太空：它是什麼、包含什麼以及看起來是什麼樣子
我們對太空了解多少？其實，並沒有我們想要的那麼多。每次你打開觀星應用時，可能都會驚訝於裏面能找到如此多不同的天體。但如果我們告訴你，所有這些行星、恆星和其他可觀測天體只佔宇宙總內容的不到5%呢？
內容
- 關於太空需要了解的事：速覽
- 什麼是太空？
- 什麼是外太空？
- 早期太空是什麼樣子的？
- 太空中有什麼？
- 什麼是太空天體？
- 我們現在如何研究太空？
- 初學者如何探索太空？
- 太空天氣
- 關於太空我們知道什麼：簡短總結
近年來，天文學家對早期宇宙、系外行星大氣、黑洞以及宇宙學中一些最大的矛盾有了更多瞭解。但隨着我們的研究深入，太空並沒有變得更簡單——每一次突破都會揭示出新的知識空白。讓我們總結一下目前關於太空已知的內容。
關於太空需要了解的事：速覽
- 太空始於地球大氣層之外，通常以海拔約100公里處的卡門線作爲標誌。
- 太空接近真空，但並非空無一物：它包含粒子、輻射、塵埃、氣體、磁場和宇宙射線。
- 從地球上看，太空大多是黑色的，因爲那裏沒有大氣來散射光。
- 普通物質佔宇宙的不到5%；其餘是暗物質和暗能量。
- 太空包含行星、衛星、小行星、彗星、恆星、星雲、星系、黑洞、類星體和其他天體。
- 可觀測宇宙從地球向各個方向延伸約465億光年。
什麼是太空？
太空是一個近乎完美的真空，沒有空氣。它並不是空的：其中包含許多形式的輻射，以及漂浮在虛空中的氣體、塵埃和其他物質粒子。這些物質的密度在不同地方變化很大：行星際空間、恆星際空間和星系際空間與地球大氣相比都極其稀薄，但它們並不是完全相同的環境。
太空看起來是什麼樣子？
太空本身看起來是黑色的，因爲它接近真空，沒有像地球大氣那樣散射陽光的大氣層。但黑色並不意味着空無一物。在這片黑暗背景下，我們可以看到明亮的天體，如月球、行星、恆星、衛星，有時還能看到彗星。望遠鏡和航天器能揭示更多：星團、發光星雲、遙遠星系，以及其他肉眼看不見的暗淡天體。另一個有趣的問題是，爲什麼太空中所有天體的合光不會讓我們的夜空變成明亮的白色——如果你想知道答案，請查看關於奧伯斯佯謬的文章。
什麼是外太空？
從我們地球上的視角來看，外太空就是位於地球大氣層之外的一切。然而，太空並不是從一個清晰的物理邊界開始的：大氣會隨着高度增加逐漸變得稀薄。
最廣泛使用的傳統邊界是卡門線，位於平均海平面以上約100公里處。一些組織，包括NASA和美國空軍，則使用80公里這一較低標準。這些都是實用和歷史上的約定，而不是一個單一的自然邊界。在這些高度以上，空氣變得過於稀薄，依靠空氣動力升力的普通飛機無法飛行。
外太空結構
外太空可以分爲幾個區域。這些區域受到引力、輻射、等離子體流、磁場和物質密度的影響。
- 地球空間是靠近地球的外太空區域。它位於地球高層大氣與地球磁場最外緣之間。
- 行星際空間是太陽系內的外太空。它由太陽風定義，太陽風形成日球層——圍繞太陽及其行星的巨大“氣泡”。在日球層頂（日球層的外緣），它過渡到恆星際空間。
- 恆星際空間是一個星系中恆星系統之間的物理空間。它充滿了星際介質，主要由氣體、塵埃、宇宙射線和磁場組成。
- 星系際空間是星系之間的物理空間。它非常接近完全真空，但並非完全空無一物：其中含有極其稀薄的電離氣體，並主要受引力和大尺度物質分佈影響。
早期太空是什麼樣子的？
早期太空充滿了由粒子和輻射組成的發光等離子體——當時還沒有恆星、行星或星系。隨着宇宙膨脹和冷卻，物質開始聚集，最終形成了第一批恆星和星系。
