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六一将至，和孩子一起“出逃”，去乐园里没心没肺地海乐一番，跟孩子一起快乐，像孩子一样快乐。 玩不尽的主题公园 说起主题公园，我们都不陌生，在北京，我们有欢乐谷、石景山游乐园、世界公园、野生动物园等，在世界各国也有许许多多大大小小的主题公园，有像迪士尼这样全球知名的，也有许多具有本国本地特色的，都是大人孩子们无比向往的地方，比如我们以前曾经介绍过的新加坡圣淘沙环球影城、韩国泰迪熊博物馆、日本Hello Kitty乐园等等，都非常有趣。 儿童节马上就要来了，世界各地还有哪些好玩的主题公园?我们再去看一看。 美国好莱坞环球影城 好莱坞环球影城是一个再现电影场景的主题游乐园，园内再现电影场景的各个景点受到游客的普遍欢迎。 在史瑞克4D影院可以走入电影，体验全方位立体效果的震撼感;到外星人山洞可以和ET来一段脚踏车上的太空之旅，孩子们最喜欢;经典的侏罗纪公园里有形态生动的恐龙、惊险奇异的侏罗纪丛林，让人兴奋不已;在以科幻取胜的“回到未来”，坐上配合影象和音响摇动的时光机，冲破“穿越”过程中的重重难关……像这样的场景还有很多，熟悉的，新鲜的，惊险刺激的，充满回忆的，都让人欲罢不能。 西班牙冒险港 冒险家乐园位于西班牙萨鲁德达拉黄金海岸边，从巴塞罗那出发驾车一个小时便可以到达。 它是西班牙最受欢迎的主题乐园，园区内有超过100万平方米让人热血沸腾的景观和超过3万种不同种类的植物。 园区分为墨西哥、波利尼西亚地区、中国、地中海沿岸以及美国西部五部分，在不同的地区中，可以从温和的地中海气候航行到玻利尼西亚的热带气候，踏上中国的长城，然后抵达墨西哥的玛雅遗址，再去感受西部牛仔的刺激生活。 乐园同时也是欧洲南部最大的度假区，其中还有一个冒险家海洋公园和四家酒店。 中国台湾小人国 “小人国”位于台湾省桃源县龙潭乡，已经有近30年的历史，是台湾首座以比例缩小方式呈现世界名筑的多功能主题乐园。 乐园内，建筑和人物都只有实体的二十五分之一，呈现了台湾省、中国大陆、美洲、欧洲、亚洲、非洲等地的知名建筑，从台湾省总统府、北京紫禁城、日本大阪城到意大利比萨斜塔、美国自由女神像、埃及人面狮身像，还有缩微的美洲的西部小镇和中国式庭院等等，以迷你的形式展现了不同地域的风貌。 同时，“小人国”里还有各种游乐设施，如云霄飞车、狂飙幽浮、幼儿梦幻乐园、地心之旅、亲子益智乐园等，供小朋友们尽情玩耍。 韩国爱宝乐园 爱宝乐园是韩国著名的主题公园，位于首尔南部的京畿道龙仁市，离首尔约40公里。 它是一家综合型的游乐场所——包括爱宝主题公园、加勒比海湾水上公园、专业赛车场以及高尔夫球场。 主题公园部分由五大主题区组成——地球村街、美洲冒险区、魔幻乐园、欧洲冒险区和赤道冒险区，分别扮演着商业区、惊险设施、儿童设施、花园、动物园的角色。 在公园里除了体验惊险刺激的游乐设施，还可以与野生动物同乐，当然更不能错过的是激情欢快的表演，夏季这里每天都有70多场各种演出。 在不同的季节，乐园还会展开五个不同的庆典活动——迎新年庆典、鲜花狂欢节庆典、夏日泼水节庆典、快乐万圣节庆典和圣诞假日狂欢庆典。 阿布扎比法拉利世界 阿布扎比的“法拉利世界”主题公园是由法拉利斥资兴建，以宣传法拉利的历史和继续推广法拉利品牌为特色，也带给游客惊险刺激的驾乘体验。 “法拉利世界”公园把全球娱乐空间设计推向极致，整个建筑项目占地20万平方米，从空中俯瞰，如同外星飞碟，其巨大的红色屋顶上印有硕大的法拉利LOGO，几乎是法拉利总部的再现。 在场馆内，可以看到法拉利各个时期的跑车、赛车、F1车房、风洞试验室、驾驶模拟器、赛车组装车间等的复制品。 公园里还有丰富的娱乐设施，其中最震撼的当属模拟一级方程式跑车的世界上最快的云霄飞车，最高时速可达破纪录的240公里/小时。 德国欧洲主题公园 在德国鲁斯特有这样一个主题公园，在那里，你可以一口气游遍整个欧洲，它就是“欧洲主题公园”。 公园坐落于湖边的森林里，风景如画，它以一座中世纪风格的古堡为标志性建筑，园区由12个以欧洲不同国家为主题的小公园组成，于是在这样一座公园里游览，便可以轻松地从微缩的法国走进微缩的西班牙，继而在荷兰、德国、葡萄牙等国家间穿梭。 在这里，不应错过的是银星过山车，它是全欧洲最高最大的过山车，坐着刺激绝伦的过山车游历“欧洲各国”，不失为一种特别的游玩体验。 南京海底世界 小小水母的万般花样 南京海底世界的海底隧道、梦幻鲸鱼馆、热带雨林、鲨鱼地带、北极熊馆、企鹅馆、海豚海狮表演馆，处处让人领略到大自然的神奇。 到了南京海底世界，不得不提它的水母馆。 南京海底世界的水母馆品种和效果都是亚洲领先的，很多珍稀水母在国内其它的海洋馆无法看到。 水母没有大脑和心脏，身体95%都是水分，在水中像一把把晶莹剔透的小伞。 浅粉色的紫纹海刺、小巧玲珑的钟水母、长有红褐色斑点的端鞭水母、随着海水深度的变化而变化颜色的彩色水母，花样繁多，让人眼花缭乱。 天津极地海洋世界 外形酷似鲸鱼的天津极地海洋世界是国内目前最大的单体极地海洋馆。 如果你已经见识了珊瑚水母的梦幻之美，来到这儿最留恋的一定是极地动物展区，在大自然里非得经历一翻天寒地冻才能看到。 憨态可掬的企鹅、威风凛凛的北极熊，还有国内只有此地同时展出的稀有的北极狐、北极狼，全世界不到千只的海獭，无不让人大开眼界。 游客可以近距离观赏它们，还可以与海豚握手，亲手喂温驯的大白鲸。 180度全景海底隧道是国内海洋馆中体量最大的，给人置身海洋的感觉。 六本木新城水族馆 鱼儿游在半空中 一般人的想象里都是鹰击长空、鱼翔浅底，日本人的创意不得不令人叹服：鱼儿也能游在半空中。 六本木是东京的繁华地段，六本木之丘展望台楼高50层，是欣赏东京全景的上好去处。 就在这个展望台上，来自世界各地的美丽鱼类悠闲地游着，透明的鱼缸、透明的落地玻璃窗，一眼望穿，鱼儿游弋的背景居然是窗外的摩天楼群! 鱼缸里的水草造景都是出自有名的造景师之手，水草和鱼儿相互映衬，美不胜收。 挑个夜晚，坐在水族馆附近的咖啡厅，抬头看见美丽的热带鱼，更远处是东京街头的绚丽霓虹灯，有一种迷幻的幸福感。

在赤道上,温度因地势高低而变化吗?

