嘿,您知道吗?要是有颗恒星直径差不多10万公里呢,那它里面8万公里那块儿啊,就都在核聚变反应呢。要是有颗恒星直径能有100万公里左右,得嘞,它里边80万公里的地方也都在核聚变反应。再要是有颗恒星直径大概1000万公里的话,那800万公里的区域也都在核聚变反应呢。所以啊,恒星这体积和质量越大,它里头核聚变反应就越猛,那寿命也就越短。第一代恒星里面燃料不够的时候呢,核聚变反应就搞不下去了,到铁元素这儿就停住喽。这时候引力就成老大了,恒星就散架了,跟着就超新星爆炸了。这一炸可不得了,恒星被炸得七零八落的,第一代恒星就这么玩完了。然后啊,剩下的恒星遗迹星云就在宇宙里安安静静地飘着,就这么一直飘啊飘,一直飘到50亿年前,这片好几光年大的星云啊,不知道被啥给扰动了。
星云里头呢,突然就冒出来一个高密度的地儿。得嘞,引力这时候又开始显摆它的能耐了,大把大把的星云就朝着这个高密度的地儿猛扑过去,开始坍缩。这角动量它得守恒啊,星云一边收缩,一边那旋转就跟开了加速器似的,越来越快,慢慢就整出个盘形的模样来。在这盘形结构的中心呢,物质跟着坍缩就越聚越多,最后就成了一个超密度的大球,这就是原始太阳胚胎啦,这一过程差不多能持续将近1000万年呢。1000万年过去后,这个超密度大球的温度和压力蹭蹭往上涨,涨到一个让人惊掉下巴的程度,起码得上千万度呢。这么一来,氢元素就被点着了,核心就开始热核反应,太阳就这么诞生了。太阳一出生就开始吸收周围大量的物质,结果呢,太阳的质量在太阳系总质量里占了百分之99.86,剩下的八大行星和其他物质就只占百分之0.14。就从这占比上看,就知道太阳的质量那是相当的大啊。
地球啊,它不过就是太阳系里的一颗行星罢了。您知道吗,太阳系里可有八大行星呢,就地球这一颗星球上有生命诞生,多神奇!在地球上啊,啥生物都有,海里游的、地上跑的、水陆两栖的,还有小得看不见的微生物之类的。人类呢,那可是地球上最聪明的家伙。科学家研究出来了,人类是在200多万年前出现的,从猿类慢慢进化来的。人类和其他动物最大的不一样,就是有了智慧。嘿,就这么几千年的功夫,一下子就站到地球食物链的最顶端了。现在啊,人类都能走出地球去探索宇宙了,这说明人类的科技发展那速度可快得不得了。为了揭开宇宙的秘密,科学家们可没少下功夫。46年前,美国国家航空航天局(NASA)往太阳系外面发射了旅行者1号和2号探测器,为啥发射这俩玩意儿呢?就是想让它们飞出太阳系,去瞅瞅太阳系外面有啥秘密。发射之前啊,科学家还特意在上面安了个金唱片呢。
这唱片外径12英寸,表面镀着金呢,里头还藏着金刚石做的留声机针。嘿,这就厉害喽,哪怕过10亿年,那音质也跟新的没啥两样。这唱片里啊,有用55种人类语言录的问候语,还有各种各样的音乐。另外啊,磁盘上还有115幅影像,像太阳系各行星的图片啥的还有说明呢。这些个数据就是想向外星人表明,太阳系有生命存在。这55种人类语言里还有特别生僻的,中国的四种语言(普通话、闽南语、粤语、吴语)也在里头。这唱片里还有当时的联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的问候:「这是一个来自遥远小世界的礼物,记着我们的声音、科学、影像、音乐、思想和感情呢。我们正努力过好自己的时代,再进入你们的时代。」为了能让外星文明瞧明白这上面的内容,NASA的科学家就打算用宇宙里最常见的氢元素搞出一种通用秘钥。
金唱片右下角的图啊,画的是氢原子俩最低态之间咋跃迁的。但凡有本事在太空搞宇航的文明,肯定都晓得这种跃迁的辐射周期是0.7纳秒呢。封面其他图啊,都拿这0.7纳秒当基本单位,这单位也叫氢钟。左上角光盘那一圈儿,是二进制代码,竖线就代表二进制的1,横线呢就代表0,这就表示按照氢钟来算,演奏速度是每分钟能转16.667圈儿。下面的二进制代码呢,意思是唱片每面差不多能播1个小时。外星文明要是以每圈3.6秒的速度放这唱片啊,就能听到55种不同语言的问好,再往后就是地球上的各种声音了,像昆虫叫啊、婴儿哭啊、海浪声儿啊等等。右上角呢,是从记录里解码图像数据的时候,波形大体是啥样儿。那时候科学家寻思啊,要是旅行者1号和2号探测器能有那运气飞出太阳系,外星文明说不定就能根据唱片上的信息找到地球呢。
那时候不少人都担心呢,就怕这张金唱片给人类弄出些多余的麻烦事儿来。可现在一瞅啊,嘿,纯粹是咱们瞎操心了。为啥这么说呢?旅行者1号和2号探测器啊,压根儿就没飞出太阳系。太阳系的边儿在奥尔特星云那儿呢,要想彻底飞出去,起码得上万年的工夫。上万年呐,对咱人类来讲,那可老长了,长得没边儿了。不过话又说回来,即便这样,旅行者1号和2号还是给人类传回来好多有用的信息呢。这俩探测器可机灵了,用了个特聪明的法子,就是靠着巨型行星的引力助推,巧妙地把自个儿的轨道给改了,这么着就能一下子访问好几个行星了。这个法子就叫「引力助推」,靠着它啊,探测器能加速或者减速,还能省下燃料和时间呢。旅行者号就是借着这个技术完成了主要任务,接着就朝着太阳系边缘飞去,一头扎进那未知的星际空间里了。
