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一本关于宇宙知识的科普读物，带你领略宇宙的浩瀚与广博。
在我们的地球之外，存在着一个广阔无垠的星星世界，那里有各种各样的天体、事物及能量，这广阔无垠的星星世界就是宇宙。宇宙充满着无穷无尽的奥秘，它无边无际，并处于不断的运动、发展、变化之中。这本《宇宙的奥秘》，将带领读者一起，深入探寻奇妙的宇宙世界。
自古以来，人类对宇宙就开始了不间断的探索，从形形色色的宇宙推测说，到宇宙飞船的探测，凝聚着人类无穷的智慧和心血。然而，面对浩瀚的宇宙，我们还是有大量未知的领域需要探索。
本书共分七部分，每个部分都选取读者感兴趣的知识和话题，由浅入深，把有关宇宙的知识以及人类探索宇宙所取得的成绩一一道来，是一本知识性与趣味性兼备的科普读本。
在我们的地球之外存在一个广阔无垠的星星世界，其中存在着各种各样的天体、事物及能量，这广阔无垠的星星世界就是宇宙。
宇宙在空间上无穷无尽，无边无际；在时间上无始无终，它处于不断的运动、发展、变化之中。宇宙中充满着无穷奥秘。自古以来，人们对神秘的宇宙便开始了不间断的探索。从形形色色的宇宙推测说到宇宙飞船深空探测的成功，期间凝聚了人类无穷的智慧和孜孜以求的探索精神。
宇宙里有什么？无所不包，亿万星体，智慧生物，其中有人类已知的，已掌握的，更多的是人类未知的，未了解的。
宇宙有多大？凭你想象，你想有多大，它就有多大，大到无法用数字来描述。地球大不大，大；太阳系大不大，很大；银河系大不大，更大。可它们在宇宙中就像一滴水在大海中，沧海一粟，小的可怜。在宇宙中，像银河系这样的星系，仅观测所及的数量就多达千百亿个；此外，还有河外星系，可见宇宙有多大。离我们最远的星体，有几百亿光年的距离，但那里依然不是宇宙的尽头，宇宙的尽头在哪里呢？
宇宙的状态是怎么样的呢？宇宙时刻处在变化之中，有的事物变化很慢，需要几年，几十年，几百年，甚至上万年，而有的变化却很快，可以说瞬息万变，不要说人眼，就是现今最先进的仪器也不能捕捉到分毫。
宇宙的秘密我们都了解了吗？答案当然是否定的，可以说知之甚少。宇宙奥秘无穷，人类虽然付出了艰辛的努力，发挥了无穷的智慧，但所获得的相对来说要少得可怜，还有大量的未知的领域需要我们继续发挥无穷的智慧付出更多的努力。
“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，相信在人类共同不懈的努力下，总有一天我们会洞悉宇宙的奥秘，成为宇宙真正的主人。
本书共分七部分，每个部分都会有一些你感兴趣的知识和话题，由浅入深，把有关宇宙的知识和人类探索宇宙所取得的巨大成绩一一向你道来，相信你会有所收获的。
宇宙是指无边无际的空间和这空间中存在的各种各样的天体和弥漫物质，还包括无穷无尽的时间。是空间与时间的总称。宇宙，又是天地万物的总称。它是由物质构成的，又是不断地运动着的。宇宙在时间上是无始无终的。在空间上是无边无垠的。人类对宇宙的认识顺序是从地球到太阳系，再到银河系，进一步到河外星系。宇宙中的天体有各种各样的形态，有着发生、发展和衰亡的过程。但作为总体的宇宙却是永无休止的。如果我们用最大的望远镜 ，从地球上往空中任何一个方向看去，最远可以看到大约100亿光年的地方。这样一个范围，大致上也就是我们目前可以观测到的宇宙的大小了。地球的半径是6400多千米，地球与太阳的距离大约是1.5亿千米。而一光年就等于95000亿千米。100亿光年是多少千米呢?算一下，你就可以知道宇宙是多么巨大了。
浩瀚的宇宙
在很久很久以前，宇宙的温度大概有摄氏10000亿度以上，可是，现在宇宙空间的温度已经低到-270℃。摄氏零度水成冰了，-270℃可真算是冷极了。
为什么呢?因为宇宙现在正在膨胀。由于气体有一种性质，它在膨胀的时候，只要不给它加热，它的温度一定降低。这样一来，宇宙空间的温度就越来越低了。但是，这个温度是星系与星系之间的空间温度，不是说宇宙中什么地方都是这样。在有些地方，比如在太阳上，在恒星上，温度都是很高的，有摄氏几千度，甚至摄氏几万度。可是我们知道宇宙实在是太大了，而且它还在不断变大，虽然有那么多发光发热的天体，可宇宙空间显得还是太空了。尽管有那么多恒星在发光发热，却不能抵挡住宇宙之间的黑暗和寒冷，哪怕是把那里的温度升高一摄氏度都办不到。现在宇宙还在膨胀，将来宇宙也许会收缩。到那时，宇宙的温度就会上升了。这是否是正确的推断，还需要科学家们继续研究。
在自然界里，有一个五彩缤纷，异常美丽的现象——极光。1957年的一个傍晚，在我国黑龙江省北部，突然升起一团霞光，然后变成弧形光带。那闪亮的光弧，越升越高，越变越强，直升上万里高空，就像许多彩绸一样抛向天空，这就是极光。
极光
为什么会出现极光现象呢?
