第14章 第一章中介绍了太阳的主要特征，我们再来梳理一下：太阳的直径为
第一章中介绍了太阳的主要特征，我们再来梳理一下：太阳的直径为1 391 000千米，其体积是地球的1 301 000倍，但这个硕大天体相对较轻，平均密度为1.41（水=1），质量只有地球的333 432倍(1)。通过测定太阳明亮表面上的一些细节便可轻易获得有关太阳自转活动的信息。
自天文学家对太阳自转观测以来，人们就大致得出了25天左右这一太阳自转周期。之后更为精确的研究揭示了太阳不同纬度地区自转不同步的事实:这样的现象我们已经在木星上看到过了。从太阳赤道至南北纬5度的地区完整自转一周需要24天9小时，纬度为10度的地区自转一周需要25天，对纬度20度的地区来说自转一周需要25天4小时，南北纬30度的地区需要25天9小时，南北纬40度的地区需要27天5小时，南北纬60度的地区需要31天，最后在南北极附近的地区则需34天。
这一现象与太阳复杂的构成有关，接下来我们就将对其做简要概述。
在太空中到处可见恒星闪耀，正如我们的太阳一样，其他恒星也是一个个光和热的来源。
(1) 现测定太阳直径1 391 016千米。（NASA）
太阳的描述
事实上，太阳不只是一个能被人类看到的耀眼表面——光球，在这一表面之上是色球和日冕。下面我们将一一介绍它们每一层的情况。
光球层并不是均匀的，呈现出由各种从相对来说较暗的底色中喷出的光点组成的外观。这些明亮的光点虽被叫作米粒，尺寸却十分庞大，直径从500千米到800千米不等。当我们借助放大倍数极高的天文望远镜进行观测时，会发现它们似乎还是由其他更小的“米粒”组成的(1)。
太阳的中心要比边缘明亮，照片中的明暗对比会更加夸张。这种亮度差异是因为有一层气体覆于光球层之上，这些气体会对来自光球的光线产生吸收作用，当光线穿过的气层特别厚时，吸收作用就越发明显，因此，在到达地球的光线中，来自太阳边缘的光线亮度要比来自球体中心的更弱。
在太阳发光的表面上，还有更加明亮的区域从背景中凸显出来，并蔓延成大量弯弯曲曲的分叉：耀斑(2)。它们在靠近日面边缘的区域尤其明显，因为在边缘这些变暗部分的衬托下，耀斑的亮度会特别突出。这些亮斑可能位于光球层上方，在这种情况下，耀斑的光芒便不会被更上一层的大气吸收过多，因为耀斑所需要透过的太阳大气此时就没有那么厚。
同耀斑一样，作为光球层最突出的太阳活动，黑子(3)通常也是一种变化无常的现象。耀斑和黑子关系密切；通常黑子就诞生于耀斑区域内部(4)。
太阳黑子所呈现出的形状和大小各异，但它们的外观总是一个或几个被大片不太黑的半影所围绕的非常暗的本影。有些半影是丝状的，或呈现为由颗粒排列而成的条纹状，它们似乎朝着本影汇聚；其他黑子的轮廓则毫无规律可循，或者它们会任意组成黑子群。总之，由于丝状的半影或如架在本影上方的桥梁般的光束，黑子的复杂结构最终呈现出神奇的旋涡样貌。
日珥以及太阳黑子群的氢气团旋涡，1915年8月3日、5日、7日和9日摄于威尔逊山天文台。
太阳上的一处巨型斑点的结构；太阳斑的面积与地球的对比。
皮埃尔·让桑在默东天文台拍摄到的太阳上的“米粒”
黑子，尤其是成群的黑子，有时能够长达10万千米或20万千米，甚至更长。只要黑子的长度达到36 000千米，就可以被我们用肉眼看到；而又因为这样的情况高频出现，人们不得不好奇，是否自从发明了望远镜，黑子的存在就众所周知了。
太阳黑子现象容易发生速度极快的大规模变化，它们在太空中只持续几小时甚至更短，最多也就几天或几周的时间。此外，我们会看到它们的位置也变更了（此处的位移不应与太阳自转导致的位移相混淆）。
这些黑子在太阳表面的形成并非偶然，相反，它们出现的区域非常明确。最常见到黑子的纬度介于南北纬5度到35度之间，其中黑子最密集的区域在纬度10度到15度之间；在40度以上的区域，黑子的出现就极为罕见了。
最后，尽管黑子——就单个来看——的生命非常短暂，且形状变幻莫测，完全不再是形成初期的样子，但黑子的演替呈现出明显的周期性，我们将在下文展开论述。
色球是位于光球上方的一层气体，呈玫瑰红色，它是日珥爆发的所在地。日珥的爆发通常非常壮观，它们从太阳表面升腾而起，千姿百态，有时垂直喷射，有时像随意歪扭的羽翎，有时像拱桥或滚滚浓烟。
La Terre：地球 太阳的外观。图上通过夸张的对比突出了太阳作为气态球体的外观特征——中间部分更加明亮。
日珥或太阳耀斑的迅速变化，1929年6月18日摄于威尔逊山天文台。
日珥可分成两大类：如无边无际的云团或滚滚浓烟般铺开的宁静型日珥以及爆发型日珥(5)——其炽热的金属蒸汽通常能抛射至90万千米的高空。日珥现象的变化快得惊人，速度可以超过400千米/秒。在频率和体量方面，日珥和黑子的周期性演替一致，因此所有这些现象似乎都是同一种强烈太阳活动的不同表现形式。
色球以及日珥只有在日全食，即月亮挡住了刺眼的日面时，才能被直接观察到；不过，光谱学的应用使我们在任何时候都能对它们展开研究。
喷射高度为225 000千米的日珥，摄于威尔逊山天文台。
我们试着用简单易懂的方式让读者明白其中的原理。当我们把分光镜的狭缝在太阳的边缘轮廓上来回移动时，就会注意到出现日珥光线的区域，这样的扫描一层一层重建了色球的外延、日珥的形状及其规模。像这样一个由机械装置来实现探测的方法，例如法国的德朗德尔和美国的黑尔同时发明的太阳单色光谱照相技术，使得我们可以自动获得覆盖整个太阳表面的照片，从而为人类带来意义极为重大的发现——人们因此就可以辨认出太阳大气各层的连续分布情况、大气层中水蒸气和气体的分布情况。由此获得的太阳外观与我们单单用眼睛观察到的完全不同。
日冕环绕太阳的厚度达数百万千米，同样地，我们只有在日全食这样极罕见的时刻才能一睹它的风采。虽然日冕覆盖地并不均匀，但它就像一个光环一样环绕在太阳周围，并射出一些或分岔或笔直或弯曲的光束，它们通常能向外延伸极远。尽管围绕着太阳的日冕会朝向各个方向辐射，但这些辐射线更多是朝着赤道的方向延伸的，而不是朝着两极的方向，且通常在两极会出现明显的日冕洞。
通过观察日冕形状周期性的变化可知，它也取决于太阳活动。
日冕的三种外观；从上至下是日冕活动渐弱的三个阶段。
L.德朗德尔于1908年9月18日在默东天文台利用太阳单色光谱照相仪拍摄到的太阳。照片显示了色球层中钙蒸汽的分布情况。
上图为我们眼中看到的太阳的光球层颗粒状表面上散落着的太阳黑子；下图是在色球层上分布的氢气云团。——借助太阳单色光谱照相仪摄于威尔逊山天文台。
(1) 现代天文学界一般称米粒组织，大型的米粒组织（超米粒组织）平均直径可达30 000千米左右，现普遍认为米粒组织是一种太阳大气的对流现象。
(2) 不同于下文所说的耀斑属于光球层的太阳活动，现代天文学测定耀斑是色球层的太阳活动，是太阳大气层最复杂、最激烈的活动现象，耀斑爆发时会产生高能电离辐射、高能粒子爆发等，能引起地球磁暴和无线电短波衰减或传播中断。
(3) 黑子是太阳光球层上的暗斑，是光球层上温度较低的区域，往往成群出现。
(4) 没有确切证据表明太阳黑子诞生于耀斑区域内，原书这样表述可能是因为早期观测时天文学家发现耀斑和黑子群交错分布。
(5) 日珥的分类众多，一般分为两大类，现一般称宁静日珥和活动日珥。
太阳的构成与化学成分