詹姆斯·韋布空間望遠鏡帶來了我們對太空認識中近年最大的變化之一。JWST已經發現並研究了大爆炸後僅約2.8億到3億年就存在的星系。其中一些早期星系看起來比許多天文學家在韋布之前預期的更明亮、更大質量或更成熟。JWST的觀測還揭示了GN-z11星系中存在一個活躍進食黑洞的跡象，我們看到的是它在大爆炸後約4.3億年時的樣子。這些發現並沒有“打破宇宙學”，但確實挑戰了早期關於第一批星系和黑洞形成速度的預期。
太空中有什麼？
科學家認爲，宇宙由普通物質、暗物質和暗能量組成。
普通物質
普通物質，也稱爲常規物質或重子物質，由質子、中子和電子組成，它們構成了我們周圍每一個可見物體。我們能看到的一切——恆星、行星、樹木、動物和人類——都由普通物質構成。
但並不是所有普通物質都可見。相當一部分重子物質以熾熱、稀薄氣體的形式分佈在星系和星系團之間，難以直接觀測。普通物質在宇宙中的比例小得令人驚訝（約5%）。
暗物質
暗物質不發射、吸收或反射電磁輻射，因此無法被直接看見。科學家通過它對普通物質的引力作用推斷其存在。例如，旋渦星系旋轉得如此之快，僅靠可見物質的引力不足以把它們束縛在一起——如果沒有暗物質，它們會直接飛散。暗物質總共被認爲約佔宇宙的27%。可能的候選者包括：
- WIMP（弱相互作用大質量粒子）：假想粒子，質量會比構成普通物質的粒子重得多。它們主要通過引力和弱核力相互作用，這意味着它們幾乎可以不留痕跡地穿過物質。
- 軸子：理論粒子，質量極輕且相互作用非常弱。它們最初被提出是爲了解決粒子物理中的一個數學問題，後來成爲主要暗物質候選者之一。
- 惰性中微子：假想中的較重版本中微子。與普通中微子不同，它們除引力外不會通過已知力相互作用。
暗能量
暗能量可以被視爲太空本身的一種屬性。科學家常將其描述爲宇宙學常數或真空能。它與一種使宇宙膨脹隨時間加速的能量形式有關。
科學家提出暗能量這一概念，是爲了解釋爲什麼宇宙不僅在膨脹，而且膨脹速度還在增加。目前，科學家尚未定義其本質和起源：這裏的“暗”更意味着“未知”，而不是像暗物質那樣字面上的黑暗。據估計，暗能量約佔宇宙的68%。
現代巡天項目，如DES、DESI和Euclid，正在幫助科學家更精確地繪製宇宙膨脹歷史。DESI數據提供了一些有趣線索，暗示暗能量可能隨時間演化，但這一點尚未被證明。Euclid預計將在未來幾年提供強大的宇宙學數據，儘管它尚未解決暗能量問題。
什麼是太空天體？
太空並不空——它充滿了各種大小的天體，從微小岩石到巨大的星系長城。讓我們從較小的天體——行星、衛星和彗星——開始，再向外探索恆星、星系和最大的宇宙結構。
行星、衛星和小天體
我們對宇宙的探索從近處開始——也就是太陽系，我們直接的宇宙鄰域。在這裏，我們能找到行星、衛星、彗星，以及位於火星和木星之間的一整條小行星帶。天文學家還發現了圍繞遙遠恆星運行的系外行星，甚至還有來自其他恆星系統、穿過太陽系的星際彗星。
行星
行星是圍繞恆星運行、質量足以讓自身引力將其拉成近似球形，並已清除其軌道附近其他碎片的天體。在太陽系中，行星主要有兩種類型：
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巖質行星，或類地行星，包括水星、金星、地球和火星。這些小而緻密的行星主要由硅酸鹽、岩石和金屬組成。水星雖然是行星，卻有一條由鈉原子組成的稀薄“尾巴”，這些鈉原子被太陽風掃走，使它呈現出類似彗星的外觀。金星也已知擁有離子尾。
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巨行星包括木星、土星、天王星和海王星。木星和土星是真正的氣態巨行星，主要由氫和氦組成，而天王星和海王星則被歸類爲冰巨行星，除氫和氦外，還含有大量水、氨和甲烷。
