了解宇宙
宇宙
宇宙是广阔无垠的，无论使用多么先进的望远镜，我们的视线也不能到达宇宙的尽头：不论我们懂得多少知识，也无法全部了解宇宙的所有奥秘。
人类对宇宙的认识，最早是从地球开始的，再从地球扩展到太阳系，从太阳系扩展到银河系，从银河系扩展到河外星系、星系团、总星系。
太阳系的成员除了太阳外，还包括地球在内的九大行星，几十颗像月亮一样的卫星，神秘莫测的彗星，数以千计的小行星，数不清的流星以及各种星际物质等。如果把距太阳最远的冥王星的轨道作为太阳系的边界的话，那么，太阳系所占的空间直径约有120亿公里。在广阔无边的宇宙中，整个太阳系又不过是像大海中的一滴水珠。庞大的太阳系家族，在茫茫星海中只能算是一个小小的家庭。
比大阳系更大的是银河系。银河系的直径有10万光年。在银河系里，大大小小的恒星有一千多亿颗。
银河系还不算最大的，今天已经发现10亿多个和银河系同样庞大的恒星系统，我们叫它“河外星系”。所有的河外星系又构成更为庞大的总星系。总星系在宇宙中也不过占了一个微不足道的角落。现在，天文学家使用最先进的天文望远镜，已经观测到距离我们大约200亿光年的特别明亮的个别天体。
宇宙充满了神秘色彩，还有许多未解之谜等待着人类去探索：地球之外的星球上是不是也有人类存在？流星是怎么一回事？有的星为什么会突然大爆炸？类星体离我们十分遥远，为什么却那么明亮？
星系
在浩瀚的宇宙海洋中，千姿百态的“岛屿”星罗棋布，上面居住着无数颗恒星和各种天体，天文学上称为星系。我们居住的地球就在一个巨大的星系——银河系之中。在银河系之外的宇宙中，像银河这样的太空巨岛还有上亿个，它们统称为河外星系。
用大型天文望远镜观测夜空时，会发现众多的星系犹如宝石般闪着光芒。它们相貌各异：有的像旋涡，称为旋涡星系；有的像圆宝石，称为椭圆星系；有的像甩着两根小辫的短棒，称为棒旋涡星系：还有奇形怪状的，称为不规则星系。现在已被天文学家发现的星系总数有10亿个以上。
星系很多，用肉眼能看到的只有银河系的几个近邻，其中最著名的要数仙女座大星系了。它距离地球大约200万光年。它的相貌几乎和银河系一模一样，体积大约比银河系大60％。用肉眼看去，也只不过像星星那样大的一个光斑。
每个太空岛屿都是某个群岛中的一员。这些群岛，小一些的叫星系群；大一些的叫星系团。它们都归属于一个更大的太空集团——星系团集团，也叫超星系团。银河系所在的超星系团称为本超星系团，它的核心是室女座星系团。无数超星系团组成了辽阔无边的宇宙——总星系。
银河系
在望远镜中观察银河，看到的是密密麻麻的星星，好像宇宙岛上的万家灯火。这个宇宙岛称为银河系，其中居住着包括太阳大家庭在内的一千多亿颗恒星和许多美丽的天体。
银河系大得惊人。它是由一千多亿颗恒星和大量的星际气体、宇宙尘埃组成的。如果从遥远的地方观察银河，整个银河系就像一个大铁饼，中间凸起，四周扁平。凸起的地方是它的核球，是恒星密集的地方。四周扁平的盘状区域称为“银盘”。银盘中的星星分布，越靠近边缘越稀疏。核球的大小约为1万多光年，而整个银河系的直径达10万光年。
太阳距银河系的中心约33万光年。夏季，当地球转到太阳与银核之间时，满天繁星构成了一幅美丽的银河图景；冬季，地球转到银河系的边缘一端，晚上能看到的恒星就少得多了。
