大历史，小世界：从大爆炸到你（出书版） 作者:辛西娅·斯托克斯·布朗/译者:徐彬/ 于秀秀/刘晓婷
第 11 章
人体内并没有气体形式的、纯粹的氢，它与其他原子结合在一起。因此，人体内的分子至少有一部分是濒死恒星和超新星的产物。人体内所有原子中，约24%～26%是氧（原子序数8），约10%～12%为碳（原子序数6）。前十位的元素中余下的每一种仅占1.5%，甚至更少，它们分别是：氮（原子序数7）、钠（原子序数11）、镁（原子序数12）、磷（原子序数15）、硫（原子序数16）、氯（原子序数17）和钙（原子序数20）。人体内数量占前十位的原子，全部都是在濒死恒星的高温中产生的。普通人体内可检测到至少60种更重的元素，许多都是在超新星中产生的。
每个人都的的确确是由星尘构成的。其实，地球上的万物都是由星尘构成的。从这个角度来看，我们与地球上的万物，以及与宇宙中的万物，都是息息相关的。经过长期以来孜孜不倦的追求，天文学家、物理学家和化学家共同将宇宙起源的故事拼接了起来。
让我们回到本章一开始提出的问题：所有复杂类型的原子、元素来自何处？宇宙是如何制造它们的？
继续探索
初级
[domain]
Daithsonian Books.
中级
Bryson, Bill.(2003).A short histt;<a /<B>" target="_blank">/<B></a>, Russell.(1987).Supernova 1987A: Astronomy’s explosiv<B><a /<B>" target="_blank">/<B></a>, AZ: Fairborn Press.
Shubin, Neil.(2013). The uhiorythe huma<B><a /<B>" target="_blank">/<B></a> Ye Books.
网址
[domain] 这幅哈勃空间望远镜拍摄的图像是迄今为止蟹状星云最详细的图片。
[domain] 澳大利亚墨尔本斯威本科技大学，提供了关于光谱线的讨论资料。
[domain] 涵盖猎户座天文台和罗素·热内的方方面面。
第5章 临界点4：地球和太阳
（46亿—35亿年前）
从现在开始，我们的宇宙故事慢慢变成了局限于地球的历史。虽然宇宙中其他地方或许也存在着生命，但目前已知唯一有生命存在的地方就是地球。那么，到底是地球的哪些特点，让生命在此诞生呢？
前几章中，我们了解到，亚原子粒子总是处于运动中。在本章，我们会认识到，更大尺度上的物体也总是处于运动中。打个比方，世间万物都在心醉神迷地舞动着。请系好你的安全带，再打个比方。
我们居住的行星——地球，绕地轴自转，赤道上的速度可达每小时1600千米（1000英里）。（计算方法是：用地球赤道周长4万千米除以24小时等于赤道自转速度。）地球还以每小时10.6万千米（6.6万英里）的速度绕太阳公转，同时，地球还与太阳和太阳系的其他行星一道，绕银河系的中心旋转，速度为每小时79.2万千米（48.3英里）。太阳系绕银河系一周，大约需要2.25亿年的时间，有人称其为“银河年”。太阳和地球形成后，我们已经绕银河系中心旋转了约20周。
太阳的形成
人类居住的行星叫地球，地球绕太阳这颗恒星公转。银河系中有上千亿颗恒星，太阳只是其中一颗。那么，太阳到底处在银河系的什么位置呢？太阳绕银河系中心的黑洞旋转的轨道在哪里呢？
还记得吧，银河系结构是经典的扁平圆盘状的星系结构，中间凸起，而且中间可能有一个黑洞。星系盘还有恒星、气体和尘埃组成的旋臂，向外伸出，产生一种螺旋状的效果。太阳就坐落在银河系的一个旋臂上，并非位于星系盘所在的平面上，大约在其上方20光年处。
天文学家将星系中适宜生命存在的区域称为“宜居带”，这里距银河系中心既不太近，也不太远。太近，超新星爆发频繁，会破坏行星；太远，超新星爆发太少，生命产生所必需的更重的元素也就无法形成。
