作者：潘长宏（文学之都居士）
2023年12月7日
亲爱的朋友们，近来我读了一些科学读物，对人类研究宇宙和太空，对宇宙和太阳系等有了一些进一步的认识，现在与大家分享一下。希望你也能懂得这些知识，从而对宇宙和太阳系有足够的认知。宇宙，是人类长久以来探索的对象之一，充满了无限的奥秘和未知。从恒星的诞生到黑洞的存在，从宇宙大爆炸到暗能量的存在，宇宙中的各个角落都蕴含着令人惊叹的科学发现。在本文中，我们将深入探讨宇宙的起源、组成以及一些令人着迷的现象，让我们一同踏上宇宙探秘的旅程。
(星系和宇宙的演化)
宇宙的起源源自一次巨大的爆炸，被称为“宇宙大爆炸”或“大爆炸理论”。据该理论，约138亿年前，整个宇宙从一个极端高温高密度的点开始膨胀，初始的物质和能量以极高的速度扩散开来，形成了我们今天看到的广袤宇宙。这个理论不仅解释了宇宙的起源，还能够解释宇宙中的化学元素丰富多样以及宇宙背景辐射的存在。宇宙是一个令人惊叹的领域，充满了各种令人着迷的奥秘。我们从宇宙中获取的信息不仅丰富了我们对自身的认识，也拓展了我们对自然界的理解。通过不断的观测、研究和探索，人类将继续揭示宇宙的秘密，以及我们在宇宙中的位置和使命。这个充满希望和无限可能性的宇宙，将继续引领着我们前进，探索未知的领域。
(高铁)
古代人对宇宙和太空认知不足，所以一辈子很难走出方圆千里的范围，但随着人类科技的进步，人类发明了先进的交通工具，比如说汽车、火车、轮船、飞机、火箭等等，这些先进的交通工具给人类的出行带来了很大的帮助，现在人类能够达到地球上的任何一个地方，而且人类依靠火箭的速度已经能够飞出地球，当人类走出地球看到宇宙之后，人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引，人类想要知道宇宙到底有多大？在宇宙中除了地球生命之外，是不是还存在外星生命？带着这些疑问，人类走上了探索宇宙的道路。
（宇宙中尽管银河系大得令人类绝望，但它却只是拉尼亚凯亚超星系团的一粒沙子）
根据科学家的研究知道，地球其实就是太阳系中的一颗行星，在太阳系中一共有八大行星，它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，在海王星的外面还有一颗冥王星，曾经冥王星也属于一颗行星，但是后来科学家认为冥王星的体积和质量都太小了，于是将它踢出了行星的行列，在太阳系的八大行星当中，目前只有地球这颗行星诞生了生命，生命的出现给地球这颗行星增添了很多色彩，尤其是人类出现以后，解开了地球上很多的奥秘，如果人类没有出现，那么地球上的奥秘可能永远都不会被解开。科学家认为，地球能够诞生生命，主要是因为地球满足了生命诞生的基本条件。
（航班）
如果其它行星也能够满足生命诞生的基本条件，那么其它行星诞生生命的可能性也会非常大，为了探索太阳系的奥秘，科学家们也做了很多努力，科学家向太阳系内发射了很多探测器，比如说舒梅克号，这是第一个登陆小行星的探测器，在1996年的时候由美国宇航局发射升空，它的名字其实是在致敬科学家尤金.舒梅克，它先与253号小行星擦肩而过，使科学家能够近距离观测这颗富含碳的C形小行星，在2000年情人节那天，它成功捕捉到433号小行星，除了这个探测器之外，科学家还发射了伽利略木星探测器，在1989年发射升空，在1991年经过小行星盖斯拉951，从而获得了这颗小行星第一张高分辨率照片。
（宇宙探测器）
除了这些探测器之外，目前人类飞行最远的探测器就是旅行者1号探测器，在46年前，NASA向太阳系发射了旅行者1号和2号探测器，发射这两个探测器的目的就是为了让它们探索太阳系内部的奥秘，并且飞出太阳系，探索太阳系之外的奥秘，这两个探测器对于人类研究太阳系来说，贡献非常大，不过到现在为止，这两颗探测器并没有完全飞出太阳系，曾经科学家认为，太阳系的边缘在冥王星，但是后来科学家经过研究发现，太阳系的边缘并不在冥王星，而是在奥尔特星云，也就是说只有飞出奥尔特星云，才算是真正的飞出了太阳系。
