赵致真：我们的宇宙
赵致真：我们的宇宙
[主持人
人类最古老又最年轻的科学，大概莫过于天文学和宇宙学了。
很难想象当我们的祖先刚刚直立起来的时候，面对如此浩瀚而辽阔、深邃而宏大的天空，该会发出怎样的惊叹和疑问，激起怎样的遐思和浮想。
有位哲学家说过：“如果地球上只有一个地方能看得到星星，那么，全世界的人便一定会集中到这个地方来。”人类与生俱来的好奇心和寻根究底的求知欲，也许是天文学最原始和朴素的动机。而生存斗争和生产劳动对天文知识的逐渐依赖，则更催发着人类最早的理性之光和智慧之花。
日升日落，月盈月亏，昼夜交替，四季轮回，世界的本源是什么？何处是天的起始和地的终极？几乎每一个民族都有自己的创世神话，几乎每一种文化都试图作出自己的解释和回答。
从地心说到日心说，从经典力学到相对论，人类日益摆正了自己在宇宙中的位置，并加深着对时间、空间和物质的认识。爱因斯坦说：“这个世界上最不可理解的事情，就是世界是可以理解的。”天文学作为贯穿人类整个历史的科学，
也从根本上影响了每个时代哲学和宗教的发展。
无法逾越的巨大尺度使天文学不能成为实验科学，人们只能根据观察到的很
少现象进行推测和计算，但天文学却一直是个大丰收的科学前沿。今天，我们已
经能看到100亿光年之外的宇宙深处，我们已经能把自己的飞行器送到太阳系之
外的银河之滨。这不能不说是自然的奇迹和人类的骄傲。
一想到夜幕上那些朦胧而密集的光斑，都是无比遥远而庞大的实体，恒星的
数目比地球上的沙子还多；一想到在银河系的万家灯火中，我们在一盏叫做太阳
的温暖灯光下成长了自己的文明并向着辽阔的宇宙张望；一想到在无数次毁灭和
创造中，按照精确规律构建的宇宙竟有着如此错综的结构与惊人的和谐。我们怎
能不充满对大自然无限的神往和敬畏。
只有建立起清晰的宇宙概念，我们才能理解世界的根本秩序。如果对天文学
一无所知，则不能算受过完整的教育。
“纵谈天地奥秘，饱览宇宙神奇”。我们的节目将和您一起欣赏和享受天文
学的成果，共同经历一次最遥远而神奇的心灵壮游。
一 ，美丽的地球
[主持人
说起地球，我们心中就会涌起无限温热的感情。虽然在茫茫宇宙中，地球只
能算得上沧海一粟，但她却是我们人类可爱的故乡，唯一的家园。
人类对大自然的一切认识，都是从地球开始的。作为地球的儿女，我们对于
这颗养育自己的行星又有多少了解呢？
（采访：地球年龄，地球直径，版块理论）
[主持人
我们都毫无例外地生活在地球上，但面对有关地球的许多问题，究竟应该作
出什么样的回答？
希望下面的电视片能帮我们回忆起零碎的知识，并且增进一些对地球的了解。
[电视片解说词
当宇航员从太空中俯瞰我们这颗云蒸霞蔚、生机勃勃的行星时，当月球上的
摄影机拍下一轮巨大的地球从月平线上升起时，我们都会为眼前的景象砰然心动。
这就是我们地球母亲美丽的容颜，这就是我们人类永远的故乡。由于大气和水更
多吸收太阳光谱中的红色，这颗玲珑剔透的行星便静静焕发出独特的、梦幻般的
蔚蓝。
地球的年龄究竟有多大？这个难题曾经考验过许多科学家的智慧。有人想出
用沉积岩形成的时间来测定，有人主张用海水含盐浓度的增加来推算，而最精确
可靠、量程最大的宇宙计时器，显然要数放射性元素的蜕变了。放射性元素衰变
一半需要的时间叫半衰期，它不以外界物理化学条件变化为转移。例如铀235，
每隔4亿5千万年就有一半变成铅与氦，钍232的半衰期是13亿年，而铷82的半衰
期则将近50亿年。从这些同位素和他们衰变产物的相对浓度中，我们测定出地球
最古老的岩石—西格陵兰片麻岩已有38亿年的历史。但这显然还只是地球从“天
文时期”进入“地质时期”前后的时间。根据对月球岩石和太阳系陨星的测定和
比较，我们地球的高寿应该是46亿岁了。
古人发现远处船舶的桅杆总是最先露出和最后隐没，日月星辰总是从地平线
一边升起另一边落下，在月食中遮蔽月面的影子又总是一弯弧形，便猜想到大地
可能是一个圆球。今天我们知道，地球的平均半径为6378公里。这是个恰倒好处
的尺寸。有人因为地球的赤道半径比极半径长21公里，北极到地心比南极到地心
远15米，便把地球比做一只梨。其实，这些微小的不规则之处几乎可以忽略不计。
地球的扁率仅为300分之一。从太空看去，它仍然不失为一个相当标准的圆球。
在我们的火箭已经飞出太阳系的时候，我们的钻头却最远只能钻到脚下12公
里的深处。这便是“上天有路，入地无门”的现实。但地震波传播速度和方向的
变化，却能如同用B超探测内脏，披露出地球深处的许多秘密。地球是从均匀的
球体逐渐演化成四个同心球层结构的，即内核、外核、地幔与地壳。固体内核的
密度为水的13倍，温度为摄氏6000多度，压力达370万个大气压。根据计算，这
种状态下存在的物质只能是铁。而落到地面的铁质陨石作为解体行星的残片，也
恰恰印证了地球内核由铁和镍构成。地球外核的成分虽然也主要是铁和镍等金属
元素，但却为流动的液态。大约3000公里厚的地幔主要由橄榄岩构成，在高温高
压下处于固态或半流动粘稠状态。薄薄的地壳则平均只有33公里厚，上部是花岗
岩，下部为玄武岩。海洋中最薄处仅有5公里。当地壳的有些部位发生裂缝，地
幔上部炽热的熔岩喷涌而出，这便是火山爆发了。
地球70%的面积被海水所覆盖，陆地面积仅占30%，上面还布满了河流与湖泊。
循名责实，把地球称为水球也许更为恰当。如果按化学元素的含量来排序，那么，
铁、氧、硅、镁大概能算构成地球90%以上物质的四大家族。
1912年，卧病在床的德国气象学家魏格纳凝望着墙上的世界地图，一个伟大
的思想火花突然照亮了他的视野。欧洲的西海岸和加拿大的东海岸，非洲西海岸
和南美洲的东海岸，虽然隔着大西洋遥遥相望，但轮廓线竟如此地相似和对应，
如果拼接在一起几乎能完全吻合。魏格纳勇敢地提出了大陆飘移学说。他认为地
球上的陆地原本是连在一起的，称为联合大陆或泛大陆。为了给自己的理论寻找
充分的科学根据，魏格纳奔走于世界各地进行考察。1930年，在他50岁生日的第
二天，不幸牺牲在格陵兰岛的冰天雪地中。
然而，大陆漂移学说却一度被人们视为荒唐的臆想而饱受嘲讽。坚实的大地
难道能象解开缆绳的木筏一样随波逐流，象七巧板一样任意拼装吗？直到20世纪
60年代海底扩张学说建立，古地质学、古气候学、古生物学的许多证据纷纷提出，
魏格纳的理论才得以东山再起。此后，科学家们整合了各种孤立散乱的观察和发
现，用统一的版块构造学说描绘出了全球动力学的清晰图景。原来我们地球的岩
石圈被一些构造带分割为六大版块，即亚欧版块、非洲版块、美洲版块、太平洋
版块、印度版块和南极洲版块。地幔物质的对流如同巨大的传送带，运载着版块
缓缓移动。版块之间的相互碰撞、错动、拱抬与张裂，形成了地球上各种各样的
山脉、峡谷、断层和海沟。雄居世界之颠的喜马拉雅山，便是印度版块向亚洲版
块冲撞挤压后隆起的巨大褶皱。山上那些沉积岩和三叶虫、海葵、石菊等水生物
化石，都向我们诉说着2000万年前这里曾经是一片古地中海。而地震则是版块推
挤中产生应力的释放。不过，我们大可不必担心版块之间会象碰碰车那样撞来撞
去。事实上，大陆漂移的速度比我们的指甲生长还慢。但亿万年后，这些微小变
化的积累却会让世界地图面目全非。
地球的质量到底有多大？这个问题同样困扰了科学家许多年。真正第一个给
地球过磅的人是英国科学家卡文迪许。1798年，他用扭秤法测定出地球的平均密