太阳连同其行星称作太阳系。它的形成是由于引力将银河系这片宜居带中的一大片松散、旋转的物质云团集聚在了一起。这个物质的云团从何而来？
你猜对了吗？由于地球上存在最重的自然元素——铀，因此我们可以推断，最初形成太阳系的原子云团，一定来自附近的某次超新星爆发，因为只有超新星爆发才能形成像铀这样的重元素。用拟人手法描述的话，这颗假想中的超新星就是我们的“老祖奶奶星”。
引力将物质云团拉得越来越紧密。大约100万年后，中心温度越来越高，氢原子开始发生核聚变，形成氦。太阳像恒星一样开始燃烧起来，当时的亮度比现在暗25%～30%。这一系列事件大约发生在45.68亿年前。
今天的太阳是一颗常见的中年恒星，其正式分类属于“黄矮星”。太阳看起来比其他恒星要大，是因为太阳离地球比离别的恒星近得多——平均只有1.5亿千米（9300万英里）。（地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，所以这个距离并不固定。）太阳光到达地球平均需要8分18秒，而距离我们最近的另一颗恒星的光到达地球，则需要4年多的时间。
月球是地球的卫星，本身不发光。月球反射太阳的光，反射的光从月球表面到达地球需1秒多一点。虽然月球比太阳小得多，但二者看上去大小差不多，这似乎有点奇怪。之所以这样，是因为太阳虽然比月球大400多倍，但是它离地球也比月亮远得多。
太阳燃烧自己，给整个太阳系输送能量。每秒钟，太阳把自身500万吨的物质转换成能量，以光的形式释放出来。太阳很大，已经以这样的速率燃烧了45.68亿年，未来燃料耗尽之前，差不多还能燃烧这么久。
在20亿年后，太阳的亮度会比现在高15%左右，而地球表面的温度，也会比现在高很多，大约相当于现在金星表面的温度。太阳之所以越来越热、越来越亮，是因为随着氢融合成氦，太阳核心的氦越来越多。氦比氢密度大，因此氦会施加更大的压力，使温度升高。更高的温度导致氢变成氦的核聚变反应加快，释放能量的速率也就加快，这使得太阳的亮度增加。
在30亿～40亿年的时间里，太阳将会耗尽上面的氢。接下来它会开始燃烧氦，并开始膨胀。其外层可能膨胀到地球轨道的位置。从现在起40亿～50亿年后，太阳会爆炸，喷射出碳原子，坍缩成一颗白矮星。再往后，它冷却成一颗黑矮星，不再释放能量。太阳体积不够大，不会成为超新星。
行星的形成
太阳和它的行星几乎是同时形成的，这发生在约45.68亿年前。旋转的云团中，并非所有物质都陷入中心形成了太阳，大约有1‰的物质，继续在一个圆盘里绕着正在形成的太阳旋转。为什么太阳的引力没有把它们都吸引过去呢？没有人能给出完善的答案。或许是旋转的圆盘的惯性，有驱使物质远离中心的倾向吧。
太阳开始燃烧后，会释放出辐射和粒子，就像风一样，这种现象叫作“恒星风”，也叫“金牛座T型风”。恒星风将气体云从内部的微星（婴儿期的行星）周围吹开，最终形成了太阳系内部的4颗岩态行星，从太阳向外依次排列为：水星、金星、地球和火星。4颗行星形成后，绕太阳公转，引力将附近的物质吸引过来，这样就把轨道附近的物质清理干净了。天文学家称这个过程为“吸积”：大块物质与行星相撞，随后与之聚集在一起，使行星体积不断增大。接下来的时间里，行星继续“吸积”，但速度比形成阶段慢了许多。
太阳系外围的温度始终低于靠近内部的部分，这使得更轻的化学元素可以凝结在一起。最终，太阳系外围出现4颗大的气态行星：木星、土星、天王星和海王星。虽然这4颗行星大部分是由冰冻气体构成的，但它们都有较重元素构成的核。
从1930年被首次发现，直到2006年，冥王星一直被看作太阳系的第9颗行星。但是，现在人们将它视作矮行星，它的体积太小，无法清理掉其他天体碎片而形成自身的轨道——这一点被视作真正的行星的标准。冥王星的体积仅是地球的卫星——月球的2/3。
太阳系
从左向右数，地球是距离太阳第三远的行星。除了天王星之外，其他行星的自转轴差不多都是垂直的。这幅图不是按比例绘制的。
