1660年，艾萨克·牛顿用著名的棱镜实验证实，所谓的白光，即太阳辐射，实际上是由多种颜色的光线混合而成。然而，光线有可能因遭遇障碍物而偏转。地球大气层就有使不同颜色的光线以不同角度偏转的能力，这就是所谓的大气色散。当太阳位于地平线附近时，蓝光和绿光的色散角度较大，而红光的角度较小。在色散造成颜色分离的同时，我们的大气层还充当着过滤器的角色：蓝光大多被吸收，绿光的透过程度稍高一些，黄光和红光则几乎可以通行无阻。地平线附近的太阳因此显露出橙色。在这两种物理现象的共同作用下，太阳的上缘落入地平线的瞬间，会突然显现明亮的绿色，这即是所谓的“绿闪”。儒勒·

凡尔纳由此获得灵感，在他1882年出版的小说《绿光》中，一位少女因为迟迟没有看见这道神秘的闪光，拒绝了一桩婚事；而根据苏格兰传说，看到绿闪的人将拥有读心术。但这已经不属于物理学的范畴……

如何观察

绿闪不易见到，而且只持续短短几秒钟。只有在地平线附近视野良好、天气晴朗明净、空气清澈、大气状况适宜时，才可能观测到绿闪。海上、山顶都是适宜观测的地点。为避免日光炫目，请务必等到日面快要彻底没入地平线时再开始直视太阳。如果你看到的最后一丝落日突然变成翠绿色，那么恭喜你，观测成功了。

参见：1维纳斯带；32日面

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【87螺旋星云·最近的恒星爆炸遗迹】

性质：行星状星云

距离：700光年

星座：宝瓶座

赤经：22时30分36秒

赤纬：-20度42分

螺旋星云（NGC7293）是离地球最近也是已知最庞大的行星状星云。1.2万年前，一颗肉眼可见的无名红巨星急剧增亮，然后从天穹中消失。在它原本的位置上，一朵天花冉冉盛开，向宇宙深处张开无数的花瓣，越来越广大、越来越暗弱，形成了螺旋星云。螺旋星云的美丽色彩和恒星生命终结时喷射出的原子类型相关，红色来自氢，蓝绿色来自氧，黄色来自氮。这些元素将继续弥漫在宇宙空间，逐渐富集，或许终有一天会构成供生物呼吸的大气。由于距离很近，螺旋星云向我们展示出许多细节。1950年，美国帕洛马山天文台的5米口径望远镜拍摄到了星云中像彗尾一样的壮观构造，这样的构造仅在这个星云中就超过了2万处，是不同温度的气体区域相互碰撞而形成的。利用哈勃空间望远镜，天文学家还发现了螺旋星云的第二个环。这个环更稀薄、更年轻，方向与我们看到的主环垂直。

如何观察

天气极好时，用双筒望远镜就能看到螺旋星云，像是一个边界清晰的灰色圆盘。就这个目标而言，使用更大的望远镜反而更难看清，因为它如此巨大而暗弱，放大之后，

边界便很难分辨。不过，要观测这个星云，特别是其深暗的环心，有一个窍门：在目镜上加一种特殊的滤镜，即OIII滤镜。这种滤镜能滤掉天空背景光，同时使来自螺旋星云的光透过。

参见：85天琴座环状星云；86哑铃星云

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【引言】

地球

我们的地球是一座观景台，面对着浩瀚无垠的宇宙。宇宙中有数不尽的星系，每个星系里又有数不尽的恒星。大多数恒星都有一系列行星环绕其运行，但尚无人发现哪一颗行星像地球一样温和宜居。地球很适合我们人类，因为它拥有液态水的海洋，温度适中且稳定，还拥有一个主要由氮气和氧气组成的大气层。大气层保护我们免受致命的太阳辐射伤害，也创造了千百种光学奇观。在海拔10公里处，空气已极其稀薄，人无法呼吸。在更高的地方，时时有流星掠过，那是太阳系内的碎片进入大气层时燃烧发光。100公里之上，便是太空了。