我们可以认为光球是浓厚大气内的一层或固态或液态的发亮悬浮微粒。我们很难准确辨认出光球层上太阳黑子的本质及其形成机制——有些黑子就像一个个裂缝，我们可以窥见其中心有一个不是那么明亮的本影；在另一些黑子中可以看到，有一些过热区域由于光球分子的气化也不那么明亮。总之，黑子和耀斑的外观与厚达3000千米的光球的剧烈变化有关。光球上方还有一层1000千米左右的薄薄的大气(1)，这层大气包含了构成太阳元素的金属蒸汽。再往上是平均厚度约1000千米、同样由蒸汽构成的色球层。从色球层喷出的日珥是一团团氢气、钙蒸汽、钠蒸汽、铁蒸汽和镁蒸汽。
至于环绕着以上一切的日冕，它就像是一层非常稀薄的大气，似乎是由极其微小的炽热颗粒和同样炽热的气体——光谱研究揭示了气体中含有铁、镁、钛、氢、氦以及被暂时命名为“癚”的假定元素——组成的混合体；但癚可能只是氧，由于它的原子处于一种特别兴奋的状态，所以还不能在实验室中被还原出来。
最后，对于所有在太阳上形成的物质或发生的扰动——若一言以蔽之，即所有太阳活动的表现形式——电磁现象似乎起到了重要作用。
太阳是个神奇的大火炉，在里面上演的动乱的规模令人咋舌，即便是最小的动荡，其波及范围也比整个地球都大。
关于太阳温度的问题一直是上世纪争论的焦点。普耶认为太阳温度达15 000度，但塞奇神父认为太阳温度高达1000万度。人们现在普遍信赖用精确度更高的现代测算手段测得的光球温度：6500度。有人估计，太阳这个火炉所释放出的光等同于30 000×1024根蜡烛共同释放出的光的总和(2)。
不管怎样，太阳释放出的辐射绝对不是持续且有规律的。人们最近所做的测定显示，太阳辐射似乎随着太阳活动周期的变化而波动。下面我们就来讨论这些太阳活动的周期。
大规模的太阳黑子——在数量和范围上都格外明显——平均每11.1年出现一次。两次大规模黑子爆发的间隔，小规模黑子出现，在此期间，太阳上时常有好几周不会出现任何黑子。小规模黑子并不正好在两次大型黑子爆发的间隔正中出现：大型黑子衰落成小型黑子需要6.5年，而小型黑子再次发展成大型黑子只要4.5年。另外，这些数字只是平均值，因为周期根本不是有规律可循的，有时一个周期时间降至7年，有时则拉长至15或16年。我们趋向于认为，这些异常取决于其他尚不明确的波及范围更广的周期活动。
太阳活动周期图示 Maximum：最大值；Minimum：最小值
一部分哥白尼（1473—1543）绘制的太阳系图示
(1) 再次说明，黑子是太阳光球层上的活动，耀斑是太阳色球层上的活动；现测定太阳光球层约500千米，光球层上方的色球层厚度在2000千米到10 000千米之间，而最外面的日冕则能延伸出几倍太阳直径的范围。（《天文学新概论》第四版）
(2) 现测定太阳中心温度在15 000 000开尔文到20 000 000开尔文之间，即14 999 727摄氏度到19 999 727摄氏度。（《基础天文学》）
太阳与地球之间的关系
很长时间以来，人们一直试图在太阳的各种现象与我们地球经历的沧桑之间找到某种关联，这也合情合理，因为行星是靠太阳施与的神奇辐射维系生命的。
人们暂且只考虑那些可直接认定的现象，因此他们试图找出太阳黑子的出现与地球主要气象——比如温度和降雨——之间的直接联系。然而，尽管有人坚信发现了其中的普遍联系，但就此正式做出总结还是为时过早，尤其是对某一时刻的精确关系进行构建。不可否认，地球必然受到太阳活动变化的影响，但黑子只是太阳活动的其中一种表现而已，且我们对其方式和起源都一无所知，因此我们首先要对此做出澄清，然后才能明确太阳上的这些现象与地球气象紊乱之间存在着什么样的确切关系。我们观测到的一些行星上的各种变化也与太阳活动有关，这使我们相信，更加深入该方向的研究可能会在将来提供一些有用的数据。
不过，太阳上的现象和地球上的磁力之间确实存在紧密的相关性。磁针、电报和电话的紊乱都是当日面中央出现黑子或某一重大太阳活动发生时产生的现象。鉴于此，我们认为是太阳带电粒子的释放在其中起了作用，这也可以用来解释地球上的那些发光现象，比如在高层大气中出现的美丽而神秘的极光。然而，正如我们刚才明确指出的那样，相关性——地球上的这些现象在发生太阳活动的情况下出现——不一定是必然的，因为在其他类似的情形下，太阳上出现大型动荡似乎没有伴有地球上的任何特殊现象。因此，就目前来说，与其关照一些特殊情况，我们不如进行归纳和概括；且数据清楚地显示了，在大型太阳活动爆发期间，地球上的磁暴和极光的数量会上升，逢太阳活动的小年，磁暴与极光现象就很罕见。
总之，太阳与地球之间的关系、太阳与它所普照的世界之间的关系相当复杂；而无数执着于解开这些谜团的天文学家和物理学家所做的努力尤其意义重大。
关于恒星的普遍推论
在某一恒星磁场内的丝状天鹅星云，摄于威尔逊山天文台。
尽管上文的介绍非常简洁，但足以让读者对太阳有所了解，或者更准确地说，是对像太阳这样的天体有所了解，因此我们的论述必然要过渡到太阳的同类们。然而，我们会立刻注意到，相似性只存在于这些从自身汲取能量的光源最普遍、似乎也是我们最确定的特性中。
我们的太阳是一颗尺寸和性质都已知的恒星；同样地，其他恒星也有各自的特性，我们可以通过物理手段进一步确定。在这样一个令人意想不到的恒星群体中，无数的个体分散在宇宙各处，我们根据它们之间的相似性将恒星分门别类，有些天文学家还认为不同的恒星类别代表着演化的不同阶段。光考虑这类问题，换句话说，深入恒星天文学领域来研究，就可占用本书的全部篇幅，这超出了我们本来定下的范围，所以我们暂不考虑恒星的分布以及可见宇宙的结构，而仅限于对这一命题做出综述。
很长时间以来，各种探测方法都无法对恒星进行深入的研究，因为它们是如此遥远，即使到了今天，任何一架望远镜都无法直观揭示它们的真实大小，不管我们对拍摄照片放大多少倍，得到的图像依旧是一个个尺寸微不足道的小点。因此，我们关于恒星所知的一切皆来自现代的物理手段，比如分析光谱以及研究不同辐射和光波的特殊属性。
有了这些数据，我们才了解到，有些恒星的体积大到连太阳在它们面前也只是一颗尘埃般的微粒；也有些恒星大小近似太阳；最后，还存在一些非常微小的恒星，就连地球都可与之一较高下。
在这些恒星中，有些是由气态物质构成的极其稀薄的巨型星球，有些密度却大得惊人。在它们的化学构成中，我们总是能认出这样或那样与构成太阳的物质一样的成分，虽然这些成分在各个恒星中的比例有所不同。
这些星体的状态不同，温度也各异。我们测到了一些温度要比太阳的高得多的恒星，比如人们已经找到了一些温度高达21 000摄氏度的恒星；有的恒星相对来说温度较低，不超过3000摄氏度。在恒星所释放的光线方面也存在个体差异：同等的面积，有些恒星的光芒往往比太阳的光芒更加强烈、白亮，后者沦为不太闪耀的黄色恒星；但还有一些橙色或偏红的恒星，它们的亮度更加暗淡。
宇宙中的其他“太阳”很可能也会爆发程度和规模各异的“太阳活动”。事实上，人们已经发现某类被称作变星(1)的恒星的光度变化，即变星在释放光时产生了变光现象。
我们还需指出的是，许多恒星会形成双星或三星系统，而且这类系统极其繁多。根据万有引力定律，这些联合的恒星运行速度很慢，而且系统中成员的属性各不相同，使各个系统都呈现出自己的特殊性。我们只需借助望远镜，就会欣赏到这些星体以不同的亮度和色调在闪闪发光：在一颗黄色恒星旁边的邻星或呈绿色，或呈蓝色，或呈红色。我们注意到，这种现象很大一部分可根据众所周知的互补色原理来解释，即颜色的反差效果加强了色彩的对比度(2)。即使恒星的这些真实特性看起来可能没那么明显，也不妨碍我们做出各种猜想。