地球表面崎岖不平，它的真实形状是非常不规则的。 但比起地球的大小来，地面起伏的差异又是微不足道的。 因此，在讨论地球形状这一课题时，为了使它的总体形状特征不被地面起伏的微小差异所掩盖，人们不去考虑地球自然表面的形状，而是研究它的某种理论上的表面形状。 这就是全球静止海面的形状。 所谓全球静止“海面”的形状，指的是海面的形状。 它忽视地表的海陆差异，海面显然要简单和平整得多。 所谓“静止”海面，指的是平均海面，它设想海面没有波浪起伏和潮汐涨落，也没有洋流的影响，完全平静。 所谓“全球”静止海面，它不仅包括实际存在的太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋，而且以某种假想的方式，把静止海面“延伸”到陆地底下，形成一个全球性的封闭曲面，称为大地水准面。 这是一个重力作用下的等位面，是地面上海拔高度起算面。 地球的形状就是指大地水准面的形状。 601地球是一个球体 § 601—1地球是一个球体 人类对于大地形状的认识，有十分悠久的历史。 由于大地本身庞大无比，而人们的视野范围却十分有限，凭直观的感觉不能认识大地的形状。 一个人站在平地上，大约只能看到4.6km远的地方。 这一小部分大地，看起来是一个平面。 我国古时有“天圆似张盖，地方〔平〕如棋局”的说法，即认为天空是圆的，大地是平的。 然而，许多迹象表明，地面不是平面，而是曲面。 例如，登高可以望远。 人眼离地高约1.5m，只能看到4.6km远；若升到1，000m高处，便能看到121km远的地方。 这是地面是曲面的很好证明。 又如，人们在岸边观看远方驶近的船只，总是先见船桅，后见船体；船只离港远去时则相反，先是船体，后才是船桅相继隐入海平面。 大地若是平面，那么，不论距离远近，船体和船桅应同时可见（图6—1）。 再如，北极星的高度因纬度而异，愈往北方，它的地平高度愈大。 我国南方各地，人们能见到南天的老人星，而在北方，老人星永远隐没在南方地平。 如此看来，不同地点有不同的地平，地面本身只能是曲面。 若地面是平面，遥远的恒星应同地面各部分构成相同的高度角。 上述各种现象都证明大地是一个曲面。 然而，曲面还不一定就是球面，只有具有相同曲率的曲面，才构成球面。 近代测量表明，地面各部分有大致相同的曲率，每度都在1llkm左右。 由此可见，球形大地的结论，是以严密的推论和精确的测量为依据的。 麦哲伦的环球航行，只是用事实证明大地是一个封闭曲面而已。 在进入空间探测的今天，宇航员在宇宙飞船中或登临月球时，真切地看到地球是一个球体①。 图6—1 曲面大地的一种直观证据 （上）若大地是平面，远方船只的船桅和船体，应同时可见； （下）大地是曲面，远方驶近的船只，先见船桅，后见船体 § 601— 2地球大小的测定 当人们意识到足下的大地是个圆球体后，自然会提出这样的问题：地球有多大？ 测定球体的大小是比较“简单”的，只需测定经线的一段弧长（大地测量）及它对地心所张的角度（天文测量），就可以求知经圈的全长，从而求知地球半径和其它数据。 测定经线的一段弧长对于地心的张角，是更加容易的，只需比较一下同一经线上的两地，在同一日期的正午太阳高度，就能得到这个数值。 它就是两地的纬度差。 古希腊学者埃拉托色尼在历史上第一次约略地恻定了地球的大小。 他知道，夏至日正午，太阳位于埃及南部阿斯旺（旧时称悉尼）的天顶，阳光直射深井的井底。 埃拉托色尼据此认为，阿斯旺地处北回归线。 他还估计，亚历山大与阿斯旺位于同一经线上，两地相距约为5000斯台地亚（希腊里）。 这样，他只要测定亚历山大夏至日正午太阳高度，就可以得出地球的大小。 埃拉托色尼并不直接测定正午太阳高度，而是用圭表测定正午影长。 这种圭表是半个空心圆球，圆球中央有一根竖直的轴。 这根轴就是圆球的半径。 当圭表放置地面的时候，这根轴便垂直于地面，指向天顶（图6－3）。 埃拉托色尼测得亚历山大夏至日正午，圭表轴投射在圆球上的影长，约为整个圆周的 1/50，即约 7.2°。 古希腊人已有相当完备的几何学知识。 埃拉托色尼推得，圭表轴投射在圆球内表面的影长与圆周长度之比，等于阿斯旺与亚历山大两地间的经线弧长与地球周长之比。 换句话说，地球子午线周长等于阿斯旺至亚历山大之间距离的50倍，即斯台地亚。 l斯台地亚合158m，那么，地球周长为km。 这与近代的测定值km相当接近，换算成地球半径约为6370km。 作者： 云梦浦2006-3-26 18:00 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 3 第十三节 地球的形状和大小图6—2测定地球子午线长度 图6－3左：亚历山大夏至日正午的太阳天顶距，就是亚历山大与阿斯旺之间的子午线的度数，即两地的纬度差右：埃拉托色尼测定太阳天顶距用的圭表 严格说来，埃拉托色尼测定地球大小的工作，实际上只做了一半，即测定两地的纬度差；而两地间的距离是估算的，并非实测。 最早实测子午线长度的，则是我国唐代天文学家僧一行（本名张遂，673—727）。 公元724年，在他的主持下，太史监南宫说率领一支测量队，在今河南省黄河南北的平原地带，分别测定了大体上位于同一经线上的滑县、开封、扶沟和上蔡四地的分至日正午影长和“北极高”（即纬度），同时丈量了上述各地间的水平距离，从而得出“三百五十一里八十步而极差一度”①。 一行没有球形大地的概念。 他只是以实测数据否定当时“日影千里而差一寸”的说法，而没有把“极差一度”看作地面上的纬度。 因此，一行并不理解自己所做的就是地球子午线长度的测定，就像后来的哥伦布并不知道他所发现的陆地是美洲一样。 §601— 3地球引力与地球形状 地球是一个具有内部均衡引力的物体。 按对称的原理，一切这样的物体以球形为最简单。 所以，太阳、月球和行星等许多天体都是球形。 近代天文学奠基人哥白尼说过“球形是万物中最完美的形状；因为这种形状的容积最大，宜于包罗一切”。 又说：“重力不是别的，而是……赋于物体使之联合为球形状的一种自然倾向”①。 地球是在自引力作用下才形成球体。 影响天体形状的因素，不仅是天体的自引力，而且还有固体分子的内聚力。 前者使天体趋向球形，后者则倾向于保持物体原来的形状。 自引力的大小，决定于天体的质量。 一切质量较小的天体，由于自引力的作用不及分子内聚力的作用，便不能成为球体。 例如，来自星际空间的陨星不是球形。 空间探测表明，火星的二个质量很小的卫星，也不是球形。 根据亮度变化推断，小行星的形状都是不规则的，几个质量巨大的小行星是例外。 这就表明，只有质量巨大的天体，它们的自引力超过分子内聚力，才具有球体的形状。 然而，并非所有质量巨大的天体都是球形的。 例如，星云的质量远大于恒星，却不是球体。 这是因为天体在演化过程中，从非球体到球体，需要有一个时间的过程。 质量巨大的天体，在它不同的发展阶段并非都是球形的。 602地球是一个扁球体 §602—1地球是一个扁球体 严格的球体是正球体，它具有统一的半径，因而具有统一的曲率和周长。 地球并非这样的球体，而是一个扁球体。 地球扁球体是通过摆被发现的。 1672年，法国一位天文学家里舍受巴黎科学院派遣，到南美洲法属圭亚那首府卡晏（地近赤道）观测火星的视差。 他随身带去一架优质的摆钟。 到达卡晏后，里舍发现他那走时很准的钟忽然变慢了，每昼夜减慢2分28秒。 这是一个不小的误差。 他不得不根据恒星的运动来校正他的摆钟，把摆长缩短4毫米，摆钟恢复正常走时。 二年后，里舍回到巴黎，却发现钟又走快了，加快的数值恰好就是当初在南美减慢的数值。 他把钟摆恢复到原来的长度，于是，钟又走准了。 图6—4地球是一个扁球体，赤道半径比极半径长，它的经线是椭圆在此以前，人们相信秒摆的长度应该到处都是一样的，有人还曾主张用它来作长度单位；当年枷利略测定重力加速度值时，也没有怀疑到这一点。 钟摆在赤道附近变慢，可以令人信服地用重力变小来解释。 可是，重力为什么因纬度而改变呢？人们于是把它同地球的运动和形状联系了起来。 这是认识上的又一次飞跃。 扁球体的特征是，球半径随纬度的增高而变小：赤道半径最长，极半径最短；与这个特征相联系的是，在扁球体上，赤道和纬线仍是正圆，而经线都是椭圆，它们的曲率自赤道向南北两极减小。 扁球体的扁缩程度用扁率表示。 若以地球的赤道半径为a，极半径为b，那么，地球的扁率（f）便为： 关于地球形状和大小的数据，有一个不断提高精确度的过程。 