你是否曾好奇太陽系中哪顆行星最符合你的氣質？參加我們的測驗，發現你的靈魂行星！
我們還有矮行星——它們是圍繞太陽運行的小型世界，但與“正式”行星不同，它們尚未清除軌道附近的碎片。因此，它們通常被排除在太陽系主要行星“殿堂”之外。最著名的是冥王星，但還有其他幾顆，如鬩神星、妊神星、鳥神星和穀神星。
在太陽系之外，天文學家已經發現了數千顆系外行星——圍繞其他恆星運行的世界。截至2026年，NASA系外行星檔案列出了超過6200顆已確認系外行星。
天文學家還探測到一些成分異常的行星——其中包括一顆被認爲富含碳、可能形成大量類鑽石物質的世界。請在我們的文章中瞭解更多關於這個以及許多其他奇特太空天體的信息。
衛星
衛星是圍繞行星或其他非恆星天體（例如小行星）運行的天然天體。地球只有一顆衛星，而一些行星有幾十顆——甚至數百顆——衛星，另一些則完全沒有。
- 截至2026年初，土星以285顆已確認衛星領先，但隨着天文學家在巨行星周圍發現新的小衛星，衛星數量會不斷變化。木星也擁有龐大的衛星家族，而兩顆行星之間的領先位置近年來已經發生過變化。
- 如果按大小排列太陽系中的所有衛星，前五名中有三顆——木衛三、木衛四和木衛一——圍繞木星運行。另兩顆是泰坦（土星最大的衛星）和我們的月球，月球自豪地排在第五位！
小行星
小行星是約46億年前太陽系形成後留下的岩石殘餘。大多數小行星在小行星帶中運行，位於火星和木星之間，大小從微小巨石到像穀神星這樣的矮行星不等。
- 一些小行星偶爾會接近地球。一個著名例子是阿波菲斯，它將在2029年4月13日從距離我們星球約32000公里處掠過，比許多地球同步衛星還近，約爲月球距離的十分之一。在有利條件下，它可能會在一些地區用肉眼可見。查看我們關於阿波菲斯的文章，瞭解更多詳情。
彗星
彗星是沿高度拉長軌道運行的冰質天體。許多彗星來自遙遠的奧爾特雲，其他來自柯伊伯帶，還有少數來自太陽系之外。
在1I/奧陌陌和2I/鮑裏索夫之後，3I/ATLAS彗星成爲第三個確認觀測到穿過太陽系的星際天體。這樣的天體尤其有價值，因爲它們攜帶着來自其他行星系統的物質。爲什麼彗星會有如此壯觀的尾巴，它們又告訴我們關於太陽系的什麼信息？請在我們關於彗星的文章中瞭解答案。
恆星和星雲
恆星是一個巨大的熾熱發光氣體球——主要由氫和氦組成——由引力束縛在一起。在它的核心，原子通過核反應發生聚變，釋放出巨大的能量，使恆星發光。恆星誕生於星雲之中，星雲是巨大的氣體和塵埃雲，引力會把物質拉攏在一起，直到核聚變被點燃。
- 最不尋常的星雲之一是迴旋鏢星雲，位於半人馬座方向，距離約5000光年。它的內部是宇宙中迄今發現的最寒冷之處，溫度爲–272 °C，只比絕對零度高一度。
形成後，恆星會發光數十億年，然後以不同方式走向生命終點。有些會成爲白矮星——暗淡而緻密的恆星遺骸。一個著名例子是明亮的天狼星，它實際上是一個雙星系統：熾熱明亮的主星天狼星A，以及一顆暗淡的白矮星天狼星B。質量更大的恆星可能會坍縮成中子星，直徑只有約20公里，甚至坍縮成黑洞，其引力強到連光都無法逃脫。
- 仍在發光的最古老恆星之一是HD 140283，這是一顆位於天秤座的次巨星，暱稱爲瑪土撒拉星——得名於據說活了969歲的聖經人物。它的年齡估計約爲120億到130億年，可能幾乎和宇宙本身一樣古老。
若想更好地瞭解恆星如何演化——從在星雲中誕生到壯觀終結——請查看我們的恆星生命週期信息圖。
黑洞
