宇宙从何而来
关于宇宙的起源，大多数科学家都认同“大爆炸宇宙论”。“大爆炸宇宙论”认为，宇宙诞生于大约150亿年前的一次大爆炸。这个理论最早是美国科学家伽莫夫在20世纪40年代提出的，他认为：宇宙起始于一个“原始火球”。在原始火球里，物质处于一种极不稳定的状态，温度和密度都高得无法想象，最终使原始火球发生了爆炸。这次爆炸涉及宇宙的全部物质及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀，宇宙开始向四面八方后退，慢慢形成了各种天体，温度也相应下降。当温度降到10亿摄氏度左右时，宇宙间的原始微粒开始失去自由存在的条件，要么发生衰变，要么与其他微粒结合。组成人类世界的化学元素就是从这一时期开始形成的。这个大爆炸的过程大约经历了30万年。“大爆炸宇宙论”是帮助人们认识宇宙学的最重要理论之一。
放射性元素的衰变规律
有一种化学元素可以自己发出一股射线，然后变成另外一种元素，它就是放射性元素。而这种放射性元素发出射线变成另一种元素的规律就叫做放射性元素的衰变规律。
宇宙的年龄是多少
“宇宙的年龄”就是宇宙诞生至今的时间，可是没有人知道宇宙是什么时候诞生的。人们虽然不知道它的过去，但是可以根据它的现在来推知过去。美国天文学家哈勃发现，宇宙诞生以来一直急剧地膨胀着，使得天体间都在相互退行，这种退行的速度与距离成正比。这个比例常数叫做“哈勃常数”，它的倒数就是宇宙的年龄。
根据这个原理，得出的结果大致在100~200亿年之间。人们对天体退行速度的测定比较一致，但是关于天体之间距离的测定就不大一样了。天文学家一般是以测定某个星系中的“造父变星”来推知星系的距离的，但是这只适用于近距离星系。用这种方法对遥远星系进行测定并不适用，但是要精确地测定退行速度，遥远星系比较合适。
如何测定遥远星系的距离呢？可以利用比“造父变星”更亮的“行星状星云”，或者是利用“超新星爆炸”。用这种方法得出的宇宙年龄是80~120亿年。
关于比例的数学定义
正比，是指两个事物或一事物的两个方面，一方发生变化，另一方随之起相应的变化。而反比则正好相反，指一方发生变化，另一方起相反的变化。
比例常数，是表示固定比重的数。
倒数，如果两个数的积是1，其中一个数就叫做另一个数的倒数。
宇宙中有什么
宇宙是一个无边无际、没有中心、没有形状的物质世界，包括行星、恒星、星云、尘埃等以及依附它们的一切物质和空间。
人们居住的地球只是太阳系的一颗行星，太阳系还有另外的七颗行星：水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了水星和金星之外，每颗行星都有自己的卫星。太阳系中已发现的卫星约有66颗，在太阳系中，还有众多的小行星、彗星、流星等。太阳系仅仅是银河系的一小部分，在银河系中有无数像太阳一样的恒星。在银河系之外，还有很多像银河系一样的星系，人们称为“河外星系”。
人类对宇宙的认识，从太阳系到银河系，再扩展到河外星系，视野已达到100多亿光年外的宇宙“深处”，人们把这些统称为“总星系”。但是在总星系之外，还有很多未知的东西等待着人们去发现了解。
度量宇宙的尺子——光年
光年是天文学上表示距离的单位，光在真空中1年内走过的路程为1光年。爱因斯坦认为光在真空中的传播速度恒定，为每秒钟约30万千米，光一天能走约259.2亿千米，这长度的365倍，就是1光年。
为什么说宇宙有限而无边
宇宙包容万物，无边无际，而现代宇宙学理论认为宇宙有限而无边，这是什么意思呢？
对人们来说，地球已经是一个庞然大物了，乘飞机绕地球一周也得几十个小时，然而太阳竟然能容下130万个地球，它却只是银河系中的普通一员。银河系中有着无数颗像太阳这样的恒星，而银河系外还有数不清的像银河系一样庞大的星系。目前人们借助望远镜至少可以看到100亿光年以外的天体，然而人们看到的只是宇宙的一小部分。受到望远镜的限制，人们还看不到宇宙的全貌，也不能确定宇宙到底有多大。
然而从物理的角度来看整个宇宙，它在时间和空间上都不是无限的，而很可能是由于一次久远的大爆炸形成的。但是这样一个有限的宇宙，人们却永远无法找到它的尽头，因为宇宙是没有边缘的。爱因斯坦的广义相对论已经证明，由于宇宙中物质的引力作用，人们的三维立体世界在宇宙的尺度上是弯曲的。正是因为时空的弯曲，人们在宇宙中航行的时候就会遇到永远也走不到尽头的现象，这就是“宇宙无边”的最基本含义。
三维空间和四维时空