度，所算出的地球质量很接近于今天公认的60万亿亿吨。无处不在的万有引力，
使行星在自身重量的压力下必须保持各方向的平衡。于是球体就成了一切庞大天
体的稳定外形。在地球上，巨大剪应力使所有山峰的高度都不可能超过11千米。
而自转产生的离心力则让地球赤道部分略略鼓起。
曾经发生过这样一件真实的故事。一艘欧洲的货船抵达赤道附近的非洲码头
后，发现原封未动的货物少了十几吨。这桩“失窃案”令侦探人员一筹莫展。后
来才发现是万有引力开的玩笑。地球上一切物体的重量，都是地球中心的引力与
地球自转离心力的合力。赤道比高纬度地区距离地心远，自转的线速度快，这船
货物的“蚀秤”就在所难免了。根据计算，两极地区的重力要比赤道附近大
0.53%。
地球引力如同一条无形的锁链，把我们牢牢栓在地面上。法国著名科幻小说
家儒勒.凡尔纳曾写过一种大炮，能把人发射到月球上去旅行。那时他并不知道，
火箭的速度只有达到每秒11.18公里才能挣脱地球引力。这便是地球上的逃逸速
度。领会这一点，有利于理解地球上大气的状况。事实上，如果气体分子的运动
速度大于逃逸速度，我们的行星将无力吸引住它们而只能任其跑个精光。气体分
子的平均速度是和他们的绝对温度成正比，和分子量的平方根成反比的。今天，
我们地球的引力和温度，能够绰绰有余地抓住氧和氮的分子。至于飘到几百公里
高空的氢和氦，则只能随他们开溜到太空中优游逍遥了。不妨设想，如果地球质
量小一些，那么我们的空气将变得不胜稀薄，甚至不复存在。如果地球质量大一
些，也许就留住了氢和氦并生成大量甲烷，使我们的空气变得完全无法呼吸了。
今天的大气早已经不是地球诞生时的第一代大气。地球几十亿年地质活动和
生命活动共同创造了一个相对稳定的最佳配方：21%的氧，78%的氮，1%的二氧化
碳、水蒸气和其他气体。我们就生活在这样一个数千公里厚的空气海洋底部。应
该深深感谢原始海洋中无数代绿色海藻光合作用的卓著功勋。是它们把浓重的二
氧化碳吞噬殆尽，并为地球上生命大潮的涌动准备了必要条件，那便是富氧气圈
的形成。美国著名科学家萨根说：“地球上的天空是用生命换来的。”还应该知
道，大气虽然只占地球质量的百万分之一，但却阻挡了来自太空的陨石撞击，维
持了地球适宜的温度，以水蒸气的分压，确保了地面上的游离水不被蒸发干净，
并用20-60公里高空的臭氧层滤掉了足以杀伤生命的太阳紫外线。这便是我们今
天为什么对南极上空出现臭氧空洞忧心忡忡的原因。
[主持人
我们已经看到了一幅地球简略的画像。但地球不是静止不动的，它不仅在绕
着地轴自转，还绕着太阳公转。
地球也不是孤立的，它和太阳、月亮都有着十分紧密和复杂的关系。因此，
我们必须在运动中，在和太阳月亮的关系中进一步认识地球。
（采访：四季，潮汐，日食，月食）
[主持人
为什么会有四季轮回？为什么会有潮落潮起？为什么会有日食月食？还有很
多很多的为什么。
让我们一起继续看看地球的故事。
[电视片解说词
我们的地球象一只陀螺，绕着地轴不停地自西向东旋转。地球自转一周需要
23时56分4秒平太阳时。于是，我们便有了白天黑夜的轮番交替，日月星辰的东
升西落。
1851年，法国科学家傅科做了一个著名的实验，他从巴黎国葬院的穹顶上悬
挂了一副67米长的绳索，下面吊着一个28公斤重的摆锤。随着每一次摆动，地上
巨大的沙盘便留下摆锤运动的痕迹。令观摩者们相顾惊诧的事情发生了。这只大
摆没有始终按一条直线来回往复，而是经过一段时间后，摆动的方向偏转了很大
的角度。傅科宣布说：“我们看到了地球的转动。”假如这个实验搬到北极去做，
傅科摆一昼夜便会转过360度。而在赤道上，摆动就不会发生偏转了。
人们还发现在北半球，南北方向的河流更多冲刷右岸，南北行驶的火车更易
磨损右侧的铁轨，南北发射的炮弹也会向右发生微小偏移。而在南半球则情况正
好相反。这便是我们所说的科里奥利力。地球不是一个惯性系，自转的时候，赤
道的地面24小时要走完4万公里的大圆圈，而极点的地面却没有动。地球高纬度
和低纬度之间旋转半径的差，便是造成科里奥利力的原因。大气的流动也不能超
越这一影响。当赤道的空气被加热上升，造成永久的低气压带后，回归线附近高
压带的空气便向赤道流动，并受科里奥利力的作用发生东西方向的偏转。于是在
赤道以北形成东北风，赤道以南形成东南风。这种吹彻全球的万里长风曾鼓动麦
哲伦和哥伦布远航的船帆，由于它恪守信用，千古不变，所以被叫做信风。当然，
科里奥利力只能在大尺度和长时间里才会显示出微弱的影响。我们无须担心在田
径场上由北朝南奔跑时会偏离方向。
除了自转以外，我们的地球以每秒29.79公里的速度，沿着一个偏心率很小
的椭圆绕着太阳公转。走完大约10亿公里的一圈路程要花365天又6小时。于是地
球上便周而复始跨进了新的一年。
烈焰喷薄的太阳仅仅把22亿分之一的光热投射到地球上，但这对于我们的行
星已经足够了。每平方厘米1353瓦，我们把这一高空测出的单位面积垂直辐射能
叫太阳常数。太阳是“地球发动机”永不熄灭的“锅炉”，提供了大气运动、水
循环和万物生长所需要的全部能量。我们从事农业活动，其实是在利用植物做媒
介收获阳光。而地下埋藏的煤炭、石油、天然气则可以看作地球生命亿万年间制
造出来的“阳光罐头”。没有太阳，生机盎然的地球将变成冰冷死寂的世界。
地球上为什么会有寒暑交替，春去秋来？其中的玄机和奥妙，原来尽在于地
球的自转轴有一个23度27分的倾角。当北半球接受太阳光的直射而处在盛夏时，
南半球则面对太阳光的斜照而正值隆冬。北半球的春天又对应着南半球的秋天，
两半球得到了同样多的阳光。这便是四季的由来。我们把北纬23度27分的纬圈叫
北回归线，南纬23度27分的纬圈叫南回归线，意思是太阳的直射到此为界，然后
便开始掉头转向，打道返回了。而北极圈、南极圈则会有半年时间照耀着不落的
太阳，另外半年陷入漫长的黑夜。由于地球绕日轨道不是一个标准的正圆，因此
南半球稍稍比北半球的夏天更热，冬天更冷。有研究者认为，以数万年为周期的
地轴变化和日地距离的叠加效应，可能是地球上冰川时期形成的宏观原因。
除太阳之外，没有哪个天体对地球的影响比月亮更大。千百年来，美丽的月
轮一直是神话创作的素材和诗人灵感的源泉。但实际上，这座“广寒宫”却是个
十分枯燥乏味的地方。月亮距地球的平均距离有38万4400公里。半径1737公里，
面积不及亚洲大，质量是地球的81分之一，引力也只有地球的6分之一。月亮上
的逃逸速度仅为每秒2.38公里，因此根本无法留住自己的大气。亿万年间，长驱
直入的宇宙流星轰击着毫不设防的月球表面，因为没有空气和水的活动去风化和
抚平，那些疮痍满目的陨石坑至今仍保持着碰撞时的模样。我们称为“月海”的
较暗区域是低洼而开阔的平原。33000多个环形山是月球表面最醒目的地形特征。
月亮无疑是第一个让我们有了多星球概念的天体。有人猜测它是被地球抓来
的“俘虏”，有人认为是从地球身上甩出去的，并言之凿凿说太平洋的凹陷便是
留下的“疤痕”，应将月亮视同地球的“第八洲”。而更合乎科学的解释，月亮
和地球应该在太阳系诞生中同时形成。当然，按照主星和卫星通常的尺寸比例，
月亮的体积有些过大了。倒不如把月亮看成地球的伴星更为恰当。实际上，地球
和月亮是互相围绕着共同的质量中心旋转的地-月系统。地球绕日运行的轨道应
该是地-月中心的轨道。至于地球自身行走的路径，则是一条起伏很小的波浪线。