黑洞是宇宙中最極端的天體之一。當大量物質被壓縮成一個極其緻密的天體時，就會形成黑洞，產生強到任何東西——甚至光——一旦越過黑洞邊界（稱爲事件視界）就無法逃脫的引力。
科學家主要通過兩種方式研究黑洞。一種是探測引力波——黑洞或中子星碰撞時在時空中產生的微小漣漪。LIGO、Virgo和KAGRA等觀測站可以接收到來自深空的這些信號。
另一種方式是拍攝黑洞極其詳細的圖像。事件視界望遠鏡已經拍攝到了M87星系中心超大質量黑洞周圍的陰影，以及銀河系中心黑洞人馬座A*的圖像。
星系和類星體
星系是由數十億顆恆星組成的巨大系統，它們與氣體、塵埃和暗物質一起被引力束縛。
- 我們自己的太陽系位於銀河系中，其明亮的星帶可以被看到橫跨夜空。
- 最近的大型鄰居仙女座星系如此巨大而明亮，在黑暗天空下可以用肉眼看到。
像恆星一樣，星系也有自己的生命週期。類星體被認爲代表了星系演化早期階段的活動星系核，當時中心超大質量黑洞以驚人的速度吞噬周圍物質。這個過程會釋放出非凡的能量，使類星體成爲宇宙中最明亮的天體之一。
- 位於室女座的類星體3C 273是有史以來發現的第一個類星體，並且仍然是從地球上看最明亮的類星體（視星等12.9）。射電觀測顯示其亮溫高達10¹³ K（10萬億°C）——這是輻射強度的度量，而不是實際等離子體溫度。
- 類星體APM 08279+5255位於天貓座方向，距離120億光年，周圍環繞着一片巨大的水蒸氣雲，其中水的質量約爲地球所有海洋質量的140萬億倍。
大尺度結構
星系並不是孤立漂浮的。它們會聚集成像本星系羣和室女座星系團這樣的星系羣和星系團，而這些又屬於更大的結構，如拉尼亞凱亞超星系團。
- 武仙－北冕座長城，簡稱長城，是宇宙中最常被討論的候選大尺度結構之一，儘管其地位仍有爭議。它可能橫跨數十億光年（相比之下，銀河系直徑約爲100000光年），並可能包含大量星系。它位於約100億光年之外，方向在武仙座和北冕座之間。
查看我們的信息圖“測量太空中的距離”，更好地理解光年、月球距離和天文單位等測量單位。
我們現在如何研究太空？
現代天文學不再只基於可見光。不同儀器揭示宇宙的不同部分。
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詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）研究第一批星系、恆星形成區域和系外行星大氣。
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LIGO、Virgo和KAGRA探測黑洞和中子星併合產生的引力波。
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事件視界望遠鏡拍攝超大質量黑洞周圍區域的圖像。
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DES、DESI和Euclid繪製星系和宇宙結構，以研究暗物質、暗能量和宇宙膨脹歷史。
這些工具共同幫助科學家比較多種證據：光、引力、粒子以及星系的大尺度分佈。
初學者如何探索太空？
你不必是專業天文學家也能探索太空。許多遙遠天體——包括恆星、行星，甚至一些星團和星系——都可以用肉眼看到。
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太空天氣
太空不僅是觀測對象。它還通過太空天氣直接影響地球——太空天氣是由太陽活動引起的近地空間環境變化。太陽耀斑和日冕物質拋射會擾亂地球磁場，導致地磁暴和明亮的極光。