Ald é baran：毕宿五；Arcturus：大角星；Capella：五车二；V é ga：织女星；Sirius：天狼星；le Soleil：太阳；Antar è s：心宿二；α Hercule：武仙座α星；Bé telgeuse：参宿四；β P é gase：飞马座β星；Compagnon de Sirius：天狼星的伴星；toile de Van Maanen：范马南星；40 Eridan：波江座40；la Terre：地球背图是几个已知的恒星与太阳的大小对比（巨恒星无法在这幅图中完整呈现）；下图是部分矮星与地球的大小对比。
双恒星系统的轨道
事实上，当我们知道了恒星只是一种和赋予我们光热的太阳同类的星体时，自然而然会产生这样一个疑问：其他恒星也扮演着和我们的太阳一样的角色吗？也就是说，它们周围也环绕着一个行星系统吗？我们可以猜想这些通过引力在轨道上运转的行星也发展出了生命吗？
对于这样的问题，任何断言都是轻率之举，原因如下：任何直接观测都无法证实这些行星真实存在，毕竟连它们的“太阳”——体积更大的恒星——都超出了我们的可视范围，所以要对这些遥远的行星下任何判断实际上都是不可能的。如果某一天，我们可以通过间接的方法确认它们的存在，我们又会面临新的窘境：这些星球上是否发展出了能使生命存续的环境？
且把恒星视为类似我们在本书中介绍的行星所在系统的中心，只是一个通过类比法做出的推断。这样的推理并非毫无逻辑，尽管一些现代理论——若要一一列出就过于冗长了——似乎持的是反对意见，但没有什么能阻止我们进行这样的假设。如果该推论有理，就可由此衍生出各种在我们看来甚至是天马行空的猜想。下面我们就来看看其中都有哪些猜想吧。
比如，让我们来想象一下，某颗行星并不像我们的地球这样只围绕着一颗恒星旋转，它的运行场所是一个双星系统，那么它表面所接收到的光照注定要令人类大吃一惊。请设想一下被两个光源同时照亮的景象，而这两个光源要么在天空中处于相反的位置，要么在远观视角下彼此挨得很近，并释放出亮度和色调各不相同的光芒。这会形成多么奇特的光明景象啊！不会再有阴影，这让我们很难想象这颗行星上的色差效果。在地球上，由于各个单色的叠加，互补色就会消失，地面被我们称之为“白光”的太阳光照亮，若物体或高低不平的表面所朝方向射来了由两颗恒星放出的光芒，那么恒星各自的色光会保留下来。不过，我们注意到，人类对这种现象完全不是毫无经验的——我们经常看到现代灯光技术被应用于无数的舞台剧中。没有什么比舞台灯光能更好地让我们想象这些星球上的光照效果了。如果存在这样的行星，我们唯一能做的就是从理论上给出上述定义，因为我们无法设想在这些行星上还会出现什么别的状况，比如它们所受辐射的性质和强度、物理环境，迄今为止我们对这一切仍旧一无所知。
因此，一方面，我们可以假设存在这样的行星，就像我们的地球存在于太阳的周围一样；另一方面，一切迹象都表明，这些行星必定是截然不同的，关于在它们上面可能存在的外星居民，我们只能做随心所欲的幻想了。
(1) 变星现指亮度和电磁辐射不稳定，经常发生变化且伴随其他物理变化的恒星。
(2) 现代研究对双星或三星系统成因提出了不同的假设，但成因绝对不是互补色，互补色假设只能说是那个时代的一个浪漫想象。
结语
在现代知识的基础上，我们已尽可能确切地连续观察了所有多少可被研究的天体。
我们有理由从这些事实中得出哪些推论呢？首先是一个无可争议的结论：太阳系中的任何一颗行星——我们能真正直接发现的——都不是我们居住的这颗星球的复制品。我们可能会发现这些其他“地球”中的某几颗与我们的行星之间有着公认的相似性。而现在我们能够根据由观察或计算获得的数据做出描述与重建，想象某颗行星的总体特征，想象它们可能展现在人们目光中的自然景象。在这一平台上的我们不再像从前一样局限于智者的单一视野或完全没有根据的思辨。我们已然收获了很多。
然而，所有这一切都强调了地外生命这一永恒命题。
在预示着伟大发现的望远镜被发明出来之初，人们首先投机性地想要直接解决这一激动人心的问题。然而，我们在本书中一开始便展示了光学仪器的真实能力以及各种阻碍其应用的拦路虎，这些条件不足以用来实现人们的愿望。即便如此，我们还是想在此处谈谈看到生存在最近的星球——月球表面上的生物的可能性，抑或在没有看到该生物的情况下，找到生命或其他方面证据的可能性。然而，我们已经得知，月球提供的世界景象并不适合维系我们称之为生命的东西。在这一点上，我们的目光更合乎逻辑地投向了物理环境与地球相似的行星。然而，可以回答我们好奇心的精确研究受限于种种物质障碍，行星研究困难百倍。
说罢限制，怀着因人类视觉能力的人工扩大而似乎被率先合法化的雄心壮志，我们必须重新回到基于推理和逻辑的思辨上来；这并不意味着重温过去的积习。借助望远镜对行星所做的研究使得一切观念——即使是基本构思——都建立在肯定的基础之上。当我们迫于无奈，只能把行星看作一个没有暴露出半点特征或性质的亮点时，想象恰恰可以尽情驰骋；当我们通过双眼看到一颗星球时，必然或多或少会将它的尺寸、表面结构、大气层与我们的地球的做比较，先验地赋予它类似的可能性，这一点都不荒谬。然而，这些表象不管多么具体，都不足以向我们提供有效的信息；许多表象仍然是不确定的，因此更加难以解释。与我们在地球上观察到的景象的比较需要建筑在更夯实的地基上，因此我们需要可以带来定性、定量数据的手段。所以，在人类根据通过单一视角收集到的事实，将某些行星视为明显类似地球环境的条件的集合后，随之而来的更加深入的分析会对此产生深刻质疑。尽管火星和金星明显拥有大气层，但正如我们所见，无论从密度、比例，还是从构成大气的要素性质而言，它们都无法与地球的大气层相提并论。
臭氧层的比例高度，臭氧层在大气层低空云层聚集的上方。我们用气球来表示当前平流层上升的海拔高度（22 000米）。
我们在此处所陈述的一切引导人们如下考虑这一难题：其他星球具备我们认为能够维持有机生命的条件吗？如果具备，这一生命会与地球上的生命相似吗？
关于最后一个问题，通过对每颗行星的逐一论述，我们已经指出，如此深刻的差异的存在本身就意味着该命题的不成立。换句话说，可能存在于其他星球上的植物、动物或人类与地球上的生物相似这一假设看起来是没有根据的。
还有人认为存在地外生命，只是我们尚未识别出任何迹象（除了被我们解释为“植物”迹象的火星有机物）。这一猜想在原则上没有遭到任何反对，我们依然应该持保留意见，但只有联系所获知识，这些保留意见才是有效的。此处，科学仍有许多东西有待教给我们。根据我们对各种生物的组织、机能及维系的认识可知，给定的条件必须对其有利：低于或超过某一温度的话，没有什么能存活于世；一定比例的某些化学物质、气体或其他成分的存在或缺失判定了某一植物或动物的消亡或不可能存在。不过，即便我们在其他星球的基本成分中发现了与地球相同的元素，这些元素以及由重力、光线和热量决定的自我平衡条件也会以不同于地球上的比例结合在一起。最后，像月球这样的天体缺乏这些被认为对生命必不可少的元素，因此我们承认这些星球上不可能存在生命。
最渺小的土壤罅隙同样是深谷壮景。
一旦认识到这些差异，人们就会思考它们将造成什么影响，我们甚至试图设想哪种生物会特别适应这些星球的环境。这一论点尽管在科学领域中有理有据，但实际上很难深入研究，因为我们缺少的资料太多。
