俗话说得好,世界之大无奇不有,不同的时代看待世界的角度也是不同的。纵观人类的发展史,不同时期人类对地球的认知也是不一样的。早期,人们普遍认为地球是平坦的,这种观点在很多古代文明中都能体现出来。例如,古希腊哲学家亚里士多德通过观察月食时地球在月球上的影子,推断出了地球是球形的,但这种认知并没有得到广泛接受。直到16世纪,随着航海技术的发展,比如麦哲伦船队的环球航行,才有力地证明了地球是一个球体。如今,我们已知地球内部结构极其复杂,可以分为地核、地幔、地壳三个主要部分。地质学中的板块构造理论让我们了解到地球的岩石圈并非固定不变,而是由多个板块互相运动、碰撞和分离所构成。
地壳,作为地球最外层的薄壳,包括陆地地壳和海洋地壳,厚度在陆地上一般为5-70公里,海洋地壳则大约5-10公里。地壳主要由岩石和土壤组成,分为硅铝质地壳和镁铁质地壳两种。地幔位于地壳之下,是地球的中间层,厚度约2900公里,占据了地球体积的84%。地幔主要由岩石和矿物质构成,主要包括硅氧化物、镁铁硅酸盐等。地核是地球的最内层,位于地幔之下,分为外核和内核两部分。外核呈液态,主要由熔融的铁构成;内核则是固态。地球的外部结构包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈。大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,包围着海洋和陆地。尽管大气圈没有明确的上界,但在2000至16000公里高空仍存在稀薄的气体和基本粒子。
水圈包括了海洋、江河、湖泊、大气中的小水滴和小冰晶、沼泽、冰川以及地下水等,形成了一个连续但不很规则的圈层。地球上的液态水和固态水都属于水圈的一部分。生物圈是指地球上所有生物及其生存环境的总称,它涵盖了大气圈的下层、水圈的全部和岩石圈的上层,是地球上最大的生态系统。岩石圈主要由地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成,从固体地球表面向下直至软流圈。岩石圈的厚度不均,平均厚度约为100公里。随着人类科技的发展,我们对地球结构的认知越来越清晰。与此同时,人类已经开始探索宇宙,这标志着人类文明的进步。当人类走出地球,面对浩瀚的宇宙时,好奇心被宇宙的广阔所吸引,人类渴望知道宇宙到底有多大?在宇宙中是否还存在外星生命?
带着这些疑问,人类开始了探索宇宙的旅程。1957年,苏联发射了世界上第一个人造卫星——斯普特尼克1号,开启了太空探索的新纪元。美国也紧随其后,加紧了对太空的研究和探索,并在1961年成功发射了首位宇航员尤里·加加林。1969年,美国阿波罗11号成功执行了首次载人登月任务,尼尔·阿姆斯特朗成为第一个在月球上行走的人类。这一事件在全球引起了轰动,被视为人类太空探索的重要里程碑。此后,人类探索太空的步伐不断加快。1986年,苏联和平号太空站与美国阿波罗太空站在轨道上首次对接,共同探索宇宙奥秘。为了进一步探索宇宙,科学家们也付出了巨大努力,如发射了许多探测器。先驱者10号于1972年发射,成为首个成功穿越小行星带的探测器,随后又飞掠了木星和土星,最终与地球失联前已距离地球约122亿公里。
旅行者1号于1977年发射,旨在飞越木星和土星,并研究太阳系外层和太阳日球层以外的星际空间,成为第一艘穿越日光层的航天器,也是第一个进入星际空间的人造物体。其最初目标是探测木星、土星、天王星和海王星。后来增加了重点探测可能存在生命的“土卫六”的任务,完成该任务后直奔太阳系边缘。旅行者2号同样于1977年发射,1986年抵达天王星,成为首次造访天王星的探测器。2018年,它再次飞出日球层顶,向着更远的太阳系边缘飞去。新视野号于2006年发射,目标是探索冥王星及其卫星。2015年飞越冥王星后,继续以创纪录的速度飞离太阳系,预计将在2040年左右到达日球层顶。
尽管发射了这么多的探测器,人类仍未飞出太阳系。这让人不禁思考:我们的太阳系到底有多大?当从地球出发,首先会接近火星,其距离地球最近时约为5400万公里。接下来将遇到木星、土星、天王星,最终抵达海王星,这是离地球最远的行星,距离达45亿公里。起初,人类以为这就是太阳系的边缘,但后来发现这只是刚离开太阳系行星的范围。继续向外扩张,我们会穿越柯伊伯带,这是位于海王星轨道之外的环带区域,距离太阳约30至50天文单位,主要部分从39天文单位的2:3共振区域延伸到48天文单位的1:2共振区域。柯伊伯带中包含大量小天体,其总质量估计为0.02个地球质量,其中直径超过100公里的天体可能多达10万个。