银河系的银盘环绕着银河系中心轴不停地旋转，每旋转一周约需25亿年，轨道近似圆形。太阳也绕着银河系中心轴旋转，旋转一周大约需要2亿年。
从银河系的核心处向外伸出几条很长很长的旋臂。太阳就位于其中一条叫“猎户臂”的旋臂上。旋臂是恒星世界盛衰变化的热闹场所，那里既有青春焕发、光芒四射的新星，也有老之将至、不断衰亡的老星。
银河系除了环绕中心轴自转以外，这个庞大的整体又以每秒214公里的速度在宇宙中不断运动着。
星云
星云是一种由星际空间的气体和尘埃组成的云雾状天体。星云中的物质密度是非常低的。如果拿地球上的标准来衡量，有些地方几乎就是真空。但星云的体积非常庞大，往往方圆达几十光年。因此，一般星云比太阳还要重得多。
星云的形状千姿百态。有的星云形状很不规则，呈弥漫状，没有明确的边界，叫弥漫星云；有的星云像一个圆盘，淡淡发光，很像一个大行星，所以称为行星状星云。
弥漫星云比行星状星云要大得多、暗得多，密度更小。弥漫星云中又有暗星云和亮星云之分。暗星云是一种不发光的星云，人们所以还能看见它，是由于暗星云本身掩蔽了天空背景射来的星光。银河中的许多暗区，正是由于暗星云存在的缘故。亮星云是一种发光的星云，它中央有一颗温度很高的恒星辐射出强烈的紫外线，星云吸收后再转换成可见光辐射而发光。
行星状星云是一种带有暗弱延伸视面的发光天体，通常呈圆盘状或环状。在它们的中央，都有一个体积很小、温度很高的核心星。观测表明，行星状星云在不断膨胀之中，密度变得越来越小。现在已发现的行星状星云有一千多个。
从星云和恒星演化的角度看，星云和恒星有着“血缘”关系。恒星抛射出的气体会成为星云的一部分，而星云物质在引力作用下可能收缩成为恒星。在一定条件下，它们是可以互相转化的。如环状星云就是它的中心星“喷云吐雾”的结果；蟹状星云是超新星爆发时产生的“硝烟”；而猎户座大星云正在精心地哺育着一个“太阳”。研究星云对探索恒星的形成、星前物质和星际物质的成分等，都有极为重要的意义。
太阳系
当太阳在天空中以每秒约241千米急速行进时，它带着比它小的一些天体同行。太阳和小的伴星合起来便是太阳系。整个太阳系每225亿年绕银河一周。太阳系中太阳外的成员的大小范围，从巨大的木星，到名为微陨石的小微粒或更小的粒子——星际气体的原子与分子。地球就是太阳系中最大的天体之一，尽管它比太阳或木星小得多。
天文学家尚不知太阳系究竟伸展到多远。太阳最外边的行星冥王星的远日点（距太阳最远的位置）距离太阳724亿公里，有许多彗星离太阳比冥王星要远几百倍。但即使在这样远处，太阳的引力仍起作用而能把彗星带回。在太阳系外围有几十亿颗彗星，形成了一个个的稀薄的晕。每个彗星像一巨形雪球，其直径约从300米到3000米。
太阳
太阳是太阳系的中心成员。它的引力将系中的其他成员拴在轨道上，并支配其运动。太阳的质量超过其他成员质量的总和。实际上，其质量占整个太阳系的99％。
不过，太阳仅是一颗大小一般的恒星。假如它离地球像多数恒星那样的远，那它看起来就不会比它邻近的恒星更大和更亮。可是，它是最最靠近我们和唯一可观察其表面细节的恒星，也是科学家得到恒星行为的主要来源之一了。