每当我们看到排山倒海的潮水滚滚而来的时候，便会惊叹大自然磅礴的力量
和微妙的机制。潮汐便是月球引力最直观而生动的演示。我们很容易懂得地球靠
近月亮的一面受到引力最大，中心部位次之，而背向月亮的一面最小。这个引力
差趋向于把地球挤扁和拉长。于是，向着月球的一面和背着月球的一面便同时鼓
起两座水丘。由于地球的自转，这两座隔球相对的水丘追着地-月间的连线不断
移动，潮汐便产生了。质量大得多的太阳由于距离遥远，起潮力只有月亮的三分
之一，当日、月和地球处于同一直线时，叠加效应会使潮高出现极大值。其实作
为弹性体，地球的岩石圈也有固体潮。不过形变的幅度不大，“潮峰”只有70厘
米左右，平时不易被感知和觉察。还有大气圈因潮汐作用而引起的流动和压力变
化，则被淹没在原因复杂、丰富多采的气象活动中了。
潮汐作用对地球最深刻的影响在于，海水流动的摩擦，对海岸的冲击，岩石
圈的形变，都阻碍着地球的自转，起着一对“刹车片”的作用。尽管这一力量十
分微小，只会使地球的自转在10万年里减慢2秒，但我们却不得不又一次惊叹长
长的“时间杠杆”撬动的结果。16亿年前，地球每昼夜只9小时，一年有800多天，
6亿年前的每昼夜是20小时，一年440天。海底珊瑚虫的化石生长线留下了古代的
时间刻度。遥想当年，比今天高得多的巨潮扑向海岸，地球生命从海洋摇篮登上
陆地显然得力于潮汐的催发和运送。而远古月亮比今天离我们近得多。伴随着地
球自转减慢，月球也遵循角动量守恒的规则，以每年3厘米的速度渐行渐远。反
过来，地球在月球上引起的固体潮同样带来月球的“自转失速”。直到月亮永远
将一面朝着地球才告稳定。说到引潮力也会使地球永远以一面朝向月亮，那还需
要至少几十亿年时间。
让我们祖先一代代备受惊吓的天文现象，也许莫过于日食和月食了。当好端
端的一轮红日朗照中天的时候，突然被什么东西“吃”成了一弯月牙甚至全部消
失，的确足以让人类大起恐慌。其实这不过是日、月、地三者运动中产生的遮掩
现象。太阳的直径虽然比月亮大400倍，但距离却远400倍。因此在天幕上的视角
直径都是0.5度。月亮作为既不发光又不透明的天体，背着太阳的一面总会拖着
自己长长的影子。如果说“一叶障目”可以“不见泰山”的话，当月亮走到太阳
和地球之间的直线上时也会挡住太阳的光辉。在地球上，月亮本影掠过的地方就
会看到日全食，半影所及的区域则看到日偏食。如果月球本影的尖端达不到地球
表面，它延伸而成的伪本影扫过之处就看到日环食。同样，当月亮走到地球背向
太阳的一面，并全部或部分钻进地球的本影中后，就发生了月食。如果月亮只经
过地球的半影，便出现半影食，它只会减弱月光的亮度，因而不易为人们所觉察。
对于地球上某一个具体地方来说，日食现象并不多见。但从全球范围看，每
隔18年就会有43次日食。古人已经懂得推算日月食的发生，今天对日月食的长程
预报早已达到了高度精确的程度。
打从华夏祖先发明指南针的时候起，人类便知道利用地磁来确定方向了。我
们的地球究竟是怎样变成一块大磁铁的，科学家作了多种解释。令人信服的说法
是，地球的高速自转与核心流动的铁镍物质形成电流回路，如同一个巨大的天然
发电机把机械能转换成磁能，于是产生了大地的磁场。多亏疏而不漏的磁力线对
地球起着屏蔽作用，把许多有害射线束缚在“范艾伦带”使其不能到达地面。南
北极地区美丽的极光，便是被偏转的带电粒子轰击高空大气所点亮的最壮观的霓
虹灯。古地磁考察表明，地球南北磁极过去曾发生过多次游移和颠倒。大洋中脊
两侧岩石在冷却中固定下来的磁性分子，为不同地质年代地球磁场方向交替变化
留下了确凿的物证。
[主持人
我们讲了这么多地球的故事。对地球了解得越深，就会对她越加热爱和珍惜。
地球确实得天独厚。它是大自然妙手偶得的杰作。无论对地球的尺寸、质量、
自转速度、自转倾角、与太阳距离等任何天文数据稍加修改，就会使今天的世界
秩序、气候模式完全改变和乱套，带来不可设想的后果。
幸运地生活在茫茫宇宙中这块微小绿洲上，当人类终于认识了“我们只有一
个地球”的时候，才能真正成为拥有光明前途和希望的物种。
我们将和几十亿年间大地海洋孕育出来的无限生灵一起，共同乘着地球号宇
宙飞船，继续奔向无尽的航程！
二，壮阔的太阳系
[主持人
人类文化中永恒的诗篇，便是对太阳的崇拜、赞美与讴歌。
太阳的名字是与威严和辉煌同在的。当这颗轰轰烈烈的恒星魅力四射，普照
天宇，作为他的第三个儿女，地球承接了属于自己份额的光明和温暖。于是我们
的行星上便有了万紫千红和沧海桑田。人类对太阳的感恩之情永远是低首下心的。
我们的世代祖先日出而作，日落而息。然而。我们真正了解每天伴随和照耀
我们的太阳吗？
（采访：太阳表面温度，能量来源，太阳风）
[主持人
我们虽然把太阳尊为地球的主宰，但并不一定都知道它的来历及身世。
我们欣赏着红日如轮，沐浴着阳光万里时，还应该多解读出一点有关的知识
和道理。
我们现在就和大家一起，翻开这本叫做太阳系的煌煌大书。
[电视片解说词
50亿年前的时间已经太遥远了。一团巨大而混沌的原始星云尘埃，缓缓地吸
积、会合、纠结和躁动。远处超新星的爆炸轰然传来，激起千叠回波。在万有引
力巨手的塑造下，星云中99%的物质渐渐聚集浓缩，奠定了太阳的初始规模。抛
出的层层气环则带着98%的角动量，经过千万年的“滚雪球”过程，形成了围绕
太阳旋转的一群行星。康德、拉普拉斯提出的星云说几经兴衰，仍然不失为对太
阳系起源的粗略描述。“灾变说”却认为曾经有另一颗恒星和太阳擦肩而过，拉
出了太阳中的一些物质，或者被太阳吸出了一些物质，成为组建行星系的最初原
料。还有理论证明，太阳并非“独生儿”，它从更大规模星云的一个子旋涡中诞
生，太阳旋涡外围的更小旋涡形成了行星。大自然对我们的众说纷纭沉默不语。
太阳系这架庞大的“旋转木马”被安放在天宇的一角，开始了波澜壮阔的演化历
程。
用日常生活中获得的直接经验去理解天文数字常常发生困难。当我们看到越
长的一大串“零”后，便越会失去清晰的概念，只剩下模糊的“很大”。因此，
说到太阳的直径约为140万公里时，我们不妨记住它的体积能装下130万个地球。
说到太阳质量为大约2000亿亿亿吨，我们可以记住它是地球的33万倍。至于太阳
和地球的平均距离为1亿5千万公里，则可以记住光线从太阳照到地球上要走8分
19秒。我们把这段距离称作一个天文单位。
太阳由大约79%的氢和19%的氦构成，平均密度只是水的1.4倍，但核心区域
在3000亿个大气压的作用下，密度比黄金还要大8倍。作为一个庞大而炽热的等
离子气态球体，太阳不能象地球那样整体转动。有人打比喻说，拿一只汤匙搅动
几下，茶杯中转动的水就类似太阳的自转。观测表明，太阳自西向东的自转在赤
道上周期最短，两极最长。我们一般说太阳25.38天自转一周，是以日面纬度17
度的地方为标准的。
太阳的表面温度为摄氏5700度，中心温度则高达2000万度，每秒辐射出38亿
亿亿亿尔格能量，相当于5200万亿亿马力，或者相当于每秒钟爆炸910亿颗百万
吨级的氢弹。如果是靠烧汽油，每秒将要消耗3000亿吨，地球上的全部石油还不
够维持0.1秒。可见太阳绝不是“省油的灯”。如此巨大的能量又是从何而来？
太阳会不会哪一天“油尽灯干”呢？
原来在太阳形成过程中，当自身引力塌缩将温度升高到700万度的时候，大
自然最深层的能库便被打开了。强大的热核反应猛烈启动，两个氢原子冲破电子