举一个具体的例子。在本书中我们曾多次谈及紫外线及其治疗效果，以及其他众所周知的破坏性或有害影响。然而太阳是这些辐射的巨大来源，如果没有东西来阻挡它们的持续作用，地球上的生物无疑会遭受酷热暴晒。这一保护要归功于大气层中存在的一定比例的臭氧。研究臭氧必然要知道法布里、比松、多布森、杜菲、夏隆热以及其他许多物理学家的名字。在本文中我们仅概述该研究的结论：这一气体在距离地面约50千米的大气层高空形成了臭氧层；臭氧层像滤光器一样吸收过滤掉有害辐射。因此，如果没有臭氧，地球上的一切或许都将改变。
只要说明几个问题就足以使人们完全理解地外生命这一议题的重要性，并使他们看到其他星球环境的复杂性，关于后者我们掌握的数据尚不够准确。如果人们要求特定辐射按照其在地球条件下的作用扮演重要角色，那么这一角色在我们无法实地掌控的其他地方会发挥怎样的作用呢？无论如何，我们即将跨入广阔的生物科学领域，这一领域带来了如此丰富的发现和启示，终有一天它将与物理天文学通力合作，携手并进。
在许多方面，所有这些问题都不可避免地源自我们基于推理和与地球环境相关的数据所做的唯一判断，因此我们的判断依赖物理事实和生理感受。例如，我们在观察自然现象的生成过程中建立规模、速度、强度以及持续时间的刻度。我们总是将周围发生的事情与我们的体型、器官的功能及感觉相比较。正是我们人类在无限大和无限小之间做出区分。无须走到极限，我们只要在视角的正常范围内观察无数令人赞叹不已的宏伟景色中的一个就够了，例如水流侵蚀冲刷而成的惊人的峡谷峭壁。
机械作用的过程众所周知，但我们依旧震惊于它完成后的规模以及所耗费的时间。请看看脚下——我们总是忘记这样做——类似效果的出现未能引起人们的注意，这是因为它们过于渺小。然而，在这个领域里，我们可以进行多少奇特而美好的研究啊！这里有着自然界伟大现象的复制品，我们经常能够捕捉到这些现象的生成机制，该机制的连续阶段进行得非常迅速。大家注意过先被雨水冲刷后被晒干的沙坡吗？它坍塌滑落成由微粒组成的细小洪流。仿佛观看快进的电影一样，我们能够直接观察悬崖和废墟状岩石等巨大景观的形成，而我们本来是看不到决定它们形成的机械工作是如何作用的。
这些巨大的树木只是草芽幼苗。
微观世界：此处的废墟状悬崖不过是一个被放大了的几厘米大小的沙坡。
在夜空的唯一光亮下拍摄到的风景
时间和规模概念同样与人类息息相关。我们认为什么是光明或黑暗的也是如此。人眼的能力受到诸多限制，因此，当我们不再能有效地指导自己的行动时，就宣布天黑了，可如果眼睛弹性地适应了非常大的强度差异，那么它的能力就会被削弱——它只能看到一次，任何给它留下深刻印象的东西都不会再看到第二次。但想象一下具有与摄影感光片相同特性的其他眼睛吧。感光片不同于人眼，它可以积累光能，无论其多么微弱。这是时间的利用问题，我们在应用于实际中看不到的天体的调查研究中已经看到了这一点，因此，在种种条件下，最深沉的黑夜也开始变得明亮：上图便是证明。
通过这些东拉西扯，我们可能已经稍微偏离了本书的主题，但这也非常必要，因为它可以提醒我们不能局限于从感官出发的唯一观念、比较或估计。这就是为什么有人进一步认为在其他星球上的其他生物可能有着不同的感官和天赋。地外生命这一领域对于所有假设都是开放的。关于这一主题的任何尝试都会不可避免地带有拟人倾向，所以要继续坚持“不切实际”。
天文望远镜或其他研究手段能否在将来的某一天告诉我们有关地外生命的积极信息？这是未来的秘密。从准确度而言，实地验证更加可信。这里，我们触碰到了古往今来富有冒险精神的人首先要考虑的一个问题，也是今天的人们用科学方法去研究的一个问题。从各个角度而言，脱离地球穿越太空抵达月球或其他行星都是一个激动人心的前景。星际航行的可能性，或——用现代术语表述——航天学在过去的几个世纪里已经引发了最异想天开的计划。这一问题由于物质上的困难而非常严峻；它的原理是赋予一台机器一股让其首先可以克服地球引力，然后在穿越遥远距离所需的时间里能够持续飞行的推力。
戈达德安装实验火箭。
为了得到这样的结果，我们必须放弃把“飞行器”发射到地球大气之外的想法。唯一合理的模式是通过机器自身的推进；如典型的烟花一般，该推进由一种反作用力激发并维持。
无数学者与物理学家——埃斯诺-佩尔特里、戈达德、奥伯特等人不懈地研究该问题的理论部分，同时进行了各种技术测验。我们已经能够精准地确定到达月球或其他行星所需的力和速度，但尚缺乏最主要的元素：所需力量的来源；目前所知的一切都不能达成这一目的。
施密特的火箭升天。
蒂林在（柏林）滕珀尔霍夫发射的火箭飞到800米高。
当从任意方向划过太空的一些天体穿过大气层与地球相会时，就形成了瑰丽壮观的流星。
一旦力量来源被发现，人们就能够实现渴望已久的目标，解开那困扰良久的谜题吗？关于这一点我们依然应该有所保留。即使造好的机器非常完美，被赋予了一股巨大的力量，我们也应当首先思考冒险者们无波无澜地实现星际旅行的运气有多少；其次，如果他们安全抵达，又将遭遇什么呢？
关于旅行本身，生理方面的问题也被考虑在内；人类的器官在摆脱重力极速前进的飞行器中不得不经受的一切似乎并非无法抵抗。简言之，所有机械数据、生命在机器里的人工维持以及“舒适”问题都已被研究，这些问题看似能够实际解决，对于准确到达目的地的方向问题也同样如此。
但凡事皆有意外。太空中的道路未必如我们想象中的那样自由。无数天体从各个方向驶来，因此造成了地球上流星的出现和陨石的降落。我们不讨论它们的来源和性质，而是将其视为危险因子。它们可能非常庞大——鉴于掉落在地球表面的碎块可以有几吨重——也可能十分微小；但不管体积如何，所有天体都被30~40千米的惊人秒度所裹挟。某些抛射物的碰撞避无可避，因为它们方被人察觉就已闪现到眼前：碰撞在所难免。一个巨块可以摧毁火箭及其搭载的乘客；一个小小的碎片可以像子弹一样穿透船体，所有氧气从小孔中逸出……宇宙浩渺，没有证据证明这些事故是不可避免的，但它们仍然是可能发生的，这是任何事、任何人都无法改变的危险。
坠落在（阿尔卑斯滨海省）Caille市的一块铁陨石重625千克，存于巴黎自然历史博物馆。
让我们假设一次顺利的航行。我们应思索旅行者将如何登陆目标星球。这一难以减速的登陆与严重的坠落极为相似，因而必须给予恰如其分地指挥；而且在高低起伏的地区与地面接触困难重重，例如月球登陆。假设这些困难均被排除，旅行者能够在抵达的区域自如探索吗？在这一方面，我们所了解到的关于其他星球的一切都值得思考。在月球上没有大气层，其他星球上的空气令人窒息，气温也很可能让人无法承受。于是，极度限制行动的保护措施和呼吸装置就派上用场了，但如此一来，我们能在未知星球上探索广阔的区域吗？降落在撒哈拉沙漠走不出去的火星来客能了解地球生命吗？我们只能泛泛考察这一问题。这些概述足以说明地外旅行的困难依然比人类乍一想到的要复杂得多，况且我们还未开始思考如何返回地球这一至关重要的终极问题。
这是否意味着我们看到了这一未来计划的绝望之境呢？不，我们不能过于悲观，因为人类还没有完全展现自己的天才，我们的勇气没有极限……
在此期间，我们应当如我们在本书中的所为，将自己限制在天文学方法和手段所能带来的所有知识之中。
许多奥秘依然隐藏在浩瀚的宇宙之中，可能永远不会被揭开。幸亏有越来越完善的方法和手段，通过不懈努力而获取的基本知识理所当然地让我们充满斗志。过去纯粹假设的模糊概念已被能令渴望知识的人满意的事实取而代之。
木刻画——16世纪初的一位天文学家，威尼斯，1520。
现代天文望远镜的能力使我们能够看到越来越远的星球，在我们寄身的行星远方，数十亿颗可见的恒星构成了这幅画面——摄于威尔逊山天文台（加利福尼亚）。
