珠星纪

属于远古的星辰崇拜早早的被工业革命击败，很难讲现代人对天体物理能有多少人发自内心的去热爱，BBC却将《恒星七记》讲的引人入胜。很久没有被一部纪录片感动到热泪盈眶了。恒星生命的循环揭示了宇宙元素的起源，而恒星生命的结束却释放出地球生命最基础的部分，原来我们都是天上的星星。为什么先贤那么喜欢仰望星空？还有什么比仰望星空更浪漫的吗？

#恒星七纪#

BBC出品，质量有保证。与《行星旅行指南》相辅相成，这部片子讲述了恒星所经历的一生，极宏伟，极减压。超爱片子中的这句话：“We are stardust，or rather, less romantically, nuclear waste。你我皆星尘,或者不那么浪漫的说，是核废料。”

诞生于星云，成年后列位主序带，永不停歇的核聚变，晚年膨胀成红巨星，内核塌缩成白矮星，经历超新星的垂死挣扎，最后变身中子星，无限的塌缩推开通往黑洞之门，即使是寿数百亿年的恒星也非永恒，必须经历死亡才能重生，这是宇宙的铁律，也许也是造物主的铁律。

观影笔记如下，照例在上下班途中看完此片，常常于拥挤的地铁人群中产生荒诞感：也许只有生命短暂如人类，才会执念于贪欲。

1. 恒星的诞生

昴星团Pleiades，年仅1亿岁，非常年轻的星团。星云是恒星诞生的摇篮，云团受压，密度变大，引力发挥作用，云团坍塌，引力使气体和尘埃快速向中心聚集，中心密度更大，温度上升，到达临界温度1500万度后，恒星内核出现核聚变反应，发出耀眼光芒，A star is born。

每个氢原子中心有一个质子proton，质子周围是一个电子electron沿某种轨道环绕质子运动，在足够的热量与压力作用下，绕转的电子会被从中心质子旁剥离，足够多的原子被剥离电子，就创造了一团等离子体plasma。极端条件下一个链式反应发生。带正电荷的质子互相乱窜但互相排斥保持距离，能量足够时它们互相撞击，有时合为一体，这就是聚变反应。当四个氢质子最终发生聚变时，它们创造出新元素，氢元素变成氦元素并释放巨大能量。这发生于恒星诞生之初，根据能量守恒定律，新生氦元素质量略轻于创造它的四个氢原子，反应中丧失的质量转换为能量，一点点质量就能创造巨大的能量。

核聚变不光促成恒星诞生，并维持它们生存。

现代天文学之父哥白尼1543年出版《天体运行论》颠覆地心说。

太阳不光是太阳系的中心，更创造了太阳系。The birth of a star leads to the birth of any planets that surround it.一颗恒星的诞生会触发它周围行星的诞生。

行星是形成恒星时气体和尘埃的遗骸。

2. 成年期

伽利略发现太阳黑子并发现黑子会移动，证明太阳在旋转。太阳会喷射太阳风，太阳风是抛向太空的带电粒子流，当它们撞上大气层时就会产生极光，太阳风形成太阳系的边界，使太阳系行星免受银河辐射及宇宙射线的伤害，这就是日球层heliosphere。

赫茨普龙和罗素把恒星按温度和光度排列在一张图上，即赫罗图。假设它们与地球距离相同，一个轴代表恒星亮度，另一轴代表恒星温度，从高温的蓝白星到较冷的红星，几乎所有恒星都落在图中央的对角线上，这条对角线被称为主序带，主序带上的恒星都尚处中年，其两侧还有两小群恒星。太阳及其他主序带上的恒星都还在燃烧氢，一旦燃尽就会死亡，外层会膨胀，脱离主序带成为红巨星red giant star。

