令狐沖啊1986

宇宙十分空曠

首先，我們要知道的是，宇宙是十分空曠，根據普朗克衛星最新的觀測結果表明，目前宇宙幾乎是平坦的（在千分之六的精度上）。我們根據愛因斯坦的廣義相對論就可以推導出，宇宙的物質密度公式：

其中H是哈勃常數，可以通過觀測得到。看不懂公式沒有關係，我們只需要知道，當哈勃常數H=70 km/s·Mpc時，宇宙達到臨界密度0.9*10^（-29）g/cm^3，這個密度正好能夠時宇宙不膨脹也不收縮，這個密度大概啥水平呢？如果我們把宇宙看成是一個全部是氫原子構成的物質世界，那麼這個密度大致就是一立方米內只有一個氫原子的水平。

而如今，我們最新觀測得到的結果是哈勃常數H=67.15 km/s·Mpc，是十分接近於臨界密度所對應的哈勃常數。也就是說，目前的宇宙密度也是接近於一立方米大概也就是隻有一個氫原子的水平。

所以，有大量的氣體雲塊的地方算是物質比較聚集的地方，一旦有物質聚集，就會有引力。只不過，氣體雲塊一般都是分佈比較均勻，並不會馬上就形成恆星，或者說，形成恆星是有前提條件的。

恆星系

按照目前的理論星雲假說，恆星的形成說白了就是：

從小尺度上，尤其是從恆星系左右的尺度上來看，氣體會發生聚集的主要原因是平衡被破壞，然後在引力的作用下逐漸形成。整個過程是比較漫長，就拿太陽來說，從分子云的塌陷，到最終形成恆星，大概要經歷上億年的演變，而不是一蹴而就的。如果是比太陽還要小的恆星，那形成的過程需要更長的時間了。

至於各個行星，還拿我們的太陽系來說，太陽就佔據整個太陽系總質量的99.86%以上，也就是說，剩餘的行星等物質還不到整個太陽系總質量的0.14%。

因此，我們說，行星是太陽形成過程中剩下的一些邊角碎料，在引力的作用下逐漸形成的結果。

所以，從恆星系的尺度來看，氣體雲之所以會形成恆星，本質上是因為氣體雲自身出現了引力塌陷。如果沒有發生這樣事情，氣體雲是可以獨立存在的，並不是說一定要形成恆星。拿太陽系來說，太陽系的前身也就是尺度達到幾光年的氣體雲，後來，因為上一代恆星發生了超新星爆炸，爆炸的衝擊波導致了這片氣體雲發生了引力塌陷，才形成的太陽系。

星系

我們都知道，比恆星系尺度更大的就是星系，我們的太陽系在銀河系內部，銀河系內像太陽這樣的恆星有1500億~4000億顆而已。

而大量的恆星聚集在一起是需要引力的，只不過，科學家通過觀測發現，大部分星系周圍的恆星系跑得都比理論得要快得多。

就說太陽系吧，太陽的速度理論計算的結果是160km/s，而實際上觀測結果卻是220km/s，這裡說到的是太陽系相對於銀河系的質心的運動速度。

根據引力理論，速度越快，所需要的引力就越大。可是銀河系就那麼大，那些額外的引力從哪裡來呢？於是，科學家假設了存在一種我們沒辦法直接觀測到的物質，這就被我們叫做暗物質。它提供了額外的引力，使得星系可以聚合。後來，科學家也觀測到了一些暗物質的蹤跡，比如：通過引力透鏡進行觀測，下圖中，藍色部分就是暗物質。

通過模型計算，我們可以知道，目前暗物質的含量差不多是可見物質的5倍之多，廣泛分佈在宇宙各處。正是因為暗物質參與引力作用，也間接使得宇宙中的氣體雲塊可以結合成星系。

鍾銘聊科學

如今浩瀚宇宙裡有數不清的各種天體，比如恆星，行星等，而這些天體主要是由氣體雲和塵埃分子形成的。那麼氣體為何能聚在一起形成恆星，它們為什麼不是散開的呢？

主要是因為兩點，一是宇宙間的不均衡，比如說溫度和密度，並不是每個地方都一樣的。二是萬物之間都有引力。宇宙大爆炸之後的宇宙初期溫度是非常高的，當時的宇宙並沒有物質，仍舊是純能量。在宇宙逐漸冷卻後開始形成最基本的粒子，物質也開始形成了。

在宇宙冷卻之後，宇宙間並不是均衡的，溫度密度等都會有差異，而這種差異讓某個區域的引力會比較大，物質逐漸向這一區域靠攏聚集，雖然過程比較慢，但在漫長時間作用下效果還是非常明顯的，物質越是聚集，引力就越大，就會吸引更多的物質。到達一定的臨界值，強大的引力作用下聚集的物質（多數是氣體）開始向內坍縮，一顆恆星誕生了！