如果有朝一日人类可以登上别的星球，届时月球表面可能对人类来说并非安全的着陆之地。
要在金星上登陆，首先要穿过它浓厚浑浊的大气层。
自天文学家对太阳自转观测以来，人们就大致得出了25天左右这一太阳自转周期。之后更为精确的研究揭示了太阳不同纬度地区自转不同步的事实:这样的现象我们已经在木星上看到过了。从太阳赤道至南北纬5度的地区完整自转一周需要24天9小时，纬度为10度的地区自转一周需要25天，对纬度20度的地区来说自转一周需要25天4小时，南北纬30度的地区需要25天9小时，南北纬40度的地区需要27天5小时，南北纬60度的地区需要31天，最后在南北极附近的地区则需34天。
这一现象与太阳复杂的构成有关，接下来我们就将对其做简要概述。
在太空中到处可见恒星闪耀，正如我们的太阳一样，其他恒星也是一个个光和热的来源。
(1) 现测定太阳直径1 391 016千米。（NASA）
太阳的描述
事实上，太阳不只是一个能被人类看到的耀眼表面——光球，在这一表面之上是色球和日冕。下面我们将一一介绍它们每一层的情况。
光球层并不是均匀的，呈现出由各种从相对来说较暗的底色中喷出的光点组成的外观。这些明亮的光点虽被叫作米粒，尺寸却十分庞大，直径从500千米到800千米不等。当我们借助放大倍数极高的天文望远镜进行观测时，会发现它们似乎还是由其他更小的“米粒”组成的(1)。
太阳的中心要比边缘明亮，照片中的明暗对比会更加夸张。这种亮度差异是因为有一层气体覆于光球层之上，这些气体会对来自光球的光线产生吸收作用，当光线穿过的气层特别厚时，吸收作用就越发明显，因此，在到达地球的光线中，来自太阳边缘的光线亮度要比来自球体中心的更弱。
在太阳发光的表面上，还有更加明亮的区域从背景中凸显出来，并蔓延成大量弯弯曲曲的分叉：耀斑(2)。它们在靠近日面边缘的区域尤其明显，因为在边缘这些变暗部分的衬托下，耀斑的亮度会特别突出。这些亮斑可能位于光球层上方，在这种情况下，耀斑的光芒便不会被更上一层的大气吸收过多，因为耀斑所需要透过的太阳大气此时就没有那么厚。
同耀斑一样，作为光球层最突出的太阳活动，黑子(3)通常也是一种变化无常的现象。耀斑和黑子关系密切；通常黑子就诞生于耀斑区域内部(4)。
太阳黑子所呈现出的形状和大小各异，但它们的外观总是一个或几个被大片不太黑的半影所围绕的非常暗的本影。有些半影是丝状的，或呈现为由颗粒排列而成的条纹状，它们似乎朝着本影汇聚；其他黑子的轮廓则毫无规律可循，或者它们会任意组成黑子群。总之，由于丝状的半影或如架在本影上方的桥梁般的光束，黑子的复杂结构最终呈现出神奇的旋涡样貌。
日珥以及太阳黑子群的氢气团旋涡，1915年8月3日、5日、7日和9日摄于威尔逊山天文台。
太阳上的一处巨型斑点的结构；太阳斑的面积与地球的对比。
皮埃尔·让桑在默东天文台拍摄到的太阳上的“米粒”
黑子，尤其是成群的黑子，有时能够长达10万千米或20万千米，甚至更长。只要黑子的长度达到36 000千米，就可以被我们用肉眼看到；而又因为这样的情况高频出现，人们不得不好奇，是否自从发明了望远镜，黑子的存在就众所周知了。
太阳黑子现象容易发生速度极快的大规模变化，它们在太空中只持续几小时甚至更短，最多也就几天或几周的时间。此外，我们会看到它们的位置也变更了（此处的位移不应与太阳自转导致的位移相混淆）。
这些黑子在太阳表面的形成并非偶然，相反，它们出现的区域非常明确。最常见到黑子的纬度介于南北纬5度到35度之间，其中黑子最密集的区域在纬度10度到15度之间；在40度以上的区域，黑子的出现就极为罕见了。
最后，尽管黑子——就单个来看——的生命非常短暂，且形状变幻莫测，完全不再是形成初期的样子，但黑子的演替呈现出明显的周期性，我们将在下文展开论述。
色球是位于光球上方的一层气体，呈玫瑰红色，它是日珥爆发的所在地。日珥的爆发通常非常壮观，它们从太阳表面升腾而起，千姿百态，有时垂直喷射，有时像随意歪扭的羽翎，有时像拱桥或滚滚浓烟。
La Terre：地球 太阳的外观。图上通过夸张的对比突出了太阳作为气态球体的外观特征——中间部分更加明亮。
日珥或太阳耀斑的迅速变化，1929年6月18日摄于威尔逊山天文台。
日珥可分成两大类：如无边无际的云团或滚滚浓烟般铺开的宁静型日珥以及爆发型日珥(5)——其炽热的金属蒸汽通常能抛射至90万千米的高空。日珥现象的变化快得惊人，速度可以超过400千米/秒。在频率和体量方面，日珥和黑子的周期性演替一致，因此所有这些现象似乎都是同一种强烈太阳活动的不同表现形式。
色球以及日珥只有在日全食，即月亮挡住了刺眼的日面时，才能被直接观察到；不过，光谱学的应用使我们在任何时候都能对它们展开研究。
喷射高度为225 000千米的日珥，摄于威尔逊山天文台。
我们试着用简单易懂的方式让读者明白其中的原理。当我们把分光镜的狭缝在太阳的边缘轮廓上来回移动时，就会注意到出现日珥光线的区域，这样的扫描一层一层重建了色球的外延、日珥的形状及其规模。像这样一个由机械装置来实现探测的方法，例如法国的德朗德尔和美国的黑尔同时发明的太阳单色光谱照相技术，使得我们可以自动获得覆盖整个太阳表面的照片，从而为人类带来意义极为重大的发现——人们因此就可以辨认出太阳大气各层的连续分布情况、大气层中水蒸气和气体的分布情况。由此获得的太阳外观与我们单单用眼睛观察到的完全不同。
日冕环绕太阳的厚度达数百万千米，同样地，我们只有在日全食这样极罕见的时刻才能一睹它的风采。虽然日冕覆盖地并不均匀，但它就像一个光环一样环绕在太阳周围，并射出一些或分岔或笔直或弯曲的光束，它们通常能向外延伸极远。尽管围绕着太阳的日冕会朝向各个方向辐射，但这些辐射线更多是朝着赤道的方向延伸的，而不是朝着两极的方向，且通常在两极会出现明显的日冕洞。
通过观察日冕形状周期性的变化可知，它也取决于太阳活动。
日冕的三种外观；从上至下是日冕活动渐弱的三个阶段。
L.德朗德尔于1908年9月18日在默东天文台利用太阳单色光谱照相仪拍摄到的太阳。照片显示了色球层中钙蒸汽的分布情况。
上图为我们眼中看到的太阳的光球层颗粒状表面上散落着的太阳黑子；下图是在色球层上分布的氢气云团。——借助太阳单色光谱照相仪摄于威尔逊山天文台。
(1) 现代天文学界一般称米粒组织，大型的米粒组织（超米粒组织）平均直径可达30 000千米左右，现普遍认为米粒组织是一种太阳大气的对流现象。
(2) 不同于下文所说的耀斑属于光球层的太阳活动，现代天文学测定耀斑是色球层的太阳活动，是太阳大气层最复杂、最激烈的活动现象，耀斑爆发时会产生高能电离辐射、高能粒子爆发等，能引起地球磁暴和无线电短波衰减或传播中断。
(3) 黑子是太阳光球层上的暗斑，是光球层上温度较低的区域，往往成群出现。
(4) 没有确切证据表明太阳黑子诞生于耀斑区域内，原书这样表述可能是因为早期观测时天文学家发现耀斑和黑子群交错分布。
(5) 日珥的分类众多，一般分为两大类，现一般称宁静日珥和活动日珥。
太阳的构成与化学成分
我们可以认为光球是浓厚大气内的一层或固态或液态的发亮悬浮微粒。我们很难准确辨认出光球层上太阳黑子的本质及其形成机制——有些黑子就像一个个裂缝，我们可以窥见其中心有一个不是那么明亮的本影；在另一些黑子中可以看到，有一些过热区域由于光球分子的气化也不那么明亮。总之，黑子和耀斑的外观与厚达3000千米的光球的剧烈变化有关。光球上方还有一层1000千米左右的薄薄的大气(1)，这层大气包含了构成太阳元素的金属蒸汽。再往上是平均厚度约1000千米、同样由蒸汽构成的色球层。从色球层喷出的日珥是一团团氢气、钙蒸汽、钠蒸汽、铁蒸汽和镁蒸汽。