3.红巨星

大角星ARCTURUS是一颗红巨星，就在大熊座北斗七星的末端。红巨星会逐渐膨胀，温度下降，从蓝色或白色恒星变成红色恒星。

恒星一生大部分时间都在把氢聚变成氦，这一过程提供了抵抗引力的压力，当内核的氢用尽，仅剩下纯氦，就没有了能量来源，内核开始塌缩，塌缩过程中温度在引力作用下上升，温度升高到足以使核心外围壳层发生核聚变，即壳层氢燃烧。这种新的能量来源会导致恒星外层大气膨胀，恒星成为红巨星。未来太阳的演变红巨星过程会先膨胀到水星轨道，吞没水星，届时将比现在的太阳亮一千倍。继续膨胀，经过约几百万年膨胀到金星轨道，吞没金星，然后向着地球而来，此时应比现在太阳亮三千倍，比现在大260倍，最终吞没地球。此后约五十万年，太阳温度升高到足以开始进行氦聚变。恒星进入新的阶段，氦元素在恒星内核产生聚变并产生碳和氧。

4.白矮星white dwarfs

天狼星Sirius，也叫大犬星，是夜空最亮的星星，属于大犬星座Canis Major，有伴星天狼星A，天狼星B，被称为白矮星。

氦核燃尽后，白矮星的活动也会停止。

白矮星是密度大的难以想象的小型天体，会比它最开始的密度高数百万倍。量子力学的原理运用到恒星上，阻止它们塌缩的原因是粒子间产生了压力，抵抗了引力作用。

5. 超新星Supernovae

超新星是宇宙中大部分大质量恒星爆发性的、激动人心的死亡挣扎。每个星系每个世纪只有两三颗超新星。

弗雷德.霍伊尔认为元素的起源也许与超新星有关。大质量恒星对抗引力时创造了几个条件：恒星进行一系列核聚变，一轮聚变产生的灰烬成为下一轮核聚变的燃料。质量最大的恒星可以一层层聚变越来越重的元素并产生能量对抗不断向内拉的引力，先是氖、镁和大量氧，然后是硅和硫，最后中央是铁组成的核，聚变停止。当铁核达到临界质量时，恒星开始塌缩，然后反弹，反弹撞击到周围圈层，点燃了一次超新星爆发。超新星爆发可以产生某些比铁元素更重的稀有元素，它们被抛射到宇宙中，构成人类的元素都是从垂死恒星中诞生的。We are stardust，or rather, less romantically, nuclear waste。你我皆星尘,或者不那么浪漫的说，是核废料。The stars ARE like gods，they are the creators of us。恒星就像上帝，它们是造物主。

Stars born from collapsing clouds of dust and gas；Bursting into life，to shine for millions or billions of years；Bloating in old age to become Red Giants；Their cores contracting into White Dwarfs；The most massive ones exploding as supernovae；flinging the elements they‘re created out into space；to form the materials for the next generation of stars；尘埃和气体云塌缩，产生了恒星；点燃生命之火，闪耀几百万甚至几十亿年；晚年膨胀，成为红巨星；它们的内核收缩，变成了白矮星；质量最大的恒星爆发，成为超新星；将它们制造出来的元素抛射到宇宙深处；这些元素将为孕育下一代恒星的原材料；

6.中子星Neutron star

兹威基最早假设中子星的存在。射电天文学使之真正被发现。蟹状星云脉冲星，正好位于一颗超新星爆发以后的遗骸中，是其残留的内核。兹威基预测，伴随着超新星爆发，大质量恒星塌缩，释放的能量足以将原子挤到一起填满所有空间。这个塌缩发生在数秒之间。在超新星的爆发上，最先发生的是铁核内爆，密度变高，质子和电子被挤到一起并形成中子。原子中的空间被挤掉，最终剩下的是一个由中子组成的球。它极其致密，被称为中子星。其形成过程中磁场增强，强度是太阳磁场的数十亿倍。中子星的发现有力证明了理论物理的力量。

