。
正是由於太陽的巨大作用，所以我們常常說太陽是地球的萬物之源，地球上的一切能源幾乎都是直接或間接來源於太陽，氣候變化、生物生長、人類生存都離不開太陽。
九大行星之一——水星
水星是九大行星中最靠近太陽的行星，在我國古代人它被稱為“水辰星”。西方人叫它“墨丘利”，墨丘利是羅馬神話中專為眾神傳遞信息的使者，而水星也不愧為信使的稱號：它是太陽係中運動最快的行星。水星公轉平均速度為每秒48公裏，公轉周期約為88天。
水星雖然名為“水星”，但實際上水星上幹枯荒涼，一滴水也沒有。這是因為水星離太陽太近，朝向太陽的一麵受烈日曝曬，溫度高達400℃以上，這樣的溫度連鎢都會融化，如果有水也早蒸發完了。水星背向太陽的一麵溫度非常低，達零下173℃，在這樣低的溫度下也不可能有液態的水。溫差達500～600℃，都不可能有水存在。
由於水星距離太陽太近了，而且個頭又小，所以天空中很難看到它。水星的表麵和月球表麵極為相似，上麵布滿了大大小小的環形山。水星的大氣極為稀薄，晝夜溫差很大，白天表麵溫度可達427度以上，黑夜最低溫度可降到零下173度左右。
水星的半徑為2440公裏，是地球半徑的38.3％。水星的體積是地球的5.62％，質量是地球的0.05倍。水星外貌如月，內部卻與地球一樣，也分為殼、幔、核三層。天文學家認為水星的外殼是由矽酸鹽構成的，它的內部有個比月球還大的鐵質內核。
水星的自轉周期為58.646日，自轉方向與公轉方向相同。由於自轉周期與公轉周期很接近，所以水星上的一晝夜比水星自轉一周的時間要長得多。它的一晝夜為地球上的176天，白天和黑夜各88天。
水星沒有衛星，因此水星的夜晚是寂寞的。除了太陽以外，天空中最亮的星是金星。
九大行星之二——金星
金星是從地球上看到的最明亮的一顆行星，看上去晶光奪目，亮度僅次於太陽和月亮。我國古代把黎明前東方天空中的一顆明星叫做“啟明星”或“太白星”，把黃昏時分西邊天空中的一顆明星叫“長庚星”，其實這是同一顆行星，它就是金星。
金星離地球比較近，最近的時候和地球隻相距4000萬公裏，但由於金星的表層有一層硫酸雨滴和雲霧，所以遠遠望去迷蒙一片，阻擋了地球人的視線。
1964年，天文學家把精密儀器帶到高空空氣稀薄的地方觀察金星，然後向金星發射行星探測器，才弄清了這層雲霧的成分，並透過雲層觀察了金星的真正麵目。
金星是一顆地貌非常複雜的行星，表麵呈橙黃色，地表上大部分被平原覆蓋，其他部分是高地和深邃的裂穀以及火山。金星上最大的高原比我國的青藏高原還大兩倍，最高的山峰比世界最高峰——珠穆朗瑪峰還高。金星的內部結構與地球很相似，但令人奇怪的是金星上沒有磁場，目前科學家還無法解釋這個現象。
金星的雲層裏含有水汽，但金星表麵沒有水。雲層的表麵溫度達480℃以上，不存在生命。金星的旋轉也是圍繞太陽公轉，又自身旋轉。公轉為225天，自轉為243天。
九大行星之三——火星
火星是一顆火紅色的行星，點綴在天空夜幕上，是夜空中最為吸引人的繁星之一。如果你仔細觀察，就可以看到它緩緩地穿行於眾星之間，如火的熒光時有強弱變化，而穿行的方向、亮度的變化都無規則。歐洲人把它稱為“戰神”，認為它象征著戰爭和災難；而古時候我國稱它為“熒惑星”，認為它是不吉利的星。