宇宙中的恒星及其尺寸与能量

夜间遥望天空会看见星星，如图1-2所示。所有恒星都是炽热的巨型球体，其直径从数十万（10⁵）km到数十亿（10⁹）km。它们能量巨大，把大量能量辐射到太空。

图1-2 宇宙中的恒星（蒙德国慕尼黑哈勃欧洲航天局允许使用）

太阳是个中等大小的恒星，直径约为1400000km。有些恒星比太阳小，而有些恒星则比太阳大得多。

古希腊的亚历山大^[1]科学家托勒密（Ptolemy，约公元90～168年）观察并命名了6000多颗恒星。为方便起见，他把这些恒星分为48个星群（如今有88个星群）。太阳的大小是地球的约100万倍。地球是一个直径约为12732km的圆球，如图1-3a所示^[1]。如果把地球和太阳放在一起显示（见图1-3），可以看到太阳比地球大得多。

但与其他大恒星相比，太阳就小得微不足道了，例如，船底座海山二星（Eta Cari-nae）直径约为239400000km（半径为0.8AU），是银河系最大的恒星[1]，体积是太阳的500万倍（见图1-4）。如果它位于太阳系，会有金星轨道那么大。

猎户座α星（α Orionis）的直径约为1.6026×10⁹km（半径为5.4AU），是猎户座最大的恒星[2]。它约为船底座海山二星的300倍（见图1-5）。如果位于太阳系，它的尺寸会占据木星轨道。

此外，大犬座的VY星是目前我们所知的最大恒星。它的直径约3×10⁹km（半径为10AU）。它比猎户座α星大6.6倍，是太阳的大约10¹⁰倍。它们的尺寸比较示于图1-6。如果它位于太阳系，会占据土星轨道。

所有恒星都蕴含巨大能量。这一持续数十亿年的能量源是什么？这个问题困扰了天文学家几个世纪之久，直到爱因斯坦（Albert Einstein）这一天才人物提出了质量-能量关系公式才揭开了这个秘密：

E=mc² （1-1）式中，E是能量；m是质量；c是光速，等于300000km/s。(www.xing528.com)

图1-3 地球和太阳大小的比较

图1-4 太阳与船底座海山二星的尺寸比较

恒星的能量绝大部分是由核聚变产生的。它是一种清洁能源。聚变过程中，两个轻原子核聚合形成一个较重的原子核。在这一过程中，会失掉一点点质量，这一质量会转化为巨大的能量（这一过程将在第2章讨论）。按照爱因斯坦的理论，核能也可以通过核裂变产生。玛丽·居里夫人（Marie Sklodowska Curie）发现，重原子核能分裂为两个（或更多）轻原子核，并释放大量能量。奥本海默（Julius Robert Oppenheimer）使用裂变方法在1945年制造了第一颗原子弹。

图1-5 船底座海山二星与猎户座α星的尺寸比较

图1-6 船底座海山二星、猎户座α星与大犬座VY星的尺寸比较