有科学家认为，极光是太阳辐射出来的带电粒子与稀疏大气的分子相互冲击的结果。由于空气是由氧、氮、氢、氖等气体组成，所以在电微粒流作用下发出的光就不同。我们常见的极光的颜色有桔红色(氖发出)、黄绿色(氩蒸汽发出)，颜色深浅不一，光弧的形状各异，就使得天空辉煌瑰丽，色彩纷呈。极光一般出现于地球两极，因为太阳黑子活动强烈，从而产生了强大的带电粒子并使空气分子或原子被激活而产生极光，当这种带电微粒受到地球磁场的作用，就折向汇聚地球的南北两极。在高纬度的国家或地区如在加拿大、俄罗斯、北欧的北部，一年中可以多次欣赏到美丽的极光，真是太幸福了。
天文学家曾预言：如果有两颗星球彼此靠得十分近，那么其中一颗就可能被另一颗吞食掉。现在，这种天文现象已经被科学家的观测所证实。
原来，宇宙中的星球有很多是两颗星相互绕转。星球吞食现象，大多发生在靠得很近相互绕转的双星中。双星之间互相吸引，两者距离较近，在轨道上运行速度不断加快。当这种现象到一定程度，其中一颗星开始膨胀，它的内层就会向外层延展，这对于它的伴星来说，犹如一张大网，只要伴星向网靠拢一步，就会被其俘虏，在天文学家的眼中，这颗伴星就被吞食了。被吞食的星球，从此就失去了能量，在这两颗星球周围就会出现一个圆环或行星状星云。不仅星球之间互相吞食，星系之间也会相互吞食。这些现象天文学家用射电望远镜都曾观测到并有记载。
可见，在天体之间的“吞食”现象也会经常发生。
地球虽然有稠密的大气层保护着以避免遭受撞击，但有史以来，陨星还是在不断撞击着这颗行星，从而在地球上形成了大量的陨石坑。其中有一些在地面上很容易观察到，另一些则只能从远距离的卫星照片上才能看到。据科学家说，目前地球上已经确定了147个撞击坑的位置，每年还要新增3～5个。所有星体创痕都可看到陨石碎片或冲击波所造成的撞击遗迹，但在撞击地点也有可能看不到陨石碎片，那是由于在陨石落到地面之前即已在空中气化，或者已被风化作用彻底消除。在许多情况下，冲击波十分强有力，陨星在大气层中即已分解，陨石坑与其他伤都是由冲击波独立完成的。地球上某些陨石坑的历史只有几千年，它们都很小，直径小于0.5千米，几乎遍布于全球，如沙特阿拉伯、俄罗斯、澳大利亚、爱沙尼亚、阿根廷，及美国的哈维兰。目前世界上最年轻的陨石坑是在西伯利亚锡克霍坦——阿林地区，直径只有27米，生成时间是1947年。
陨石的质量很大，哪怕是一小块降到地球上，也会产生巨大的冲击力。因此，它往往也会给人类带来一定的危害。1971年的一天清晨，康涅狄格州的一个家庭被一声巨响惊醒了。后来发现他家屋顶上有一个洞，一块重达340克的石头落到卧室里。8年后，同一城市里又有一块2500克重的陨石击穿了另一户人家的屋顶。
有关科学家认为，这两块陨石可能是从同一母体分裂出来的。在美国，类似这样撞击建筑物的记录已达20多起。另外，也发现了陨石击死动物和击伤人的事件。1954年秋天，美国有一位妇女在沙发上午睡时，被一颗陨石击中。在此之前，陨石的速度被屋顶、卧室天花板所减慢，又在无线电收音机上弹跳了一下，而且她身上盖了两条被子，但该妇女还是被这4千克的石头打得又青又肿。但也有有趣的事，1992年，一颗球粒陨石在落地之前击穿了一辆雪佛莱汽车的车身。当汽车所有者发现它时，它仍然是热的，还闻得出硫磺味。而这辆汽车因“奇遇”而身价倍增。
太阳风
在风和日丽的日子，我们很难想到大气层外的宇宙空间却是另一番景象，那里风暴频繁猛烈。这些风暴比我们常见的台风要强大千万倍。在太阳系中，这种风暴被称为太阳风。
太阳大气的最外层叫日冕，主要由高度电离的质子和电子组成。当太阳向外传播热量时，日冕受高温膨胀而不断地向外抛射粒子流，形成了太阳风。太阳风异常强大，在地球附近，它的速度达到450千米/秒。一旦太阳表面出现剧烈活动，太阳风风速可超过1000千米/秒。这种猛烈的风暴每秒钟可将100万吨物质从太阳身上带走，当然这对硕大无比的太阳来说是微不足道的。在太阳50亿年的生命中，由于太阳风而逃逸的物质还不到它全部质量的百万分之一。天文学家通过现代仪器观测，认为在浩瀚宇宙中，在其他许许多多的星际间也刮着这种“星际风暴”。这种“星际风暴”对恒星的行星都有着很大的影响。
中国有一个古老的神话，叫做“后羿射日”。
传说在远古的尧帝时代，天上一下子出现了十个太阳!真不得了啦，江河枯竭了，草木禾苗枯死了。在这种危急时刻，尧帝命神箭手后羿射掉多余的太阳。结果，后羿把九个太阳纷纷射落在地，只剩下一个太阳在天上。这个传说是真是假，已无法考证，但天空中出现多个太阳的奇景却有多人亲眼目睹。
三日同辉
如1981年4月18日清晨，海南岛东方桥的人看到这样一个奇迹：那天早晨，红艳艳的太阳已升上天空，人们习惯性地抬头一望 ，天空居然有三个太阳，除了东方的一个，相隔数米的西边居然还有两个太阳，三个太阳之间还有一条绚丽的彩环相连。真有那么多太阳吗?当然不是，太阳是千真万确地独一无二。原来，这是大气变的戏法。这种现象在科学上称为晕。在离地面6～8千米的空气中，无论冬夏都存在大量的冰晶体，它们有着不同的形状，当太阳光照射到这些冰晶上，就会像照在玻璃三棱镜一般被折射，或者像射在镜面上被反射出去。由于阳光被折射后偏折出不同角度的光，就会在太阳周围形成光环晕，从而出现太阳的孪生幻影 。
彗星是最令人炫目的天上奇观。在我国古代对慧星就有过记载了。可是每年都有几颗以前从未记录过的彗星突然闯入太阳系的内圈。它们是从哪里来的呢?1950年，荷兰天文学家简·奥尔特通过彗星轨道的统计研究，提出了一种看法：尽管彗星距离太阳很远，但它们仍是太阳系的成员。他认为在平均距离2万天文单位处存在着一个储存彗星的仓库——奥尔特云。这彗星仓库虽然从来没有被看到过，但许多天文学家认为有强有力的证据可以证明这个“仓库”的存在。在那里，有多达1亿～1万亿颗彗星在飞动着。另外，美国天文学家杰拉德·柯伊伯也提出，宇宙中存在着另一个彗星带，那里彗星数量多达10万亿颗，此带位于海王星外面的空间深处，比奥尔特云要近得多。柯伊伯带的两名成员在1992年和1993年被人识别出来，其后又有陆续发现。彗星带中的冰粒微量由于其低密度与长周期，无法聚合成行星。它们的轨道也有可能受到干扰而改向太阳系内圈活动。这样，我们就可以见到它们了。
美丽而神秘的彗星
我们在照片上看到水星表面最大的地形特征是盆地，直径约1300千米，四面是高出周围平原达2千米的山峦，这个盆地在水星表层北纬30°西经195°的地方，每当“水手10号”飞越该盆地时，水星正好运动到它的轨道上的近日点，这个盆地恰好处在日下直射点，温度骤升，成为水星最热的地方，也是太阳系所有行星表面最热的地方。人们给它取名为“卡路里盆地”。盆地貌似月球上的“月海”，因此也有称它为水星上的“海”。宇宙的奥妙无穷，常会有人们意想不到的事发生。没有液体水，没有水蒸气的水星，却发现了“冰川”。冰山直径15～60千米，多达20处，最大的可达到130千米，都是在太阳从未照射到的火山口内和山谷之中的阴暗处，那里的温度是-170°左右。它们位于极地，那里通常在-100°，隐藏着30亿年前生成的冰山。由于水星表面的真空状态，冰山每10亿年才溶化10米左右。关于“冰山”形成的原因还有待于进一步研究。