月球

月球是距离地球最近的天体，要想抵达它，需要航行40万公里。为了登上我们的这颗天然卫星并取回样本，宇航员们冒着生命危险，跨过这一天堑。他们眼前是一颗死寂的星球，数十亿年来未曾发生剧变。月球并不好客，那儿的气温变化极其剧烈，夜间低至零下150摄氏度，白天则迅速上升到100摄氏度。尽管如此，在阳光猛烈照射下，月球美丽的矿物地貌依然让人惊艳。因没有大气阻拦，数十亿年以来，无数颗陨石剧烈撞击月面，使它布满了环形山。最壮观的环形山直径数百公里，山壁高度以千米计，和地球上的高山规模相近。它们仍以完好的状态留存着，从地球上用一台小型望远镜就能睹其真容。

太阳系

地月系环绕着太阳运行，与其相伴的还有另外7颗行星及许多小天体。要抵达这些行星，须航行上千万乃至上亿公里。目前的深空探测器时速约在4万公里，只需3天就能到达月球，但要抵达离地球最近的两个行星，火星和金星，仍需要几个月。2015年，新视野号探测器飞抵冥王星，此时它已经航行了8年。肉眼能够看到的五大行星自古以来就为人熟知。离太阳较近的行星包括水星、金星、地球和火星，都是固态天体，直径不超过1.3万公里，被称为类地行星。更远一些的木星、土星、天王星和海王星则是巨行星，其中前两者被称为气态巨行星，后两者被称为冰质巨行星。这四颗巨行星像恒星一样，主要由氢元素和氦元素构成。

最巨大的两个行星，木星和土星，直径约是地球的10倍。如果它们再大一些，核心温度将会升高到足以引发热核反应，它们便也能像恒星一样，将氢聚变为氦。就某些方面而言，巨行星和恒星相像，只是没有被“点亮”而发光。太阳系中唯一发光的天体，是位于中心的太阳。它的直径约是木星的10倍。氢聚变为氦的热核反应，使太阳核心的温度达到1400万摄氏度。我们的恒星就像一口沸腾的锅炉，热能、粒子流和光能从中奔涌而出，行星们则心满意足地反射着它的光芒。

银河

太阳系尽管半径达数十亿公里，在我们的星系中却只是沧海一粟。我们位于一个由2000亿颗恒星组成的、名叫银河系的旋涡星系当中，太阳和其他恒星一起缓缓围绕银河中心旋转，那里坐落着一个巨大的黑洞。早在中世纪晚期，人类就已通过哥白尼了解到行星环绕着太阳运动，但直到20世纪初，有赖于哈尔罗·

沙普利的成就，我们才不再把太阳视为宇宙的中心。

与太阳系内的尺度相比，恒星的距离无比遥远。目前的探测器飞抵最遥远的行星需要几年，但倘若要它飞抵离太阳最近的恒星系统——南门二，却需要大约10万年的时间。不过，以每秒30万公里的光速，只需4年多就可完成这趟旅程，因此光在一年时间里走过的距离，即光年，是衡量银河系大小的好尺度。很显然，穿越星空的旅行还不能指望那些速度尚不及光速千分之一的探测器。能实现这种旅行的，只有我们的眼睛。而现在，通过越来越强力的望远镜和成像设备，我们已经能够看得越来越远、越来越清晰。

恒星

在细致观察银河系的过程中，天文学家发现了一个缤纷多姿的世界。其中既有比木星大不了多少的恒星——褐矮星，也有极其庞大的恒星，如果把它放在太阳系中心，能占满地球的整个天空。天空看似亘古不变，但恒星却在远超人类生命的时间尺度上诞生、存在、消亡。对恒星而言，1000万年的寿命不过如蜉蝣般短暂。我们的太阳早已存在了比1000万年长数百倍的时间。