旅行者号的能源呢,是靠一种叫放射性同位素热电机的玩意儿来的,就是用钚 - 238衰变产生的热来发电。这电池可耐用了,一用就能用好几十年。它的通讯系统也不含糊,挺先进的,使的是一种高增益的卡塞格林天线,靠着地球上三个深空网络站来发送和接收无线电波。还有啊,旅行者号带了11种科学仪器呢,专门用来琢磨太空中可能碰上的各种天体,像行星、卫星、环、小行星、彗星、星际尘埃和气体啥的。没发射的时候,旅行者1号本来打算去探索木星、土星还有它们的卫星光环。1980年11月,旅行者1号就到木星那儿晃悠了一圈,11月12号的时候又靠近了土星,离土星最高云层不到124000公里,把土星环那复杂的结构给探出来了,还对土卫六的大气层瞅了瞅。因为旅行者1号发现土卫六的大气层老厚了,喷气推进实验室那些控制的人一合计,最后就决定让旅行者1号凑近土卫六好好研究研究,这么一来,就不让它再去探测剩下那两颗行星了。
旅行者1号可没旅行者2号的任务那么重要呢。旅行者2号打从离开地球起,就接二连三地飞越木星、土星、天王星和海王星这四个外圈行星。在这期间啊,旅行者2号那可是相当能干,不但拍了一堆高清照片,还收集了老多科学数据,给人类认识这些行星提供了特重要的证据。在探测木星的时候,旅行者2号顺利穿过木星的磁场,一下子就发现木星的磁场和辐射带强得很呢。这一发现可不得了,把木星的内部结构和动力学结构都给抖搂出来了,还为人类了解太阳系的形成和演化送上了重要线索。而且啊,旅行者2号还发现了木星那四颗伽利略卫星,这可给人类研究这些卫星的地质和气候提供了金贵的资料。再说说土星探测任务,旅行者2号把土星环的高清照片拍得那叫一个漂亮,土星环的美丽和复杂结构就这么明晃晃地展现在大家眼前。这些照片可有用了,不但把土星环的形成和演化过程给揭示出来了,还为科学家研究土星环里的冰粒子和尘埃提供了重要的依靠。
在探测天王星和海王星的时候啊,旅行者2号可牛了,「嗖」的一下就飞越了那俩老远老远的行星。嘿,它还拍了不老少高清照片呢,也收集了一大堆科学数据。这些个数据可不得了,就像一把钥匙,把天王星和海王星的内部结构啊、大气是啥组成的呀,还有动力学过程这些事儿,都给人类透露出来了,这可给科学家研究这俩行星咋形成又咋演化的,提供了特别重要的线索。现在它离咱们可有182.7亿公里喽,这可是人类探索到的最远的地儿啦。可您猜怎么着?在这个区域啊,科学家发现了挺吓人的数据呢。在这一片儿,有好多有害射线。研究研究就知道了,这区域里带电粒子降到了2.2,可那些个不知道是啥的粒子却涨到了2.4。这就意味着太阳系的辐射在这儿变小了,但是宇宙射线可比太阳系里面的含量多多了,这对人类飞出太阳系可太不友好喽。
还有个最吓人的玩意儿叫高温火墙呢。旅行者2号快飞出太阳系,要闯进未知的星际空间的时候,碰到个意想不到的难题:一道好几万度高温的神秘火墙。啥是火墙呢?就是在太阳系最外边的地方,这儿一直被太阳风影响着,太阳产生的强大磁场也跟着捣乱。太阳风啊,其实就是从太阳大气层射出来的超高速等离子带电粒子流,任何恒星都有这种类似的「风」,所以也叫恒星风。太阳可是个特别大的等离子体,中心一直在不停地爆发氢核聚变,巨大的能量从中心一个劲儿地往太阳外面辐射,经过辐射层、对流层,就到太阳大气层了。太阳大气层有光球层、色球层和日冕层,太阳风就是从日冕层冒出来的。日冕平常可看不见,得用特殊的望远镜,或者赶上太阳日全食的时候才能瞧见,就是太阳边上冒出来闪烁的白光,那是太阳高温高压喷出来的气体。这种气体在太阳旁边可稠了,温度能到百万度,啥东西碰上都得被气化喽。
嘿,要是太阳风暴来袭击地球啊,那对人类通信的影响可大了去了,严重得很呢!你想啊,要不是地球有个特强大的磁场,地球上哪能有生命啊,根本就不可能有嘛!旅行者号穿过太阳系边缘的时候,它带着个等离子体分析仪,就靠这玩意儿探测到了一个「火墙」。咋回事呢?就是在太阳风层顶和星际空间中间啊,有一层特炽热的星际等离子体把它们隔开了。算一算啊,这「火墙」温度大概有5万度呢!探测器穿过这「火墙」的时候,发现带电粒子的数量突然就多起来了,这些粒子能量高,速度还快。这一发现啊,可让咱们对太阳风和太阳磁场有了新认识。旅行者2号碰到的这个「火墙」现象啊,那可是挺罕见的天文奇观。看到这儿,好多朋友肯定心里犯嘀咕了:这么高的温度,旅行者号咋没被熔化呢?