火星的特殊地貌是独一无二的。首先，火星上有最高大的火山——奥林匹斯火山。高大雄伟的奥林匹斯火山比周围的火星表面平均高度高出25千米，地球上最高的珠穆朗玛峰高约8.85千米，要三个珠穆朗玛峰相叠才有奥林匹斯火山那么高。火山口也宽广无比，直径有数百千米。地球上最大的火山在日本，火山口宽27千米，奥林匹斯火山之高大是雄居太阳系火山之冠的。另外，火星上有最壮观的峡谷——水手谷。水手谷由一系列峡谷所组成，长4000千米，从边缘往峡谷底深达6千米，这是人类知道的最深长的峡谷。美国著名的科罗拉多大峡谷总长150千米，最深处是2千米，简直不能和水手谷相提并论。如果把火星大峡谷搬到中国的话，它可以从拉萨延伸到上海，是长江三峡的24倍长。
火星地貌
火星峡谷成为火星上的暗标志。是地球上能够看到，又果真存在的唯一标志。而且，由于观测者在火星上发现了“水”，就使寻找火星生命的科学家们信心倍增。
天王星光环
很久以来，我们只知道土星有美丽的光环。但是如今已经证实，天王星也有光环，它是继土星之后发现的第二个带环行星。
天王星曾在1977年3月10日，在一颗微弱的恒星前通过，这种现象叫掩食。这对天文学家来说是非常难得的观测机会。中国和美国等五个天文台的天文学家们在预报的时间耐心地等待着。可是，奇怪的是，在预定开始发生掩食前半小时，那颗暗星连续五次从视野中短暂消失，又被“掩食”了。接着发生土星掩食现象，这以后半小时，那颗暗星又连续五次时隐时现地又被“掩食”了。科学家们估计说：天王星可能被五个窄环包围着。后来，“旅行者”2号飞越天王带光环的天王星时，发现天王星共有11道光环。但是，天王星的光环却不能与土星美丽的光环相提并论。土星光环又亮又宽，天王星的光环却又暗又窄。天王星光环是由黑黑的岩石块和小固体块组成的，这些石块是太阳系里最黑的物质。我们在地球上看不到它。天王星每个光环都很细窄，在10～100千米之间，结构也很简单。
1963年，天文学家发现了一种很奇特的天体，它们在望远镜中看起来是个小光点，像是恒星，但又不是通常的恒星，人们就把它们叫做“类星体”。它是已知的最遥远的天体。例如，最近发现的一颗类星体PKS2000——330，据推算它距离我们有360亿光年。光年是光在一年的时间里跑的距离，这个类星体距离我们有360亿光年之远，它们的光来到地球上就得花360亿光年的时间，这就是说，我们今天看到的这个类星体的光，实际是它在360亿年前发出来的。太阳系的年龄不过是50亿年左右，而人类历史就更短了，大约只有200～300万年。这样看来，这个类星体的光在太阳系、地球，在人类未出现前就在以每秒30万千米的速度，一刻不停地奔跑着，奔跑了360亿年，才让我们得以见到它。类星体的体积很小，它们的直径只有普通星系的十万分之一或百万分之一。但是它的发光本领却大得惊人，计算表明，一颗类星体竟能发出几百万个银河系的能量，而银河系是相当于1500个太阳所发出的能量，也就是说，它相当于几十亿颗太阳的能量。
距地球90亿光年的类星体
到海边的人都知道海水有周期性的涨落现象，这就是潮汐。海水每昼夜大约有两次涨潮和退潮。海水涨潮时，淹没了大片海滩；海水退落时，岸边的礁石和沙滩又都显露出来，在海滩上留下了五光十色的贝壳和各种鱼蟹。
为什么会出现这种现象呢?科学家们认为产生这种现象是因为月亮在起作用。星球间互有引力，在月球对地球的引力作用下，海水隆起上涨。与此同时，地球在不停地自转，海水随着地球的移动而移动，隆起的部分交替产生。背对着月球的那一面海水也同时隆起，所以，地球自转一周的一个昼夜里，海水大约经历两次隆起和两次低落，呈现出一种有规律的节奏性变化。潮汐的涨落过程中主要起作用的是月亮，同时太阳也起一定作用。但太阳引潮力比月球引潮力要小。当潮汐发生时，会产生翻江倒海、吞天没日的壮观景象。所以古人有“春江潮水连海平，海上明月共潮生”的诗句。
浩瀚无边的宇宙中，到目前为止，除地球之臭氧层外，人类还没有找到有生命存在的星球。万千生灵生存在地球上，人们往往会想到太阳的功劳，它赐给万物光和热。但是，人们却很少谈到太阳对地球上万物所造成的威胁。原来，太阳是一个巨大的不停地发出强大的紫外线、X射线等辐射线的星体。而这些辐射足以杀死一切生物。为什么万千生灵会安然无恙？原来是得益于臭氧的保护。
在地球的外围空间，从地面到1000千米左右的高空，形成了地球的大气层，距地面11～60千米高空之间为平流层。在平流层中，有一个厚度约为10千米左右的臭氧层。据科学家测量，臭氧平均只占大气的1/100，浓度低。但是，它却对地球上的生物起着巨大的保护作用。臭氧，又称三原子氧，它能强烈地吸收太阳发射的绝大部分紫外线和X射线，使地球上的生灵免受射线伤害。所以，人们称臭氧是生灵的“保护神”。
有一个有趣的故事：一位电报员夜间坐在电报机前值班，周围是一片黑暗与寂静。突然电报机响起来，并收到一些断断续续的，令人莫名其妙的信号。而白天时，也曾经有过一种外力妨碍收发电报的工作，把信号扰乱了。电报机上的这种奇怪事件，曾经引起了许多神话。但是，后来人们明白了真相，原来这些都是因为磁暴现象的影响。
在20世纪60年代，科学家们用空间探测器证实了太阳风的存在。当太阳上面有大的爆发现象(太阳爆发、色球爆发等)，特别是强烈的耀斑出现时，太阳风带电微粒急增。由于地磁场的作用，太阳风里相当一部分的带电微粒，沿着磁力线回旋在南、北磁场附近的地球高空中。这样，处在高层大气中的各种气体原子和分子会受到带电粒子的撞击、电离和激发，从而使之产生出一种类似于充气管所出现的辉光，这便是极光现象；与此同时，在地球的磁场里往往会发生明显的磁暴现象，电讯中断了，指南针的磁针发了疯似的乱转。
磁暴
漩涡星系是指具有旋涡状结构的河外星系。从外表看，它就像从靠近中心比较亮的雾核中伸出的旋涡星系臂，像钟表发条那样，沿着旋涡形围绕核旋转。它的中心区为透镜状，周围绕着扁平的圆盘，因此，又把它叫做透镜星系。旋涡星系通常有一个结构稀疏的晕，叫做星系晕。笼罩着整个星系。再往外可能还有更稀疏的气体球，称星系冕。星系的质量大约是太阳质量的10亿～1000亿倍。典型的旋涡星系是仙女座星系M31。它距我们约220万光年，用肉眼能看到它像飘浮着的薄云。星系的中间部分像固体轮子那样在旋转，距离中心越远，旋转速度越低。星系的直径大约是18万光年左右，其质量大约为太阳质量的4000亿倍，其中可能有4000亿颗恒星。旋涡星系的旋涡形状，最早是在1845年，科学家观测猎户座星系M51时发现的。旋涡星系可分为正常旋涡星系和棒旋星系。正常旋涡星系又可分为三种，分别用a、b、c表示，旋涡星系用字母S标，Sa型中心区最大；Sb中心区较小；Sc型中心区为一个亮核。
旋涡