木星的直径为地球直径的11倍左右，质量是地球的300多倍。天文学家认为，由于木星体积非常大，其引力使木星与火星之间再没有形成一颗行星——木星的引力会将一颗正在形成的行星拆散。今天，木星和火星之间没有行星，而是有一圈大块的物质（小行星）绕太阳公转，叫作“小行星带”。这些小行星会互相撞击，有时某一颗会被撞出轨道。它有可能到达地球，那样的话我们会看到它在地球的上层大气中燃烧，形成所谓的“流星”。冥王星轨道之外，存在更多早期太阳系的残余——柯伊伯带（Kuiper Belt）和叫作奥尔特云（Oort Cloud）的大量彗星。
就这样，太阳和太阳系的行星形成了。所有的行星都在同一平面绕太阳公转，这是一个无形的平面，就像一张旧唱片一样。所有行星都在距离太阳不同的地方沿同一个方向公转。我们之前了解到，星系形成时，空间中的一大片气体和粒子云团倾向于形成旋转的圆盘，中心会有个凸起。而在形成太阳系的云团中，有极少部分物质没有落入中心的团块，而是形成了太阳系的八大行星。
地球早期的历史
地球是距离太阳第三远的岩态行星。直径是水星的3倍，比金星稍大，体积是火星的2倍。水星、金星和火星是另外3颗岩态行星。
与其他行星一样，地球在形成过程中，也在不断进行物质的“吸积”。地球开始形成约1亿年后，另一颗刚刚形成的“原行星”（地球体积的1/4或一半）与地球发生了碰撞。根据地质学家提出的理论，这颗原行星擦过地球，撞掉了地球的一大块。引力将撞击下来的大部分物质聚集起来，使其绕地球旋转，形成了月球。最初，月球轨道离地球较近，但后来逐渐远离，一年大约远离5厘米（2英寸）。
造就月球的那次撞击，有人也称其为“大巴掌”，把地球垂直的自转轴也给撞歪了。之后，地球的自转轴不再垂直于太阳系平面，而是倾斜了23°。正是自转轴的倾斜，才造成了地球上的四季交替。
随着地球体积开始增大，温度也开始升高（但不会高得像恒星那样发生氢聚变）。升温现象的出现源于多个原因。首先，与其他物质团块撞击产生高温。其次，在引力作用下，地球体积不断增大，落下来的团块的引力势能转化成热量。最后，地球包含大量放射性元素。放射性元素衰变时也会释放热量。本章前面已经提过，太阳系形成前不久，发生过超新星爆发，地球上的放射性元素即由此而来。
第 11 章
恋耽美
第 11 章
人体内并没有气体形式的、纯粹的氢，它与其他原子结合在一起。因此，人体内的分子至少有一部分是濒死恒星和超新星的产物。人体内所有原子中，约24%～26%是氧（原子序数8），约10%～12%为碳（原子序数6）。前十位的元素中余下的每一种仅占1.5%，甚至更少，它们分别是：氮（原子序数7）、钠（原子序数11）、镁（原子序数12）、磷（原子序数15）、硫（原子序数16）、氯（原子序数17）和钙（原子序数20）。人体内数量占前十位的原子，全部都是在濒死恒星的高温中产生的。普通人体内可检测到至少60种更重的元素，许多都是在超新星中产生的。
每个人都的的确确是由星尘构成的。其实，地球上的万物都是由星尘构成的。从这个角度来看，我们与地球上的万物，以及与宇宙中的万物，都是息息相关的。经过长期以来孜孜不倦的追求，天文学家、物理学家和化学家共同将宇宙起源的故事拼接了起来。
让我们回到本章一开始提出的问题：所有复杂类型的原子、元素来自何处？宇宙是如何制造它们的？
继续探索
初级
[domain]
Daithsonian Books.
中级
Bryson, Bill.(2003).A short histt;<a /<B>" target="_blank">/<B></a>, Russell.(1987).Supernova 1987A: Astronomy’s explosiv<B><a /<B>" target="_blank">/<B></a>, AZ: Fairborn Press.
Shubin, Neil.(2013). The uhiorythe huma<B><a /<B>" target="_blank">/<B></a> Ye Books.