1975年9月，由国际大地测量学和地球物理学联合会举行的第十八届全会，决定自1984年起采用如下的数据： 作者： 云梦浦2006-3-26 18:00 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 4 第十三节 地球的形状和大小 赤道半径（a）＝6 378. 140km 极半径（b）＝6 356.755km 扁率（f）＝1/298. 275 §602—2地球自转与地球形状 如果自引力是形成球体的唯一因素，地球必然是正球体。 然而，地球是一个旋转体，还受惯性离心力的作用①。 地球的每一质点都处于引力和惯性离心力合力的作用下，这个合力就是重力（参见§608—l）。 里舍把重力随纬度的变化，归因于惯性离心力的作用。 在赤道上，地球自转最快，惯性离心力最大，重力便减小；到两极，自转的速度和惯性离心力都等于零，那里的重力最大。 计算表明，由于惯性离心力的影响，赤道上的重力比在两极减小l/289。 可是，地面重力的实际差异比这要大得多，赤道与两极的重力差值为1/190。 显然，影响地面重力的不仅是惯性离心力。 又是牛顿对此作出圆满的解释。 他指出，使地面重力自两极向赤道递减的原因有两个：一个是惯心离心力，还有一个是地球的扁缩。 牛顿从理论上无可辩驳地证明，在自转的惯性离心力作用下，地球本身必然是扁的。 在自转着的地球上，每一质点的圆运动的中心都在地轴上，惯性离心力的方向都垂直井背离地轴。 如把一地的惯性离心力分解为垂直和水平方向的两个分力，那么，这后一分力都指向赤道（图6—5）。 正是在指向赤道的水平分力作用下，物质有向赤道集聚的趋势，地球变成了扁球体。 图6—5直接造成地球扁球体的是自转的惯性离心力（F）。 它的水平分量（f）指向赤道；垂直分量在很小程度抵消一部分重力 牛顿还根据对木星和土星的观测，发现它们都有赤道突起、两极扁缩的形状，从而推断地球也一定是这种形状。 正是根据地球扁球体的理论，牛顿成功地解释了地轴进动和二分点“岁差”的成因。 这是地球运动和地球形状内在联系的一种表现。 § 602—3地理纬度和地心纬度 地球由正球体变成扁球体，地球上的纬度就有两种不同的度量方法：一种方法把纬度定义为地面法线与地球赤道面的交角；另一种方法把纬度定义为地球半径与赤道面的交角。 前者强调从赤道沿本地经线到所在地的一段弧的度数，叫地理纬度；后者强调这段弧对地心所张的球心角，叫地心纬度。 图6—6在扁球体上，球半径只通过球心，不垂直于球面；法线只垂宜于球面，不通过球心。 因此，纬度分为地理纬度（j）和地心纬度（j’），且j＞j’ 图6—7地理纬度与地心纬度的差值，以45°纬度为最大 在讲述地理坐标时，我们把地球当作正球体。 在正球体上，地面法线与地球半径是一致的，因此，不存在两种纬度的区别。 但事实上地球是一个扁球体。 在扁球体上，除赤道和两极外，垂直于地面的直线不通过地心；反之，通过地心的直线不垂直于地面。 于是，就存在两种纬度的差别；由于扁球体的经线曲率自赤道向两极减小，所以，一地的地理纬度总是大于它的地心纬度（图6—6）。 地理纬度和地心纬度的差异本身，又因纬度而不同。 在南北纬45°处，两种纬度的差值最大（ 11′32〃），由此向赤道和两极递减为零（图6—7）。 我们知道，经线的曲率自赤道向两极减小，其中，南北纬45°处的经线曲率，可以被认为是经线的平均曲率。 同它相比，自赤道至南北纬45°，这一段经线的曲率大于平均曲率，因此，它的地理纬度均大于地心纬度，而且，二者的差值随纬度增高而持续增大。 反之，自南北纬45°到南北两极，这一段经线的曲率均小于平均曲率，两种纬度的差值自45°起开始递减，至南北两极，积累起来的差值减小为零。 换言之，南北纬45°是两种纬度间差值持续增大的终点，同时，又是持续减小的起点。 于是，在那里出现极大值，而在赤道和两极是极小值。 地理学上所考虑的主要是各地的地平面如何不同于赤道的地平面，而不是地心所在的方向。 因此，它原则上应用地理纬度。 在通常情形下，这种微小的差异可以略而不计。 603地球是一个不规则的扁球体 §603—1 地球是一个不规则的扁球体 作者： 云梦浦2006-3-26 18:00 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 5 第十三节 地球的形状和大小 扁球体不及正球体简单，但它在几何上是有严格规则的。 它的纬线都是正圆，经线都是椭圆。 这样的球体，可以看成由椭圆绕它的短轴回转而成，所以也叫回转扁（椭）球体。 地球（大地水准面）的真实形状，严格说来，不是几何上的回转椭球体。 它的形状是不规则的：纬线不是严格的正圆，经线也不是真正的椭圆；地球的南北两半球并不对称，它的几何中心也不在赤道平面上。 地球是一个不规则的扁球体。 对这样一个不规则的球体，无法用简单的几何体或数学方法来表示，于是，人们改用它同一个理想的“模型”作比较来说明。 为了具体地表示地球形状的不规则性，可设想一个参考扁球体。 它具有扁球体的严格规则性，而其形状和大小又十分迫近大地水准面。 说它是参考“扁球体”，因为它是严格的扁球体；说它是“参考’偏球体，因为它代表了地球形状的基本方面。 前述地球扁球体的各项数据，实际上都是参考扁球体的数据。 图6—8大地水准面（实线）对于参考扁球体（虚线）的偏离（不能由此得出： 地球的形状像梨）有了参考扁球体，地球的真实形状，便可以用大地水准面的各部分对于参考扁球体的偏离米表示。 图6—8表示大地水准面的一个纵剖面，从图中可以看出，大地水准面与同它最迫近的扁球体相比，最大的偏离不过几十米。 概括地说，北半球的高纬地区和南半球的低纬地区，大地水准面高出参考扁球体；而北半球的低纬地区和南半球的高纬地区，大地水准面稍低于参考扁球体。 特别明显的对比是，南北两半球的极半径的差异：北极的大地水准面高出参考扁球约10米，而南极的大地水准面低于参考扁球体约30米。 二者有40米之差，比较起来，北半球略显凸起，南半球较为扁平。 图6—8大地水准面（实线）对于参考扁球体（虚线）的偏离（不能由此得出：地球的形状像梨） 图6—8所表示的大地水准面的形状，曾给人以梨形的印象。 此图一出，人们以讹传讹，“梨形地球”的说法曾不胫而走。 其实，该图只是用来说明，大地水准面对于参考扁球体的偏离，因南北半球而不同，而不能表示地球的真实形状。 这是因为：第一，它为突出这种偏离，不得不忽视参考扁球体 的“扁”，不考虑地球的赤道半径与极半径的近21千米的巨大差异，以正圆代替椭圆；第二，过份夸大了大地水准面对于参考扁球体的偏离，用来表示南北两极间 40 米差值的比例尺，比用于表示地球半径的比例尺，扩大了57 0 0 0倍由于这种“舍本求末”的夸大，大地水准面的形状才“像梨”。 事实上，南北两极间区区40米的差异，对于长半径为6378.140千米，扁串为1/298.275的地球来说，是微乎其微的。 它只是使地面各部分的曲率产生微小的变化而已。 大地水准面的任何部分都是凸面，没有凹陷，更不会有棱角。 §603—2地内物质分布和地球形状 地球的自引力和自转的惯性离心力，都是系统性的因素。 在它们作用下，地球形状必然是有规则的。 既然地球形状是不规则的，那就一定有非系统性因素在起作用。 这个因素就是地球内部的物质分布不均匀。 地球内部物质的组成和密度随深度而不同。 通常我们总是把地球看成由均质的同心球层所组成。 但严格地说，由于地球内部物质的分异没有最后完成，地球内部的球层，既不是真正的均质，也不是真正的同心。 这种情况必然要影响地面的重力分布和大地水准面的形状。 由于这个原因，地球的质量中心，并不位于它的几何中心。 物质分布不匀的情况，在地壳表现得尤为显著。 地球表面有海陆差异和高低起伏。 前面说过，地球形状是指海面的形状，忽视地表的海陆分布和地形起伏的差异。 这是为了简化地球的形状，在几何上排除这些因素。 但是，海面形状本身，则不能不受到海陆差异和地形高低的物理影响。 地面的高低起伏，并不单纯是地面上的问题，它在一定程度上反映地下物质的分布情况。 而且，高山所在的地方，地内物质并不特别多；深海所在的地方，地内物质并不一定特别少。 所有这些复杂的情况，无一不影响大地水准面，使得地球扁球体变成不规则的形体。 从几何上说，地球的形状是不规则的。 但是，在物理意义上说，地球的形状又是规则的。 这是因为，全球静止海面，不论几何上怎样复杂，总是一个等位面。 在这个等位面上，物体具有相同的重力位能。 地球上海面的形状是同地面上重力分布相联系的。 自转的惯性离心力影响地面重力，使地球由正球体变成扁球体。 