椭圆星系是指形状呈圆球形或椭圆形的河外星系。它们看起来就像球状星团，不过规模更大。它的中心区最亮，向边缘逐渐变暗。含有恒星很多，但没有或仅有少量星际气体和星际尘埃。质量差别很大，质量最小的矮星系(指光标度最弱的一类星系)与球状星团相当，质量最大的超巨型星系可能是宇宙中最重的恒星系统，达10亿个太阳质量。
椭圆星系
椭圆星系用字母E表示。在其中很有趣的是最亮最大的星系M87，它是处女座星系团中主要的星系。这个巨大的星系有几百个球状星团组成的随从。这些球状星团在照片上因距离太远，很难同恒星区别开来。它的中心有一个极亮的核心，颜色较蓝，表明其中心有一个大质量的十分致密的天体，很可能是黑洞。M87不仅有固定的喷射流现象，也有向四面八方的喷射流现象。
没有核心的星系是指外形不规则，没有明显的核和旋臂，也没有旋转对称性的星系，这种星系用字母I rr表示。在全天亮星系中，只占5%，该星系也可分为两类。一类是有隐约可见，不很规则的棒状结构；一类是无定形的外貌，分辨不出恒星和星团等组成部分，而且往往有明显的尘埃带。不规则星系具有中等的和小的光度，它们多数是矮星系。平均绝对星等是-14等，直径为1500～3000秒差距。麦哲伦云属于最亮最大且不规则的星系。它的尘埃含量少，年轻恒星多。它离银河系很近，又与银河系有物理上的联系，因此有人认为它是银河系的伴星，是麦哲伦作环球航行时发现的。前者距我们17万光年，后者距我们20万光年，直径分别为银河系的10%和20%。近来，发现在大、小麦哲伦星云之间，被由氢原子组成的气体“桥”联接起来。并且有人认为银河系，大、小麦哲伦云，这三个星系构成了三重星系。
蟹状星云内部膨胀情形
蟹状星云位于金牛座中，距地球约5000光年，直径约5～10光年。据科学家认为它是天文学家在1054年7月4日最早观测到的超新星的遗迹。因为形状与螃蟹相似，它在19世纪中叶获得了蟹状星云的名称。1921年科学家发现它仍在膨胀，膨胀的速度约为1100千米/秒。在1968年，科学家发现蟹状星云有颗脉冲星。这说明当核心温度更高时会产生大量中微子，中微子的逃逸会带走大量能量，从而使核心部分突然变冷，引力超过压力，使恒星内部坍缩而形成中子星。释放的引力把外壳急速抛出而形成超新星爆发。并且，中子星后来还不断向外发射能量，与外壳继续发生相互作用，从而使遗迹具有很强的光度，向外膨胀的速度很快。蟹状星云虽然是在接近1000年前的宋代发现它的爆发，但现在遗迹所发现的光竟比太阳光还要强1000倍。
星团是指由十颗以上的恒星组成的，彼此又具有物理联系的恒星集团。许多较亮的星团，用肉眼或小型哈勃望远镜下的球状星团M1望远镜就能看到。看上去，它们就像一个模糊的亮点。
哈勃望远镜下的球状星团M1
星团可分为球状星团和疏散星团两种。不同的星团形成于不同的时代，经历了不同的演化过程，而且组成星团的恒星也各有特点。并且有的恒星也会因为种种原因脱离星团集体而单独行动，也会有一些外来的天体会突然闯入星团。也就是说，星团是用一些天文学家所编的星表，和表中所载的编号放在一起命名的。1784年，梅西耶把空中103颗位置固定但又很模糊的天体编成星表，以免与彗星混淆。
1888年，德雷耶尔又编了一个《星云星团新总表》，简称NGC星表，搜集了7840个星云和星团等延伸天体。后来又发表NGC星表的补编，简称IC星表，包括5386个天体。另外，一些亮星团还有自己的专门名称，如昂星团等。
星协是指由早型恒星组成的，彼此具有物理联系的，比星团稀疏得多的恒星群。此概念是1947年阿姆巴楚米扬提出的。星协和星团相似，但并不相同，星协是由物理性质相近，光谱型大致相同(即恒星的表面温度相同)的恒星组成，结构不密集。(星团则是由各种不同物理性质和光谱型各不相同的恒星组成，结构较密集。)星协分两种：一种是由O型星和B型星组成的，叫O星协。直径是100～600光年。另一种是由金牛座T型变星组成的星协，叫做T星协。直径在10～300光年。其中常见的有目视双星。星协是一种年轻的天体，年龄只有几百万年。目前已发现60多个O星协，20多个T星协。
奇妙的是，在某些天区内既有O星协又有T星协。非常热闹壮观。著名的猎户座星协就是这样的例子。这个星协夹杂在一团巨大而稀薄的氢气云中，距离太阳大约是1500光年。而且，在这个星协中，大量的氢气云里夹杂着大量的年轻恒星，说明恒星产生了气体云这个看法。
星系团
星系团是指由几十个到几千个彼此有一定联系的星系组成的集团。从星系中发现靠近星系团的中心有凝聚现象，在它的附近常常有它的最亮最大的成员星系。有两个星系在一起的叫做双重星系。有三个以上的星系在一起的叫多重星系。有时，把不超过100个星系组成的星系团，叫星系群。平均而言，每个星系团包含有130个星系，但有的却有上千个。星系团按形态可分为规则星系团和不规则星系团。规则星系团大致呈球形，它有一个星系非常密集的中心区。不规则星系团结构松散，没有一定的形状，也没有明显的星系集中区。据认为，由于在大量的星系团中，有许多尘埃，在那儿，它把比较遥远的星系团屏蔽起来，不让我们看见它们。距离我们最近的有室女座星系团，后发座星系团和北冕星系团等。室女座星系团包含1000多个星系，距离约7000万光年；后发座星系团也包含1000多个星系，距离我们大约4亿光年，北冕座星系团只包含4000个星系，距离我们大约是12亿光年。
我国古代把银河认作是天上的河流，并流传着牛郎织女被天河阻隔，每年七月初七鹊桥相会的神话故事。其实，我国古代还给银河起了很多好听的名字，如天汉、银汉、星河、银潢等。而银河则是现代天文学家给天河起的正式的名字。据科学家观测，银河是由无数颗亮度微弱的恒星组成的。由于银河是恒星大荟萃，又把它称为“银河系”，大约有2000亿颗恒星。太阳系也属于这个“银河系”之列，但并不是“银河系”的中心，它离银河系中心还有3万光年的距离呢!由于太阳不在银河中心部分，所以看起来银河系中各部份并不都一样亮。而在人马座周围的恒星的亮度都很强，那是因为银河系中心就在人马座的方向上。
欣赏银河的最好时光是初秋(9月)，银河在黄昏已升到了横跨西南——东北的天顶上，极为美丽。在夏夜(7月)22时左右去欣赏银河也是很合适的。当你在夏夜的户外纳凉赏空时，如果晴空无月，你会看见一条又宽又明亮的带子横贯天穹，这就是“天河”。
脉冲星
脉冲星是指具有短周期脉冲辐射的恒星，是20世纪60年代发现的又一种新型天体。1967年，休伊什和贝尔发现了第一个脉冲星。脉冲星的发现被誉为20世纪60年代天文学的四大发现之一，休伊什因此获得了1974年度诺贝尔奖。脉冲星的发光是发射无线电波，或者别的射线，是从它两侧相对应的两块很小的地方发出来的，别的地方是发不出光束的，所以是暗的。脉冲星自转的时候，就是利用它们的“探照灯”扫过天空，使我们地球上的仪器能接收到信号，好像一下一下地发讯号，脉冲就是这样形成的。脉冲星和别的天体相比，有许多奇异的性质。它是一种高速自转的天体，贝尔他们发现的第一颗脉冲星，是每隔一秒钟接受到一个脉冲讯号。就是说，这颗脉冲星自转时间是一秒钟。脉冲星表面温度高达摄氏1000万度。它的能量大约是太阳辐射能量的100万倍。它是目前所知的具有最强磁场的、超强辐射的奇异天体。
