第一章
恆星與行星
從人類長久的歷史來看，夜空一直是日常生活的一部分，不過現代人卻需要離開城市、遠離光害才能感受星空。每個夜晚，我們的祖先都可以看見天空中的光點緩慢移動、旋轉，難怪古人認為天空是神和惡魔居住的地方，他們相信夜空中隱藏著人生中重要的訊息，所以每次做關鍵決定時，需要查看星星與行星的位置。經過數日、數月、數年的觀察，發現有些光點跟其他的不一樣，現在我們知道「移動的光點」是行星，其他不會改變相對位置的則是恆星。
科學家已經發現許多繞著其他恆星運行的行星系統，我們的系統稱為太陽系。這個名字來自於系統中心的太陽，八大行星差不多以同一平面繞著太陽運行，八大行星包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。系統中還有一些較小的天體，它們是小行星、流星體、彗星、衛星和矮行星，它們點綴在八大行星之間。（冥王星不再是一顆行星，2006年時重新分類為矮行星。）
地球上，漆黑的夜晚可以用肉眼看見遙遠的行星、衛星、恆星，甚至星系，不過我們卻常常忘了仰望它們。幸運的是，長久以來天文學家已經繪製許多星圖，這些星圖引導我們認識星空。現代的太空望遠鏡拍攝許多影像，這些影像是古代人難以想像的。接下來，我們將展開天空之旅，首先是恆星，它們帶給我們光與生命。
我們的太陽與其他恆星
夜空中的恆星不是永恆的不變的，現代的科學家把恆星看成承受重力的產物。重力作用在星際間的雲氣讓恆星誕生，然後終其一生都在避免重力造成塌陷。
了解恆星，科學家必須回答兩個基本問題，恆星在哪裡？恆星是什麼？
恆星在哪裡？
宇宙是三維空間，不過我們看到的卻不是這樣。天空看起來像是二維的碗，在頭頂形成一個圓頂，圓頂上的光點就是恆星，這樣的情況下無法知道星點的實際距離。
試著做一個簡單的實驗，只用一隻眼睛看著你往外伸出的手指，然後閉上這隻眼睛，再用另一隻眼看，你有注意到嗎？相對於背景，你的手指似乎移動位置，這個現象稱為視差，我們可以利用視差量測距離，這個方法不僅可以量測你的眼睛到手指的距離，也可以用來量測地球與恆星之間有多遠，兩者都是使用一樣的幾何學。量測恆星相對於背景的位移，可以讓我們知道這顆行星的位置。
不過恆星距離我們非常遙遠，一直到19世紀初才製造出能準確量測恆星視差的望遠鏡，天文學家發現即使是距離我們最近的恆星，它的距離超過地球與太陽距離的20萬倍。1920年代，美國天文學家愛德溫．哈伯（Edwin Hubble）利用造父變星（Cephid variable）量測距離，這個方法可以用來量測非常遙遠的距離，他的研究成果顯示我們的星系只是數十億光年中無數星系中的一個。
▲利用視差量測距離：量測兩條藍線間的角度，加上簡單的幾何學，可以算出太陽到恆星間的距離。
恆星是什麼？
現代天文學初期，大部分的人都同意恆星距離我們遙遠而且神秘，因為顯然地沒有人能把恆星帶到實驗室做分析。不過我們還是能夠接收到恆星發出的光，光譜儀可以把星光解析成光譜，光譜則能偵測不同元素，例如氫和碳，不同元素會顯現出不同波長。光譜儀對天文學非常重要，它讓19世紀科學家明白我們的太陽與恆星是溫度超高、巨大的氣體球，而且是由氫和氦組成（氦元素最早在太陽光譜中發現）。
星光還透露恆星跟所有宇宙中的東西一樣，它們都會誕生，而且也會死亡。
你能在夜晚看見恆星，這證明它們真實存在。恆星發光讓你看見，表示恆星需要能量。恆星的大小有限，這表示恆星的能量也有限。恆星發光的能量遲早會用完，能量一但用盡就會停止發光，換句話說，恆星生命結束。
確實如此，恆星核心的核融合反應把氫融合成氦，這個過程逐漸消耗氫。恆星炙熱的內部產生往外推力，對抗恆星本身巨大質量的重力，不過推力最終還是抵抗不了重力。小質量恆星將會冷卻成白矮星，大質量恆星走向更戲劇化的死亡，爆發成一顆超新星。
我們的恆星：太陽
數千年的思考與研究，讓地球上的人類了解我們的太陽是一顆恆星。恆星最核心的核融合反應把氫「燃燒」成氦，那裡的溫度接近絕對溫度1600萬 K（克耳文Kelvin或K，是一種溫度單位，通常用在描述恆星溫度，這個溫度相當於華氏2800萬度。）這些能量從太陽核心到太陽的大氣，必須穿過太陽內部層層結構，整個過程花費數千年的時間。
太陽的最外層大氣稱為日冕（corona源自拉丁文，是冠或冕的意思），日冕可以在日食發生時看見。日冕是太陽噴出的高溫氣體，這些氣體最後會慢下來，形成太陽風（solar wind）。太陽風是太陽大氣的延伸，範圍超過冥王星。從另一個角度看，我們可以說所有的行星都在太陽裡。
多星系統
星際間的雲氣與塵埃受到本身質量的重力作用，收縮形成恆星。這個收縮過程造成雲氣旋轉，雲氣愈收縮，轉得愈快，通常有兩種方式解決恆星早期快速旋轉的問題。其中一種方式跟我們的太陽系類似，當太陽形成的過程，帶動原行星盤（protoplanetary disk）轉動，從天文學家的角度來看，轉動的行星盤能夠避免太陽被自己的轉動扯碎。另一種方式是雲氣在收縮時，分裂成兩顆或更多顆恆星，這些恆星互繞的方式跟它們的質量有關。大致上，你看見星空中的恆星，大約有一半實際上是多星系統。
太陽黑子與太陽週期
德國科學家海因里希·史瓦貝（Heinrich Schwabe）是一位藥劑師，不過卻熱衷於天文。他決定參與當時常見的研究，尋找地球與太陽之間的行星。這項研究需要監視太陽，尋找穿越太陽盤面的黑點。麻煩的是太陽表面有其他黑點，也就是太陽黑子。為了解決這個問題，史瓦貝仔細記錄這些黑子，最後他賣掉藥局，成為全職天文學家。1843年他發表他的研究成果，他的研究不僅顯示太陽沿著自轉軸轉動，還發現太陽黑子數量變化有11年的規律週期。但是一直到1851年，天文學家才注意到他的研究成果。直到現在為止，還沒有人能清楚地解釋這個週期的成因。
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