用一道托福真题,串起天文学背景知识

这是TPO真题中关于天文学的一道填词题：

The study of the universe is called cosmology.T_____ scope o_____  this fi_____ is extr_____ large, encomp_____ everything fr_____ the smal_____ particles t_____ vast galaxies. O_____  intriguing hypo_____ in cosmology is the Big Bang Theory, according to which the universe began approximately 13.8 billion years ago from an infinitely dense point, Cosmologists also study dark matter and dark energy. They observe cosmic microwave background radiation, the faint glow left over from the Big Bang, to gather information about the universe in its early days.

答案

天文学（astronomy）是研究宇宙中天体（celestial bodies）的科学，包括它们的起源（origin）、演化（evolution）、物理性质和运动规律。它与物理学（physics）高度交叉，其中专门研究天体物理性质的分支叫做天体物理学（astrophysics）。

真题中出现的 cosmology（宇宙学） 是天文学的核心分支，专门研究宇宙的起源、结构和演化。

太阳系以太阳（Sun）为中心，太阳是一颗恒星（star），通过核聚变（nuclear fusion）将氢转化为氦，从而释放巨大能量。围绕太阳运转的有八颗行星（planet），运转轨道（orbit）呈椭圆形（elliptical）。

行星按构成可分为两类：

地球是目前已知唯一存在生命的行星，原因之一是它处于宜居带（habitable zone）——与恒星距离适中，使液态水（liquid water）得以长期存在。

此外太阳系中还存在：

太阳系所在的星系叫做银河系（Milky Way），它包含数千亿颗恒星，形状呈棒旋星系（barred spiral galaxy）。

恒星并非永恒存在，它们有自己的生命周期（life cycle）：

这是与真题最直接相关的部分，也是托福天文学话题的考察重心。

大爆炸理论（Big Bang Theory）

真题原文指出："the universe began approximately 13.8 billion years ago from an infinitely dense point"。

宇宙起源于约 138亿年前 的大爆炸（Big Bang），从一个无限致密（infinitely dense）的奇点（singularity）开始膨胀（expand），并持续至今。

支持大爆炸理论的关键证据有两条：

① 红移现象（redshift）

远处星系发出的光波被拉伸，向红端偏移，说明这些星系正在远离我们，即宇宙在持续膨胀。这一规律由哈勃（Hubble）发现，因此称为哈勃定律（Hubble's Law）。

② 宇宙微波背景辐射（cosmic microwave background radiation，简称 CMB）

这正是真题原文提到的："the faint glow left over from the Big Bang"——大爆炸后遗留的微弱余晖，均匀分布于宇宙各个方向，是宇宙早期状态的直接"化石"，科学家通过观测 CMB 来研究早期宇宙（early universe）的结构。

真题原文还提到了："dark matter and dark energy"：

宇宙中我们"看得见"的部分只占 5%，剩下 95% 都是暗物质和暗能量——这也是宇宙学至今最大的未解之谜。

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