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什麼是太空：常見問題
太空看起來是什麼樣子？
太空大多是黑暗的，因爲那裏幾乎沒有物質像地球大氣那樣散射光。但它並不是空的，也不是完全黑的：它包含恆星、行星、衛星、星雲、星系、塵埃、氣體，以及不可見形式的物質和能量。從地球上看，太空像是佈滿星星的黑暗天空；通過望遠鏡，它會展現出彩色星雲、發光星系、星團和其他深空天體。
我們能看向太空多遠？
從地球上，我們可以觀測到任何方向上距離在465億光年以內的行星、恆星和星系。這一區域被稱爲可觀測宇宙。
太空有多古老？
目前對宇宙年齡的最佳估計約爲138億年。爲了幫助你想象宇宙的歷史，我們把它壓縮成1個地球年，製作成了宇宙日曆。請在我們的信息圖中查看。
太空從哪裏開始？
太空並不是從地球表面以上某個明確高度開始的。一個被廣泛接受的邊界是卡門線，由FAI（國際航空聯合會）設定爲100公里。一些組織，如NASA和美國空軍，則使用略低的80公里界限。選擇這些高度是因爲在它們以上，大氣過於稀薄，無法爲飛機機翼產生足夠升力，這意味着空氣動力飛行不再可能——只能依靠軌道或火箭推進。
太空和宇宙有什麼區別？
太空是宇宙天體之間近乎完美的真空。它包含輻射、氣體、塵埃和其他稀疏物質，但沒有空氣。宇宙則廣泛得多：它包括空間、時間、物質、能量以及支配它們的物理定律。簡單來說，太空是宇宙中的“地點”部分——而宇宙是“一切”。
太空有多大？
當我們談論太空的大小時，通常指的是可觀測宇宙——我們能看見並測量的部分。據估計，它從地球向任何方向延伸約465億光年。如果我們把它想象成一個圍繞我們星球的球體，其直徑約爲930億光年。使用我們的信息圖找到我們在可觀測宇宙中的位置。
太空的溫度是多少？
外太空的基準溫度由宇宙微波背景（CMB）輻射決定，它是大爆炸的餘輝。其對應溫度約爲2.7 K（−270 °C）。然而，太空中的物體可能更熱或更冷，取決於它們是否靠近恆星、處於陰影中，或被輻射加熱。
太空是什麼顏色？
從地球上看，太空呈黑色。但如果宇宙中有數十億顆恆星，爲什麼夜空不是明亮的白色？這一奇特現象被稱爲奧伯斯佯謬；請在我們的專題文章中瞭解可能的解決方案。
爲什麼聲音不能在太空中傳播？
聲音是一種機械波，需要介質（如空氣或水）來傳播。普通聲音無法以壓力波形式在太空真空中傳播，因爲那裏沒有像空氣那樣緻密的介質。這就是爲什麼太空通常被認爲是寂靜的。
太空完全寂靜嗎？
雖然太空是真空，但它並不是完全空的：其中充滿了等離子體，即帶電粒子。這些粒子可以產生（或受）電場和磁場影響，因此能夠傳遞磁聲波——等離子體中的聲波等價物。它們人耳聽不見，但可以被航天器記錄並轉換成可聽音軌——一些聽起來很奇怪的“太空音樂”。
關於太空我們知道什麼：簡短總結
太空是一個近乎完美的真空，其中有輻射、等離子體、氣體、塵埃和其他物質粒子漂浮。宇宙的估計年齡約爲138億年。可觀測宇宙從地球向任意方向延伸約465億光年，直徑約930億光年。宇宙中的一切通常用普通物質、暗物質和暗能量來描述；科學家仍在研究後兩者的本質。詹姆斯·韋布空間望遠鏡、引力波觀測站、事件視界望遠鏡和其他巡天項目的最新發現，讓我們對太空的圖景更加清晰——但許多最大的問題仍然未解。
太空浩瀚到難以想象，但每個晴朗的夜晚，你頭頂上都能看到它的一部分。使用Sky Tonight，你可以識別當前位置當前可見的恆星、行星、星座、衛星和其他天體。
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