科学家觉着啊,温度呢,就是组成物质的那些粒子振动时候的动能。粒子要是振动得特厉害,那温度就蹭蹭往上升。等离子体这玩意儿温度能有几万度甚至几十万度呢,可它特别稀薄,就好比一立方米里就几百个或者几千个粒子。就算这些粒子把振动的动能都传给中间的物体,那物体得到的热量也没多少。这就跟在100度的水里和100度的空气里感觉完全不一样是一个理儿。旅行者2号可不用为这些温度发愁,人家都已经顺顺当当穿过这个高温的「火墙」了。而且旅行者号探测器外边是好多层材料包着的,每层功能还不一样。最外边是用特殊合金和高科技陶瓷做的,作用就是把外边的高温给反弹回去,再发散发散。中间呢,是一种高科技的隔热层,能很好地防止热量往里边传,让航天器里边不受高温的祸害。
最里头用的素材呢,是陶瓷和碳纤维凑一块儿弄出来的那种素材,在导热散热上可厉害啦。这不,旅行者1号和2号探测器就靠着这个成功穿过那高温火墙,奔着太阳系边缘飞过去喽。但眼瞅着很快就没法跟它们联系喽,为啥呢?这俩探测器的电池快没电啦。估摸2025年的时候,这俩探测器就彻底跟人类断了联系,到时候啊,它们就得一直在太阳系里瞎晃悠喽。飞出太阳系啊,这才是人类的头一步。要想探索宇宙的秘密,那就必须飞出太阳系。您得知道啊,太阳系在宇宙里就跟一粒沙子似的。咱这太阳系直径大概是2光年,银河系的直径呢,大概是20万光年,现在人类能瞅见的宇宙直径大概是930亿光年。
宇宙到底有多大呢?嘿,这事儿啊,现在科学家也正热火朝天地研究和探索着呢。要是人类飞的速度不够快,那可就惨喽,永远也甭想飞出太阳系,宇宙的奥秘也就只能干瞪眼瞅着解不开。所以啊,科学家们正紧着提升飞船的速度呢。不过啊,想冲破这难关,人类可得继续加油使劲儿。眼巴前儿,科学家正在捣鼓曲速引擎技术。这曲速引擎是啥玩意儿呢?就是一种拿空间翘曲(space warp)当引擎推进系统的东西。它的原理是把宇宙飞船周围的时空可劲儿扭曲,这么一来,时空中就出现一条高速通道,宇宙飞船就能有超过光速的本事了。曲速引擎的模样最早在1957年从德国物理学家克哈德.海姆提出的「海姆理论」里冒出来的。这「海姆理论」啊,想用一个六维时空的架子来调和量子力学和相对论之间的矛盾。可惜呀,这理论一出来,科学界没多少人认账。
1994年的时候啊,曲速引擎的那帮爱好者可算是等来大好事儿了。墨西哥有个物理学家叫阿库别瑞,这人在广义相对论的基础上鼓捣出一个时空的数学模型,名字就叫「阿库别瑞度规」。这玩意儿能像波浪似的,让宇宙飞船前面的空间缩起来,后面的空间扩开,这么着就推着宇宙飞船一个劲儿地往前走。按阿库别瑞的说法呢,飞船航行的时候一直都在一个由扭巴时空弄出来的「曲率泡」里头。它跟周围空间比是静止的,所以航行的时候不会有狭义相对论里那些「钟慢尺缩」「质量增长」之类的事儿,飞船也就不受光速的限制了。这就是说,有曲速引擎的飞船想咋加速就咋加速。可现如今啊,人类的曲速引擎技术才刚起步呢。等以后人类科技进步了,没准儿就能把这技术给弄成了。小编盼着人类能早点实现这个梦想呢。大伙对这事儿有啥想说的不?