的库仑力，聚合成一个氦原子，同时放出了巨额能量。于是，热核反应的膨胀力
终于抵挡住了庞大质量的收缩力而达到平衡。太阳从此进入了稳定的主序星阶段。
这是一座无与伦比的空中“核锅炉”。每秒钟要烧掉4亿吨氢，聚变为3.96亿吨
氦，同时减少400万吨质量。而大自然是什么也不会丢失的，按照爱因斯坦不朽
的公式E=MC2，这400万吨“质量亏损”全部兑换成了能量而辐射出来。在50亿年
的时间里，太阳“只出不进”的惊人挥霍已经损失了6000万亿亿吨质量，相当于
100个地球。幸好这个数字只占太阳质量的33000分之一。因此，我们还用不着为
天上的“核能量危机”而忧虑。太阳上的“受控核爆炸”将会以今天稳定的模式，
至少继续进行50亿年。
一个鲜为人知又难以置信的事实是，在太阳这个巨大的宇宙熔炉中，每单位
质量产生的热量其实是极少的。甚至比人体新陈代谢的产热率还低得多。我们不
难说清其中的道理。假如一只大象的长度是老鼠的100倍，它的皮肤面积将是老
鼠的1万倍，体重则是老鼠的100万倍。如果大象按老鼠的代谢速度存在，就会被
活活烧死。反过来，老鼠按大象缓慢的代谢速度生活，就会很快冻死。太阳上的
高温是无与伦比的质量以立方关系所产生的热，不能立即从以平方关系形成的表
面散发出去所造成的。
对于太阳来说，没有象切开西瓜那样会出现的层次分明、界限清晰的结构。
我们大体上可以将它划分为两大部分，即包括日核、辐射层、对流层的太阳内部
和包括光球、色球、日冕的太阳大气。
直径50万公里的日核，集中了太阳质量的一半，是氢发生大规模聚变的高温
高压产能区。日核外面包裹着60万公里厚、温度达70万度的辐射层，成为热核反
应能量输出的必经通道。但这里却是太阳上“交通堵塞”最严重的地方。密集的
辐射根本无法在瞬间畅行无阻达到太阳表面。那些从核禁锢中释放出来的高能射
线在辐射层中被无数次地吸收和再发射，大约经过200万年曲折漫长的“挣扎”，
才能以可见光和其他形式的辐射“挤”出去和“钻”出去。不过，若是没有辐射
层的中介作用，太阳将失去明亮的光辉，成为一个主要发出高能射线的天体。
15万公里的对流层是太阳内部物质相对运动最剧烈与活跃的区域。这里热浪
升沉，流火纵横，气旋聚散，能量跌宕，构成宏大而错综的壮阔场面。太阳舞台
上几个重要角色黑子、日珥、耀斑都是从这里出发登场的。
笼罩在对流层之上500公里厚的太阳大气叫做光球。平时所看到的圆圆日轮
就是它的边界。光球中的气压不及地球上的万分之一，但却是太阳洞开的门户。
洒满天庭的万丈光芒就从这里发出。我们说太阳表面的温度为5700度，指的就是
光球的温度。
留心观察便会发现，光球的亮度并不均匀。日面边缘不如中心亮。这种“临
边昏暗”现象是因为光球垂直于表面的辐射大于散射造成的。天文学家拍下的太
阳照片上还能清晰地看到一种炽热气体运动造成的景观，酷似饭锅里沸腾的米粥，
于是被称为“米粒组织”。这种变幻不定的“米粒”直径有一两千公里，存在时
间从几分钟到数小时不等，是光球层的一大特征。
对太阳黑子的观察，中国人比欧洲人整整早800年。但首先窥见黑子真面目
的，则是伽利略制造的第一个望远镜。黑子实际并不黑，它是光球层上略微下陷
的气体旋涡。因为温度比周围低千余度，于是显得稍黑稍暗，形成所谓本影和半
影。一般黑子的大小和地球相当。经过长期追踪观察，科学家发现各年份黑子出
现的数目很不相同，大约11年为一个周期。太阳的南北极是从来见不到黑子的。
如同起于“青萍之末”的风，黑子总是先在太阳纬度30度附近生成，然后向赤道
移动。在太阳活动的极大年份，平均分布在纬度15度一带。有趣的是，黑子常常
成双成对出现，而一对黑子又总会显示出彼此相反的磁极，如同一块巨大的马蹄
形磁铁埋藏在太阳深处而恰恰露出两端。有人则把它比做贯穿太阳某一部分表面
的“磁缆”。黑子是太阳活动的主要标志。它密切影响着地球上的气候、水文，
以及动植物生长。
光球外面的一层太阳大气是色球。平均厚度为2000公里。因为富含的氢离子
呈玫瑰色而得名。色球表面长满了密集细小、旋生旋灭的针状物，看上去象“燃
烧的草原”。当然，这些太阳风光都要通过特别仪器来欣赏。由于色球几乎完全
透明，我们平常只能在日全食的瞬间一赌它那层美丽的辉光。
日珥则是色球层上十分绚烂多彩的奇景。核火焰的红色舌头从这里伸出来，
一直吐出几十万到百余万公里长。又象巨大的蠕虫高高探出头去，然后慢慢缩回。
这些湍动的日珥物质扶摇升腾、千姿百态，有的如火焰喷泉、节日礼花，有的如
藤蔓缠绕、乱草杂生。科学家把日珥分为宁静日珥、活动日珥和爆发日珥。寿命
最长的宁静日珥可以存在一年以上。爆发日珥则最为磅礴和壮观。有时抛出去的
流火能象“飞去来器”那样，绕行一个百万公里的大圈后返回，被称为环状日珥。
太阳大气中最惊心动魄的爆发便是耀斑。这种色球层和日冕层之间耀眼的斑
块直径达数亿公里，常常在几分钟之内来如闪电，去如逝波，骤然间释放出几百
万枚百万吨级原子弹的能量，强大的辐射遍及光学波段和X线波段、紫外波段、
射电波段。太阳的这种“天怒”和“天威”会让地球上的每一个小小磁针颤抖不
已。耀斑还是最强大的“干扰台”。当千万根能量的箭镞射穿大气电离层，剧烈
的磁暴能让地球上的短波通讯中断。甚至输电网络和变电设备也因电磁搅动产生
的感应而超载和失灵。1989年的太阳磁暴曾造成加拿大魁北克省水电系统崩溃，
使北美广大地区数百万人蒙受损失，并让一颗卫星提前跌入较低轨道。对于太空
中宇航员来说，突如其来的太阳耀斑则是需要特别防护的致命危险。平均大约4
至5年，强大的耀斑便会出现一次。
太阳最外面的“桂冠”叫日冕。这是一顶弥散至600万公里的“高帽子”。
论亮度不及光球的百万分之一，论密度比地球上制造的任何真空还要空虚万倍，
只有在日全食中才能看到它淡雅、素洁的珍珠色光晕。但这些异常稀薄的粒子却
有百万度的高温。日冕层的大片黑暗区域叫冕洞，也是我们称之为太阳风的“风
洞”。高能量的质子、电子和少量重原子核沿着开放形的磁力线从这里“吹”出，
“风力”可达每秒400公里。太阳风带走的亚原子流约每秒40亿吨，这是太阳质
量的又一种损失。
除了观察到“太阳之光”外，如果我们能倾听到“太阳之声”，便会发现那
里是一个喧闹嘈杂、噪音鼎沸的世界。山呼海啸般的气浪翻腾，震耳欲聋中的电
磁爆发，都会引起不同程度的日震。正象地震波帮助我们了解地球内部结构一样，
日震也使太阳如同一口被敲响的大钟，能够泄露出许多深藏的秘密。
更为引人入胜的是，太阳的热核反应产生出铺天盖地的中微子。对于这些没
有质量的“小颗粒”来说，连一千光年厚的铅也是完全“透明”的，能毫不费力
一举穿过。因此不象光子那样要经过200万年的纠缠、吸收和再辐射才能“爬”
出对流层，中微子是瞬间便从日核直达太阳表面的。并且在夜间透过地球，从脚
下向上“照耀”我们。但目前天文学家探测出的中微子数大大低于理论计算值。
这些“失踪”的中微子可能是在来到地球的路上通过振荡悄悄“改变了身份”。
有朝一日中微子望远镜技术充分发展的时候，我们就能对太阳中心的核反应进行
“现场直播”了。
[主持人
太阳是我们唯一能看到表面细节的恒星。是我们目前手头上研究恒星珍贵的
“孤本”，是最宏大的太空实验室。
太阳对于我们实在是太重要了。太阳上任何动静，都和地球的命运息息相关。
没有太阳，人类及其一切文明都根本无从谈起。