射电源是指宇宙中发射无线电波的天体。1932年，科学家在研究越过大西洋的无线电通讯的静电干扰时，在短波接收机上,“捕捉”到了一种十分微弱的噪声。几年以后，人们了解到太阳也在发射电波。迄今为止，人类已经发现了3万多个射电源。但在这些射电源中，能精确地定出位置，找出与之相对应的光学天体的大约只有几百个。其中只有少数是恒星，绝大多数是星云(射电星云)和星系(射电星系)。
天鹅座A射电源是至今为止所知道的最强的天体射电源。它位于天鹅座中，故得此名。天鹅座A射电源是河外星系的天体，距离我们约100亿光年。通过巨型光学望远镜，在天鹅座A射电源的位置上，有两个暗弱的星系连在一起，也就是说，从外表来看，它是一个双星系。这个射电源在向四侧抛射大量物质，规模很大。天鹅座A发出的射电源能量估计为10.45尔格/秒，比太阳所发出的全部能量还大10.11倍。
人们对于宇宙的演化的假设有许多种。大爆炸宇宙模型是其中一种。大爆炸宇宙模型是认为宇宙当初处于超高温，超高密的状态，以后发生大爆炸膨胀成为现今宇宙的一种宇宙演化理论。这是20世纪40年代发现了太阳的巨大能源来自热核反应后，天文学家伽莫夫把宇宙膨胀论和基本粒子的运动联系起来，从而提出了这种宇宙模型。这种理论认为，宇宙早期是一个具有上万亿度和比水的密度大百万亿倍以上的原始大火球。以后，火球发生了迅猛的大爆炸，宇宙开始膨胀。辐射温度和物质密度迅速下降。当温度降到摄氏100亿度以上时，原先宇宙中的中子、质子、电子、光子等基本粒子相互结合形成各种元素，当温度降低到摄氏100万度后，形成化学元素的过程结束，物质都以等离子体的状态存在。当温度降到摄氏4000度以上时，等离子体复合为气体，由于宇宙不断膨胀，温度继续降低，气体凝聚形成星系、星系团、恒星，从而逐渐演化为今天看到的宇宙。
世界之大，无奇不有。在小行星的命名史上记载着一件荒唐可笑的怪事。一个天文学家在报刊上大登广告，要以250金镑的代价“出卖”他刚刚发现不久的小行星。
这件事是发生在大名鼎鼎的发现了125颗小行星的奥地利的天文学家帕里沙身上。虽然他有很大的名气，却生活俭朴，非常贫穷。根据预报，1886年8月29日在非洲将发生一次日全食。对于一个天文学家，这当然是一次非常难得的机会。帕里沙决心远征非洲，可是却苦于没有经费。他开始求助于政府，求助于王公贵族，可都无济于事，因为在当时，根本没有人重视科学研究。时间一天天迫近了，帕里沙仍然两手空空，被逼无奈，他只好想出了这个颇具讽刺意味的主意。他登广告说：为了要去非洲观测日食，他愿意把刚发现不久的(250号)小行星的命名权转让给别人，代价是250金镑。广告登出后不久，一位有名的男爵便登门协商。结果，他用250金镑交换了小行星的命名，那就是他妻子的芳名——贝蒂娜(250号)小行星。
当一阵风刮过或一辆车疾驰而过时，街道上顿时扬起一些细小的灰土，在阳光下弥漫着，我们把这些小灰土称为尘埃。在地球上尘埃是令人厌烦的污染物，然而，科学家发现，在茫茫的宇宙中，尘埃竟无处不在。这个发现让科学家们如获至宝，并给太空中的尘埃定名为“宇宙尘埃”。
宇宙尘埃
科学家们为什么对宇宙尘埃这样感兴趣呢?原来，他们认为，人类可以从这些细微的宇宙尘埃中揭示太阳系乃至整个宇宙的演变过程，甚至可以因此揭开生物起源的奥秘。1998年2月6日，美国国家宇航局发射了“宇宙尘埃”号太空探测器，这枚探测器除了收集宇宙尘埃外，还要收集一颗彗星发射出的颗粒。在今后7年中，“宇宙尘埃”号太空探测器将环绕太阳运行三周，采集星际尘埃。在收集好宇宙尘埃后，“宇宙尘埃”号探测器将带着有宇宙尘埃的容器返回地球。那时，科学家们可用最精密的显微镜及其他仪器来细致地研究宇宙尘埃。宇宙物质形成之谜就真相大白了。
银河系的物质密集部分组成了一个圆盘，这个圆盘好像一个扁平的盘子，我们称其为银盘。银盘中心隆起的球形部分叫银河系核球。核球中心有一个很小的物质高度集中的区域，叫做银核。银盘外面是一个范围广大，近乎球形的结构，叫做银晕。银晕外面还有银冕，银冕也大致成球形。银河系大概是这样形成的，大约在100亿～200亿年之前，在漫无边际的宇宙深处，有一个庞大的星系际云块，它一边自转，一边收缩，在收缩过程中分裂成了三个云块，一个大云块和两个小云块。其中那个大云块就形成了银河系。在气体密度高的中心附近，气体云进一步分裂成许多微小的云块，这些微小的云块逐渐形成了恒星，开始在宇宙空间发光。在外侧，气体云和尘埃没形成恒星，由于银河系整体的自转而逐渐落向银河系的自转面，从而形成了目前的银盘。但这些外侧气体仍在相互碰撞着，逐渐演变成包围中心的薄圆盘。
银河系
恒星的一生中都充满着爆炸、分化和组合，其演化要经历三个阶段：
早期阶段，气体星云在引力作用下形成恒星。由于宇宙中弥漫着许多很稀薄的星际物质，它们在受到扰动后，会聚集为星云。密度足够大的星云在自身引力作用下，不断收缩而使温度升高。等到中心温度升高到摄氏1000万度左右时，氢聚变为氦的热核反应所产生的巨大能量，使其内部压力增加到足以和引力相抗衡时，星云便不再收缩，成为一颗正常的恒星。
于是恒星进入另一个新的阶段——恒星中期。在此阶段，其内部进行热核反应，使恒星发光，一种核反应接着另一种核反应，直到核燃料消耗完毕。这时恒星便形成温度低，颜色红，体积大的红巨星。
恒星到了晚年阶段，核反应结束了，在引力作用下，恒星发生激烈的坍缩和爆发，形成各种致密天体。
这就是恒星演化的“三步曲”。
最亮的恒星——天狼星
天狼星又被叫做大犬座A。它是大犬座中的一颗双星(德国天文学家贝塞耳在1844年宣布天狼星是一颗双星)。双星中的亮子星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星。距太阳约8.6光年。天狼星的伴星是美国天文学家克拉克在1862年最先发现的，这颗伴星（天狼B）用大望远镜就可以看见，是第一颗被发现的白矮星(颜色是白的，和天狼星的颜色一样，但是它的个头矮小，故给它起这个名字)。迄今为止，这类星已经被找到了一千多颗了，在银河系中没有被发现的白矮星还有很多。古埃及人把天狼星称为索蒂斯(女神名)，他们早就观察到，当天狼星正好出现在太阳升起之前时，尼罗河三角洲就开始泛滥。天狼星是夜空中最亮的恒星，是目视双星中的典型代表(目视双星是指通过望远镜，用人眼或照相机能够直接分辨出由两颗子星所组成的双星。到目前为止，已发现的目视双星有3万多对）。它的轨道周期大约是50.1年。
在英仙星座有一颗奇怪的星，古代阿拉伯人叫它“魔星”。这是因为它的亮度明显地变化不定，有时变暗，有时变亮，就像魔鬼一样难以捉摸，变幻莫测。我国古代则把它叫做大陵五。“魔星”为什么有时亮有时暗?原来它是一颗交食双星。这对双星的两颗子星在互相绕着转，当一颗子星转到另一颗子星面前时，就把另一颗子星遮住了一部分，使它变暗了。但是不会被完全遮住，所以不会完全看不见。等这颗星转过去后，另一颗星就又亮了。这情形就像月亮掩食太阳形成的日食一样。科学家已发现，“魔星”每2天20小时40分就会变光一次，它的两个子星相距2000万千米，离我们有150亿光年。
