当太空这个概念浮现在脑海，你会想到些什么？设想一个朋友向你吹嘘他们最近参观的某个宏伟的建筑、体育场或者博物馆。你会觉得那个建筑的规模宏大吗？它只是相当大，还是显得空旷？

"宽敞"这个词语并不必然代表空荡。它仅仅是表示内部有充足的空间来移动物体。同样地，外层空间并非完全空虚。它是巨大的，且在不断膨胀之中，但里面充满了各种事物。

Nilakshi Veerabathina在孩提时代便对云层的距离、地球之外的世界以及宇宙的广阔充满了好奇。这样的好奇心驱使他追求天文学的硕士和博士学位。身为德克萨斯大学阿灵顿分校的一位物理教学教授，Nilakshi Veerabathina已经致力于教授这些概念长达二十年。接下来，让我们随着Nilakshi Veerabathina一同揭开这神秘面纱。

那么，太空的起点在哪里呢？

地球被不同层次的气体包围。在海平面上，地球大气中每立方厘米含有约一千亿个分子。随着海拔升高，大气变得越来越稀薄。

大约在50到62英里（相当于80到100公里）的高度，空气变得稀少到无法支撑飞机飞行。这条将地球大气与外太空分隔的界限被称作Kármán线，以纪念这位匈牙利裔美国工程师兼物理学家Theodore von Kármán。位于Kármán线之上的区域被称为"空间"。

虽然空间的密度有所变化，但平均每立方厘米仅含一个原子。想象一下，地球大气中的一个骰子大小的立方体包含数十亿个空气粒子。然而，在太空中，同等体积的立方体可能只包含一或两个粒子。

星际介质与辐射

太空，或者说外太空，是一个巨大的、几乎完美的真空，其中几乎没有物质存在。相较于地球的大气，这个空间中的粒子极其稀少。然而，它并非彻底空虚。

散布在太空中被称为星际介质的离散物质包含了氢和氦原子。这些元素是太空中最常见的元素，它们以带电和不带电的形式存在。星际介质还包含宇宙尘埃——包括碳和硅在内的各种元素的微小颗粒，散布于宇宙之间。

被称作宇宙射线的高能粒子——主要是质子和原子核——以接近光速的速度穿梭于宇宙之中。这些宇宙射线来源于包括太阳在内的各种恒星，以及超新星、坠入黑洞的物质、星系碰撞等宇宙事件。

宇宙充满了各种形式的辐射，其中包括了宇宙微波背景辐射——这是宇宙诞生之初遗留下来的余热。像超新星和黑洞这样的高能宇宙事件也会释放出X射线和伽马射线。

恒星、行星以及其他许多天体产生的磁场也弥漫在整个太空中。这些磁场通过吸引或排斥带电粒子，影响它们的运动轨迹。

暗物质与暗能量

科学家们推测，一种尚未直接观测到的、不发光也不释放能量的物质——即暗物质——占据了宇宙质量的一大部分。研究人员之所以假设它的存在，是因为可以观察到它对其他可见物质的引力效应。

同样地，科学家们预测存在一种名为暗能量的神秘能量形式，正在推动宇宙加速膨胀。不同于暗物质的是，暗能量与物质或引力无关，但它是空间自身的一种属性。

如果把宇宙想象成一个气球，暗物质就如同构成气球的材料，影响着其形状；而暗能量则如同被充入气球内的空气，虽不改变气球材料本身，却影响着气球膨胀的速率。

宇宙会扭曲吗？重力能否弯曲空间？

空间是可以扭曲的。将这个空间想象成一张大而具有弹性的蹦床。如果你将一个沉重的球体——比如保龄球——放置在蹦床中心，蹦床便会向下沉陷。这种沉陷类似于大质量物体周围空间的弯曲现象。球体的质量越大，其重力就越强，沉陷的程度也就更深。

若你在蹦床上滚动一个较小的弹珠，并且保龄球位于蹦床的中心，弹珠可能会开始绕着由保龄球重力造成的倾斜路径前进。弹珠遵循的曲线路径，恰似行星围绕太阳周围的空间曲线一般。

设想一下，你用手电筒照射在蹦床上。如果光线靠近保龄球引起的倾斜处，它在传播过程中可能会略微弯曲。这就像光线在宇宙中经过一个大质量物体（例如星系）时发生的弯曲现象一样。

设想一个黑洞，它具有巨大的引力，就像一个更大、更深邃的蹦床凹陷。如果你让一颗弹珠滚得太近，它可能会掉进去并消失，正如物体在太空中被拉入黑洞后无法逃脱的情形一般。

因此，空间可以在具有强大重力的大质量物体周围发生扭曲或弯曲，就像你把重球放在蹦床上时它会弯曲一样。