我们的太阳系还是一个幅员辽阔的王国和人丁兴旺的家族。
我们知道自己的左临右舍吗？我们了解太阳系里众多的兄弟姐妹吗？
（采访：九大行星）
[主持人
我们虽然和太阳系其他行星比邻而居，但却并不都能对他们的状况如数家珍。
整个太阳系是地球直接的“生态环境”。几十亿年间，与我们一起在这个
“旋转舞台”上“同台演出”的大小行星，是我们由近及远认识宇宙的台阶和跳
板。
毫无疑问，我们应该了解太阳系这一家子相依相伴的每个成员。
[电视片解说词
这是一只永不停息的宇宙走马灯。在中心天体太阳周围，依次排开的是水星、
金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。它们绕日的轨道具
有共面性、同向性和近圆性。有科学家比喻说，如果制作一个立体的太阳系模型，
那么可以放进很浅的平底锅中。
17世纪伟大的德国天文学家开普勒虽然是哥白尼的忠实信徒，却敏锐发现了
哥白尼太阳模型的局限和失误。哥白尼从毕达哥拉斯学派深厚的传统出发，先验
地认定所有行星都是匀速的，绕日轨道都应该是高度神圣和完美的圆。为了在计
算上自“圆”其说，不得不设定出一个平均值的虚拟太阳。开普勒继承和研究了
丹麦天文学家第谷多年观察的珍贵资料，发现太阳系行星绕日运动的轨道原来是
椭圆。于是一切疑难迎刃而解。虚拟的太阳变成了处于椭圆一个焦点上的真实的
太阳。这便是著名的开普勒三定律中的第一定律。另外两条定律说的是，行星轨
道的向径在单位时间里扫过的扇形面积相等，公转周期的平方和行星与太阳平均
距离的立方成正比。开普勒发现了行星运动的铁的法则，将太阳系整合成了统一
的物理体系。后人将他誉为“天上的立法者”。
如果说，开普勒的定律还只是停留在观察和描述的层次，那么，牛顿的运动
定律则真正揭示了宇宙的机理。但牛顿是站在开普勒肩上的。没有天文学的观察
与研究，就没有牛顿定律的发现和经典物理学的诞生。
该轮到我们逐一介绍各具风姿的太阳系之星了。距太阳最近的这一颗是水星。
其实它上面一滴水也没有，但确实象一颗滴溜溜滚动的水银。中国古代称它为辰
星，西方人则称它为希腊神话中脚生双翼、为诸神送信的飞毛腿赫尔姆斯。它的
运动也的确比太阳系中所有行星都快。绕日一周只用88个地球日。强大的潮汐效
应虽然还没有使水星以固定一面朝向太阳，但自转周期已经慢到59个地球日。水
星自转3圈才看到一次日落日出，因此每昼夜长达176天。比一个水星年还长一倍。
因此，“度日如年”的说法在水星上就几乎等于“时间过得真快”了。
水星由于距太阳近，平时淹没在耀眼的日光里，所以很难观察。它的半径为
2440公里，体积和质量都不到地球的6%。根本无法维持住自己的大气。这里的地
貌酷似月亮，有环形山、平原、盆地和高过万米的险峰与纵贯赤道的峡谷，当看
去比地球上大3倍的太阳火辣辣照耀着水星悠长的白昼，地面温度便达到摄氏460
度。这片“焦土”上足以形成铅和锡这类金属融成的湖泊。1300公里的卡路里盆
地是太阳系九大行星表面上最热的地方。而背着太阳一面则冷到零下173度。水
星上实在乏善可陈。不过这里有15座环形山是以伯牙、蔡琰、李白、李清照和鲁
迅等中国人的名字命名的。
抬眼望去，除了太阳月亮之外，天空中最明亮的星体就数距地球仅4000万公
里的金星了。它宛如一颗晶莹璀璨的宝石缀在天幕。《西游记》中的太白金星是
一位眉须皓然的老神仙，西方人则将它视为爱与美的化身维纳斯。黄昏时众星尚
未登场，金星便早早出现在落日的余辉里。拂晓前群星早已引退，金星还独自停
留在黎明的朝霞中。这便是《诗经》中说的“东有启明，西有长庚”。希腊人也
是通过毕达哥拉斯的传授，才从巴比伦人那里知道晨昏两次出现的金星是同一颗
星。
金星沿着几乎正圆的轨道，224.7个地球日绕太阳一圈。而自转周期却达到
243天，也是个一天要比一年长的行星。在望远镜的视场中，能看到金星和月亮
一样有朔望盈亏变化。当它运行到地球和太阳之间的直线上时，便出现了百年难
遇的“金星凌日”。但这只会造成太阳面庞上的一颗“小黑痣”，而不会发生日
食。金星赤道的平均半径为6052公里，密度为地球的95%，质量则为地球的81%，
表面是岩石覆盖着的平原和高山。由于地球和金星的个头体形都相差无几又近在
咫尺，人们称它们是一对孪生姐妹。然而，金星却有着许多古怪的秉性。太阳系
中所有行星的自转都是自西向东，惟独金星是自东向西。因此，“太阳打西边出
来”这句话，到了金星这个“左撇子”那里就成了天经地义的真理。
不过，金星的地面上是看不到日出的。假若有人能在这里睁开双眼，视线大
概最多如同潜水员沉到浑浊的水底。金星大气的压力是地球上的92倍，全球温度
常年高达450度，一层25公里厚的硫酸雾在高空形成酸雨，来不及落到灼热的地
面便又被蒸发。没有任何生命能消受起这种炼狱般的硫酸“桑那浴”。金星“发
高烧”的病根在于温室效应。由于这里的大气成分97%是二氧化碳，如同暖房的
玻璃屋顶，几乎完全阻隔了地面向外的红外辐射，于是，金星上的光线“收支相
抵”便只能平衡在450度上。有学者研究，地球和金星的大气当初并没有什么根
本性不同。我们仅仅因为很侥幸的原因逃脱了温室效应失控。而今天人类活动造
成二氧化碳含量急剧增加，究竟又会通过什么样的因果链带来何种远期后果？金
星是一座温室效应灾难的“展览馆”。当我们朝朝暮暮遥望它的光辉时，应该当
作无言的警示和永远的告诫。
由于金星是个“蒙面逆子”，火星便成了能够观察到表面的最近的行星。火
星绕日一周为687天，因此地球大约每隔两年便会处在火星和太阳之间，称之为
火星的“冲”。偏心率较大的轨道使火星的“大冲”每15至17年发生一次，这时
候，处于近日点的火星距地球仅5600万公里，并在一整夜中东升西落，因此成为
人们观察和研究的最好机遇。
火星之所以在西方被称作战神马尔斯，是因为它红色的光芒使人想到了血与
火。其实，火星75%的表面覆盖着赤铁矿、硅酸盐等铁的氧化物，形成棕红色的
大戈壁，完全是一个“生锈”的星球。这里也丝毫感觉不到“火”的炎热，平均
温度只有零下50度，昼夜温差达到100度。
火星的直径为3400公里，质量只有地球的10分之1，一条和赤道成30度的大
圆，把火星几乎平分为地质结构很不相同的南北两半球。南半球是布满山脉和陨
石坑的古老高地，北半球则由熔岩铺设成了太阳系中最为广阔、低凹和坦荡的平
原。著名的奥林匹斯盾形火山高达26公里，比喜马拉雅山高3倍，是太阳系中最
高的山。长达2400公里的赫拉斯陨石坑则是太阳系中最大的陨石坑，其深度能放
进喜马拉雅山而露不出峰顶。绵延5000公里的水手大峡谷同样创下了太阳系之最。
火星上几千条干枯的河床，显示当年曾经有过奔流的涛声，但今天，所剩无多的
水可能一部分遁入了地下，另一部分则和二氧化碳干冰一起，冻结成火星两极大
面积的白色“冰帽”。而四季交替又带来极冠的消长和大地被浸润后的色泽改变。
由95%二氧化碳构成的火星大气非常稀薄，气压只有地球的千分之七，但这
并不妨碍它制造出骇人听闻的恶劣气候。火星上每年四分之一的时间刮着难以想
象大风，每秒180米的风速超过地球上台风的3倍。隐天蔽日的沙尘暴有时能吞没
整个火星并持续几十天。看来火星气候学将会是一门大有前途的学科。
和地球拥有的月亮相比，火星的两个卫星未免太寒碜了。它们是1877年“大
冲”时被美国天文学家霍耳发现的。因为质量太小，所具有的重力不足以使自己