同样地，地球内部的物质分布不匀，造成地表重力的局部差异，从而形成海面的局部起伏。 在重力加速度较大的海面，海面本身在几何上必然较低；反之，在重力加速度较小的海面，海面本身在几何上必然较高。 只有这样，海面才可能是一个等位面。 不然，海水就会发生流动，而流动的结果，必然是等位面的形成，也就是地球形状在几何上的规则性遭到破坏。 因此，地球形状在几何上的不规则和在物理上的有规则，是互为条件的。 复习与思考 ●什么是大地水准面？人们怎么知道地面不是平面而是曲面？又怎么知道地球是一个球体？ ●地球为什么会成为扁球体？比较地理纬度和地心纬度，为什么地理纬度大于地心纬度？为什么两种纬度间的差值以南北纬45°为最大？ ●什么是参考扁球体？大地水准面的各部分怎样地偏离参考扁球体？为什么笼统地说“地球的形状像梨”是不确切的？ -------------------------------------------------------------------------------- ① 末页附有两幅地球的照片。 一幅是月球上所见的地球（地球也有位相变化）；另一幅是同步卫星在 km外所摄的地球照片。 这幅照片显示的不足半个地球，因此，非洲所占的面积比实际要大一些。 ① 见《新唐书·天文志》。 按唐代的长度单位，1里为 300步，l步为 5尺，分圆周为 365.25°，换算为现代单位，约合每度 km，与近代的测定值有较大的误差。 ① 哥白尼，天体运行论，北京：科学出版社，1973.8页和26页。 ① 惯性离心力不同于离心力，它只是一种视力，是惯性作用在圆运动中的一种表现，一种脱离圆心的倾向。 离心力和惯性离心力作用于不同的物体。 举例来说，用绳子系住石头，手握绳子的一端使之转动，那么，离心力是石头对手的作用力（手对石头的作用力是向心力），惯性离心力是作用于石头的力。 作者： 云梦浦2006-3-26 18:00 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 6 第十四节 地球的结构 第十四节 地球的结构 604地球的圈层结构 地球本是一个非均质的球体。 它在长期运动和物质分异过程中，按照密度的大小，分离成若干由不同状态和不同物质组成的同心（地心）球层。 §604—1地球的外部结构 地球表面由岩石构成。 它主要是岩浆岩，即从地内上升的炽热岩浆冷凝而成的岩石。 在岩浆岩上面，往往有一层较薄的沉积岩（一般不超过4—5km）和更薄的土壤覆盖层。 地球的这一表层，包括岩浆岩、沉积岩和土壤覆盖层在内，被叫做岩石圈。 岩石圈的表面，大部分被海洋覆盖。 陆地的低洼部分，也有液态水停潴，成为湖泊和河流。 在陆地的高寒地区（高纬和高山），固态水积聚成为冰川。 此外，地表以下一定深处，存在着地下水。 所有这些不同形态的水，构成一层水圈。 在岩石圈和水圈之上，整个地球被一层以氮和氧为主要成分的大气所包围，叫大气圈。 大气圈是地球最外部的圈层，也是从地面到行星际空间的过渡圈层，没有明确的上限。 70％—75％质量的大气，集中在9km（两极）到17km（赤道）厚的底层。 这一层大气的主要特点，是从地面获得热量和水分，因而有对流作用和天气现象，被称为对流层。 岩石圈、水圈和大气圈，既是彼此分离和独立的，又是相互渗透和作用的。 这样，地球上就出现了一个既有矿物质、又有空气和水分的地带，加上适宜的温度条件，就成为生物衍生的地带，叫做生物圈。 它包括岩石圈的上部，大气圈的底部和水圈的全部，是地球上一个独特的圈层。 地球的外部就是由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈所组成的。 §604—2地震波与地球内部结构 地球的外部结构，人们可以直接进行观测；而研究地球内部的情况，问题就要困难得多，因为人们能够直接观测到的，只限于裸露在地表和来自钻井的岩石和矿物标本。 然而，目前世界上最深的钻孔，不过10km左右，对于6371km的地球平均半径来说，这个深度是极其有限的。 这样，关于地球内部结构情况，只得通过各种间接手段进行研究，如地震波的传播，热的传导，以及磁性和重力等。 其中，地震波的传播情况，对研究地球内部结构最为重要。 如同医生用超声波检查人体内部器官的病变一样，地球物理学家藉助地震波来探测地球的内部结构。 地震波有两种来源，即人工爆炸和天然地震。 人工地震波能量较小，被广泛应用于地层构造和地下矿体的探测。 强烈的天然地震，震波从震源通过地球介质向各个方向传播到整个地球。 地震波是一种弹性波，分为体波和面波。 体波在地球内部自震源向全球传播，就像灯光照亮室内各个角落一样。 面波沿地球表面自震中向四周传播① ，如同投石水面所激起的水波一样。 同地球内部结构直接有关的是体波。 地震体波又分纵波（P波）和横波（S波）两种。 纵波是一种压缩波，是物质质点以波的传播方向往复运动，使介质发生周期性的压缩和膨胀（图6—9）。 打个比方，可以把介质的张弛想像为手风琴的一张一合的运动。 这样的震波能在任何介质中传播。 横波是一种剪切波，是物质质点垂直于波的传播方向的振动，如同我们所熟悉的蛇行那样。 抖动一条绳子所产生的波类似于S波，它使介质发生周期性变形。 这种震波不能通过液态和气态介质。 纵波传播速度比横波快，它总是比后者先到达测站。 根据横波滞后的时间，可以推知震源的所在及其距离。 地震波之所以能够反映地球内部的物理性质，是因为它的传播速度因地内物质的弹性和密度而不同。 由于地震波速度的变化，地震射线有折射现象；在地震波速度发生突变的地方，地震射线还有反射现象。 折射和反射现象，使地震射线由直线变为曲线和折线。 因此，地震波的传播是十分复杂的；造成地震波传播复杂的原因，是地球的内部结构。 图6—9 纵波（上）和（下）横波 在地球内部，地震波的速度因深度而不同。 这是因为地内物质的密度和弹性因深度而不同。 在同一深度的不同地点，都有相同的波速。 这样，地内物质可按深度，即按其密度和弹性，分成不同的圈层。 这就是地球内部的圈层结构。 图 6—10 地球内部的圈层结构 图 6—11 地震波的波速 §604—3 地球的内部结构 根据对地震波传播的研究，地球内部分为四个主要圈层。 它们是地壳、地幔和地核；地核又分外核和内核（图6－10）。 各个圈层之间，存在一个物理上的界面，即不连续面。 地壳和地幔之 间的界面在地面以下 20—30km，称为莫霍洛维奇界面（Moh orovicic discontinuity），简称莫霍面。 在那里，P波和 S波的波速都急剧升高。 地幔和外核之间的界面约在 2 900km深处，称古登堡界面（Gutenbery discontinuity）。 在那里，P波速度急剧下降，S波停滞不前，突然消失。 外核和内核之间的界面出现在5 100km深处，称利曼界面（Rehmann discontinuity）。 在这个界面上，P波又急剧加速，S波重又出现（由P波转换而来）。 作者： 云梦浦2006-3-26 18:00 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 7 回复 6：第十四节 地球的结构 根据地震学家布伦（K·E·Bullen）1970年提出的模式，地壳、地幔和地核的深度和厚度列表如下： 贴子相关图片: 作者： 云梦浦2006-3-26 18:01 回复此发言 -------------------------------------------------------------------------------- 8 回复 7：第十四节 地球的结构 地壳的厚度很不均匀。 大陆部分地壳较厚，平均约为30km；海洋部分地壳较薄，平均为11Km，太平洋底最薄处仅8km。 地壳中还有次

宇宙之外到底是一个怎样的世界?