恒星从庞大而冰冷的氢和氦的云雾中成群地诞生。恒星一旦开始发光，将变得极为炽热，通常是放射出蓝钢般绚丽的光芒。环绕四周的气体则泛着美丽的玫瑰色，形成我们所称的星云。慢慢地，随着恒星的生命流逝，它冷却下来，也改变了颜色：从蓝色变为白色，然后是黄色，最后转为红色。

像太阳这样中等大小的恒星，在熄灭时，将缓缓地吹走环绕在它四周的大气。它一生中制造的碳、氮、氧等元素的原子将散落至宇宙空间，形成美丽缤纷的气体。正是这些元素组成了我们的身体，它们最初都来自恒星。特别庞大的恒星则更加戏剧化地死亡：它们剧烈爆发，形成超新星，将产生的元素抛射到太空，其中还包括那些较小的恒星无法产生的、原子量很高的种类，例如重金属元素。因此，像地球这样的行星，以及它表面流动的水、生长着的动植物，在宇宙早期绝不可能出现，因为那时的宇宙只由氢和氦组成。必须要经过好几代恒星，才能创造出太阳系内的类地行星或者像最近发现的开普勒452b那样的系外岩石行星所拥有的元素。

光以极高的速度飞行，但银河浩大。此刻如果银河系的另一端有一颗恒星死亡，它爆炸时的闪光要在数万年以后才能抵达我们眼中。同样地，我们现在接收到的星光也来自很久以前。恒星离得越远，我们看到的星光就越古老，这是天文宛如魔法的一面：当我们观看遥远的恒星时，我们正在看见它们的过去。观察南门二时，这一时间差是4年多一点；肉眼能看到的最远恒星，我们观察到的影像比它的实际年龄年轻了1.2万岁。那是一颗垂暮的恒星，此刻真正的它或许已经熄灭了。

河外星系

20世纪初，天文学家们，包括著名的埃德温·哈勃，开始测量宇宙中的距离。他们发现，“旋涡星云”这一类天体过于遥远，不太可能属于银河系：上千年前就为人类熟知的“仙女座大星云”，其实似乎远在100万光年之外，这个距离是银河系中离我们最遥远恒星的10倍。其他“旋涡星云”距离还要更远。虽然这些天体和银河系内的星云一样在小型望远镜中绚丽多姿，但除此之外二者再无相似之处。它们是极遥远、极明亮的天体，拥有数十亿颗恒星，与我们的银河系规模相仿。最终它们不再被称作“星云”，而是称“星系”。仙女座大星系是银河系最近的邻居，哈勃低估了它的距离，它实际上远在250万光年之外。在宇宙中极目远眺，就是穿越漫长的时间去观察历史。我们观测仙女座大星系时，看到的其实是它250万年前的模样。

星系遍布宇宙之中，直到它的边缘。业余望远镜能看到数千个星系，而星系的总数接近2000亿。哈勃空间望远镜在540小时的曝光之后拍摄到了迄今发现的最遥远也是最古老的星系，它诞生在略早于130亿年前。更深远处呢？到某个距离，已经不存在星系，只有一道电磁辐射的边墙，名为“宇宙微波背景辐射”。它来自宇宙诞生之初，即138亿年前的“大爆炸”后约40万年时，现在已经极其微弱，并且红移量极大。人们无法看得比这道墙更远，无法直接观测大爆炸，因为初生时的宇宙是不透明的。但我们能看到的一切，难道不是已经让人震撼万分了吗？太阳系的行星、不计其数的恒星、绚丽的星云、数以亿计的星系，它们散布在夜空中，满足着我们观察和理解宇宙的渴望。在这些天体和天象之中，有一些尤其壮丽，是其所属类型的代表；还有一些则极不寻常。我们从中选择了101种，希望与你一起，一步步地重新经历这段让人心醉神迷的旅程：从地平线出发，直到宇宙尽头。

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