成为球形，所以谈不上直径。火卫一叫福波斯，长20公里，火卫二叫德莫斯，长
15公里。它们的模样虽然被讥笑为“病土豆”，但在火星赤道平面上一大一小、
一低一高、一快一慢、一正一反地运行，倒也营造出双月竞辉的奇观。
[主持人
我们刚才一一领略了水星、金星、火星的风采，它们和我们的地球尽管有诸
多差异，但毕竟有更多共同之处，可以归入同一个类型。
太阳系外侧的行星就完全是另一番景象，属于另一种“体制”了。
（采访：类地行星，类木行星）
[主持人
科学家将太阳系行星分为类地行星和类木行星是符合实际的。
让我们看看类木行星有哪些成员，它们和类地行星有什么不同。
[电视片解说词
顾名思义，类地行星是象地球一样主要由岩石和金属构成的足够“结实”的
行星。有着可以“脚踏实地”的表面。水星、金星、火星都能归入此类。它们的
共同特点是体积、质量小、平均密度大、卫星少。类木行星则没有“过硬”的固
体外壳架构和坚实的表面。他们体积、质量大，平均密度低，自转速度快，卫星
数目多并有行星环。木星、土星、天王星、海王星都是这一族类。至于冥王星，
则属于一个特例而另当别论了。
现在，让我们把目光肃然投向太阳系行星中的头号巨人——木星。在夜空中，
光芒仅次于金星的第二亮星便是木星了。中国古人虽然不懂得木星绕日一周的时
间是12年，但却发现它在黄道12宫上每年移动一个星座，于是创造了12地支，并
把木星当作记岁的岁星，也就是俗称的太岁。西方人则把它尊为众神之王朱庇特。
木星距太阳的平均距离7.78亿公里，体积比地球大1316倍，质量则是地球的318
倍，其他八大行星质量的总和还不及它的一半。尽管木星的身躯如此庞大而笨重，
却是太阳系中转动最快的行星，自转一周仅用9小时50分。这个由82%的氢和17%
的氦构成的流体大球虽然在巨大离心力的作用下还不至于散架，但也已经变得中
间鼓起，两头扁下，赤道半径比极半径长5000公里。木星负载着太阳系60%的动
量矩，并以强大的引力把无数小行星锁定在它与火星之间，成为一方天域稳定和
安全的重要保障。
一般认为，木星有一个温度高达3万度的石质固体核，核外是在巨大压力下
失去电子的金属氢，表面则覆盖者液态的氢和氦，并和千余公里厚的大气没有界
面地融为一体。由于远离太阳，木星表面温度约零下140度。顶端云层在高速旋
转中被拉得丝丝缕缕，形成许多和赤道平行的气体环流，这便是我们看到的带状
彩色条纹。木星上众所周知的大红斑在赤道南22度的地方，这个卵形区域能容下
3个地球。从300年前伽利略发现它的时候到今天，大红斑只见大小和颜色的变化，
却始终保持人们熟悉的外形轮廓和反时针旋转方向。它是木星上的一个持久的飓
风系统。有科学家推测，大气中的带电粒子在比地球上强10倍的木星磁场作用下
产生螺旋运动，也许和大红斑的形成有关。
当28个大大小小的月亮在木星的天空穿梭往返时，我们看到了又一个缩小了
的太阳系。4个伽利略卫星中的木卫一叫做伊奥，这个比月球稍大的红色星球有9
座活火山，能以每秒1000公里的速度将熔岩喷射到300公里的高度，是太阳系中
火山活动最激烈频繁的地方。木卫二欧罗巴比月亮略小，明亮光滑的表面覆盖着
布满裂纹的坚冰。木卫三加尼默德直径5200公里，比水星还大，是太阳系中的
“长子长孙”，它冰面上的亮区和覆盖岩质灰尘的暗区都能看到断层、深沟和平
行的山脊，可能有类似地球的版块活动。木卫四卡里斯特也比水星大，牛眼似的
白色盆地直径达千余公里，疮痍满目的陨石坑和环形山展示了最古老的地质表面。
木星赤道上也有一圈旋转的环，因为是反光度很低的尘埃和碎石组成的，在远处
甚至不易看见，更谈不上璀璨与华丽了。
最令科学家感兴趣的话题是，木星如果比今天再大十几倍，也许将会变成另
一颗太阳。那么，我们星系中“天无二日”的格局将完全改变。据测量，今天木
星上辐射的热量比来自太阳的热量多两倍。特别当其它行星温度都在降低时，木
星温度却在缓慢升高。可见内部进行着微弱的核反应。有科学家不无惋惜地说：
“木星是一颗没有成功的太阳。”它会不会在漫长的岁月里吸收质量，蓄精养锐，
有朝一日再度“脱颖而出”呢！
如果在九大行星中选美，土星应该会轻取头筹。它象戴着华贵的“大沿帽”，
舞步轻盈走过天庭，又象腰间永远转动着闪亮的“呼啦圈”。古人叫土星为镇星。
西方则称它为克洛诺斯，恰好都是主管农业的天界神仙。土星是仅次于木星的第
二巨星。赤道半径6万公里，体积比地球大755倍，质量却只是地球的95倍。因为
它的密度仅有0.7，便成了太阳系中唯一密度比水小的行星。土星如果掉到一个
足够大的海洋里是不会淹着的，它能够轻松地漂起来。
土星在和太阳平均距离为14亿公里的巨大轨道上慢慢赶路，绕日一周要29年
半。但自转周期却比起木星并不多让，只用10小时14分。结果不但把自己转成了
太阳系最扁的球，极半径比赤道半径短了6000公里，还把日子过成了1年等于2万
天。土星的内部结构也和木星十分相似，岩石和冰的核心包裹着金属态和液态的
氢，外面是由氢、氦、氨和甲烷组成的大气，磁场为地球的600倍。土星的表面
温度大约零下170度。赤道上劲吹的强风达每秒500米，在高纬度地区回旋，有时
便形成长达土星直径5分之1的大白斑。
论卫星的数目，土星是九大行星中的第一位。它的30个“月亮”大部分都按
近圆轨道，在赤道上以固定一面朝着土星运转。有些卫星还共享一个轨道。特别
值得一提的是土卫六。自1655年被荷兰天文学家惠更斯发现后，便用克洛诺斯的
妻子泰坦来命名。科学家长期认为泰坦是太阳系中最大的卫星。直到更精确的测
量扣除了它的大气厚度，确认固体表面半径为2575公里，才把冠军座次让给了木
卫三。但泰坦独特的地位也正在于它是太阳系中唯一拥有浓厚大气的卫星。尽管
它表面的重力只及地球的7分之1，但零下180度“冷冻”下的气体分子却处于能
量低态而无力向外逃逸。因此泰坦上的大气压力是地球上的1.5倍。最可宝贵的
是，大气成分除了同地球上相似的氮以外，还含有甲烷、乙烷和氢氰酸等其他有
机化合物。来自遥远太阳的微弱光线透过微红色的沼气云层，汽油的雨滴飘洒在
灰绿色的甲烷海浪上。巨大的土星升起了，百米狂潮拍天而起，扑向岩石和冰的
海岸……科学家们认为这里很类似地球上氧产生以前的洪荒时代和古老环境。对
于研究生命的起源是天造地设的最好实验室。至于其他卫星，不妨稍稍介绍一下
土卫八。它半边脸洁白如雪，半边脸漆黑一团。这也是造化的一个独特设计。
我们可以仔细欣赏一下土星的“专利”——这圈骄人的光环了。1610年伽利
略用手制的望远镜向木星聚焦时，看到它两边长出了“耳朵”，当时还以为是两
颗卫星。1656年，惠更斯用更精密的望远镜发现这是一层圆环。意大利天文学家
卡西尼在9年之后又进一步看到光环中有条狭缝，被人们称为“卡西尼缝”。此
后，就象眼睛越好的人越能看清视力检测表上细小的字母一样，找到缝隙的记录
不断刷新。土星光环终于成了一张“密纹唱片”。但实际上，它并不象安装在轴
承上旋转的“薄砂轮”或“电锯片”。而是层层相套，由内到外依次被标定为D，
C，B，A，F，G，E的7个环。它们宽窄、明暗、色泽各不相同。其中A环最亮，E
环最宽，F环竟如同几股细线扭结在一起。如果再近看，则发现原来是许许多多
“一川碎石大如斗”的天上“泥石流”。这些石头冰块其实是无数小卫星排成的
浩荡队列，连A、B环间的卡西尼缝中也能找到几行。它们自东向西不停旋转，内