而行星的形成過程與恆星有些相似，只不過沒有恆星那麼大的質量和引力，所以不會引發核聚變。

所以，我們應該感謝宇宙間的不平衡，不完美。如果宇宙裡一切都是完美的，平衡的，分佈均勻的，就不會有如今我們見到的萬事萬物，也就不會有我們的存在！

宇宙探索

氣體也好，各種微粒也好，如果沒有外力的作用是不會散開的。

這也是一個靠日常經驗不能直接理解的現象。

我們之所以在日常生活中見到氣體會散開，是因為有空氣存在，也就是大氣層存在。而空氣是流動著的，不是靜止的，大的範圍就會形成風，而小範圍就是各種氣流。比如物體的運動，都會造成大小不同的氣流，那麼當氣體釋放到空氣中之後，自然會隨著氣流散開，這就是我們看到氣體在空氣中不會長時間聚集在一起的原因。

然而在宇宙中，是真空狀態的，不存在空氣，更不可能有氣流存在。那麼，氣體瀰漫在空間中就只有一種力影響它們的狀態，那就是引力。

引力的特性是相互吸引，而不是相互排斥，所以氣體不會散開，而是在長期的引力影響下逐漸聚集在一起，慢慢形成各種團塊。而團塊也不斷合併，漸漸聚集成了天體。

在這個過程中，也使得團塊產生了運動，這些運動逐漸集合在一起，最終形成了天體的運動，也就是自轉和公轉。

宇宙間的一切宏觀物質都受引力的作用，所有天體的演化和現象也都是源自於引力。

寒蕭99

我們這個宇宙中的物質都有扎堆的習慣，因為引力在後面推波助瀾。我們簡單來看看，恆星到底是怎麼誕生的。

恆星誕生於分子云

恆星，並非恆久不變，也有誕生、成長與消亡。

能誕生出恆星的氣體，一般我們稱為“分子云”，分子云極其稀薄，每立方厘米只有約100個氣體分子，相比於地球上每立方厘米10^17個氣體分子，簡直微不足道。而一般恆星中心的分子密度可達每立方厘米10^26個。

獵戶座的部分分子云被旁邊的恆星照亮

而如此稀薄的分子云，是如何匯聚成為恆星的？

恆星誕生的過程

首先，分子云匯聚的氫氦元素要足夠多。

在分子云受到引力作用正式收縮之前要擁有足夠的質量，這個質量極限在天文學上稱為“金斯質量”。這是由英國天文學家詹姆斯·金斯計算出的得分子云受引力收縮時能擁有的最大質量。金斯質量並不是一個定值，它與不同分子云的溫度與密度有關。

分子云收縮為恆星的過程，即當分子云的熱壓力不足以抵抗引力時，在引力的作用下發生塌縮，這一現象也稱為“金斯不穩定性”。

其次，分子云收縮一般需要一些外因觸發。

比如，兩團分子云撞在了一起，因為合併質量激增，達到了金斯質量上限；另外，也可能遭遇了附近的一顆超新星爆炸的波及，在衝擊波的作用下，使得分子云聚焦得更加密集，從而導致引力收縮。

最後，分子云在收縮的過程中會分裂成若干部分。

處於收縮中的區域，稱之為“原恆星”。越向中心收縮，旋轉速度越快，這和花樣滑冰選手收縮身體加速旋轉是一個原理：“角動量守恆”。隨著收縮的加劇，中心的壓力與溫度越來越高，當達到1000萬℃，氫元素將開始聚變為氦，中心被氫聚變點燃，一顆恆星就冉冉升起了。

而整個這一過程至少需要花費數千萬年的時間。

恆星形成的過程，揭示了第一代恆星必須都是大質量的恆星，而太陽絕對不是第二代恆星。

第一代恆星與後面的恆星最大的不同就是“金屬丰度”不同，這裡說的金屬可不是化學上說的金屬，在天文學上比氦重的元素都叫金屬，而這些金屬元素在恆星中所佔的比重，就叫金屬丰度。丰度越高，也意味著恆星越年輕。

因為在早期的宇宙中，原初分子云幾乎全是氫與氦，沒有其他更重的元素，要讓這樣的分子云收縮，需要更大的質量才行，所以形成的第一代恆星都是超大質量的，至少都是太陽質量的幾百倍以上。

而為了對抗巨大質量產生的引力，核聚變的速度就需要更快，所以雖然質量大，但消耗速度更大，這讓第一代恆星死得很快，一般不到10萬年就死亡了，形成第一批恆星坍縮後的黑洞。