太阳几乎提供了在我们的行星上生命所需的所有的热和光以及其他形式的能量。事实上，太阳几乎提供了太阳系全部的能量。它的引力支配着行星和其他天体的运动。从它表面射到各行星上的各种各样的电磁辐射，为后者所吸收。但其中也有小小的例外，这就是：从别的恒星来的弱光，各行星内放射物的蜕变，木星发的长波电磁辐射和来自遥远外空的无线电波和X射线。
太阳黑子
早期的一些观察者注意到太阳黑子像是在漂移。伽利略推断出漂移现象是由于太阳球的自转。观测得的自转周期，加上地球的运动在内，约为27天。实际的自转周期随太阳的纬度而变。在其赤道处为25天，而在纬度40°处为274天。这种时间延迟是由于太阳作为一种气体在自转。典型的太阳黑子的中心为一暗圆，叫做本影，它为稍亮叫做半影的半暗区所包围。半影是从本影中心发出的光线形成的。黑子大小变化的范围很大，但总比太阳本身要小得多。当黑子成群出现时，它们可伸广到几千千米。本影之暗表示黑子的温度要比光球低。看来前者约比后者低2000K。再有，当这些黑子接近太阳边缘时，本影的温度也还显得比光球低。
太阳黑子的定期观察是从1750年开始，直到如今。这些观测显示出黑子的出现和消失是有一定周期的，它们又只限于在太阳南北两半球纬度50°—40°的两带区中。它们的周期平均为11年。在一个周期开始时，在35°纬度上出现少量黑子。然后，数目急剧增加，经过5年而达最多。同时，它们缓慢地趋向太阳赤道。后来的6年中，在继续趋向赤道的同时，黑子数目减少。一个周期结束，同时立即开始了下一周期。
乔治·E·海尔美国天文学家观察到一些太阳黑子照片上显示出黑子的似乎顺着磁力线的结构，经常一对黑子似乎形成了磁场的南极和北极。由此科学家最后得以建立“黑子实为太阳磁场所在处”的假说。此外，从一个11年周期到下一个周期，太阳两半球上的黑子的极性完全反了过来，所以太阳黑子磁极的周期有22年之长。
色球
在光球之上的层称为色球，因为它带红色，可在日全食中看到。色球内层吸收了一些从光球来的光，而造成了太阳光谱中的吸收暗线。这种吸收之所以发生，是由于色球较下层要比光球冷。可是，色球的温度随其高度而上升，直到上边界而达1000000K。
太阳的“天气”大部发生在色球处。在氢光或钙紫光下看色球，出现称做谱斑的亮区。这些谱斑通常位于太阳黑子之上或其附近，在近太阳黑子的光球上，可能是光斑的伸展。
更剧烈得多的现象就是耀斑，是出台谱斑区的色球的突然爆发。耀斑会发射出高能的辐射和带电粒子。通常，耀斑形成得很快，几分钟内便达到其最高亮度，随后便慢慢地消失了。极强的耀斑会发射X射线、射电波和一群带电粒子。这种巨量的能量喷射会对失去地球大气层蔽护的太空旅行者造成很大的危险。因为这些高能辐射会穿透飞行器的外壁而损坏人体细胞。
早期天文学家已注意到：在日食的暗盘周围出现巨大的红色光环和冕流。这些冕流称为日珥。后来，称为暗条的黑长线状区，被证实为它们靠近太阳边缘时的日珥。暗条或日珥散布于太阳表面。像大多数的太阳现象一样，我们尚未弄清它们。有几种日珥，宁静的日珥可维持其形状达数月之久，而在活动区与黑子相结的日珥则短命。长的日珥可伸长到几万千米，其宽度常达几千千米。它们像是由不断从日冕落到色球中的发光物质所形成，有点像地球天空中凝结成的雨，而日珥本身则会上升，有时爆炸的上升速度达每秒数千千米。
日冕