（宇宙探测器的运行轨迹）
科学家通过计算得出，如果旅行者1号和2号探测器想要飞出太阳系，至少需要上万年的时间，这对于人类来说太漫长了，看到这里，可能很多朋友会产生一个疑问，就是飞出太阳系真的有这么困难吗？目前旅行者1号探测器距离地球大约有230亿公里，是人类迄今为止发射的最远探测器，它的速度达到了每秒17公里，在旅行者1号探测器飞行的过程中，它曾经连续借助了木星、土星等大行星的引力弹弓，从而使得它的飞行速度变得越来越快，那么什么是引力弹弓效应？其实引力弹弓效应就是利用引力来获取行星的一些动量，并将之转化为自己的动能，使得自己的飞行速度能够提升。
（引力弹弓加速）
因此这种效应也会相应降低行星的动量，引发行星速度的减慢，不过探测器的质量对于行星来说太过于渺小，可以忽略不计，我国前段时间发射的嫦娥五号探测器，利用地球的引力效应进行加速，最终成功进化了月球轨道，我们以地球为例，地球的运动速度大约是每秒30千米，假设一个运动速度为每秒5千米的航天器与地球运动方向相对的方向进入地球的引力范围，那么这时候它与地球的相对速度大约是每秒35千米，当它绕地球行驶后，以与地球运动方向相同的方向离开，它和地球之间的相对速度是不变的，仍然是每秒35千米，但这个实惠，地球和航天器在同一个方向运动，所以要保证两者的相对速度都是每秒35千米。
这时候航天器的速度就等于两倍的地球速度加上航天器的速度，也就是每秒65千米，这就是引力弹弓效应的加速原理，利用这个方法，旅行者一号探测器才能够飞的这么远，不过即使这样，旅行者1号探测器还是没有办法飞出太阳系，而且在太阳系中，行星和行星之间的距离也是非常遥远的，根据科学家的研究得出，水星距离太阳大约是57909100千米，约等于0.38个天文单位，金星距离太阳大约是108208930千米，约等于0.72个天文单位，地球距离太阳大约是149600000千米，约等于1个天文单位，火星距离太阳大约是22794万千米，约等于1.52个天文单位。
木星距离太阳大约是778330000千米，约等于9.54个天文单位，土星距离太阳大约是1429400000千米，约等于9.54个天文单位，天王星距离太阳大约是2870990000千米，约等于19.218个天文单位，海王星距离太阳大约是4504000000千米，约等于30个天文单位，这里需要注意的是，天文单位是以地球距离太阳的平均距离来计算的，从这些数字上我们就能够看出，太阳系中的天体之间的距离都是非常遥远的，以人类目前的飞行速度，想要飞出太阳系真的是太困难了，而且科学家通过计算得出，奥尔特星云的半径大约是1光年，相当于9.46万亿公里，而冥王星和太阳最远时距离只有73.76亿公里。
虽然旅行者1号探测器早已经飞过了冥王星，但是想要飞出奥尔特星云几乎是不可能的，为了能够直观的了解太阳系的大小，我们可以将它的比例缩小，比如说地球有篮球这么大，那么按照同等比例缩小的话，奥尔特星云的半径大约是1.83亿米，已知地球赤道的周长大约是4万公里，所以这里大概是地球赤道周长的4.58倍，而每秒17公里的速度，则会缩小到每秒0.00033米，人类飞出太阳系的难度，就相当于篮球上的一个细菌，需要围绕长达4万公里的地球赤道跑4圈半，但是它们目前最快的速度只有每秒0.00033米，所以目前人类的飞行速度根本无法飞出太阳系。
看到这里，可能很多朋友会说，只要旅行者1号探测器一直向太阳系外飞，总有一天它能够飞出太阳系吧，这里需要注意的是，旅行者1号探测器飞行是需要电池的，目前旅行者1号的电池即将耗尽，到时候它会彻底和人类失去联系，永远都漂浮在宇宙中，不过旅行者1号探测器能够坚持这么长时间已经非常不错了，旅行者1号探测器所用的电池是核电池，这种电池每隔87年电力衰减一半，到现在为止，旅行者1号探测器已经飞行了46年，电力供应应该保存最初的百分之70，但是随着电池原件 的老化，目前电力供应已经不足百分之50。