环速度高于外环。从土星云顶开始，巨大的彩虹般光环向上延伸10余万公里，直
径几乎等于月亮到地球的距离。而内环的厚度却只有1公里。如果有什么力量把
它们捏合到一起，至少会比月亮大。至于光环的起源，有人认为是天体碰撞的碎
片。流行的解释则说，当一颗卫星轨道低于主星赤道半径的2.44倍时，也就是超
过“洛希极限”，就会被潮汐力裂解。特别有趣的是，几颗“牧羊卫星”忠实地
走在光环内外，照料着自己的“羊群”。如果不是靠它们引力的凝聚，有些石头
冰块可能就一哄而散了。
长期以来，天文学一直认为土星的轨道就是太阳系的边疆。直到1781年赫歇
尔发现了天王星后，我们这个行星系的版图又一举扩大了4倍。人们在赫歇尔的
墓碑上刻着：“他突破了苍穹。”天王星在西方叫乌拉诺斯，是统治整个宇宙的
天王。它和太阳的距离29亿公里，整整比土星远一倍，因此肉眼几乎无法看到。
天王星的半径为25559公里，体积比地球大52倍，质量为地球的15倍，自转一周
16.8小时，绕太阳一圈则需要84年，自我们发现它以来才转了2圈半。天王星的
结构也和木星、土星类似，大气中主要是氢和氦，所含甲烷能吸收红光，使天王
星呈现出蓝绿色。它的21个卫星都质量太小，不成气候。10个光环也大多稀薄暗
淡，不值一提。海王星最独具特色和富有戏剧性的行为，是它自转轴的倾斜角竟
达到98度。太阳系其他行星都是“立”着转，惟有它是“躺”着转的，连它那些
卫星的转动平面也跟着一起掉了个90度。于是，一路“打滚”的天王星上便出现
了奇怪的季节。并且两极竟有42年是白天，42年是黑夜。不过，天王星离太阳太
远，它所接受的日光仅为地球的千分之三，表面温暖度低到零下200度，季节概
念已经没有多大意义了。
1845年，英国青年亚当斯发现天王星运动轨道异常，便推测是由于一颗未知
行星的摄动并算出了它的轨道。可惜这位22岁的剑桥学生因籍籍无名，把报告寄
给英国皇家天文台台长后未被理睬。法国天文学家勒威耶则幸运得多。他也几乎
同时完成了这一研究结果，并寄给了柏林天文台。1846年9月23日晚上，加勒博
士按照勒威耶预报的方位，在望远镜前细细查看那块天空。果然很快便找到了一
颗新的行星。人们用海神涅普顿的名子叫它为海王星。这颗被称为“从笔尖下发
现的行星”，“用方程式解出来的行星”，标志着天文学开始进入了精密阶段。
海王星可以看做天王星的孪生姐妹。它距太阳45亿公里，赤道半径24764公
里，略小于天王星。但比地球大44倍，质量是地球的17倍。自转一周约16小时，
绕太阳一周则长达165年。大气中的甲烷使海王星显出碧蓝的颜色。南半球有一
个大小、形状都和木星大红斑十分相似的大黑斑，是海王星上惊心动魄的风暴区。
海王星知名度最高的“骄子”，是它8颗卫星中的老大特里同。这个比月亮
稍小的天体有许多不寻常之处。它是太阳系中唯一与主星旋转方向“倒行逆施”
的卫星；是唯一的兰色卫星；是温度只有零下235度的全太阳系最寒冷的地方；
是太阳系中除了地球和泰坦以外唯一拥有含氮大气的星球——尽管这种大气稀薄
到只有地球上的7万分之1。这里还能看到冰的火山猛烈喷射出比喜马拉雅山高出
4倍的液态氮。特里同无疑是个古怪的世界，充满着神奇的诱惑和陌生的美丽。
太阳系中第九颗行星的发现，简直是一个大海捞针的故事。美国天文学家洛
威尔在仔细研究了天王星和海王星轨道异动的剩余误差后，认定还存在一颗更远
的行星。但他直到临终也没有找到蛛丝马迹。1930年，美国天文学家汤博终于捉
住了这颗遥远、暗淡又微小的行星。11岁英国女孩贝尔娜的提议从雪片般的命名
征集方案中胜出。这颗行星被叫做主管地狱之神普鲁托，即冥王星。至此，太阳
系家族主要成员便算是聚齐了。
冥王星的轨道和地球轨道相比倾斜17.2度，是一个长长的椭圆。远日点距太
阳70亿公里，近日点却只有43.44亿公里，绕太阳一周需要249年，其中有20年比
海王星离太阳还近。幸亏这种轨道的重叠如同立交桥，不会引起冥王星和海王星
相撞。冥王星自转一周6.4天。它的半径仅1195公里，体积只有地球的1000分之5，
质量还不及月球的6分之1。此后又发现了它的一颗卫星，人们以冥河上的船夫卡
戎命名。卡戎直径却达到冥王星的一半。更令人惊讶的是，它们的距离只有
19600公里，比地球和月亮之间近20倍。完全是一对“哑铃”般的双星。
自冥王星发现以来，它的轨道几乎就是人们心目中太阳系“王国”的“国境
线”了。但冥王星之外真是一无所有的旷野吗？太阳系真有一个整整齐齐的边缘
吗？荷兰裔美籍天文学家库伊伯在1951年就提出，一大群遥远的小天体在绕着太
阳系外围运动。科学家们便设想海王星和冥王星之间的区域有一个“库伊伯带”。
有人还相信存在“冥外行星”，并一直进行着不懈的搜索。直到1992年，美国科
学家首先在的“库伊伯带”内找到了一颗直径200公里的天体QBI。此后，“库伊
伯带”内新发现的数字不断攀升，至今记录在案的大小天体已有400多个。但据
估计这只是“冰山一角”。特别2000年3月发现的EB173，直径为冥王星的4分之1；
同年底发现的“伐楼拿”直径910公里；2001年8月又发现了更大的KX76，直径达
1240公里，超过了冥王星的卫星卡戎。它究竟能不能算第十大行星？一向活跃的
天文界又增添了热门话题。
于是，关于冥王星“行星资格”的“公案”被再次提出来。鉴于冥王星质量
小，轨道偏，许多天文学家都主张开除它的“行星籍”，“降级”为其他族类。
如今更认为它只是千千万万个“库伊伯带”天体中的一员，不过因为反照率稍高
而早被发现了几十年罢了。以后很可能发现比冥王星更大的“库伊伯带”星体。
这桩太阳系中的“诉讼”引发了对确定行星的标准再次定义。即必须有独立绕恒
星运行的公转轨道；有圆球状外形；质量达10亿亿吨以上。经国际天文联盟最后
裁定，尽管冥王星和第三条标准尚有差距，但总算“破格”保住了它的行星身份。
这个远离光明和温暖的“小兄弟”得以继续享受现在的地位，除了有利于我们这
个行星家族的丰富多样性，大约还有历史、文化和心理上的原因。冥王星的“官
司”至少使我们更清楚地认识，太阳系没有“一刀切”的疆界，只有一个模糊而
弥散的边缘。目前还有不少天文学家正信心十足，为寻找太阳系的第十大行星而
孜孜努力。
[主持人
类木行星和冥王星和我们拥有同一个太阳，面貌特性却又迥然不同，我们不
禁再一次感慨大自然的鬼斧神工。
应该说，九大行星是太阳系的主要框架和基本实体。但太阳系大家庭还有其
他成员吗？
[主持人
我们切不可把小行星和彗星当作太阳系中无足轻重的“小字辈”。
对于我们人类，小行星和彗星的影响甚至比其他行星更为直接和重要。
[电视片解说词
现在我们需要再回过头去拜访一个至关重要的特殊群落，那便是太阳系内的
小行星。早在18世纪中期，德国科学家提丢斯和波德便从当时所知的6颗行星中，
发现它们之间的距离有确定的数学关系。根据提丢斯-波德规则，各行星应依次
处在0.4、0.7、1、1.6、2.8、5.2、10个天文单位的位置上。但火星和木星之间
的2.8天文单位却是个空白。于是天文学界把整个黄道带天空分成24区域“承包”
给各国科学家进行搜查。德国还组织了 “天上巡警队”。当1801年元旦的钟声
刚刚敲过，西西里岛传出喜讯，巴勒莫天文台长皮亚齐发现了一颗新的天体。
“数学王子”高斯很快计算出了它的轨道，果然在距太阳2.77天文单位的地方。