网址
[domain] 这幅哈勃空间望远镜拍摄的图像是迄今为止蟹状星云最详细的图片。
[domain] 澳大利亚墨尔本斯威本科技大学，提供了关于光谱线的讨论资料。
[domain] 涵盖猎户座天文台和罗素·热内的方方面面。
第5章 临界点4：地球和太阳
（46亿—35亿年前）
从现在开始，我们的宇宙故事慢慢变成了局限于地球的历史。虽然宇宙中其他地方或许也存在着生命，但目前已知唯一有生命存在的地方就是地球。那么，到底是地球的哪些特点，让生命在此诞生呢？
前几章中，我们了解到，亚原子粒子总是处于运动中。在本章，我们会认识到，更大尺度上的物体也总是处于运动中。打个比方，世间万物都在心醉神迷地舞动着。请系好你的安全带，再打个比方。
我们居住的行星——地球，绕地轴自转，赤道上的速度可达每小时1600千米（1000英里）。（计算方法是：用地球赤道周长4万千米除以24小时等于赤道自转速度。）地球还以每小时10.6万千米（6.6万英里）的速度绕太阳公转，同时，地球还与太阳和太阳系的其他行星一道，绕银河系的中心旋转，速度为每小时79.2万千米（48.3英里）。太阳系绕银河系一周，大约需要2.25亿年的时间，有人称其为“银河年”。太阳和地球形成后，我们已经绕银河系中心旋转了约20周。
太阳的形成
人类居住的行星叫地球，地球绕太阳这颗恒星公转。银河系中有上千亿颗恒星，太阳只是其中一颗。那么，太阳到底处在银河系的什么位置呢？太阳绕银河系中心的黑洞旋转的轨道在哪里呢？
还记得吧，银河系结构是经典的扁平圆盘状的星系结构，中间凸起，而且中间可能有一个黑洞。星系盘还有恒星、气体和尘埃组成的旋臂，向外伸出，产生一种螺旋状的效果。太阳就坐落在银河系的一个旋臂上，并非位于星系盘所在的平面上，大约在其上方20光年处。
天文学家将星系中适宜生命存在的区域称为“宜居带”，这里距银河系中心既不太近，也不太远。太近，超新星爆发频繁，会破坏行星；太远，超新星爆发太少，生命产生所必需的更重的元素也就无法形成。
太阳连同其行星称作太阳系。它的形成是由于引力将银河系这片宜居带中的一大片松散、旋转的物质云团集聚在了一起。这个物质的云团从何而来？
你猜对了吗？由于地球上存在最重的自然元素——铀，因此我们可以推断，最初形成太阳系的原子云团，一定来自附近的某次超新星爆发，因为只有超新星爆发才能形成像铀这样的重元素。用拟人手法描述的话，这颗假想中的超新星就是我们的“老祖奶奶星”。
引力将物质云团拉得越来越紧密。大约100万年后，中心温度越来越高，氢原子开始发生核聚变，形成氦。太阳像恒星一样开始燃烧起来，当时的亮度比现在暗25%～30%。这一系列事件大约发生在45.68亿年前。
今天的太阳是一颗常见的中年恒星，其正式分类属于“黄矮星”。太阳看起来比其他恒星要大，是因为太阳离地球比离别的恒星近得多——平均只有1.5亿千米（9300万英里）。（地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，所以这个距离并不固定。）太阳光到达地球平均需要8分18秒，而距离我们最近的另一颗恒星的光到达地球，则需要4年多的时间。
月球是地球的卫星，本身不发光。月球反射太阳的光，反射的光从月球表面到达地球需1秒多一点。虽然月球比太阳小得多，但二者看上去大小差不多，这似乎有点奇怪。之所以这样，是因为太阳虽然比月球大400多倍，但是它离地球也比月亮远得多。
太阳燃烧自己，给整个太阳系输送能量。每秒钟，太阳把自身500万吨的物质转换成能量，以光的形式释放出来。太阳很大，已经以这样的速率燃烧了45.68亿年，未来燃料耗尽之前，差不多还能燃烧这么久。
在20亿年后，太阳的亮度会比现在高15%左右，而地球表面的温度，也会比现在高很多，大约相当于现在金星表面的温度。太阳之所以越来越热、越来越亮，是因为随着氢融合成氦，太阳核心的氦越来越多。氦比氢密度大，因此氦会施加更大的压力，使温度升高。更高的温度导致氢变成氦的核聚变反应加快，释放能量的速率也就加快，这使得太阳的亮度增加。