我们学习的几何图形大多是由长和宽两个值表示的，它是在二维的平面内。而在空间中，点的位置要由三个坐标来决定，具有长、宽、高三种度量，是一个三维立体的世界。当我们再加上一个时间的标度，就构成了四维的时空，它是人们研究宇宙的最基本维度空间。
为何用光年来计算空间距离
在浩瀚的宇宙中，如果再用米、千米这些长度单位来衡量天体之间的距离，就太不方便了。因为天体之间的距离实在太遥远了，人们平时使用的长度单位对它们来说太微不足道了。那么，应该用什么长度单位来计算天体之间的距离呢？目前人们常用的是光年。
光年并不是时间单位，而是长度单位，它指的是光在一年的时间里所走过的距离。光的速度是最快的，每秒钟可以走30万千米，相当于绕地球7圈半，光在一年中走过的距离约为9.5万亿千米。离地球最近的恒星是比邻星，它与地球的距离约为40万亿千米，用光年计算约为4.2光年。这样来计算就比较方便了。
天文学上还有比光年小的计算单位，如天文单位。1天文单位就是地球到太阳的平均距离，约14959万千米，它主要被用来计量太阳系中的天体间的距离。也有比光年大的计算单位，如秒差距等。1秒差距约为3.262光年，206265天文单位或308568亿千米，主要用于量度太阳系外天体的距离。
宇宙极限速度——光速
光速一般是指光在真空中的传播速度，约为30万千米/秒，它也是所有电磁波在真空中的传播速度，是物理学中最重要的基本常数之一。光速是目前发现的极限速度，也就是说在宇宙中它是信息传递速度中的绝对极限，它把时间与空间以一种根本的方式联系在一起。
宇宙中会不会发生“交通事故”
宇宙中一般不会发生“交通事故”，因为虽然星空看起来稠密，但实际上天体之间的距离十分遥远，而且无论是行星还是恒星以及其他各种天体，都各自受到某一种或几种引力的影响，每一个天体都被迫在自己的轨道上有规律地运行，不能在宇宙间横冲直撞，所以相互之间几乎没有碰撞的机会。科学家们研究发现，恒星相撞的可能性极小，碰撞的概率是大约每100亿年才会发生一次。当然如果把彗星与行星相遇、流星陨落也算是“交通事故”的话，这样的“事故”倒是有可能发生。在太阳系中，有时就会发生彗星撞击行星或太阳的“事故”。
万有引力
万有引力就是任何物体之间由于具有质量而产生的相互吸引力，简称引力。地面上物体所受的重力，就是地球对物体的吸引力。地球、行星之所以能绕太阳运行，是由于它们受到太阳的吸引力。月球、人造卫星围绕地球运动，是由于它们受到地球的吸引力。
为何宇宙中大部分物质是看不见的
人们能看见宇宙中的恒星、星系、尘埃等，但是它们的全部只占宇宙总质量的1%~2%，宇宙中的绝大部分物质是不能被肉眼看见的。既然它们不能被肉眼看见，人们又怎么得知它们的存在呢？
由于这些用肉眼看不见的“暗物质”存在着引力，而这种引力对恒星、星系等可见物质的影响是能够测知的。天文学家就根据研究暗物质的引力作用来推断它们的存在以及它们占宇宙总质量的比例。暗物质都包括什么呢？行星、行星群、黑洞、中微子等，不过这些都是探索中的事物，还没有最后的定论。
有两个宇宙学专家小组根据“宇宙背景探测卫星”的观测资料提出，宇宙主要是由冷、热两种暗物质组成的，前者占宇宙物质总量的69%，后者占30%，人们肉眼看得见的物质占1%。根据这种“混合型暗物质模型”，他们断言，引力不会使宇宙收缩，现存的宇宙将会永远膨胀下去。
无处不在的星际物质
宇宙空间是一个寂静的世界，但它绝不是死气沉沉的、静止的，而是存在着许多运动着的物质。这些物质包括星际气体、尘埃、各种星际云、星际磁场、宇宙线和粒子流等，人们把它们叫做星际物质，它们就像空气中的灰尘，无处不在，但又十分稀薄。
太阳为什么会发光
为什么太阳会发光，这是人们长久以来都在探索的重要问题。以前由于受到科技研究手段的局限，虽然各种各样有关太阳能源的猜测陆续被提出，却总是找不出足够的科学依据。直到1938年发现了原子核反应，人们才终于解开了太阳能源之谜：太阳的光和热是氢核聚变后发出的，也就是说，太阳是靠原子能来发光、发热的。
太阳发光时，利用自身的重力把氢拉向中心，经由氢核聚变成氦核的热核反应产生巨大的能量，以辐射的方式，由内部转移到表面，再发射到宇宙空间。实际上人们看到的太阳光仅是太阳产生的能量中可见光的颜色，其他的光波几乎都是不可见的。太阳以这样的方式持续地进行这种反应，而太阳所含的氢，至少还可供它继续发光50亿年以上。
原子能源