在这种情况下，科学家已经将它的大部分功能全部关闭，所以在不久的将来，它会和人类彻底失去联系，而人类想要飞出太阳系，必须重新发射探测器，而且探测器的飞行速度一定要快，这样人类才有机会飞出太阳系，看到这里，可能很多人会产生一个疑问，就是为什么人类一定要飞出太阳系？科学家认为，想要了解宇宙的奥秘，我们就必须飞出太阳系， 因为太阳系只是宇宙中的一个小星系，对于宇宙来说，它渺小的就像是一粒沙子，我们的太阳系属于银河系当中，银河系目前的范围已经达到了20万光年，光年是一个距离单位，一光年相当于光速飞行一年的距离，20万光年就相当于光速飞行20万年。
而银河系也并不是宇宙中最大的星系，在银河系的外面还有本星系群，这个星系群中包含了50多个星系，在本星系群的外面还有室女座超星系团，它的直径达到了1.1万光年，里面包含了近4.7万个星系，曾经科学家一度认为，室女座超星系团是宇宙中最大的结构，但是在2014年的时候，美国科学家布伦特.塔利和法国科学家海伦.库尔图尔发现，室女座超星系团也只是庞大结构中的一小部分，这个庞大的结构就是拉尼亚凯亚超星系团，它的直径达到了5.2亿光年，里面包含了500多个星系群，100000多个星系，我们的太阳系在拉尼亚凯亚超星系团里面就相当于一粒沙子，而目前人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年。
（ 拉尼亚凯亚超星系团）
这并不是宇宙的全部范围，宇宙或许比我们想象的还要大，宇宙到底有多大？目前科学家也在积极的研究当中，从这些数据我们就能够看出，宇宙到底有多么浩瀚，而我们地球和太阳系真的是太渺小了，科学家认为，在太阳系外，一定存在外星生命，因为在宇宙中行星和恒星的数量实在是太多了，多的我们几乎都数不过来，在这么多的行星当中，难道只有地球这一颗行星诞生了生命？这显然是不可能的，所以科学家认为，宇宙中一定存在很多外星生命，而这些外星生命一定就生活在太阳系外，比如说银河系的中心区域，或许说其它的星系当中，想要找到这些外星生命，我们只能够飞出太阳系，因为这样才有希望。
而且就算是我们找不到外星生命，至少人类飞出太阳系后，能够对宇宙有更多的认知，在太阳系外面，隐藏着很多神秘的天体，比如说白矮星、中子星、黑洞等等，这些都是科学家想要研究的对象，科学家认为，这些天体都是恒星死亡以后形成的，一般来说，质量小的恒星死亡以后会变成白矮星，质量中等的恒星死亡以后会变成中子星，超大质量的恒星死亡以后会变成黑洞（黑洞是宇宙中最神秘的存在之一，它是一种极度弯曲的时空区域，引力如此之大，甚至连光都无法逃脱。黑洞的形成源自恒星的演化，当恒星耗尽核燃料时，它可能会坍缩成一个非常小但极端密度的物体，形成黑洞。黑洞可以吸收周围的物质，形成称为“吸积盘”的物质环，同时也能通过辐射发出能量。）。我们的太阳在恒星当中属于小质量的恒星，所以太阳死亡以后会变成一颗白矮星，太阳从诞生以后就在源源不断的释放热量，到现在已经燃烧了50亿年的时间，科学家通过计算得出，太阳的寿命还要50亿年的时间。
以目前人类的科技发展速度来看，足够人类探索宇宙的奥秘，要知道从人类文明开始算起，到现在也就短短几千年的时间，在 这几千年的时间内，人类能够飞出地球已经非常了不起了，这说明人类科技进步的速度很快，未来只要人类能够坚持不懈的努力下去，人类的飞行速度一定会变得越来越快，到时候人类飞出太阳系就有希望了，目前科学家正在积极的研究超光速飞行技术，比如说曲速引擎，这种飞行方式就是利用扭曲空间产生动力，然后拖动飞船前行，它的速度最快能够达到光速的几千倍，如果人类真的能够实现这项技术，那么人类飞出太阳系根本不在话下。
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