在西方，宇宙这个词在英语中叫cosmos，在俄语中叫кocMoc ，在德语中叫kosmos ，在法语中叫cosmos。 它们都源自希腊语的κoσμoζ，古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoζ其原意就是秩序。 但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。 此词与universitas有关。 在中世纪，人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。 在最广泛的意义上，universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体，那就是universe，即宇宙。 universe和cosmos常常表示相同的意义，所不同的是，前者强调的是物质现象的总和，而后者则强调整体宇宙的结构或构造。 宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。 在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的。 公元前7世纪 ，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。 古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。 古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上，公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。 最早认识到大地是球形的是古希腊人。 公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。 这一观念为后来许多古希腊学者所继承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ，地球是球形的观念才最终证实。 公元2世纪，C.托勒密提出了一个完整的地心说。 这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。 为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。 地心说曾在欧洲流传了1000多年。 1543年，N.哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。 1609年，J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，伽利略·伽利雷则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的正确性。 1687年，I.牛顿提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。 在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。 在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。 1584年，乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。 18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。 18世纪中叶，T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。 弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。 在此后一个半世纪中，H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。 18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。 而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。 此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。 近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。 宇宙演化观念的发展在中国，早在西汉时期，《淮南子·俶真训》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，认为世界有它的开辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时期。 《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。 在古希腊，也存在着类似的见解。 例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了球形的天体，从而形成了我们的世界。 太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。 1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年，G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。 现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。 1911年，E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年，伯特兰•阿瑟•威廉•罗素则绘出了恒星的光谱-光度图，即赫罗图。 罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始，先收缩进入主序，后沿主序下滑，最终成为红矮星的恒星演化学说。 1924年 ，亚瑟·斯坦利·爱丁顿提出了恒星的质光关系；1937～1939年，C.F.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。 这两个发现导致了罗素理论被否定，并导致了科学的恒星演化理论的诞生。 对于星系起源的研究，起步较迟，目前普遍认为，它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。 1917年，A.阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型，奠定了现代宇宙学的基础。 1922年，G.D.弗里德曼发现，根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程，宇宙不一定是静态的，它可以是膨胀的，也可以是振荡的。 前者对应于开放的宇宙，后者对应于闭合的宇宙。 1927年，G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比，建立了著名的哈勃定律。 这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。 20世纪中叶，G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型，他们还预言，根据这一模型，应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。 1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。 从此，许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。 1980年，美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。 这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。 宇宙图景 当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 层次结构 行星是最基本的天体系统。 太阳系中共有九大行星：水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星（目前只有极少数科学家同意开除它，降为矮行星）。 除水星和金星外，其他行星都有卫星绕其运转，地球有一个卫星月球，土星的卫星最多，已确认的有26颗。 行星 小行星 彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。 