在30亿～40亿年的时间里，太阳将会耗尽上面的氢。接下来它会开始燃烧氦，并开始膨胀。其外层可能膨胀到地球轨道的位置。从现在起40亿～50亿年后，太阳会爆炸，喷射出碳原子，坍缩成一颗白矮星。再往后，它冷却成一颗黑矮星，不再释放能量。太阳体积不够大，不会成为超新星。
行星的形成
太阳和它的行星几乎是同时形成的，这发生在约45.68亿年前。旋转的云团中，并非所有物质都陷入中心形成了太阳，大约有1‰的物质，继续在一个圆盘里绕着正在形成的太阳旋转。为什么太阳的引力没有把它们都吸引过去呢？没有人能给出完善的答案。或许是旋转的圆盘的惯性，有驱使物质远离中心的倾向吧。
太阳开始燃烧后，会释放出辐射和粒子，就像风一样，这种现象叫作“恒星风”，也叫“金牛座T型风”。恒星风将气体云从内部的微星（婴儿期的行星）周围吹开，最终形成了太阳系内部的4颗岩态行星，从太阳向外依次排列为：水星、金星、地球和火星。4颗行星形成后，绕太阳公转，引力将附近的物质吸引过来，这样就把轨道附近的物质清理干净了。天文学家称这个过程为“吸积”：大块物质与行星相撞，随后与之聚集在一起，使行星体积不断增大。接下来的时间里，行星继续“吸积”，但速度比形成阶段慢了许多。
太阳系外围的温度始终低于靠近内部的部分，这使得更轻的化学元素可以凝结在一起。最终，太阳系外围出现4颗大的气态行星：木星、土星、天王星和海王星。虽然这4颗行星大部分是由冰冻气体构成的，但它们都有较重元素构成的核。
从1930年被首次发现，直到2006年，冥王星一直被看作太阳系的第9颗行星。但是，现在人们将它视作矮行星，它的体积太小，无法清理掉其他天体碎片而形成自身的轨道——这一点被视作真正的行星的标准。冥王星的体积仅是地球的卫星——月球的2/3。
太阳系
从左向右数，地球是距离太阳第三远的行星。除了天王星之外，其他行星的自转轴差不多都是垂直的。这幅图不是按比例绘制的。
木星的直径为地球直径的11倍左右，质量是地球的300多倍。天文学家认为，由于木星体积非常大，其引力使木星与火星之间再没有形成一颗行星——木星的引力会将一颗正在形成的行星拆散。今天，木星和火星之间没有行星，而是有一圈大块的物质（小行星）绕太阳公转，叫作“小行星带”。这些小行星会互相撞击，有时某一颗会被撞出轨道。它有可能到达地球，那样的话我们会看到它在地球的上层大气中燃烧，形成所谓的“流星”。冥王星轨道之外，存在更多早期太阳系的残余——柯伊伯带（Kuiper Belt）和叫作奥尔特云（Oort Cloud）的大量彗星。
就这样，太阳和太阳系的行星形成了。所有的行星都在同一平面绕太阳公转，这是一个无形的平面，就像一张旧唱片一样。所有行星都在距离太阳不同的地方沿同一个方向公转。我们之前了解到，星系形成时，空间中的一大片气体和粒子云团倾向于形成旋转的圆盘，中心会有个凸起。而在形成太阳系的云团中，有极少部分物质没有落入中心的团块，而是形成了太阳系的八大行星。
地球早期的历史
地球是距离太阳第三远的岩态行星。直径是水星的3倍，比金星稍大，体积是火星的2倍。水星、金星和火星是另外3颗岩态行星。
与其他行星一样，地球在形成过程中，也在不断进行物质的“吸积”。地球开始形成约1亿年后，另一颗刚刚形成的“原行星”（地球体积的1/4或一半）与地球发生了碰撞。根据地质学家提出的理论，这颗原行星擦过地球，撞掉了地球的一大块。引力将撞击下来的大部分物质聚集起来，使其绕地球旋转，形成了月球。最初，月球轨道离地球较近，但后来逐渐远离，一年大约远离5厘米（2英寸）。
造就月球的那次撞击，有人也称其为“大巴掌”，把地球垂直的自转轴也给撞歪了。之后，地球的自转轴不再垂直于太阳系平面，而是倾斜了23°。正是自转轴的倾斜，才造成了地球上的四季交替。
随着地球体积开始增大，温度也开始升高（但不会高得像恒星那样发生氢聚变）。升温现象的出现源于多个原因。首先，与其他物质团块撞击产生高温。其次，在引力作用下，地球体积不断增大，落下来的团块的引力势能转化成热量。最后，地球包含大量放射性元素。放射性元素衰变时也会释放热量。本章前面已经提过，太阳系形成前不久，发生过超新星爆发，地球上的放射性元素即由此而来。
第 11 章
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