什么是太空？

我们常用一个简单的词来指代不断膨胀的宇宙：太空。但太空从何处开始？更重要的是，它究竟是什么？

太空几乎是完美的真空，物质极为稀薄，压力极低。由于没有足够接近的分子来传递声波，声音在太空中无法传播。不过，太空并非完全空旷 —— 少量气体、尘埃和其他物质漂浮在宇宙的 “空旷” 区域，而更 “拥挤” 的区域则容纳着行星、恒星和星系。

从地球的视角看，外太空通常被认为始于海平面以上约 62 英里（100 公里）的 “卡门线”。这是一条假想的边界，在这个高度，空气已稀薄到无法呼吸或散射光线。越过这一高度，天空的蓝色逐渐退变为黑色，因为氧气分子的密度不足以使天空呈现蓝色。

没人确切知道太空有多大。由于探测器的观测限制，我们难以确定其边界。在太空中，我们用 “光年” 衡量远距离 —— 即光在一年内传播的距离（约 5.8 万亿英里 / 9.3 万亿公里）。通过望远镜可见的光线，我们已绘制出几乎可追溯至大爆炸时期的星系图谱。据推测，宇宙起源于约 138 亿年前的大爆炸，这意味着我们能 “看到” 近 138 亿光年外的太空。但宇宙持续膨胀，使得 “测量太空” 变得更加困难。此外，天文学家不确定我们的宇宙是否唯一，这意味着太空可能比我们想象的还要浩瀚得多。

肉眼不可见的太空辐射

太空中大部分区域相对空旷，只有零星的尘埃和气体漂浮。这意味着当人类向遥远的行星或小行星发射探测器时，航天器不会像飞机在空气中飞行那样受到 “阻力”。事实上，太空和月球的真空环境，正是阿波罗计划的登月舱被设计成类似 “蜘蛛” 外观的原因。由于航天器设计用于无大气环境，无需光滑边缘或空气动力学外形。

除了散布在太空 “空旷” 区域的碎片，研究表明这些区域还存在多种辐射：

（1）太阳风：从太阳流出的带电粒子流，贯穿太阳系，偶尔会在地球两极附近引发极光。

（2）宇宙射线：源自太阳系外超新星爆发，高速穿越宇宙。

（3）宇宙微波背景（CMB）：本质上是大爆炸遗留的辐射，是我们的仪器能探测到的最古老辐射。

暗物质与暗能量

太空仍存在两大谜团：暗物质和暗能量。尽管科学家已为两者的存在提供了大量证据，但目前仍知之甚少 —— 因为无法直接观测，只能通过其效应推断。

暗物质：约占宇宙总质量的 80%，但科学家尚未确定其本质，甚至不确定它是否属于我们目前定义的 “物质”。暗物质不发光或释放能量，无法直接观测，但有确凿证据表明它构成了宇宙的大部分物质。

暗能量：名称与暗物质相似，但本质完全不同。它被认为占宇宙的近 75%，是一种神秘力量，科学家认为正是它推动着宇宙持续膨胀。

黑洞

较小的黑洞可能由巨型恒星的引力坍缩形成，其核心是一个连光都无法逃逸的奇点，因此得名。没人确切知道黑洞内部有什么，或一个人 / 物体落入黑洞会发生什么 —— 相关研究仍在进行中。

引力波是研究黑洞的关键：这是时空的涟漪，由黑洞之间的相互作用产生。爱因斯坦在上世纪初首次预测了引力波的存在，表明时间与空间相互关联 —— 当空间扭曲时，时间会加速或减慢。截至 2017 年中期，激光干涉引力波天文台（LIGO）科学合作组织已宣布在两年内通过引力波探测到三起黑洞相互作用和合并事件。科学家指出，当 LIGO 全面投入使用时，可能会频繁探测到此类事件，这有助于了解特定大小（数十个太阳质量）的黑洞如何形成并合并成新黑洞。

恒星、行星、小行星与彗星

恒星：如太阳，是巨大的气体球，能产生辐射。从红超巨星到冷却的白矮星（超新星爆发的残余），恒星演化多样。超新星爆发会将元素扩散到宇宙中，这也是铁等元素存在的原因，爆发还可能形成中子星，若中子星发出辐射脉冲，则称为脉冲星。

行星：2006 年，国际天文学联合会（IAU）将行星定义为 “围绕太阳运行、质量足够大以呈近圆形状，并已清空轨道碎片的天体”， Pluto 因此被划为 “矮行星”，但这一分类仍有争议。太阳系外行星（系外行星）的定义尚未被 IAU 明确，但天文学家通常将其视为类似太阳系行星的天体。1992 年首次发现系外行星（飞马座），至今已确认数千颗，还有更多待确认。

小行星：体积不足以成为矮行星的岩石天体，许多是太阳系形成时的残留物，多数集中在火星与木星之间的小行星带。NASA 等机构设有小行星搜索项目，扫描天空中潜在的危险天体并密切监测其轨道。

彗星：被称为 “脏雪球”，被认为起源于奥尔特云的冰天体集合。当彗星靠近太阳时，恒星的热量使冰层融化并从彗星流出。古人常将彗星与毁灭或巨变联系，而哈雷彗星等 “周期性” 彗星的发现表明它们是普通的太阳系现象。

星系与类星体

星系：由大量恒星组成的宇宙结构，我们的银河系属于 “棒旋星系”。星系分为螺旋、椭圆、不规则等类型，并会因靠近其他天体或内部恒星演化而改变。星系中心通常存在超大质量黑洞，通过其辐射及与其他天体的引力相互作用间接观测。若黑洞特别活跃（大量物质落入），会产生大量辐射，这类天体称为类星体（类似天体的一种）。

星系团：由数百甚至数千个星系通过引力束缚形成的星系团，被认为是宇宙中最大的结构。