總之，恆星越大，死得越快；恆星越小，活得越久。

而太陽至今才誕生50億年，所以絕對不是第二代恆星，一般常見的說法是第三代恆星，而判斷標準就是根據“金屬丰度”。

總結

還好我們宇宙中的氣體不喜歡總是散開，不然這個宇宙可真是空空蕩蕩，毫無生氣了。

想法捕手

在宇宙中，氣體含量最多的當然屬氫了，對於氫就有好幾種不同的狀態。比如說，在我們的整個銀河系當中，尤其是在我們銀河系的暈當中，瀰漫著大量的溫度極高的電離氫，氣體的溫度可以達到幾百萬度甚至上千萬度。因為溫度極高，所以這些氣體的密度相對就比較稀疏，從而也不會坍縮形成恆星。

而在我們的銀河系的銀盤當中，存在著大量的中性氣體，相比較而言，因為是中性氣體，氣體沒有電離，所以溫度沒有那麼高，這些氣體會產生一種被稱之為21釐米射線的輻射，從而探測到它們的存在。這些氣體的溫度大約是在幾百度。但是通常認為坍縮形成恆星的，並不是這些中性氣體，而是溫度更低的分子氫，溫度通常大約只有幾十度。正是溫度低，從而氣體雲才可以保持一個很高的密度，最終才有可能探索成我們所看到的恆星。

所以我們可以知道，只有那些溫度很低的分子氫才有可能形成恆星。

黑洞來客

這個問題我也曾千萬次的問：我們常看到的氣體都是向四面八方擴散，比如裊裊炊煙或水蒸氣，在空氣的流動下，就會四處飄散，最後無影無蹤。可我們學過恆星演化史後，就會知道一顆直徑有140萬km的太陽，直徑有23億km的盾牌座UY，直徑可以有30億km的大犬座VY…而這些龐大的恆星竟然是由輕飄飄的氣體聚集而成，且不會分散開來，這是什麼原因呢？

恆星的形成史

當然我們後來學了物理，就知道了宇宙中遍佈萬有引力，也有未知的暗能量等神秘力量，宇宙的所有物質在各種力量的干擾下，就形成了一個個漩渦狀的運動態，而這種漩渦運動狀態存在於宇宙的大大小小的各處，我們人體中也有這些漩渦狀的生長現象。

宇宙中存在大量宇宙誕生初期的巨分子氫氣雲，密度有幾百萬個原子/cm³，直徑有50～300光年，質量可有幾千萬～幾十億個太陽質量。而普通的宇宙星系空間中的密度是0.1～1個原子/cm³。這龐大的巨分子云在繞著星系或其它大質量天體旋轉時就會形成引力坍縮，它們相互碰撞，或在超新星爆發時的伽馬射線的觸發後，與星系碰撞或星雲坍縮及擾動都會形成大質量恆星。角動量守恆會讓巨氫氣雲持續分解為更小的碎片，如果小於50倍太陽質量，就會在勢能的加熱過程中及角動量守恆過程中演化成原始恆星，還達不到核聚變程度，只有0.08倍太陽質量。在幾億年後，體積與質量會逐漸增加，核心溫度會高達幾千萬℃，此時開始氫氦聚變反應，發出刺眼的光芒。核聚變的能量使恆星停止引力坍縮，周圍的分子云殘存碎片會在引力坍縮過程中形成行星或其它天體。

當然在恆星演化過程中並沒有像地球上有如此厚厚的大氣層，更沒有空氣流動形成的風，那些龐大的巨分子云才得以在引力作用下自由坍縮聚集為龐大的恆星。如果有風，風一吹還不都散了。

弄潮科學

萬有引力定律告訴我們，“引力”是萬有的，也就是說任何有質量的物體都存在引力

雖然在廣義相對論中引力被描述為“質量扭曲時空”，但不論是萬有引力定律還是廣義相對論，它們都承認“有質量就有引力”，所以說小到一隻老鼠大到一個星球都是有引力的。

脫胎於星雲中的恆星之所以能成為恆星，就是因為大量“單個”看起來很輕的氣體分子在引力作用下坍塌導致的，因此我們不能看到“氣體”二字就天然的以為它們的質量不值一提，事實上整個地球大氣的質量都高達6000萬億噸，這些“均勻”包裹地球的大氣產生的大氣壓也是生命賴以生存的關鍵之一。

目前我們宇宙的物質密度大體上是“一立方米空間內一個氫原子”（也就是臨界密度），和這種臨界密度相比，我們看起來“稀薄”的分子云其實就算是宇宙中物質密度非常非常大的地方了。

其實星雲物質也並不是宇宙中本來就有的，那我們的太陽來說，46億年前的太陽星雲其實是上一代恆星超新星爆發後形成的殘骸星雲，這種星雲的最大特點就是內部重元素含量比較高。

