



大海的波涛拍打了一夜。星星渐渐隐去,只剩下最亮的几颗。慢慢地,这几颗散落的星星也让位给了渐渐明亮的天空。天空好像在发生一种细致均匀的化学反应,白蒙蒙的混沌渐渐消逝,浅蓝一点点变成湛蓝,天空开始变得透亮。
妈妈和爸爸醒了,从帐篷里走了出来,妹妹和哥哥还在睡梦中。
海天之交出现了一丝亮眼的金线,映照着波光粼粼的大海。远处的波涛渐渐移近,轰鸣的声音越来越震耳。浪头越堆越高,拍打在沙滩上,发出震天响声,然后碎成一排白色的浪花。泡沫在细沙间退却,发出丝丝叹息。
这是一个没有闹钟的早晨。爸爸和妈妈坐在沙滩上,一起望着大海,阵阵波涛声抚慰着他们紧绷的神经。大自然真是神奇啊,可以使每个人心中的烦恼在不知不觉间淡去。他们彻底忘记了时间,忘记了自己的所在,感到从未有过的轻松。
过了一会儿,兄妹俩也醒了。
哥哥从帐篷里露出半个头:“快看,第一缕阳光!”
“真巧,你们赶上了太阳露脸。”妈妈说。
哥哥和妹妹拿出太阳镜戴上,注视着缓缓升起的太阳。
“别被你们的眼睛欺骗了,你们看到的并不是太阳本身。”爸爸突然说了一句。
“不是太阳?那是什么?”哥哥惊讶地问。
“只是太阳的影像而已。确切地说,太阳现在还在地平线以下呢。”爸爸说。
“为什么呢?”妹妹也跟着问。
“因为光线在大气层里发生折射,太阳发出的光线拐了一个弯。当我们沿着直线看回去的时候,看到的只是地平线上的太阳的影像。”
“真有意思,太阳还没露脸,我们就已经看到它了。”哥哥说。
随着太阳的升高,帐篷、海滩、远处的山峦,都被镀上了一层金色。
洗漱后,大家坐在垫子上,享受着清凉的海风,耳边是翻腾跳跃的波涛声。
“这么说来,眼见不一定为实啊!”妈妈从保温箱里拿出一些饮料和面包,大家一起享用早餐。
“是啊,”爸爸说,“而且我们眼睛看到的太阳,也不是现在的太阳,而是8分钟前的太阳。”
“我越来越糊涂了,”哥哥说,“我们看到的竟然是从前的太阳?!”
“是啊,为什么呢?”妹妹不解地问。
“因为时间。”爸爸说,“太阳距离地球大约1.5亿千米,这又被称作1个天文单位。光速是每秒30万千米,所以光线要经过大约500秒才能到达地球,也就是8分多钟。”
“哦,原来是这样。那离地球越远的星星,它的光线到达我们这里所花费的时间就越长吗?”哥哥问。
“对,我们看到的是更加久远的景象。”爸爸说。
“那如果我们站在冥王星上,看到的是多久之前的太阳呢?”哥哥问。
“冥王星上距离太阳最远的地方与太阳之间相隔大约50个天文单位,所以阳光要花费50倍的时间才能到达那里,大约25000秒,约7小时。”爸爸说。
“这么说,那些天上的恒星,我们看到的都是它们过去的样子?”哥哥问。
“对。比如我们看到的牛郎星的光是它17年前发出的。因为光走一年的距离是1光年,牛郎星的光到达地球要历经17年,所以它距离地球17光年。我们看到的织女星的光是它25年前发出的。而其他没那么明亮的星星,因为距离地球更加遥远,所以它们的光来自更加久远的过去。比如,仙女座星系(又称‘仙女座大星云’)的光来自250万年前,那时人类的祖先还在东非大裂谷,刚刚从树上走下来。”爸爸说。
“可是,我们是怎么知道星星与地球的距离的?”哥哥还想知道更多。
“这是一个好问题,不过几句话解释不清楚,以后我们可以一起去发现。”爸爸说,“虽然我们无法观察到现在,但是由于有了距离和时间,我们能够去触摸历史,甚至非常遥远的历史。这是时间带给我们的礼物。”
吃过早饭,天气凉爽,爸爸和妈妈在海里游泳,哥哥和妹妹在沙滩上堆着沙堡。
宇宙浩瀚无边。地球距离太阳约1.5亿千米,距离比邻星约40万亿千米,距离仙女座星系2403亿亿千米。显然,在宇宙尺度上,千米这种单位远远不够用。
那么,用什么作为标尺才能更好地衡量宇宙的尺度呢?人们想到了借助世界上运动速度最快的光。光每秒行进约30万千米,1年能走94607亿千米,这个长度被定义为1光年。若以普通飞机的速度行进,则需要连续飞行122万年。
如果用光年这把新“尺子”来衡量宇宙,那么我们距离比邻星约4.2光年,距离夜空中最亮的恒星天狼星约8.6光年,距离仙女座星系约254万光年。因此,光年适合作为长度单位来衡量宇宙距离。
那么,宇宙有多大?银河系的直径约10万光年。小型星系的直径只有100光年,而巨型射电星系的直径能达到300万光年。至于那些包含了上万个星系的球状星团,它们的直径可达5000万光年。而可观测宇宙的直径达到了930亿光年!
光年的尺度如此之大,较近的距离就不适合用光年表示了。如图1-3所示,光线从地球传播到月球只需1.3秒,所以人们将光走1秒的距离定义为“光秒”,约等于30万千米。
图1-3 天体之间的距离
地球距离月球平均38万千米,约等于1.3光秒。类似地,光沿直线传播1分钟的距离被定义为“光分”。地球距离太阳约8.3光分。
由于光速是恒定不变的,所以人们用光速来定义距离。光在真空中于1/299792458秒内行进的距离被定义为1米。