太阳占太阳系总质量的99.86％，其直径约140万千米，最大的行星木星的直径约14万千米。 太阳系的大小约120亿千米（以冥王星作边界）。 有证据表明，太阳系外也存在其他行星系统。 2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。 银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内，从侧面看很像一个“铁饼”，正面看去�则呈旋涡状。 银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约3万光年。 银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，常简称星系。 现已观测到大约有10亿个。 星系也聚集成大大小小的集团，叫星系团。 平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。 现已发现上万个星系团。 包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。 若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。 超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。 通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。 本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。 目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间，它称为总星系。 多样性 天体千差万别，宇宙物质千姿百态。 太阳系天体中，水星、金星表面温度约达700K，遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有50K；金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾，气压约50个大气压，水星、火星表面大气却极其稀薄，水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴；类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面，类木行星却是一个流体行星；土星的平均密度为0.70克／厘米3，比水的密度还小，木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度，而水星、金星、地球等的密度则达到水的密度的5倍以上；多数行星都是顺向自转，而金星是逆向自转；地球表面生机盎然，其他行星则是空寂荒凉的世界。 太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星。 已经发现，有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍。 中子星直径只有太阳的几万分之一；超巨星的光度高达太阳光度的数百万倍，白矮星光度却不到太阳的几十万分之一。 红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一，而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍。 太阳的表面温度约为6000K，O型星表面温度达K，而红外星的表面温度只有约600K。 太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉，有些磁白矮星的磁场通常为几千、几万高斯（1高斯＝10-4特斯拉），而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯。 有些恒星光度基本不变，有些恒星光度在不断变化，称变星。 有的变星光度变化是有周期的，周期从1小时到几百天不等。 有些变星的光度变化是突发性的，其中变化最剧烈的是新星和超新星，在几天内，其光度可增加几万倍甚至上亿倍。 恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星，它们可能占恒星总数的1／3。 也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团。 宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外，还以弥漫的形式形成星际物质。 星际物质包括星际气体和尘埃，平均每立方厘米只有一个原子，其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云。 宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外，还存在紫外天体、红外天体、X射线源、γ射线源以及射电源。 星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型。 60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体，统称为活动星系，其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型天体，以及类星体等等。 许多星系核有规模巨大的活动：速度达几千千米／秒的气流，总能量达1055焦耳的能量输出，规模巨大的物质和粒子抛射，强烈的光变等等。 在宇宙中有种种极端物理状态：超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等。 为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境。 运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中，天体的运动形式多种多样，例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。 月球一方面自转一方面围绕地球运转，同时又跟随地球一起围绕太阳运转。 太阳一方面自转，一方面又向着武仙座方向以20千米／秒的速度运动，同时又带着整个太阳系以250千米／秒的速度绕银河系中心运转，运转一周约需2.2亿年。 银河系也在自转，同时也有相对于邻近的星系的运动。 本超星系团也可能在膨胀和自转。 总星系也在膨胀。 现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。 当代关于太阳系起源学说认为，太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的（见太阳系起源）。 恒星是由星云产生的，它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段。 星系的起源和宇宙起源密切相关，流行的看法是：在宇宙发生热大爆炸后40万年，温度降到4000K，宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期，这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性，或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系，然后再演化为星系团和星系。 热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史：我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸，当时温度极高、密度极大。 随着宇宙的膨胀，它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程，直至10～20亿年前，才进入大规模形成星系的阶段，此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。 