至于环绕着以上一切的日冕，它就像是一层非常稀薄的大气，似乎是由极其微小的炽热颗粒和同样炽热的气体——光谱研究揭示了气体中含有铁、镁、钛、氢、氦以及被暂时命名为“癚”的假定元素——组成的混合体；但癚可能只是氧，由于它的原子处于一种特别兴奋的状态，所以还不能在实验室中被还原出来。
最后，对于所有在太阳上形成的物质或发生的扰动——若一言以蔽之，即所有太阳活动的表现形式——电磁现象似乎起到了重要作用。
太阳是个神奇的大火炉，在里面上演的动乱的规模令人咋舌，即便是最小的动荡，其波及范围也比整个地球都大。
关于太阳温度的问题一直是上世纪争论的焦点。普耶认为太阳温度达15 000度，但塞奇神父认为太阳温度高达1000万度。人们现在普遍信赖用精确度更高的现代测算手段测得的光球温度：6500度。有人估计，太阳这个火炉所释放出的光等同于30 000×1024根蜡烛共同释放出的光的总和(2)。
不管怎样，太阳释放出的辐射绝对不是持续且有规律的。人们最近所做的测定显示，太阳辐射似乎随着太阳活动周期的变化而波动。下面我们就来讨论这些太阳活动的周期。
大规模的太阳黑子——在数量和范围上都格外明显——平均每11.1年出现一次。两次大规模黑子爆发的间隔，小规模黑子出现，在此期间，太阳上时常有好几周不会出现任何黑子。小规模黑子并不正好在两次大型黑子爆发的间隔正中出现：大型黑子衰落成小型黑子需要6.5年，而小型黑子再次发展成大型黑子只要4.5年。另外，这些数字只是平均值，因为周期根本不是有规律可循的，有时一个周期时间降至7年，有时则拉长至15或16年。我们趋向于认为，这些异常取决于其他尚不明确的波及范围更广的周期活动。
太阳活动周期图示 Maximum：最大值；Minimum：最小值
一部分哥白尼（1473—1543）绘制的太阳系图示
(1) 再次说明，黑子是太阳光球层上的活动，耀斑是太阳色球层上的活动；现测定太阳光球层约500千米，光球层上方的色球层厚度在2000千米到10 000千米之间，而最外面的日冕则能延伸出几倍太阳直径的范围。（《天文学新概论》第四版）
(2) 现测定太阳中心温度在15 000 000开尔文到20 000 000开尔文之间，即14 999 727摄氏度到19 999 727摄氏度。（《基础天文学》）
太阳与地球之间的关系
很长时间以来，人们一直试图在太阳的各种现象与我们地球经历的沧桑之间找到某种关联，这也合情合理，因为行星是靠太阳施与的神奇辐射维系生命的。
人们暂且只考虑那些可直接认定的现象，因此他们试图找出太阳黑子的出现与地球主要气象——比如温度和降雨——之间的直接联系。然而，尽管有人坚信发现了其中的普遍联系，但就此正式做出总结还是为时过早，尤其是对某一时刻的精确关系进行构建。不可否认，地球必然受到太阳活动变化的影响，但黑子只是太阳活动的其中一种表现而已，且我们对其方式和起源都一无所知，因此我们首先要对此做出澄清，然后才能明确太阳上的这些现象与地球气象紊乱之间存在着什么样的确切关系。我们观测到的一些行星上的各种变化也与太阳活动有关，这使我们相信，更加深入该方向的研究可能会在将来提供一些有用的数据。
不过，太阳上的现象和地球上的磁力之间确实存在紧密的相关性。磁针、电报和电话的紊乱都是当日面中央出现黑子或某一重大太阳活动发生时产生的现象。鉴于此，我们认为是太阳带电粒子的释放在其中起了作用，这也可以用来解释地球上的那些发光现象，比如在高层大气中出现的美丽而神秘的极光。然而，正如我们刚才明确指出的那样，相关性——地球上的这些现象在发生太阳活动的情况下出现——不一定是必然的，因为在其他类似的情形下，太阳上出现大型动荡似乎没有伴有地球上的任何特殊现象。因此，就目前来说，与其关照一些特殊情况，我们不如进行归纳和概括；且数据清楚地显示了，在大型太阳活动爆发期间，地球上的磁暴和极光的数量会上升，逢太阳活动的小年，磁暴与极光现象就很罕见。
总之，太阳与地球之间的关系、太阳与它所普照的世界之间的关系相当复杂；而无数执着于解开这些谜团的天文学家和物理学家所做的努力尤其意义重大。
关于恒星的普遍推论
在某一恒星磁场内的丝状天鹅星云，摄于威尔逊山天文台。
尽管上文的介绍非常简洁，但足以让读者对太阳有所了解，或者更准确地说，是对像太阳这样的天体有所了解，因此我们的论述必然要过渡到太阳的同类们。然而，我们会立刻注意到，相似性只存在于这些从自身汲取能量的光源最普遍、似乎也是我们最确定的特性中。
我们的太阳是一颗尺寸和性质都已知的恒星；同样地，其他恒星也有各自的特性，我们可以通过物理手段进一步确定。在这样一个令人意想不到的恒星群体中，无数的个体分散在宇宙各处，我们根据它们之间的相似性将恒星分门别类，有些天文学家还认为不同的恒星类别代表着演化的不同阶段。光考虑这类问题，换句话说，深入恒星天文学领域来研究，就可占用本书的全部篇幅，这超出了我们本来定下的范围，所以我们暂不考虑恒星的分布以及可见宇宙的结构，而仅限于对这一命题做出综述。
很长时间以来，各种探测方法都无法对恒星进行深入的研究，因为它们是如此遥远，即使到了今天，任何一架望远镜都无法直观揭示它们的真实大小，不管我们对拍摄照片放大多少倍，得到的图像依旧是一个个尺寸微不足道的小点。因此，我们关于恒星所知的一切皆来自现代的物理手段，比如分析光谱以及研究不同辐射和光波的特殊属性。
有了这些数据，我们才了解到，有些恒星的体积大到连太阳在它们面前也只是一颗尘埃般的微粒；也有些恒星大小近似太阳；最后，还存在一些非常微小的恒星，就连地球都可与之一较高下。
在这些恒星中，有些是由气态物质构成的极其稀薄的巨型星球，有些密度却大得惊人。在它们的化学构成中，我们总是能认出这样或那样与构成太阳的物质一样的成分，虽然这些成分在各个恒星中的比例有所不同。
这些星体的状态不同，温度也各异。我们测到了一些温度要比太阳的高得多的恒星，比如人们已经找到了一些温度高达21 000摄氏度的恒星；有的恒星相对来说温度较低，不超过3000摄氏度。在恒星所释放的光线方面也存在个体差异：同等的面积，有些恒星的光芒往往比太阳的光芒更加强烈、白亮，后者沦为不太闪耀的黄色恒星；但还有一些橙色或偏红的恒星，它们的亮度更加暗淡。
宇宙中的其他“太阳”很可能也会爆发程度和规模各异的“太阳活动”。事实上，人们已经发现某类被称作变星(1)的恒星的光度变化，即变星在释放光时产生了变光现象。
我们还需指出的是，许多恒星会形成双星或三星系统，而且这类系统极其繁多。根据万有引力定律，这些联合的恒星运行速度很慢，而且系统中成员的属性各不相同，使各个系统都呈现出自己的特殊性。我们只需借助望远镜，就会欣赏到这些星体以不同的亮度和色调在闪闪发光：在一颗黄色恒星旁边的邻星或呈绿色，或呈蓝色，或呈红色。我们注意到，这种现象很大一部分可根据众所周知的互补色原理来解释，即颜色的反差效果加强了色彩的对比度(2)。即使恒星的这些真实特性看起来可能没那么明显，也不妨碍我们做出各种猜想。