“魔星”是我们最先发现的一颗交食双星。这个秘密是由英国一位年轻的天文爱好者，名叫古德里克发现的，他当时还不满18岁，而且天生聋哑，只活了21岁。他克服困难长期坚持观察“魔星”(大陵五)。终于发现大陵五原来是个亮度有规律的，周期性变化的双星，从而对天文学做出了重大贡献。
耀星是指几秒到几十秒内亮度突然增强，经过十几分钟或几十分钟后又慢慢复原的一类特殊的变星。它们的亮度在平时基本上不变，亮度增强时有的可增到百倍以上。但这样的亮度只能维持十几到几十分钟，看起来好像一次闪耀，所以取名为耀星。
所有已知的绝大多数的耀星都是既小又冷的红矮星。光度很低，耀亮时间短。所以，我们只能看出离太阳较近的耀星。太阳附近的耀星同太阳的耀斑活动很相似(但规模比太阳耀斑活动大得多)。因此，有的科学家认为耀星是由于恒星上的耀斑爆发造成的。现在已经发现的太阳附近的耀星有近100颗，在一些星团或星协中也发现了耀星，其中昴星团区发现最多，达460多颗。猎户座大星云区则有300多颗仅次之。
但实际上，耀星的实际数目很多，耀星表面存在局部活动区，耀亮就发生在这些区域，并且在同一区域可以多次发生耀亮，而且从理论上推算，耀星表面存在强磁场。据估计，银河系的恒星中，约80%～90%可归入耀星的范畴。
新星，全称为“经典新星”。我国古人称它们为“客星”。它是能爆发的一类恒星。爆发时，光度能暂时上升到原来正常光度的数千乃至上万倍。在爆发后的几个小时内，新星的光度就能达到极大，并且在数天内(有时在数周内)一直保持很亮，随后又缓慢地恢复到原来的亮度。这种恒星爆发前一般都很暗，肉眼看不到。当爆发时，光亮的突增会使它们在夜空中很容易被看到。对于观测者来说，这种天体就好像是新诞生的恒星。所以称之为新星。新星爆炸几年、几十年或者几百年后又会触发新的爆炸。
在银河系中，目前已观测到的新星大约是200个，在其他星系中也找到了不少新星。通常是在星座前面加英文字母N，在后面加爆发年代来给新星命名的。例如，1975年发现的天鹅座新星用NCyg1975来表示。新星有时也用变星命名法来表示，如上述新星也可用V1500Cyg来表示。(Cyg是天鹅座的略号)。爆发不止一次的新星叫再发新星，再发新星比较少见，到目前为止，已知的再发新星仅约10颗。
在晴朗的夜晚看星星时，怎么数都数不过来。我们眼睛能看到的星星绝大多数都是恒星。它们都和太阳一样，本身能发光发热。恒星看上去就像一群调皮的孩子在眨眼睛一样，一闪一闪地跳动。恒星为什么会“眨眼”呢？这是由于地球周围的大气造成的。地球周围有一层厚厚的大气，各个地方的疏密程度不一样，而且大气又不是静止不动的，总有气流在流动，这就使得各个地方大气的疏密程度都在变化。光线是直线传播的，但是光从一种物质中传播到另一种密度不同的物质中的时候，它的传播方向就会改变，也就是光线走的路会发生偏折，这种现象叫做光的折射。恒星发来的光穿过大气层的时候，由于各个地方的大气密度不同，就会折射。同时，又由于各个地方的大气密度在不断变动，这就使得星光偏折的方向不是固定的，一会儿左，一会儿右，一会儿前，一会儿后。这样，到达你眼睛中的星光就会一下强，一下弱了。所以你就会觉得恒星忽明忽暗，一眨一眨的。
银河系中有两种不同类型的恒星：星族Ⅰ星和星族Ⅱ星。这两类星是按它们的相对年龄来区分的。后者比前者要老得多。当宇宙充满着氢和氦的气体时，星族Ⅱ星就已出现了。它们的体内几乎不含重元素(比氦重的元素)。它们辐射出来的能量来源于氢和氦等轻原子核的聚变反应。到聚变物质耗尽时，这些星就不再发光了。星族Ⅱ星死亡时，它们的物质都散布到空间。这些尘埃的一部分最终合并到新形成的星族Ⅰ星中。
宇宙中的物质就是这样死而复生地往复循环着。虽然星族Ⅰ星中的大部分物质是氢和氦，但它也含有重元素，约占其质量的1%～2%。这些较重物质是从恒星收集来的较轻元素聚变产生的。太阳是星族Ⅰ中的一员，它体内就含有曾经属于前一代恒星的物质。当然，也可以从星族Ⅰ星和星族Ⅱ星的天区位置来区别它们。银河系的外形像一个飞碟，星族Ⅰ星主要分布在银盘内，星族Ⅱ星则大多位于银河星系的中心核球和包围着此核球的银晕中。
天文学家们认为“超新星”与生命有关，若没有超新星，就不会有人类，地球上就没有生命，而地球本身也不会存在。在宇宙刚刚诞生时，只有氢和氦两种最简单的元素存在着。早期的星体是由氢和氦组成的，但星体核心有可能存在着更为复杂的微粒，如二氧化碳、氧、氮、硅等，甚至比其他更为复杂的元素，如铁。即使一颗星体变成了红色巨星，而后又塌陷了，这些元素也仍然能留在聚缩的核心里，而只有当“超新星”爆炸时，这些复杂的元素才能散射到空间，并同宇宙中的气状云雾混在一起，形成尘埃。当一颗星体从这样的“被污染过的云”中生成时，就形成了“第二代星”，它们的组成中包含着这些复杂的元素。太阳就属于“第二代星”，地球上每个原子及我们身体内的每个原子都曾是爆炸的星体核心中的一部分。没有“超新星”，太阳系可能只有氢和氦，地球和地球上的生命也不会存在。可见，“超新星”与人类的关系太密切了。
超新星
在宇宙中，双星是天文学家所珍爱的星体。因为，它们为天文学家测定恒星的大小、形状、密度、质量、距离等提供了方便条件；为研究恒星内部的结构、爆发以及恒星间的各种相互作用提供了有利条件，并且为研究许多恒星的演化提供了宝贵的样品。说来说去，什么是双星呢?双星是指在宇宙中，或者是表面看上去是一对的，或者两星彼此确实有物理联系，而且彼此距离非常近的两颗星。其中较亮的一颗叫做主星，较暗的一颗叫做伴星。也有把质量大的叫做主星，质量小的叫伴星。总之，双星犹如一主一仆在广阔的宇宙中相伴而行。在恒星世界中，双星是很普遍的现象，它是规模最小的恒星集团。据研究，在太阳周围5.2秒差距(约17光年)的范围内共有60颗恒星(包括太阳)，其中有33颗单星，双星就有11对，共22颗。双星的颜色是五彩缤纷的，双星的子星更是五花八门，而且在星协、星团、星云和河外星系中，也都发现有双星。
天鹅座61号是人类发现的第一颗有伴星的恒星。它的两个子星互相绕转的周期约为650年，质量大约是太阳质量的1/100。它是人类第一批测出的星与地球之间距离的恒星之一。而且，自那以后，天鹅座61号就被当做一颗“定地”恒星，名气日益大起来了。
天鹅座61号与地球的距离是1837年贝赛耳计算出来的。他运用恒星视差的方法，测算出天鹅座61号距地球523000个天文单位(1个天文单位相当于日地间的平均距离——大约9300万英里)。贝赛尔之后的天文学家继续测量恒星距离，他们进入的空间越来越深，发现的恒星距地球越来越远，天文单位不再是衡量天体间距离的尺度。光的传播速度是每秒钟186000英里——这是已知宇宙中任何粒子或能量流所能达到的最大速度。一光年就是光在一年中传播的距离——大约10万亿千米。天鹅座61号距地球是10.9光年。这个测算结果曾使公众大为震惊——它离我们太遥远了。然而，现在看来，天鹅座61号还算是我们的近邻呢!