原子能也叫核能，是原子核发生裂变或聚变反应时产生的能量。物质所具有的原子能要比化学能大几百万倍甚至一千万倍以上。原子能具有非常广泛的应用前景，如利用核能发电等。热核反应是原子能反应的一种形式，指在极高温度下，轻原子核产生极大的热运动而互相碰撞，聚变为另一种原子核。
什么是太阳黑子
太阳黑子是人们最熟悉的一种太阳的表面活动的结果。通过一般光学望远镜可以看到太阳表面有许多黑色斑点，这就是太阳黑子。一般认为，太阳黑子是由太阳表面巨大的旋涡状气流产生的。太阳黑子的大小、多少、位置和形态等并不是固定的，它们会随时间的变化而变化。
太阳黑子是太阳表面光球层活动的重要标志。1843年，德国一名天文学家发现太阳黑子活动每11年会达到一个最高点，这11年的时间就被称之为一个太阳黑子周期。天文学家把太阳黑子最多的年份称为“太阳活动峰年”，太阳黑子最少的年份称为“太阳活动宁静年”。
最早的太阳黑子记录
世界上公认的最早有关太阳黑子的记录，记录在中国史册《汉书·五行志》中。这是公元前28年5月10日观测到的一次大黑子。这比欧洲人发现太阳黑子早800多年。
太阳黑子为何比较黑
中国古代的《汉书·五行志》中有一段记载“日出黄，有黑气，大如钱，居日中央”，这是世界上关于太阳黑子的最早记录。几千年来中国关于太阳黑子的史料还有很多，是一笔宝贵的科学遗产。
太阳黑子为什么比较黑呢？其实，这是因为它们的温度相对于太阳光球比较低。通常光球的温度约为6000℃，而太阳黑子的温度比光球低1000℃~2000℃，所以太阳黑子就比较黑了。但是如果把太阳黑子单独拿出来，它比月亮还要亮呢！
太阳黑子的温度为什么比光球的温度低呢？有人认为是太阳黑子区的强磁场阻止了太阳深处的热量传到太阳黑子的表面，使它的温度降低了。也有人认为，是太阳黑子通过非辐射的方式将太阳黑子区的能量传输出去，使得本身的温度降低了。
太阳磁场
磁场是传递物体间磁力作用的场。太阳有着极为强大的磁场，在它的表面一些点上的磁场强度要比环绕地球的磁场强约6000倍。太阳磁场与地球不同，地球上的磁力线整齐地排在两极之间，而太阳的磁力线走向则在11年太阳活动周期的高峰期变得杂乱无章，很不规则。
为什么太阳有日冕
当日全食发生的时候，原本金灿灿的太阳虽然被月球遮住了，但是在它的周围仍然可以看见一圈银白色的光芒，好像扣在太阳上的一顶大帽子，这就是日冕。
日冕是太阳大气的最外层，可以延伸到几个太阳半径，甚至更远处。日冕的主要成分是质子、高速电离的离子和自由电子。日冕在太阳活动极盛的时候，接近圆形，也特别大。而在太阳活动平静的时候就向赤道区延伸，比较扁。日冕的温度异常高，随着高度的增加，温度会从几万摄氏度，猛然升到几十万摄氏度。
日冕的亮度只相当于光球的百万分之一，所以在平时，日冕微弱的光，总是被光球的强光给吞没了。甚至在日偏食、日环食的时候也不能看见，只有在日全食的时候，人们才能看见它的真面目。后来人们发明了日冕仪，天文学家们就是通过它来观测日冕的。
日冕仪
日冕仪是一种能在没有日食的时候，用来研究太阳的日冕、日珥形态和光谱的天文仪器，是法国默东天文台的李奥于1931年发明的。日冕仪最初必须放到高山上使用，以避免地球大气散射光的影响。现在已经可以放到火箭、轨道天文台、空间站上进行大气外观测了。
太阳也“刮风”吗
1850年，一位英国天文学家在观察太阳黑子时，发现在太阳表面上出现了一道小小的闪光，它持续了约5分钟。而后，人们又陆续观察到了太阳的这种现象，并发现当这种现象的发生方向朝向地球时，在此后的一段时间里地球上会出现奇怪的事情：极光变得更加强烈，罗盘和无线电等也受到干扰。科学家们经研究证实，这些现象是由一种连续存在的、由太阳抛射出的高速运动的粒子流，也就是人们所说的“太阳风”所造成的。
太阳风的存在，给人们研究太阳以及太阳与地球的关系提供了方便。一般来说，太阳大气层从内到外可分为光球、色球、色球日冕过渡区和日冕等层次。日冕位于太阳的最外层，太阳风就是在这里形成并发射出去的。当太阳风到达地球附近时，与地球的磁场发生作用，从而影响了地球本来的磁场环境，形成了人们看到的奇特现象。使彗星产生尾巴的也是太阳风，彗星在靠近太阳时，星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到另一面去，形成长长的尾巴。
太阳的结构
太阳内部从里向外，可以分成产能核心区、辐射区和对流区三个层次。氢聚变为氦的热核反应就在产能核心区中进行。能量通过辐射、对流传到太阳表层，然后辐射出去。
为何说太阳刚到“中年”