1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。 它认为在宇宙极早期，在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候，它曾经历了一个暴涨阶段。 哲学分析 宇宙概念 有些宇宙学家认为，我们的宇宙是唯一的宇宙；大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸，而是整个宇宙自身的爆炸。 但是，新提出的暴涨模型表明，我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分，暴涨后的区域尺度要大于1026厘米，而那时我们的宇宙只有10厘米。 还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。 这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙，再扩展到大尺度宇宙那样，今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某种探索中的“暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。 我们的宇宙不是唯一的宇宙，而是某种更大的物质体系的一部分，大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸，而是那个更大物质体系的一部分的爆炸。 因此，有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。 哲学宇宙概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界；自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。 两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。 随着自然科学宇宙概念的发展，人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。 弄清两种宇宙概念的区别和联系，对于坚持马克思主义的宇宙无限论，反对宇宙有限论、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论，都有积极意义。 宇宙的创生 有些宇宙学家认为，暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点，这种观点之所以在以前不能为人们接受，是因为存在着许多守恒定律，特别是重子数守恒和能量守恒。 但随着大统一理论的发展，重子数有可能是不守恒的，而宇宙中的引力能可粗略地说是负的，并精确地抵消非引力能，总能量为零。 因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。 这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面：①本体论方面。 如果认为“无”是绝对的虚无，则是错误的。 这不仅违反了人类已知的科学实践，而且也违反了暴涨模型本身。 按照该模型，我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分，在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。 现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的，这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式，并不是创生于绝对的“无”。 如果进一步说这种真空能起源于“无”，因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”，那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。 ②认识论和方法论方面。 暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。 这个宇宙不论多么巨大，作为一个有限的物质体系 ，也有其产生、发展和灭亡的历史。 暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来，认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的，应研究它们的起源。 它把“无”作为一种未知的物质和能量形式，把“无”和“有”作为一对逻辑范畴，探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式，转化为“有”——已知的物质和能量形式，这在认识论和方法论上有一定意义。 时空起源 有些人认为，时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。 根据现有的物理理论，在小于10-43秒和10-33厘米的范围内，就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量，因此时间和空间概念失效了，是一个没有时间和空间的物理世界。 这种观点提出已知的时空形式有其适用的界限是完全正确的。 正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样，今天随着科学实践的发展也必然要求建立新的时空观。 由于在大爆炸后10-43秒以内，广义相对论失效，必须考虑引力的量子效应，因此有些人试图通过时空的量子化的途径来探讨已知的时空形式的起源。 这些工作都是有益的，但我们决不能因为人类时空观念的发展或者在现有的科学技术水平上无法度量新的时空形式，而否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在。 人和宇宙 从本世纪60年代开始，由于人择原理的提出和讨论，出现了人类存在和宇宙产生的关系问题。 人择原理认为 ，可能存在许多具有不同物理参数和初始条件的宇宙，但只有物理参数和初始条件取特定值的宇宙才能演化出人类，因此我们只能看到一种允许人类存在的宇宙。 人择原理用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律，减少它们的任意性，使一些宇宙学现象得到解释，这在科学方法论上有一定的意义。 但有人提出，宇宙的产生依赖于作为观测者的人类的存在。 这种观点值得商榷。 现在根据暴涨模型，那些被传统大爆炸模型作为初始条件的状态，有可能从极早期宇宙的演化中产生出来，而且宇宙的演化几乎变得与初始条件的一些细节无关。 这样就使上述那种利用初始条件的困难来否定宇宙客观实在性的观点失去了基础。 但有些人认为，由于暴涨引起的巨大距离尺度，使得从整体上去观测宇宙的结构成为不可能。 这种担心有其理由，但如果暴涨模型正确的话，随着科学实践的发展，一定有可能突破人类认识上的困难。 宇宙 宇宙，是我们所在的空间，“宇”字的本义就是指“上下四方”。 地球是我们的家园； 而地球仅是太阳系的第三颗行星； 而太阳系又仅仅定居于银河系巨大旋臂的一侧； 而银河系，在宇宙所有星系中，也许很不起眼…… 这一切，组成了我们的宇宙：宇宙，是所有天体共同的家园。 宇宙，又是我们所在的时间，“宙”的本意就是指“古往今来”。 因为，我们的宇宙不是从来就有的，它也有着诞生和成长的过程。 现代科学发现，我们的宇宙大概形成于二百亿年以前。 在一次无比壮观的大爆炸中，我们的宇宙诞生了！（这就是著名的“大爆炸”理论。 ） 宇宙一经形成，就在不停地运动着。 科学家发现，宇宙正在膨胀着，星体之间的距离越来越大。 宇宙没有开始,没有结束,没有边界,更没有诞生与毁灭,只有一个个阶段的结束与开始,我们现阶段的宇宙大概形成于二百亿年以前。 在一次无比壮观的大爆炸中，这阶段的宇宙开始了！最新研究表明,大爆炸孕育于黑洞中,黑洞将所有物质,包括光子在内压到一个点,这时连电子,中子,质子等都已不存在(究竟是什么物质比电子还小呢?