这些天体由岩石和各种冰的混合物构成,柯伊伯带至少有4颗矮行星,如冥王星、妊神星、鸟神星和阋神星。一些太阳系卫星,如海王星的海卫一和土星的土卫九,被认为起源于该区域。1992年,小行星(15760)阿尔比恩被发现,这是继冥王星(1930年)和卡戎星(1978年)之后的首颗柯伊伯带天体(KBO)。截至目前,已发现的柯伊伯带天体的数目约4000颗。柯伊伯带与小行星带类似,都是太阳系小天体的聚集区,不同的是小行星带主要由岩石和金属构成,而柯伊伯带的天体主要是冻结的低沸点混合物。太阳系的彗星大多来源于此,柯伊伯带天体被认为是太阳系形成时遗留下来的原始物质,对于深入研究太阳系的形成和演化具有重要意义。
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离开柯伊伯带后,我们将遇到人类飞行最远的人造探测器——旅行者1号。它是1977年由美国宇航局发射的无人探测器,至今已在宇宙中飞行40多年,距离地球约230亿公里。当我们继续向外探索时,会来到更远处的奥尔特云,目前认为它是太阳系的边缘,距离太阳约一光年。因此,只有离开该区域才能算是真正离开了太阳系。不过,奥尔特云其实是一个包围着太阳系的假想球星云状天体群,由荷兰天文学家奥尔特于1950年提出。奥尔特云距离太阳非常遥远,最近处在2000至5000天文单位,分为一个圆盘状的内奥尔特云和一个球状的外奥尔特云。这两个区域都在日球层外的星际空间中,从地球到奥尔特云,一束光需经过一年半的时间。外奥尔特云受太阳系内部的牵制较弱,是长周期彗星在进入海王星轨道以内之前的起源地。
奥尔特云中绝大多数天体由冰组成,如水、甲烷、乙烷、一氧化碳、氰化氢等,还有理论认为该区域包含了百分之一的小行星。目前科学界较为认可的说法是,奥尔特云形成于约46亿年前,其物体最初与太阳非常接近,后来在年轻气态巨行星的强大引力作用下被散射到极广阔的轨道上。奥尔特云是大多数彗星的来源,这些彗星在进入内太阳系后因靠近太阳而被消耗。现代成像技术尚无法直接观测到奥尔特云,但它被认为是补充大多数长周期彗星和哈雷彗星的源头。离开太阳系之后,我们接下来的旅程才是真正的开始,因为下一站将抵达距离我们最近的恒星系统——半人马座比邻星。比邻星距离地球约4.2光年,这个距离让我们理解到恒星间的空旷和浩瀚,实际上它的距离甚至需要用光年来衡量。
当我们加速向外扩展时,能够看到更大的结构——银河系。据科学家研究,银河系的直径达到了20万光年,包含的恒星超过2000亿颗,行星超过500亿颗。我们的太阳系位于银河系的偏僻区域,距离银河系中心约2.6万光年。看到这里,有些人可能会问:为什么我们的太阳系距离银河系中心这么远,却属于银河系的贫瘠区域呢?科学家发现,银河系内的天体分布并不均匀。在银河系中心的核心区域(约3.26光年),恒星密度高达每立方光年28.9万颗。当距离增至40秒差距(约129.6光年)时,恒星密度降至288颗每立方光年。当距离增至100秒差距(约359.6光年)时,恒星密度进一步降至2.9颗每立方光年。我们的太阳系正好位于这样一个区域,恒星密度仅为0.004颗每立方光年。因此,科学家认为我们的宇宙处于银河系的贫瘠区域。
不过,银河系在宇宙中仅是一个非常渺小的星系。当我们继续前进,离开银河系后将进入更多星系构成的本星系群。本星系群包含50个星系,其中银河系和仙女座星系是两个最大的星系,其他都是较小的星系。在本星系群之外还有更大的星系团——室女座超星系团。室女座超星系团中包含本星系群和其他100个星系团和星系群,银河系、仙女座星系和三角座星系都属于室女座超星系团。它的直径达到了1.1亿光年。然而,室女座超星系团并非最大的星系团。在2014年,科学家布伦特·塔利和美国法商科学家海伦·库尔图瓦发现了室女座超星系团也是更大结构的一部分,这个更大的结构就是拉尼亚凯亚超星系团。拉尼亚凯亚超星系团的名字听起来颇具霸气,在夏威夷语中意为“广阔”。它的直径达到了5.2亿光年。
而拉尼亚凯亚超星系团也不是最大的宇宙结构,在它之上还有宇宙长城。宇宙长城是由众多星系团连接在一起的网状结构,是宇宙中最大的结构体。目前人类能观测到的宇宙直径达到了930亿光年。这部分宇宙并非全部,而是其中一部分。从这些数据可以看出,宇宙之广阔令人难以想象。人类想要知道宇宙的边缘在哪里,宇宙到底有多大,还需要继续努力探索。相比于浩瀚的宇宙,我们的存在确实非常渺小。不过,人类一直在不断研究和探索世界的奥秘,只要人类不放弃,未来随着科技的进步,或许我们真的可以揭开宇宙的所有奥秘。希望这一天能够早日到来。对此,大家有什么想说的吗?