7.黑洞Black Holes

爱因斯坦理论在极端情况下才会出现黑洞，他本人不相信其存在。

黑洞是宇宙中的一点，在它周围引力非常强，任何东西，连光线都不能逃离。这个空间的边界叫事件视界。在里面，所有事物都无法被外面的观察者看到。科学家认为它诞生于超大质量恒星的死亡。极少数内核极大的超新星爆发并内核塌缩，不会成为中子星，而是不断塌缩。黑洞引发的无穷密度，体积为零，也曾发生于宇宙开始的阶段。这正是艾伦.德雷斯勒博士研究方向：The idea that the universe had a creation event from a scientific perspective was a revolutionary idea。Ever bit as remarkable a revolution as the idea that the Sun and not the earth was the center of the solar system。Scientists call it the Big Bang。

从科学的角度来看，宇宙起源于创世事件，这是一个革命性的观念。其革命性与发现太阳系的中心是太阳而非地球不分伯仲。科学家称之为大爆炸。

It was here，at the beginning of the universe the scientists found the answer to theultimate question about the lives of stars。

正是这里，宇宙诞生之时，科学家发现了关于恒星生命周期的根本问题的答案。

From this very early instant，came a primordial soup of energy and matter that had to cool before it could become the elements of hydrogen and helium that made everything else in theuniverse we know today。

大爆炸之初产生了原始能量和物质的浓汤，它们冷却后形成了氢和氦，而这两种元素铸就了如今宇宙中我们所熟知的一切。

So how lucky we are to be here on this planet with this beautiful transparent atmosphere that allows us to admire the majestic display of the starry night。

因此我们是如此的幸运生活在大气层美丽而透明的星球上，使我们能够仰望这星光闪耀的恢弘夜空。

你认为自己对太阳了如指掌吗?不妨再好好思考一下。以下是10个关于太阳的知识，没有特定的顺序，有些你可能已经知道，还有一些你可能闻所未闻。 1.太阳就是太阳系 我们生活在这颗行星上，所以我们认为它是太阳系中平等的一员。但这与事实相去甚远。事实是，太阳的质量占太阳系质量的99.8%，那剩下的0.2%大部分来自木星。所以地球的质量只占据太阳系中极其微小的一部分，我们在太阳系中真的微不足道。 2. 太阳主要由氢和氦组成 如果你能分解太阳，把它的各种元素堆积起来，你会发现它74%的质量来自氢，24%是氦。剩下的2%包含了微量的铁、镍、氧以及太阳系所拥有的其他元素。换句话说，太阳系主要由氢构成。 3.太阳十分明亮。 我们知道一些巨大而明亮的恒星，比如海山二星和参宿四。但它们非常遥远。我们的太阳是一颗相对明亮的恒星。如果你把距离地球17光年以内的50颗最近的恒星拿来做比较，太阳绝对会是第4亮的恒星，这样的成绩看起来还不错。 4. 太阳很大，也很小 太阳是一个直径为地球直径109倍的巨大球体。你会发现，太阳内部可以容纳130万个地球，或者需要把11,990个地球摊平才能覆盖太阳表面。但是宇宙中总是天外有天，我们所知道的最大的恒星如果放在太阳系中心，其半径几乎可以到达土星。 5. 太阳正处于中年时期 天文学家认为太阳及太阳系行星大约在45.9亿年前从太阳星云中诞生。太阳现在正处于主序阶段，慢慢地耗尽它的氢燃料。但在大约50亿年后，太阳将进入红巨星阶段，它将膨胀并吞噬内行星——可能也包括地球。它的外层会剥落，然后收缩为一个相对较小的白矮星。 6. 太阳内部是分层的 太阳看起来像一个燃烧的火球，但实际上它是有内部结构的。能被我们看到的可见表面叫做光球层，其温度大约为6000开氏度。它的下面一层是对流区，在那里，热量从太阳内部缓慢地传到太阳表面，冷却后的物质呈柱状回落。这个区域从太阳半径的70%处开始。在对流区下面是辐射区。在这个区域，热量只能以辐射的形式传播。太阳的核心从太阳中心延伸到0.2太阳半径。这里的温度达到1360万开氏度，氢分子聚变为氦。 7. 太阳在不断升温，地球上所有的生物都会因此灭绝 我们感觉太阳好像一成不变，但事实并非如此。实际上，太阳正以每10亿年变亮10%的速度升温。10亿年后，不断升温的太阳将会导致液态水不能存在于地球表面，我们所知的地球上的生命将永远消失。细菌可能仍然生活在地下，但地球表面将被烧焦，杳无人际。再过70亿年，太阳就会达到红巨星阶段。届时，它将膨胀并吞没整个地球。 8. 太阳的不同部分以不同的速度旋转 与行星不同，太阳是由氢气组成的巨大球体。正因为如此，太阳的不同部分以不同的速度旋转。通过追踪太阳黑子在太阳表面的运动，可以知道太阳表面旋转的速度。赤道地区需要25天完成一次自转，而两极地区则需要36天，太阳内部似乎需要27天。 9. 太阳外层大气比表面温度高 太阳表面的温度达到了6000开尔文，但这实际上比太阳的大气层温度要低得多。太阳表面之上是大气层区域，称为色球层，那里的温度可以达到100000 开尔文，但这与日冕相比不足为道。日冕是一个离太阳表面更为遥远的区域，它的体积甚至比太阳本身还要大。日冕的温度可以达到100万开尔文。 10.有航天器正在观测太阳。 观测太阳的航天器中，最为著名的是太阳和日球层探测器（SOHO），它由美国宇航局和欧洲航天局建造，于1995年12月发射。从那时起，SOHO一直在不断地观测太阳，并发回了无数图像。一次任务是美国宇航局的“日地关系观测台”（STEREO）观测卫星。实际上，这是两个卫星，在2006年10月发射。这对孪生观测卫星从两个不同的有利位置观察太阳的活动，以获得太阳活动的三维视角，让天文学家们能更好地预测太空天气

