太阳系
THE SOLAR SYSTEM
太阳系由一颗恒星（太阳）、八颗行星、数百颗卫星、数十万颗小行星和无数彗星组成。它形成于约 46 亿年前，从一团巨大的分子云中坍缩而成。太阳集中了太阳系 99.86% 的质量，其引力支配着所有天体的运动。
类地行星 vs 类木行星
内太阳系（水星、金星、地球、火星）是岩石构成的类地行星；外太阳系（木星、土星、天王星、海王星）是气态/冰质巨行星。两者之间的小行星带是太阳系形成初期的"建筑材料"遗存。
柯伊伯带与奥尔特云
海王星轨道之外是柯伊伯带——一片包含冥王星等矮行星和无数冰质天体的区域。更远处是理论上的奥尔特云，一个包围太阳系的球状彗星"仓库"，半径可能达到 1 光年。
尺度感：如果把太阳缩小成一个篮球（直径 24 cm），地球将是一粒 2 mm 的芝麻，位于 26 米之外。海王星在 780 米外。最近的恒星（比邻星）——约 7,000 公里外，相当于从北京到纽约。
恒星演化
STELLAR EVOLUTION
恒星的命运由质量决定。它们诞生于分子云的引力坍缩，在主序星阶段稳定燃烧氢燃料数十亿到数万亿年。当核心氢耗尽时，恒星走向不同的终局。
| 初始质量 | 主序星寿命 | 最终阶段 | 残骸 | 例子 |
|---|---|---|---|---|
| < 0.5 M☉ | 数千亿年+ | 不经过红巨星 | 氦白矮星 | 比邻星 |
| 0.5-8 M☉ | 100亿-1000亿年 | 行星状星云 | 白矮星 | 太阳 |
| 8-25 M☉ | 1000万-1亿年 | 超新星爆发 | 中子星 | 蟹状星云前身 |
| > 25 M☉ | < 1000万年 | 极超新星 | 黑洞 | 海山二? |
我们都是星尘：除了氢、氦和少量锂（大爆炸产物），你身体里的碳、氧、铁、钙等所有重元素，都是在恒星核心中通过核聚变合成，并在超新星爆发中散播到宇宙中的。正如卡尔·萨根所说——"我们是星辰之子。"
星系
GALAXIES
星系是由引力束缚的巨大恒星系统。银河系是本星系群中第二大的星系，包含约 1000-4000 亿颗恒星，直径约 10-18 万光年。我们位于猎户座旋臂内侧，距银心约 2.6 万光年。
哈勃星系分类
埃德温·哈勃将星系分为：椭圆星系（无结构、老年恒星为主）、螺旋星系（如银河系、仙女座，有旋臂和活跃的恒星形成）和不规则星系（如大小麦哲伦云，无规则形状）。
星系碰撞与合并
星系之间的碰撞在宇宙中非常普遍。仙女座星系正以每秒约 110 公里的速度朝银河系靠近，两者将在约 40 亿年后合并。由于恒星间距极大，碰撞过程中恒星几乎不会相撞——但引力将彻底重塑两个星系的结构。
宇宙学基础
COSMOLOGY
宇宙诞生于约 138 亿年前的大爆炸（Big Bang）。最初的宇宙是极端炽热致密的奇点，然后开始急速膨胀和冷却。宇宙背景微波辐射是大爆炸的"余晖"——1965 年偶然发现，证实了大爆炸理论。
暗物质与暗能量
已知的普通物质仅占宇宙总质能的约 5%。约 27% 是暗物质——不发光但通过引力效应被间接探测到。约 68% 是暗能量——一种推动宇宙加速膨胀的神秘力量。它们的本质是当代物理学最大的未解之谜之一。
宇宙的最终命运
目前的观测表明宇宙正在加速膨胀。如果暗能量保持不变，宇宙将走向"热寂"——所有恒星燃尽、星系解体、最终只剩稀薄的粒子在无限空间中漂移。但我们对暗能量的了解还太少，其他结局（大撕裂、大收缩）仍有可能。
系外行星
EXOPLANETS
截至 2026 年，天文学家已确认超过 6,000 颗系外行星，另有数千颗候选等待验证。它们从比水星还小的岩石行星到比木星大数倍的超级木星不等。其中约数十颗位于"宜居带"——温度适合液态水存在的轨道范围。
探测方法
凌星法（Transit）：行星经过恒星前方时造成微弱的亮度下降——开普勒和 TESS 任务用此方法发现了大多数系外行星。径向速度法：行星引力拉扯恒星造成光谱的周期性偏移。直接成像：用日冕仪遮挡恒星光，直接拍摄行星——仅适用于年轻、大质量的远处行星。
最著名的系外行星系统：TRAPPIST-1 拥有 7 颗地球大小的岩石行星，其中 3 颗位于宜居带。距地球仅 40 光年，是韦伯望远镜重点观测目标——可能在未来几十年内探测到大气中的生物标志物。
天文现象
CELESTIAL PHENOMENA
日食与月食
日食发生在新月经过太阳前方时，分为日全食（月球完全遮住太阳光球）、日环食（月球太远，留下光环）和日偏食。月食发生在满月进入地球影子时——月全食时月球呈铜红色（"血月"），因为地球大气折射的红光照亮了月面。
流星雨
当地球穿过彗星留下的尘埃轨迹时，尘埃粒子以极高速度进入大气层并燃烧，形成流星雨。著名流星雨包括：英仙座流星雨（8月，峰值 100 颗/小时）、双子座流星雨（12月，峰值 120 颗/小时）和狮子座流星雨（11月，每 33 年爆发）。
极光
太阳风中的带电粒子被地球磁场引导至两极，与高层大气原子碰撞激发发光。氧原子产生绿色和红色极光（最常见），氮分子产生蓝色和紫色。太阳活动高峰期（约每 11 年），极光可见范围向南扩展。
宇宙尺度
COSMIC SCALE
宇宙的尺度超越了人类的直观理解。以下是逐级放大的宇宙距离阶梯：
| 地球到月球 | 38 万 km | 光行 1.3 秒 |
| 地球到太阳 | 1.5 亿 km | 光行 8.3 分钟（1 AU） |
| 太阳到海王星 | 45 亿 km | 光行 4.1 小时 |
| 到奥尔特云边缘 | ~1.5 光年 | 太阳引力边界 |
| 到比邻星（最近恒星） | 4.2 光年 | 旅行者号需飞 7 万年 |
| 银河系直径 | 10-18 万 光年 | 含 1000-4000 亿恒星 |
| 到仙女座星系 | 254 万 光年 | 本星系群最大成员 |
| 可观测宇宙半径 | ~465 亿 光年 | 含 ~2 万亿个星系 |
为什么可观测宇宙半径是 465 亿光年而非 138 亿光年？因为宇宙在膨胀。138 亿年前发出的光，其源头因空间膨胀已经远离到了 465 亿光年之外。我们看到的不是天体的现在，而是它们 138 亿年前的过去。