唯一遗憾的是，这颗行星直径不足1000公里，质量只有月亮的50分之1，顶多能
算一颗小行星。人们以西西里岛主管粮食的神为它命名，称做谷神星。接着，智
神星、灶神星、婚神星也被相继发现，列为小行星中的“四大名旦”。随着搜索
继续进行，小行星花名册渐渐成了各路“神仙”的“签到簿”。眼看神仙资源有
限，科学家又用地上的城市和人物来命名。1928年，张哲钰作为发现小行星的第
一个中国人，将小行星1125号命名为“中华”。
预计火星木星之间的小行星总数在2万以上，至今已经编号的有5000多个。
这些“行星娃娃”的个头大都在一公里到百余公里之间。有碳质的C类，金属质
的M类，和反光强的S类。千姿万态，光怪陆离。它们的自转周期一般约2到16小
时，艾达和尤金妮亚等小行星还有自己的卫星。它们中的95%运行在和太阳系圆
盘大体一致的小行星主环带上，但分布却并不均匀。木星强大的摄动造成了几条
空荡的“柯克伍德缝隙”，同时以确定的比例关系影响着小行星的公转周期。一
部分“远距小行星”在木星轨道的“拉格朗日点”上形成“纯脱罗央群”和“希
腊群”。一大批阿莫尔型、阿波罗型和阿登型小行星则把轨道深入到内太阳系。
最出格的小行星伊卡鲁斯，扁长轨道的一端竟比金星离太阳还近一倍。坦塔罗斯
的轨道面则竖起64度，如哥特式建筑倾斜的房顶。这类小行星的“危险动作”，
很容易引起“空中交通事故”。小行星带还是宇宙航行必须小心的“太空雷场”。
对小行星形成的原因曾经作过各种猜度。有人说是一颗行星爆炸后的碎片，
有人说是两个天体相撞后的残骸。观察研究更支持的结论则认为，由于木星的引
力使2.8天文单位轨道上的行星没有“长成”。它们是一颗“流产”了的行星，
或者是大自然“制造”行星的“半成品”。这些小行星的总质量大约等于一个月
球。
最让人类提心吊胆的事，莫过于小行星会不会有朝一日和地球相撞。从这个
意义上，中国古代的杞人，应算得上深思远虑的先哲。在地球诞生的46亿年里，
已经发生过多次小行星的碰撞。这种“空中打击”对我们的地质演变和生命进化
都发生过深刻影响。著名的美国巴林杰陨石坑，人所共知的西伯利亚通古斯大爆
炸，都可能是小行星撞击的典型案例。而据信6500万年前击中墨西哥湾的一颗小
行星，导致了恐龙时代的终结。但话说回来，如果没有那次碰撞，地球上也许至
今仍是爬行类统治的世界，永远也轮不到人类登场。根据计算，直径大于10公里
的“近地小行星”撞上地球，平均1亿年才会发生一次。较小的撞击大约每百万
年3次，其中两次会落入海洋。所以我们大可不必随时有“身处靶场”之感。何
况人类早已不是当年的恐龙，科学进步会提供足够手段来保卫我们的文明。
太阳系天体中还有一个奇特而触目的品类，那便是民间称为“扫帚星”的彗
星。东西方文化都不约而同地认为，彗星是灾难降临的可靠征兆。古老的汉字则
留下了人类对彗星的最早记载，使我们至今还能从这些典籍中推算出诸如“武王
伐纣”等历史事件的准确年代。
英国科学家哈雷在观察了1682年的彗星后，认为它和1531、1607年出现的彗
星轨道十分相似，便断定这是同一彗星的三次回归，并预言了它将在1758年再度
出现。这便是家喻户晓的哈雷彗星。许多沿着抛物线和双曲线运行的彗星都是浪
迹天涯的匆匆过客，它们在太阳系中“招摇”一趟后便永不复返。只有沿着椭圆
轨道运行的彗星才能去而复来。科学家把200年定为短周期彗星和长周期彗星的
界限。
彗星的质量几乎全部集中在彗核，它是由水、氨、甲烷、一氧化碳及硅酸盐
等冻结而成的“脏雪球”和“小冰山”。长度在数百公尺到100公里之间。周围
挥发出的气体包层形成不同“发型”的彗发，与彗核共同组成彗头。那些被太阳
风“吹”起来的“彗星烟云”，则由于反射阳光和受紫外照射发光，成为背向太
阳的明亮彗尾，可延伸几百万公里到上亿公里之长。其实，最惹眼的彗尾比实验
室里制造的真空还要稀薄。一般彗星都有两条尾巴，由一氧化碳等气体离子形成
的淡兰色尾巴质量轻，受光压的加速度大，几乎直指和太阳相反的方向。微小尘
埃形成的白色尾巴则质量较大，自身轨道运动与光压的合力使它看上去粗壮而弯
曲。冷冻状态的彗星，到了距太阳2个天文单位时就开始汽化而变得“披头散
发”，越走向近日点尾巴就拖得越长。而每“朝见”太阳一次，都会被“剥掉一
层皮”。等到它的挥发性物质消耗净尽后便永远“熄灭”，只剩下一付岩石骨架
了。
至今发现的彗星已有1800多颗。科学家认为，那些几万，甚至上百万年才能
到太阳系走一遭的长周期彗星，来自距我们大约5万到10万天文单位的奥特星云。
那里是个拥有上万亿存量的“彗星仓库”，是彗星家族遥远的“故乡” 和真正
的“大本营”。而短周期彗星的“根”则扎在太阳系边缘的库伊伯带。彗星漫长
的轨道常常因大行星摄动而发生改变。1994年7月，休梅克-列维9号彗星解体后
的21个碎片递次撞上木星；2001年10月，一小群彗星“飞蛾扑火”般地撞向太阳。
对这些行踪难料的“流浪汉”，我们决不可掉以轻心。
最后，也许还需要讨论一下那些地球上空昙花一现的流星。在太阳系宽广辽
阔的空间里，除了行星、小行星、彗星外，还活跃着无数微小尘埃和固体碎块。
当它们的行进路线和地球邂逅时，便可能“失足”跌进我们的大气中。从前面撞
上来的那些小颗粒，速度达到每秒达72公里。从后面撵上来的也有每秒12公里。
摩擦产生的高温使它们汽化和燃烧，在空中形成明亮的流星。晴朗的夏夜里，平
均每小时能见到10来个流星。下半夜比上半夜的多而且亮，这是因为对面来的流
星出现在下半夜。有些来不及烧尽而坠到地面的便成为陨星，南非发现的最大铁
质陨星达54吨，美国堪萨斯州落下的石质陨星重1吨。不过至今还没有听说一例
陨星砸伤人的报道。
和“放冷枪”般的偶发流星相比，“万箭齐发”的流星雨则又当别论了。它
们的成因和彗星大有瓜葛。结构松散的彗星总是一边行走，一边把自身的物质抛
满一路。当地球轨道和它们的轨道相交时，有些从彗星母体抖落的“杂碎”便会
从某一个天区掉到地球上。由于透视关系，它们就象从一个淋浴喷头洒出来一样。
1966年11月，北美夜空出现了从狮子座一小时泻下10万流星的壮观景象，其实它
们不过是坦普尔-特塔尔彗星留下的“陈糠烂谷”。为宝瓶座流星雨和猎户座流
星雨提供原料的是哈雷彗星。在金牛座播撒流星雨的“龙王” 则是恩克彗星。
由于彗星留在轨道上的物质密度并不均匀，加上大行星的“清扫”作用，流星雨
在不同年份有不同规模。如狮子座流星雨每33年会出现一次“流星暴”。这和坦
普尔-特塔尔彗星的周期是一致的。
地球上每天平均会降下天外物质1千至1万吨。累计46亿年间我们的行星已经
“长胖”了大约1亿亿吨。对于60万亿亿吨的地球来说，不过如同人的眼睛里迷
进一颗灰尘。
从更大的尺度上观看，我们的太阳正携带着自己庞大的家族，以每秒20公里
的速度，向武仙左方向运动，同时和亿万恒星一道绕银河系中心旋转。太阳这种
“拖家带口”的“公转”速度为每秒250公里，大约2亿年转一圈。如果把绕银河
系一周算做一个“银河年”，我们的太阳则正是23岁的妙龄。
[主持人
我们仅仅走马观花，对太阳系作了一番粗略的巡礼。
我们不能不惊叹大自然的手笔，创造了太阳系这样浑伦磅礴、气象万千又结
构精巧、秩序井然的体系。
回望我们的地球，不过是太阳系里种类繁多的天体之一。
但没有比较就没有鉴别。只有地球才是亿万生命唯一的乐园和真正的“天
堂”。