具體到46億年前的太陽星雲上的重元素含量是2%到3%，正是這些看起來很少實際上並不少的重元素孕育出了地球和地球上的我們，所以說組成我們每個人的原子在46億年前都是太陽星雲中的一部分。

看起來稀薄實則“稠密”的太陽星雲在受到臨近超新星爆發的影響下開始了局部坍塌，這種坍塌導致星雲某一區域的密度突然增加進而產生高溫和高熱的原行星盤，這個行星盤的中央則是處於“孕育”階段的太陽。

宇宙觀察記錄

宇宙中的恆星都是從星雲中探索而成的，而星雲本身就是星際塵埃和其他氣體，這些星際塵埃和氣體雖然單個質量非常小，但宇宙中的星雲直徑已經達到了光年級別，如此大尺度下的星雲總質量也是十分驚人的，但星雲的密度非常小，只有距離星雲足夠遠才能看到星雲的全貌。

星雲內部的密度並不是相同的，因而在星雲某些地方的氫氣會因為密度太大而慢慢發熱，這些發熱的氫氣會帶動周圍的物質一起發熱，之後萬有引力定律就會將這些塵埃氣體聚集在一起形成恆星盤，恆星盤中央的物質溫度會急劇升高進而在引力的作用下成為一個原恆星。

原恆星隨著時間的推移會繼續吸引其他物質從而增加質量，質量達到一定程度之後原恆星的內部溫度也會達到上千萬度，在上千萬度的高溫和質量帶來的高壓下，原恆星內部的氫元素就會發生核聚變反應，慢慢的原恆星就會從內部被慢慢點燃最後蔓延到整個恆星。

恆星形成之後靠著自身質量牢牢的凝聚在一起，構成恆星的氫和氦也會在高溫高壓下不斷聚變，而恆星形成之後原恆星盤剩下的物質夜會在恆星引力的作用下慢慢聚攏成岩石行星或者氣體行星。

宇宙中的星雲並不是不會散開，實際上星雲會隨著時間的流逝而慢慢變大，內部密度也會進一步減小，但是星雲本身巨大的體積就決定了星雲不可能在短時間內消散，而星雲內部密度較大的塵埃雲同樣受到引力的約束，所以當質量足夠多時候，稀薄的星雲內部就會產生恆星。

宇宙探索未解之迷

這個問題不難的：

1、氣體都沒有，也就無所謂的聚散

正如你我抬頭仰望星空那樣，宇宙給人的感覺就是——空。大部分的宇宙空間沒有天體，雖然不是絕對真空，但是遊蕩於宇宙間的氣體分子或者原子也幾乎沒有，外太空是最接近真空的空間，氣體都沒有，也就所謂聚散。

2、氣體聚集形成恆星或者行星已經在宇宙起源時期就完成了。

宇宙起源目前是一直困擾科學家的難題，星雲學說認為：原始的宇宙是由充滿氣體和塵埃的原始星雲構成，某天受到了大爆炸或者其他某種擾動，構成原始星雲的氣體和塵埃開始聚集，中心的密度也會越來越大。聚集的質量越大，就吸引著更多的氣體和塵埃過來。

以太陽系為例，中心區域質量最大形成了太陽，周圍圍繞著太陽旋轉的星雲也在聚集，形成了各個行星和衛星。

當然如果質量很大，在聚變結束後，由於引力塌縮，形成黑洞，周圍的氣體、光等完全被吸收，像地球這樣的天體在周圍還吸引著一層大氣，就是大氣層，更小的天體如月球，由於引力很小，在誕生後就無法吸引住周圍的氣體了，就沒有大氣層。

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核先生科普

宇宙中看起來是一團氣體的恆星和行星，其實內部肯定是有重物質存在的，而且越接近星體核心的物質就越重，只有這樣才能有足夠的向心力凝聚力，有些行星表面沒大氣層基本上是該星球的向心力不夠或臨近星球的向心力過大才造成氣體逃逸了。

也只有具有足夠向心力的恆星才能保證星球表面的氫氣有足夠的密度，才能維持聚合反應的條件。

向下一層應該有氦氣的聚合，再有鋰汽的聚合，鈹汽的聚合，以此類推，越是向裡就是越重的物質聚合，也有混合的岩漿。

在我們生存的地球，大氣層是由合適的向心引力維繫住的，其內部也一直髮生著聚合反應，當然，重元素的聚合並不釋放能量。

曾看到有個帖子說重金屬是高密度星球上聚合然而散落在宇宙中的。實際上我們地球上的重金屬是來自礦藏，源於岩漿的，大家覺得呢？而地球上的水主要也是地球自產的，其中包括岩石風化而遊離出來的水。列位看官以為呢？

關鍵字: 空曠 宇宙 科學