Ald é baran：毕宿五；Arcturus：大角星；Capella：五车二；V é ga：织女星；Sirius：天狼星；le Soleil：太阳；Antar è s：心宿二；α Hercule：武仙座α星；Bé telgeuse：参宿四；β P é gase：飞马座β星；Compagnon de Sirius：天狼星的伴星；toile de Van Maanen：范马南星；40 Eridan：波江座40；la Terre：地球背图是几个已知的恒星与太阳的大小对比（巨恒星无法在这幅图中完整呈现）；下图是部分矮星与地球的大小对比。
双恒星系统的轨道
事实上，当我们知道了恒星只是一种和赋予我们光热的太阳同类的星体时，自然而然会产生这样一个疑问：其他恒星也扮演着和我们的太阳一样的角色吗？也就是说，它们周围也环绕着一个行星系统吗？我们可以猜想这些通过引力在轨道上运转的行星也发展出了生命吗？
对于这样的问题，任何断言都是轻率之举，原因如下：任何直接观测都无法证实这些行星真实存在，毕竟连它们的“太阳”——体积更大的恒星——都超出了我们的可视范围，所以要对这些遥远的行星下任何判断实际上都是不可能的。如果某一天，我们可以通过间接的方法确认它们的存在，我们又会面临新的窘境：这些星球上是否发展出了能使生命存续的环境？
且把恒星视为类似我们在本书中介绍的行星所在系统的中心，只是一个通过类比法做出的推断。这样的推理并非毫无逻辑，尽管一些现代理论——若要一一列出就过于冗长了——似乎持的是反对意见，但没有什么能阻止我们进行这样的假设。如果该推论有理，就可由此衍生出各种在我们看来甚至是天马行空的猜想。下面我们就来看看其中都有哪些猜想吧。
比如，让我们来想象一下，某颗行星并不像我们的地球这样只围绕着一颗恒星旋转，它的运行场所是一个双星系统，那么它表面所接收到的光照注定要令人类大吃一惊。请设想一下被两个光源同时照亮的景象，而这两个光源要么在天空中处于相反的位置，要么在远观视角下彼此挨得很近，并释放出亮度和色调各不相同的光芒。这会形成多么奇特的光明景象啊！不会再有阴影，这让我们很难想象这颗行星上的色差效果。在地球上，由于各个单色的叠加，互补色就会消失，地面被我们称之为“白光”的太阳光照亮，若物体或高低不平的表面所朝方向射来了由两颗恒星放出的光芒，那么恒星各自的色光会保留下来。不过，我们注意到，人类对这种现象完全不是毫无经验的——我们经常看到现代灯光技术被应用于无数的舞台剧中。没有什么比舞台灯光能更好地让我们想象这些星球上的光照效果了。如果存在这样的行星，我们唯一能做的就是从理论上给出上述定义，因为我们无法设想在这些行星上还会出现什么别的状况，比如它们所受辐射的性质和强度、物理环境，迄今为止我们对这一切仍旧一无所知。
因此，一方面，我们可以假设存在这样的行星，就像我们的地球存在于太阳的周围一样；另一方面，一切迹象都表明，这些行星必定是截然不同的，关于在它们上面可能存在的外星居民，我们只能做随心所欲的幻想了。
(1) 变星现指亮度和电磁辐射不稳定，经常发生变化且伴随其他物理变化的恒星。
(2) 现代研究对双星或三星系统成因提出了不同的假设，但成因绝对不是互补色，互补色假设只能说是那个时代的一个浪漫想象。
结语
在现代知识的基础上，我们已尽可能确切地连续观察了所有多少可被研究的天体。
我们有理由从这些事实中得出哪些推论呢？首先是一个无可争议的结论：太阳系中的任何一颗行星——我们能真正直接发现的——都不是我们居住的这颗星球的复制品。我们可能会发现这些其他“地球”中的某几颗与我们的行星之间有着公认的相似性。而现在我们能够根据由观察或计算获得的数据做出描述与重建，想象某颗行星的总体特征，想象它们可能展现在人们目光中的自然景象。在这一平台上的我们不再像从前一样局限于智者的单一视野或完全没有根据的思辨。我们已然收获了很多。
然而，所有这一切都强调了地外生命这一永恒命题。
在预示着伟大发现的望远镜被发明出来之初，人们首先投机性地想要直接解决这一激动人心的问题。然而，我们在本书中一开始便展示了光学仪器的真实能力以及各种阻碍其应用的拦路虎，这些条件不足以用来实现人们的愿望。即便如此，我们还是想在此处谈谈看到生存在最近的星球——月球表面上的生物的可能性，抑或在没有看到该生物的情况下，找到生命或其他方面证据的可能性。然而，我们已经得知，月球提供的世界景象并不适合维系我们称之为生命的东西。在这一点上，我们的目光更合乎逻辑地投向了物理环境与地球相似的行星。然而，可以回答我们好奇心的精确研究受限于种种物质障碍，行星研究困难百倍。
说罢限制，怀着因人类视觉能力的人工扩大而似乎被率先合法化的雄心壮志，我们必须重新回到基于推理和逻辑的思辨上来；这并不意味着重温过去的积习。借助望远镜对行星所做的研究使得一切观念——即使是基本构思——都建立在肯定的基础之上。当我们迫于无奈，只能把行星看作一个没有暴露出半点特征或性质的亮点时，想象恰恰可以尽情驰骋；当我们通过双眼看到一颗星球时，必然或多或少会将它的尺寸、表面结构、大气层与我们的地球的做比较，先验地赋予它类似的可能性，这一点都不荒谬。然而，这些表象不管多么具体，都不足以向我们提供有效的信息；许多表象仍然是不确定的，因此更加难以解释。与我们在地球上观察到的景象的比较需要建筑在更夯实的地基上，因此我们需要可以带来定性、定量数据的手段。所以，在人类根据通过单一视角收集到的事实，将某些行星视为明显类似地球环境的条件的集合后，随之而来的更加深入的分析会对此产生深刻质疑。尽管火星和金星明显拥有大气层，但正如我们所见，无论从密度、比例，还是从构成大气的要素性质而言，它们都无法与地球的大气层相提并论。
臭氧层的比例高度，臭氧层在大气层低空云层聚集的上方。我们用气球来表示当前平流层上升的海拔高度（22 000米）。
我们在此处所陈述的一切引导人们如下考虑这一难题：其他星球具备我们认为能够维持有机生命的条件吗？如果具备，这一生命会与地球上的生命相似吗？
关于最后一个问题，通过对每颗行星的逐一论述，我们已经指出，如此深刻的差异的存在本身就意味着该命题的不成立。换句话说，可能存在于其他星球上的植物、动物或人类与地球上的生物相似这一假设看起来是没有根据的。
还有人认为存在地外生命，只是我们尚未识别出任何迹象（除了被我们解释为“植物”迹象的火星有机物）。这一猜想在原则上没有遭到任何反对，我们依然应该持保留意见，但只有联系所获知识，这些保留意见才是有效的。此处，科学仍有许多东西有待教给我们。根据我们对各种生物的组织、机能及维系的认识可知，给定的条件必须对其有利：低于或超过某一温度的话，没有什么能存活于世；一定比例的某些化学物质、气体或其他成分的存在或缺失判定了某一植物或动物的消亡或不可能存在。不过，即便我们在其他星球的基本成分中发现了与地球相同的元素，这些元素以及由重力、光线和热量决定的自我平衡条件也会以不同于地球上的比例结合在一起。最后，像月球这样的天体缺乏这些被认为对生命必不可少的元素，因此我们承认这些星球上不可能存在生命。
最渺小的土壤罅隙同样是深谷壮景。
一旦认识到这些差异，人们就会思考它们将造成什么影响，我们甚至试图设想哪种生物会特别适应这些星球的环境。这一论点尽管在科学领域中有理有据，但实际上很难深入研究，因为我们缺少的资料太多。
举一个具体的例子。在本书中我们曾多次谈及紫外线及其治疗效果，以及其他众所周知的破坏性或有害影响。然而太阳是这些辐射的巨大来源，如果没有东西来阻挡它们的持续作用，地球上的生物无疑会遭受酷热暴晒。这一保护要归功于大气层中存在的一定比例的臭氧。研究臭氧必然要知道法布里、比松、多布森、杜菲、夏隆热以及其他许多物理学家的名字。在本文中我们仅概述该研究的结论：这一气体在距离地面约50千米的大气层高空形成了臭氧层；臭氧层像滤光器一样吸收过滤掉有害辐射。因此，如果没有臭氧，地球上的一切或许都将改变。