造父变星
把造父变星称作“量天尺”是名符其实的。因为当我们发现一颗造父变星，只要测到它的光周期，利用周期光度关系可以得出造父变星的平均绝对星等，再由观测定出它的视星等，我们就可以计算出它所在星团或星系的距离。造父变星有什么本领能担此重任呢？
因为这类变星的典型星叫造父一，所以称为造父变星。变星连续两次变亮的时间增强和减弱，使它们在繁星中易于定位和再定位。造父变星的周期与光度之间有着很重要的关系：即造父变星的光变周期越长，其光度就越大。这种光变周期与它的光度使之属于巨星和超巨星一类天体，一颗30天周期的造父变星平均比太阳亮4000倍，一颗1天周期的造父变星，平均也比太阳亮100倍。因此，即使它们离太阳很远，也都能被人们看到。
1784年，赫歇尔父子最先发现天空中明亮的银河。从天鹅座开始，银河好像有一条“巨大的裂缝”，纵贯银河系，要把银河系劈成两半似的。这片广大的暗区就是气体和尘埃组成的一块暗星云。其实，在广阔的银河系中这种黑暗星云简直不计其数。至于说到暗星云为什么黑，这是因为暗星云中含有大量的微小固体颗粒，它们吸收了其背后射来的星光，阻挡可见光线的传播，从而使背景星光减弱。暗星云是一种既不反射所含的恒星的光，自身也不发光的气体云。另外，我们知道暗星云中含有的微小固体颗粒即“星际尘”的直径只有0.1～1微米，它的密度远比汽车排出的气体要稀薄得多。既然如此稀薄，又为什么显得黑暗呢？这是因为在巨大的宇宙尺度范围内，暗星云周围没有亮星。尽管1立方米空间只有一粒直径1微米的星际尘，远远地遥望上去，看到的星际尘也像被重叠地排列起来，它的结果就是使观测者完全看不到遥远的那一侧。因此，看上去它就是黑的。
晚上看星星的时候，觉得所有的星星都“长”得一模一样，没有什么区别。但是，假如你仔细地观察，就可以发现，它们彼此是大不相同的。最显著的不同点是星星的颜色各不相同，有的像一团火，或者说像红色信号灯那样闪烁着，天蝎座就是这样；猎户或织女星都是白色的。这是因为它们表面的炽热程度各不相同。太阳表面温度约摄氏6000度，比太阳还要炽热的星放白色的光；和太阳热度不相上下的放黄色的光；表面温度比太阳低的放红色的光。星和星之间的区别不仅在于颜色，有些看上去好像是单个的星，实际上是两个、三个或更多聚在一块放光，因为距离远，我们肉眼看好像只有一颗星。另外，有的星亮度比较稳定，有的亮度在不断变化。亮度变化的星也不都一样，有的从亮到暗，从暗到亮，很有规则；有的就不大有规则。总之，星星也都是各不相同的。
1694年，一位科学家看到并描述了猎户星座中的一个明亮的模糊区域，它看上去像一片发光的云，后来被称为星云。现在，我们称其为猎户星云。这就是一个亮星云，它是一个巨大的由尘埃和气体组成的云状物，大约有30光年宽。如果把整个太阳系即从太阳到最远的彗星，放入到猎户星云中，太阳系将消失在星云的无限空间中，甚至能够轻松地容纳太阳及其附近的12颗恒星。
亮星云是指较亮的星云。它之所以亮，是因为这个星云中含有星星，因为星云本身是不发光的。如猎户星云中包含着许多星星，激发了氢气，使之发出绿色的光辉。它的直径达300光年，但只有直径27光年的一小部分被星云照亮，从而被我们看到，但这部分对我们人类来说已经是太大了。其实，从总体上来说，按星云发光方式不同，可分为发射星云(星云中间有一颗非常炽热的恒星，星云吸收此星的紫外辐射后再发射可见光辐射)，反射星云(反射近处亮星云)两种。
行星是绕太阳或其他恒星作公转运动的天体(彗星、流星或卫星除外)，绕太阳公转的已知八大行星，分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
行星本身不发光，因表面反射太阳光而发亮，有颜色特征和亮度变化，在群星之间时现时隐，时进时退，人们称之为天空中游荡的天体。行星可以有不同的分类。以地球轨道为界，地球轨道以内的行星称地内行星，如水星、金星。地球轨道以外的木星、土星、天王星、海王星和冥王星就称为地外行星；以小行星带为界，靠近太阳的水星、金星、地球、火星称为内行星，远离太阳的木星、土星、天王星、海王星、冥王星就称为外行星；还有一种根据质量、大小来分，类似于地球的水星、金星、火星和地球称类地行星。其他星(冥王星例外)都类似于木星，又称为类木行星。近年来的观测说明，行星可能不是太阳系特有的，太阳系以外的其他恒星也有可能拥有行星系统。
天王星是太阳系里唯一躺着绕太阳旋转的行星。它是太阳系八大行星之一(“巨行星”之一)，是18世纪杰出的天文学家赫歇耳在他的私人观测台用自制6英寸望远镜观测到的，也是望远镜发明以后发现的第一个太阳系大天体。它的直径大约是地球的4倍，质量为太阳的1/221692(1970年测量结果)，密度是水星的1.15倍。天王星的化学组成70%是氢，其余主要是氦。天王星的轨道是一个偏心率为0.047的椭圆，距太阳的平均距离为19.18个天文单位，公转周期约是84.01年。迄今为止已知天王星有五颗卫星，这些卫星都在天王星赤道面附近。如果在较好的观测条件下，用4英寸望远镜就可以看到天王星的外貌呈绿色，有人甚至发现天王星表面有模糊的斑痕。有人认为它的核心是由岩石物质组成的，其中含有金属铁或铁的化合物。核心以外是由水冰和氨冰组成的冰幔。冰幔以外是分子氢层，再向外就是厚厚的大气层。大气质量大约只有行星总质量的20%。天王星的四季和昼夜不同于地球，受到阳光照射的半球是“夏季”，背着太阳照射的半球，便是“冬季”。
小行星由于质量小，引力小，因而上面没有大气，没有大气的小行星世界是十分“古怪”的。
首先，不管是白天、黑夜，天穹永远像一个巨大无比的乌黑的黑丝绒帷幕。白天的时候虽然阳光灿烂，可是就在它身旁不远处，万千星星就像五光十色的宝石在闪闪发光!没有了空气，人们就再也见不到妩媚动人的晨羲晚霞，五光十色的闪电，震撼大地的响雷……其次，由于没有空气，小行星上也是万籁无声的死寂世界。因为我们平时听见的各种声音都是靠空气传播的。在真空中声音失去了传播的媒介，所以任凭你敲锣打鼓，放炮炸山，也只像是在看无声电影。最后，没有大气的世界当然不会有江河湖海之类的液态水，因为在真空的条件下，液态水会逐渐挥发变为气态而逃逸到宇宙空间。
所以，小行星上既没有空气，又没有液态水，是不会有生命存在的。即使我们把生命移植过去，因为它没有电离层和臭氧层两种“保护衣”，生命也无法生存。
在19世纪时，由于科学技术并不先进，所以行星的轨道常常算不精确，这就导致刚发现的小行星会重新失踪。
