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　　宇宙是有限的还是无限的？有中心还是边缘？你是老了，病了，死了，还是老了？这些恐怕是人类活动开始以来就一直关注的问题。为了有一个更清晰的答案，我们先来看看它的组成和结构。宇宙中的天体五颜六色。

　　宇宙是有限的还是无限的？有中心还是边缘？你是老了，病了，死了，还是老了？这些恐怕是人类活动开始以来就一直关注的问题。为了有一个更清晰的答案，我们先来看看它的组成和结构。宇宙中的天体五颜六色，呈现出极高的等级性。

　　 (1)行星

　　我们居住的地球是太阳系中的一颗大行星。太阳系有九大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。除了大行星之外，还有60多颗卫星、无数的小行星、无数的彗星和流星体等。它们离我们的地球很近，是人们更了解的天体。那么，除了这些，茫茫宇宙中还有什么呢？

　　 (2)恒星和星云

　　在晴朗的夜晚，我们可以用肉眼看到许多闪亮的星星。大部分是恒星，恒星是能像太阳一样发光发热的恒星。我们的星系中有超过1000亿颗恒星。恒星往往喜欢群居，很多都是成对的靠在一起，按照一定的规律互相绕圈，这就是所谓的双星。另一些是三颗、四颗或更多的星聚集在一起，称为多星。如果十几颗甚至几千颗恒星聚在一起形成一个星团，这就是星团。在银河系中已经发现了1000多个这样的星团。

　　在恒星世界里，有一些恒星——变星，它的亮度会发生变化。有些是有规律变化的，有些不是。现在已经发现了2万多颗变星。有时候天空中突然出现一颗非常亮的星星，两三天后会突然变亮几万倍甚至几百万倍。我们称它们为新星。还有一种恒星亮度增加的更多，会突然变亮几千万甚至上亿倍。这是一颗超新星。

　　除了恒星，还有一种类似云的天体叫星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成，形状非常不规则，比如著名的猎户座星云。

　　浩瀚的星际空间没有恒星和星云还有什么？是绝对真空吗？当然不是。它充满了非常稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙射线和极其微弱的星际磁场。随着科技的发展，人们必然会发现越来越多的新天体。

　　 (3)银河系和河外星系。

　　随着测距能力的逐步提高，人们逐渐在越来越大的尺度上建立了宇宙结构的三维概念。这里第一个重要的发展是对银河系的了解。它包含两层意思，一是知道银河系的形状，二是知道河外天体的存在。

　　银河系是太阳所属的一个巨大的恒星群，包括大约1011颗恒星。这组恒星被称为星系。银河系中的大多数恒星都呈扁平的盘状分布。圆盘直径为25kpc(千秒差距，1秒差距=3.26光年=3.09亿米)，厚度约为2kpc。在圆盘的中心有一个球形凸起，叫做核球。圆盘的外部由几个旋臂组成。太阳位于其中一个旋臂上，距离银中心大约7公里。银盘的上下都有球形的延伸区域，其中星星稀疏分布，称为银晕。晕的总质量约占整体的10%，直径约30kpc。我们的太阳，就其光度、质量和位置而言，只是银河系中的普通一员。

　　更何况，并不是天空中所有的发光体都是银河系的一部分。想象一个类似银河系的恒星群，距离500kpc(银河系本身的大小是30kpc)。其视亮度与2pc距离的类太阳恒星相同。因此，只有通过测量天空中一个光点的距离，才能分辨出它是银河系中的一颗恒星，还是银河系外的另一个星系。实际上，天空中的大部分光点都是银河系的恒星，但也有相当一部分发光体是类似银河系的巨大恒星群。历史上曾被误认为是星云。我们称之为河外星系，现在我们知道有超过1000亿个星系。著名的仙女座星云和麦哲伦星云是肉眼可见的河外星系。星系的普遍存在表明它们代表了宇宙结构中的一个层次。从宇宙的演化来看，是比恒星更基础的一个层次。

　　星系的质量差异很大。银河系的质量约为1011M(太阳质量单位)。在明亮的星系中，这是一个典型的大小。质量非常小的星系太暗，看不见。小星系的质量可以低至106M。星系的典型大小是数万秒差距。如果算上视星等在23以内的星系，星系总数在109以上。

　　自20世纪60年代以来，天文学家还发现了一种在银河系外以光点形式出现，但实际上其光度和质量与星系相同的天体。我们称之为类星体，现在已经发现了成千上万个这样的天体。

　　 (4)星系团。

　　当我们放大观测的尺度时，宇宙可以看作是由大量星系组成的‘介质’，恒星只是星系内部详细结构的表达。这样，为了理解宇宙的结构，我们需要关注星系在空间中的分布规律。

　　星系的空间分布不是随机的，但也是集群的。超过一千个星系的大群被称为星系团。只有大约10%的星系属于这个大星系团。大多数星系只形成十几个、几十个或几百个成员的小群体。可以肯定的是，星系团代表了比星系更大的宇宙结构的一个新层次。这一层的尺度是一百万秒差距，它的平均质量是星系的100倍。

　　 (5)大规模结构

　　今天，10Mpc以上的结构被称为宇宙大尺度结构(目前观测到的宇宙大小为104Mpc)。到目前为止，大尺度上的观察事实还远未明确。有趣的是，有迹象表明星系在大尺度上的分布是泡沫状的。也就是说，有许多看不到星系的‘空’区域，星系以纤维状或片状结构聚集在空洞的壁上。这个层次的结构被称为超星系团。它的典型规模是几十万亿秒差距。

　　考虑到进化论，当规模足够大的时候，应该是没有结构的。这是不是真的，规模有多大，都是需要大规模观测来回答的非常重要的问题。如今，50Mpc以上的宇宙是否存在显著的结构现象，是人们激烈争论的焦点。

　　简而言之，如果把星系看作宇宙物质的基本单位，那么星系的分布就是宇宙结构的表现。现在看来，最大到50Mpc的尺度，星系的分布呈现出等级结构。这是我们对宇宙面貌的基本认识。

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