只要说明几个问题就足以使人们完全理解地外生命这一议题的重要性，并使他们看到其他星球环境的复杂性，关于后者我们掌握的数据尚不够准确。如果人们要求特定辐射按照其在地球条件下的作用扮演重要角色，那么这一角色在我们无法实地掌控的其他地方会发挥怎样的作用呢？无论如何，我们即将跨入广阔的生物科学领域，这一领域带来了如此丰富的发现和启示，终有一天它将与物理天文学通力合作，携手并进。
在许多方面，所有这些问题都不可避免地源自我们基于推理和与地球环境相关的数据所做的唯一判断，因此我们的判断依赖物理事实和生理感受。例如，我们在观察自然现象的生成过程中建立规模、速度、强度以及持续时间的刻度。我们总是将周围发生的事情与我们的体型、器官的功能及感觉相比较。正是我们人类在无限大和无限小之间做出区分。无须走到极限，我们只要在视角的正常范围内观察无数令人赞叹不已的宏伟景色中的一个就够了，例如水流侵蚀冲刷而成的惊人的峡谷峭壁。
机械作用的过程众所周知，但我们依旧震惊于它完成后的规模以及所耗费的时间。请看看脚下——我们总是忘记这样做——类似效果的出现未能引起人们的注意，这是因为它们过于渺小。然而，在这个领域里，我们可以进行多少奇特而美好的研究啊！这里有着自然界伟大现象的复制品，我们经常能够捕捉到这些现象的生成机制，该机制的连续阶段进行得非常迅速。大家注意过先被雨水冲刷后被晒干的沙坡吗？它坍塌滑落成由微粒组成的细小洪流。仿佛观看快进的电影一样，我们能够直接观察悬崖和废墟状岩石等巨大景观的形成，而我们本来是看不到决定它们形成的机械工作是如何作用的。
这些巨大的树木只是草芽幼苗。
微观世界：此处的废墟状悬崖不过是一个被放大了的几厘米大小的沙坡。
在夜空的唯一光亮下拍摄到的风景
时间和规模概念同样与人类息息相关。我们认为什么是光明或黑暗的也是如此。人眼的能力受到诸多限制，因此，当我们不再能有效地指导自己的行动时，就宣布天黑了，可如果眼睛弹性地适应了非常大的强度差异，那么它的能力就会被削弱——它只能看到一次，任何给它留下深刻印象的东西都不会再看到第二次。但想象一下具有与摄影感光片相同特性的其他眼睛吧。感光片不同于人眼，它可以积累光能，无论其多么微弱。这是时间的利用问题，我们在应用于实际中看不到的天体的调查研究中已经看到了这一点，因此，在种种条件下，最深沉的黑夜也开始变得明亮：上图便是证明。
通过这些东拉西扯，我们可能已经稍微偏离了本书的主题，但这也非常必要，因为它可以提醒我们不能局限于从感官出发的唯一观念、比较或估计。这就是为什么有人进一步认为在其他星球上的其他生物可能有着不同的感官和天赋。地外生命这一领域对于所有假设都是开放的。关于这一主题的任何尝试都会不可避免地带有拟人倾向，所以要继续坚持“不切实际”。
天文望远镜或其他研究手段能否在将来的某一天告诉我们有关地外生命的积极信息？这是未来的秘密。从准确度而言，实地验证更加可信。这里，我们触碰到了古往今来富有冒险精神的人首先要考虑的一个问题，也是今天的人们用科学方法去研究的一个问题。从各个角度而言，脱离地球穿越太空抵达月球或其他行星都是一个激动人心的前景。星际航行的可能性，或——用现代术语表述——航天学在过去的几个世纪里已经引发了最异想天开的计划。这一问题由于物质上的困难而非常严峻；它的原理是赋予一台机器一股让其首先可以克服地球引力，然后在穿越遥远距离所需的时间里能够持续飞行的推力。
戈达德安装实验火箭。
为了得到这样的结果，我们必须放弃把“飞行器”发射到地球大气之外的想法。唯一合理的模式是通过机器自身的推进；如典型的烟花一般，该推进由一种反作用力激发并维持。
无数学者与物理学家——埃斯诺-佩尔特里、戈达德、奥伯特等人不懈地研究该问题的理论部分，同时进行了各种技术测验。我们已经能够精准地确定到达月球或其他行星所需的力和速度，但尚缺乏最主要的元素：所需力量的来源；目前所知的一切都不能达成这一目的。
施密特的火箭升天。
蒂林在（柏林）滕珀尔霍夫发射的火箭飞到800米高。
当从任意方向划过太空的一些天体穿过大气层与地球相会时，就形成了瑰丽壮观的流星。
一旦力量来源被发现，人们就能够实现渴望已久的目标，解开那困扰良久的谜题吗？关于这一点我们依然应该有所保留。即使造好的机器非常完美，被赋予了一股巨大的力量，我们也应当首先思考冒险者们无波无澜地实现星际旅行的运气有多少；其次，如果他们安全抵达，又将遭遇什么呢？
关于旅行本身，生理方面的问题也被考虑在内；人类的器官在摆脱重力极速前进的飞行器中不得不经受的一切似乎并非无法抵抗。简言之，所有机械数据、生命在机器里的人工维持以及“舒适”问题都已被研究，这些问题看似能够实际解决，对于准确到达目的地的方向问题也同样如此。
但凡事皆有意外。太空中的道路未必如我们想象中的那样自由。无数天体从各个方向驶来，因此造成了地球上流星的出现和陨石的降落。我们不讨论它们的来源和性质，而是将其视为危险因子。它们可能非常庞大——鉴于掉落在地球表面的碎块可以有几吨重——也可能十分微小；但不管体积如何，所有天体都被30~40千米的惊人秒度所裹挟。某些抛射物的碰撞避无可避，因为它们方被人察觉就已闪现到眼前：碰撞在所难免。一个巨块可以摧毁火箭及其搭载的乘客；一个小小的碎片可以像子弹一样穿透船体，所有氧气从小孔中逸出……宇宙浩渺，没有证据证明这些事故是不可避免的，但它们仍然是可能发生的，这是任何事、任何人都无法改变的危险。
坠落在（阿尔卑斯滨海省）Caille市的一块铁陨石重625千克，存于巴黎自然历史博物馆。
让我们假设一次顺利的航行。我们应思索旅行者将如何登陆目标星球。这一难以减速的登陆与严重的坠落极为相似，因而必须给予恰如其分地指挥；而且在高低起伏的地区与地面接触困难重重，例如月球登陆。假设这些困难均被排除，旅行者能够在抵达的区域自如探索吗？在这一方面，我们所了解到的关于其他星球的一切都值得思考。在月球上没有大气层，其他星球上的空气令人窒息，气温也很可能让人无法承受。于是，极度限制行动的保护措施和呼吸装置就派上用场了，但如此一来，我们能在未知星球上探索广阔的区域吗？降落在撒哈拉沙漠走不出去的火星来客能了解地球生命吗？我们只能泛泛考察这一问题。这些概述足以说明地外旅行的困难依然比人类乍一想到的要复杂得多，况且我们还未开始思考如何返回地球这一至关重要的终极问题。
这是否意味着我们看到了这一未来计划的绝望之境呢？不，我们不能过于悲观，因为人类还没有完全展现自己的天才，我们的勇气没有极限……
在此期间，我们应当如我们在本书中的所为，将自己限制在天文学方法和手段所能带来的所有知识之中。
许多奥秘依然隐藏在浩瀚的宇宙之中，可能永远不会被揭开。幸亏有越来越完善的方法和手段，通过不懈努力而获取的基本知识理所当然地让我们充满斗志。过去纯粹假设的模糊概念已被能令渴望知识的人满意的事实取而代之。
木刻画——16世纪初的一位天文学家，威尼斯，1520。
现代天文望远镜的能力使我们能够看到越来越远的星球，在我们寄身的行星远方，数十亿颗可见的恒星构成了这幅画面——摄于威尔逊山天文台（加利福尼亚）。
如果有朝一日人类可以登上别的星球，届时月球表面可能对人类来说并非安全的着陆之地。
要在金星上登陆，首先要穿过它浓厚浑浊的大气层。