其中著名的一件“失踪”案是小行星“茜娜”失踪案。1875年11月9日凌晨，寻找小行星的权威帕里沙，在白羊座附近发现了一位新客人。当时他估计其亮度大约在十二等，并马上把它调节到了测微十字丝的中心位置，但仅仅过了40分钟，就发现它已悄悄离开了十字丝中心，向东移了一小段。显然，这是一个小行星。他马上向柏林皇家天文台发了电报。11月16日柏林的报纸也正式报道了帕里沙的发现，并为这个新成员取名为茜娜。这是荷马史诗中的一个女妖，她有6个头颅，12条腿，经常兴风作浪危及船只。当然那只是一个神话传说，但现在她却真和天文学家开起玩笑来了，仅仅过了两周，这个“女妖精”就失踪了。不管天文学家们如何观测都再也找不到她了。等到一个德国神父再次找到她时，已是20世纪60年代了。这个“女妖精”几乎丢失了整整100年。
月亮是夜空中最引人注目的天体，民间称其为月亮婆婆。在希腊神话中它是月神“阿尔忒弥斯”，与太阳神“阿波罗”是孪生兄妹。谁都知道，太阳是东升西落的，日复一日永没间断过，而月亮有时却不上班，而且有时圆，有时缺，有人可能还搞不清月亮是从哪方升起的。其实，月亮和太阳一样也是东升西沉，但是只有在地球进入黑夜才能看到月亮，白天哪怕月亮在你头顶上也是看不出的。因为月亮没有太阳明亮，月亮出没的规律，是太阳、月亮、地球三者在运行中所处相对位置不同而产生的。在一个农历月中，月亮出没的时间以及它在天空中的位置每天都不同。如月初的娥眉月是黄昏在西方看到的，而月末则发现在东方。初三、初四的娥眉月，在上午9时从东方升起，晚上9时才在西方下沉，其间大部分是白昼。我们看不到它，而在黄昏后发现它时，它挂在西方，并逐渐下沉。所以有人认为初三、初四的娥眉月是西方升起的，而初七、初八的上弦月中午12时从东方升起，半夜在西方下沉，所以当人们在黄昏发现它时，已在南方并逐渐西沉，人们又以为它是从南方升起的。
行星际物质是指太阳系行星际空间存在着的极稀薄的气体和极少量的尘埃。行星际空间虽然空空荡荡，好像是空无一物。实际上，在地球轨道附近的行星空间，每立方厘米空间含有五个正离子、五个电子，还有从太阳、行星及太阳系外来的电磁波。行星际物质的主要来源是太阳风，也可看作是日冕的延伸。此外，彗星的碎裂，小行星的瓦解，流星体，宇宙尘埃等也都可以成为行星际物质。电子、质子以及氦、碳、氮和重元素的核，都是行星际物质的质点。其中的电子和质子为最多，这些物质在太阳大气中本来就有，当太阳风高速向外流动，遇到行星际气体时就停留在那里，形成了行星际物质。每当春季黄昏后，秋季黎明前不久，在中纬度和低纬度地区的人，可以看到西方地平线上(秋季在东方地平线上)有一个淡淡的三角形光锥，这就是黄道光。黄道光是由散布于黄道附近的行星际尘埃粒子散射太阳光造成的。另外，彗星的彗尾中的结点加速度很大，这种加速度是由高速太阳风吹动气体彗尾中的物质引起的。
地球的起源，实际上是与太阳系的起源密不可分的。有关地球起源的问题，到现在人们还是说法不一，人们正在进一步地探索、研究有关地球起源问题，人类一直处于各种假想之中。迄今所提出的各类假说大体上可划分为两类，即灾变论和演化说。
灾变论认为，太阳系是由一次激烈的偶然灾变产生的，而演化说则认为太阳系是有条不紊地逐步演变而成的。历史上，持这两类假说的人们各不相让，互相对峙，时而这一派占上风，时而另一派占上风。正是这种争辩，才促进人类更科学地认识地球的起源。
太阳系中的地球
20世纪60年代，人类凭借先进的太空探测技术，观测到许多行星具有同月球上极其相似的球形山、陨石坑，最终科学家对地球和太阳系的形成得出如下结论：大约在50亿年前，银河系某巨大恒星以大爆炸的方式了此一生，飞向四面八方的碎片与宇宙中的一些尘埃、气体聚集到一起，形成了一个大旋涡，在其聚集过程中，由于大量放热，所有物质都呈气体。同时，由于旋涡内部物质的相互吸引，它逐渐形成一种扁平的圆盘状星云，即太阳原始的面貌，太阳每年辐射到地球上的能量只有它全部能量的22亿分之一。这是因为地球周围有一层厚厚的大气，总的厚度大约有1000千米。这层大气在白天，太阳照射时，使阳光带来的热量均匀分散开，同时散射，反射一部分光热，地面的温度就均匀缓慢地上升。夜晚背对太阳的时候，地面把白天吸收的热量向空中散发出去，大气又使这种散发过程缓慢地进行，地面上的温度就不会降得太低。大气的这种作用，就像“空调器”一样，使地面上的温度总是保持在一个适宜于人类生活的范围内，它使地球在白天不会被烤焦，在晚上太阳照不到我们时，地球也不会太冷，这都归功于地球周围的大气层。
月球是地球的天然卫星。晴朗的夜晚，特别是满月时候，仰望天空，月球似银盘。和其他星星相比，月球大多了，亮多了，其实，这是一种错觉。月球不能发光，只是由于反射了太阳光，才成为一个明亮的天体。月球的直径是3480千米，相当于地球直径的1/4，相当于太阳直径的1/400。月球平均距离地球38万千米，也约相当于太阳与地球距离的1/400，因此，月球和太阳看上去直径大致相等，在地球上看起来，两个天体差不多一样大小。
月球的体积是地球的1/4，质量是地球的1/81.3，平均密度是地球的3/5，重力值只有地球的1/6，月球的自转和绕地球公转方向相同，周期是27天7小时43分11秒。月球上面和地球一样埋藏着大量的矿物资源，等待我们去开采。月球上没有大气层，是天文学家用于观测的最理想的天文台。在那里，我们不但可以获得重要的稀有金属资源，而且可以更好地了解我们的家园——地球。
地球和月亮
月球因反射太阳光而显得明亮，所以在任何时间内，只能被太阳照亮一半，而背着太阳的一半是黑暗的。同时，月球是地球的卫星，每一个月围着地球转一圈，月球、地球和太阳的相关位置天天在变，所以我们所看到的月亮的光明部分，也每天不同，有时多，有时少，这就成了月圆月缺现象。当月球受到阳光照射的光亮的一半完全背着地球时，我们看不到月亮，就叫作“朔”。当光亮部分逐渐显露，阴暗部分逐渐缩小，这时是一个月牙，叫“新月”，再后来，我们看到半圆形月亮，叫“上弦月”；到了阴历十五、十六左右，看到有一轮明月，叫“望”，以后月亮的光亮部分逐渐缩小，黑暗部分逐渐显露，这时就出现“下弦月”，最后月亮完全黑暗，又回到了“朔”。我们把这种月亮不同形状在科学上叫做“月相”。
月亮绕地球所转的圈子并不是正圆，而是椭圆，所以月亮有时离地球远，有时离地球近。最近的一点叫近地点。如果在“望”日前后月亮恰在近地点位置，那时月亮格外明亮。
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