当代科技无法解释,暂称为夸克),这时发生了比核聚变更高等级的爆炸,这种爆炸的范围至少波及数十亿光年,又一个新的宇宙纪元就诞生了.题名]：宇宙[英文缩写]：[英文]：universe；cosmos[解释]： 物质现象的总和。 广义上指无限多样、永恒发展的物质世界，狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。 后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙，现在相当于天文学中的“总星系”。 词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。 “宇”的含义包括各个方向，如东西南北的一切地点。 “宙”包括过去、现在、白天、黑夜，即一切不同的具体时间。 战国末期的尸佼说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙。 ”“宇”指空间，“宙”指时间，“宇宙”就是时间和空间的统一。 后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。 与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等，但这些概念仅指宇宙的空间方面。 《管子》的“宙合”一词，“宙”指时间，“合”（即“六合”）指空间，与“宇宙”概念最接近。 在西方，宇宙这个词在英语中叫cosmos，在俄语中叫кocMoc，在德语中叫kosmos，在法语中叫cosmos。 它们都源自希腊语的κoσμoζ，古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoζ其原意就是秩序。 但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。 此词与universitas有关。 在中世纪，人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。 在最广泛的意义上，universitas又指一切现成的东西所构成的统一整体，那就是universe，即宇宙。 universe和cosmos常常表示相同的意义，所不同的是，前者强调的是物质现象的总和，而后者则强调整体宇宙的结构或构造。 宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代，人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态，他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。 在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的。 公元前7世纪，巴比伦人认为，天和地都是拱形的，大地被海洋所环绕，而其中央则是高山。 古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。 古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上，公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。 最早认识到大地是球形的是古希腊人。 公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。 这一观念为后来许多古希腊学者所继承，但直到1519～1522年，葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ，地球是球形的观念才最终证实。 公元2世纪，C.托勒密提出了一个完整的地心说。 这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。 为了说明行星视运动的不均匀性，他还认为行星在本轮上绕其中心转动，而本轮中心则沿均轮绕地球转动。 地心说曾在欧洲流传了1000多年。 1543年，N.哥白尼提出科学的日心说，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。 1609年，J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，发展了哥白尼的日心说，同年，G. 伽利略 则率先用望远镜观测天空，用大量观测事实证实了日心说的正确性。 1687年，I. 牛顿 提出了万有引力定律，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，使日心说有了牢固的力学基础。 在这以后，人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。 在哥白尼的宇宙图像中，恒星只是位于最外层恒星天上的光点。 1584年，G.布鲁诺大胆取消了这层恒星天，认为恒星都是遥远的太阳。 18世纪上半叶，由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计，布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。 18世纪中叶，T.赖特、I. 康德 和J.H.朗伯推测说，布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。 F.W.赫歇尔首创用取样统计的方法，用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例，1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图，从而奠定了银河系概念的基础。 在此后一个半世纪中，H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂，以及许多人对银河系直径、厚度的测定，科学的银河系概念才最终确立。 18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。 而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。 此后经历了长达170年的曲折的探索历程，直到1924年，才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。 近半个世纪，人们通过对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。 宇宙演化观念的发展 在中国，早在西汉时期，《淮南子·俶真训》指出：“有始者，有未始有有始者，有未始有夫未始有有始者”，认为世界有它的开辟之时，有它的开辟以前的时期，也有它的开辟以前的以前的时期。 《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。 在古希腊，也存在着类似的见解。 例如留基伯就提出，由于原子在空虚的空间中作旋涡运动，结果轻的物质逃逸到外部的虚空，而其余的物质则构成了球形的天体，从而形成了我们的世界。 太阳系概念确立以后，人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。 1644年，R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说；1745年，G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说；1755年和1796年，康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。 现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。 1911年，E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图；1913年，H.N.罗素则绘出了恒星的光谱-光度图，即赫罗图。 罗素