最热和最冷的地方
太空充满了难以想象的极端温度。太阳表面温度约达5500摄氏度(9932华氏度),足以熔化任何已知材料。但太阳的外层大气,称为日冕,甚至更热——可以超过100万摄氏度。在另一个极端,宇宙中已知最冷的地方是飞旋镖星云,温度降至约零下272摄氏度(零下458华氏度)。这仅比物理学上可能的最低温度——绝对零度——高出一度。
宇宙中没有任何东西能比光速更快,光以每秒约30万千米(18.6万英里)的速度运行。以这样的速度,太阳光需要约8分20秒才能到达地球。有史以来建造的最快航天器是美国航空航天局的帕克太阳探测器,它在靠近太阳飞行时达到了每小时超过63.5万千米(39.4万英里)的速度。脉冲星是快速旋转的中子星,每秒可以旋转数百次。被黑洞喷射出的一些粒子以接近光速的速度在太空中的强大喷流中运动。
恒星的大小范围很广。已知最大的恒星是盾牌座UY,一颗约为太阳1700倍宽的红超巨星。如果盾牌座UY取代太阳的位置,它的外边缘将延伸到木星轨道之外。在小的一端,中子星是最小、最致密的恒星,直径仅约20千米(12英里)。尽管体积微小,但一茶匙中子星物质在地球上的重量将达到约60亿吨。
我们的太阳系在其行星中保持着一些令人惊讶的纪录。木星是最大的行星,直径约14.3万千米(8.88万英里)——比地球宽11倍多。金星是太阳系中最热的行星,表面温度约达465摄氏度(869华氏度),尽管水星距太阳更近。自转最快的行星是木星,尽管体积庞大,但仅用不到10小时就完成一次完整自转。海王星拥有任何行星中最强的风,风速可达每小时2100千米(1300英里)。
太空中的距离如此之大,科学家使用特殊单位来测量。一光年是光在一年内走过的距离,约为9.46万亿千米(5.88万亿英里)。距我们太阳最近的恒星比邻星约在4.24光年之外。银河系本身约横跨10万光年,意味着光需要10万年才能从一侧到达另一侧。可观测宇宙的直径约为930亿光年,科学家相信在我们能看到的范围之外可能还有更多。
太空中某些事件释放出难以想象的能量。超新星——大质量恒星的爆炸——短暂之间可以超越整个拥有数十亿颗恒星的星系的亮度。伽马射线暴是宇宙中最强大的爆炸,在几秒钟内释放的能量超过太阳在其整个100亿年寿命中产生的全部能量。当两颗中子星碰撞时,它们会产生在时空中传播的引力波。当物质坠入黑洞时,也会产生难以置信的能量,被加热后发出比万亿个太阳更亮的光芒。
人类在太空探索中取得了惊人的成就。1977年发射的旅行者1号航天器是距地球最远的人造物体,目前距地球超过240亿千米(150亿英里)。宇航员瓦列里·波利亚科夫保持着单次太空飞行时间最长的纪录,在俄罗斯和平号空间站上度过了437天。国际空间站是在太空中建造的最大结构,从一端到另一端约109米(357英尺)。阿波罗10号任务创造了载人航天器的最快纪录,在从月球返回途中达到了约每小时3.99万千米(2.479万英里)的速度。
研究太空纪录和极端现象帮助科学家了解宇宙的运作方式。通过研究最热的恒星和最冷的星云,研究人员了解极端条件下物质的物理特性。创纪录的发现往往带来新的问题和新的研究领域。太空中的极端环境也帮助科学家验证他们关于引力、光和能量的理论。理解这些极端现象甚至可以帮助我们在地球上开发新技术,从更好的材料到更高效的能源。