每个氢原子中心有一个质子，在质子周围是一颗电子，沿某种轨道环绕质子运动，在足够热量与压力下，环绕的电子会被从中心质子庞剥离，足够多原子被剥离电子，就创造一团等离子汤，分离的粒子形成一锅汤，如果能符合一些极端条件不可思议的事情将发生，一个链式反应将发生，质子们四处乱窜，由于它们带正电荷互相排斥，彼此保持距离，多数时候只会擦身而过，当能量足够高时，它们会狠狠撞向对方，有些时候会合为一体，那便是核聚变反应。当四个氢质子最终发生聚变，它们创造出一种新元素，氢元素变成氦元素释放出巨大能量，这就是恒星创生之初的情形。新造的氦核，质量比用于创造它的四个氢原子小，反应中损失了部分质量，根据质能方程式，丢失的质量便是能量。太阳氢燃烧完——红巨星——膨胀吞噬周边行星包括地球——燃烧后的每个收缩形成白矮星逐渐冷却，质量最大的恒星爆发成为超新星将制造出的元素抛射到宇宙深处，这些元素又将成为孕育下一代恒星的原材料，超新星爆发后留下的内核十分致密，这就是“中子星”也就是脉冲星【能量很高，远超一颗行星提供的能源，类似恒星的天体，却被压缩到行星大小】超新星爆发大质量恒星塌缩所释放的能量足以将原子挤到一起填满所有空间。在超新星中最先发生的是铁核的内爆，将从地球大小压缩到仅仅一个小城市规模，在内爆过程中，密度将变得十分高，以至于质子和电子被挤到了一起并形成中子，原子中的空隙被挤出，最终剩下一个由中子组成的球，极其致密，被称为中子星。中子星形成过程磁场增强，强度是太阳磁场数十亿倍，随着中子星旋转，它南北极将发出无线信号，每旋转一圈信号就会扫过地球，这就是神秘的脉冲来源。极少数恒星内核十分大，它们塌缩时并不会变为脉冲星，塌缩将一直继续下去，即黑洞。LBV—1恒星爆发，质量是太阳的五十倍，这颗超新星爆发形成黑洞。