色球为日冕所包围，后者为一发微光的大气外层。由于这层大气的亮度只有太阳盘的几千分之一，通常它是看见的。百日冕仪发明之前，它只有在全部太阳为月亮遮住时才能看到。当太阳光球被挡住后，日冕就会出现，样子如一带有弧流的银晕，长弧一般见于扰动区的上方，特别胡日珥处。黑子数最少时，日冕沿赤道有长冕流而在两极外光线较短。其状如一磁性球周围的磁力线。当黑子数最多时，带形就会变。这时日冕几成圆形，而冕流则沿盘边均匀分布。
过去的相当长的一时间内，日冕光谱中的许多发射线无法与地球上的元素相对应。这些线被认为是由一种地球没有的元素氪所发。进一步的原子研究证明：这些线可由极稀薄的铁、镍和钙蒸气，在极高的温度下发射。
现在已知日冕是由等离子态物质所组成，后者是一种高热的浓雾状的带电粒子群。日冕的温度约为2000000K，但不够密集到产生许多热。在日冕中穿行的流星不会像在比日冕冷密的地球大气中那样地被烧掉。一般认为：日冕由太阳光球和色球中的米粒与针状体的运动而受热。这部分能量由下层和日冕中原子的直接碰撞而传递，或者以冲击波形式向外通过色球传至日冕。
太阳风
在星际空间中的太空飞行器，会遭遇到来自太阳的一连串的高能带电粒子。这种粒子流便叫做太阳风，它沿太阳的径向经过太阳系，至少能达到海王星轨道处。虽然日冕不断地向外发射这些粒子，但它们随着耀斑爆发数目大增。粒子行速约从每秒350千米到700千米。
太阳风也是一种等离子体。其中主要含质子与电子的混合体，加上少数一些较质子重的元素的核。形成太阳风的粒子是由日冕膨胀和蒸发而造成的。经此过程，每秒钟约有百万吨的气体从太阳向外流。这些粒子受日冕的高温，其速度高到足以逃逸出太阳的引力场。离去时，它们带着部分的太阳磁场一起走。由于太阳本身的自转及不断有粒子外流，所以太阳风带着的磁力线在空间弯成曲线。太阳风使接近太阳的彗星的彗尾，向背离太阳的方向延伸。太阳风遇到地球磁场时便会产生冲击波，其性质尚未充分理解。在地球附近，太阳风会产生磁暴，产生极光和干扰无线电通讯。行星
水星
水星是最靠近太阳的行星，它与太阳的角距从不超过28°。古代中国称水星为辰星，西方人则称它为墨丘利。墨丘利是罗马神话中专为众神传递信息的使者，神通广大，行走如飞。水星确实像墨丘利那样，行动迅速，是太阳系中运动最快的行星。
水星的密度较大，在八大行星中仅次于地球。它可能有一个含铁丰富的致密内核。水星地貌酷似月球，大小不一的环形山星罗棋布，还有辐射纹、平原、裂谷、盆地等地形。水星大气非常稀薄，昼夜温差很大，阳光直射处温度高达427℃，夜晚降低到-173℃。
直到20世纪60年代以前，人们一直认为水星自转一周与公转一周的时间是相同的，从而使面对太阳的那一面恒定不变。这与月球总是以相同的半面朝向地球很相似。但在1965年，借助美国阿雷西博天文台世界最大的射电望远镜，测量了水星两个边缘反射波间的频率差，成功地测量了水星的自转周期为5865日，恰好是公转周期的2/3。
金星
金星是天空中除太阳和月亮以外最亮的星，所以人们又叫它“太白星”或“太白金星”。
为什么金星有时出现于黎明前的东方，有时又出现于黄昏后的西方呢？原来，金星是地内行星，在地球上看，它总是在太阳的两侧徘徊。当它运行到太阳的西侧时，它便在太阳出来之前先从东方升起，这时它就是启明星；当它转到太阳的东侧时，它便在太阳下山之后出现于西方天空，这时它就是长庚星。由此可见，启明星和长庚星既不可能在深夜里出现，也不能在同一天里看到。