當你想到太空時，你會想到什麼？想像一下，一個朋友吹噓他們最近參觀了一個寬敞的建築、體育場或博物館。你認為這座建築是巨大的嗎？它只是非常大，還是看起來很空？

“寬敞”這個詞並不一定意味著空。它只是表明有足夠的空間來移動裡面的物體。同樣，外層空間也不是完全空無一物。它是巨大的，永遠在膨脹，但裡面有很多東西。

當Nilakshi Veerabathina還是個孩子的時候，他常常想知道雲有多遠，地球之外有什麼，太空有多大。這種好奇心促使他攻讀天文學的碩士和博士學位。作為德克薩斯大學阿靈頓分校的一名物理教學教授，Nilakshi Veerabathina教授這些概念已經有二十年了。下面就讓Nilakshi Veerabathina為我們解開這個秘密。

太空從哪裡開始？

地球被不同層的各種氣體所包圍。在海平面上，地球大氣層每立方釐米含有大約1000億個分子。隨著高度的上升，大氣層變得越來越稀薄。

在大約50到62英里（80到100公里）的高度，沒有足夠的空氣讓飛機飛行。這條將地球大氣層與外太空分開的邊界被稱為Kármán線，以匈牙利裔美國工程師和物理學家Theodore von Kármán的名字命名。Kármán線以上的一切都稱為“空間”。

空間的密度可以變化，但平均來說，每立方釐米大約只有1個原子。想像一下，地球大氣層的一個骰子大小的立方體包含數十億個空氣顆粒。但在太空中，同樣大小的立方體只包含一個或兩個粒子。

星際介質和輻射

太空或外太空是一個巨大的、近乎完美的真空，基本上沒有物質。與地球大氣相比，這個真空中包含的粒子很少。然而，它並不完全是空的。

太空中散佈著被稱為星際介質的散射物質，其中包括氫原子和氦原子。這些是空間中最常見的元素，它們以帶電和中性的形式存在。星際介質中還含有宇宙塵埃 —— 各種元素的微小顆粒，包括碳和矽，散佈在太空中。

被稱為宇宙射線的高能粒子 —— 主要是質子和原子核 —— 以接近光速的速度穿越太空。宇宙射線來自包括太陽在內的各種恆星，也來自超新星、落入黑洞的物質、星系碰撞等等。

宇宙中充滿了各種形式的輻射，包括宇宙微波背景輻射。這是宇宙起源時的餘熱。像超新星和黑洞這樣的高能宇宙事件也會發射X射線和伽馬射線。

恆星、行星和許多其他天體產生的磁場也滲透到太空中。這些場通過像磁鐵一樣吸引或排斥帶電粒子來影響它們的運動。

暗物質和暗能量

科學家們預測，一種尚未見過的不發射光或能量的物質，即暗物質，構成了宇宙品質的很大一部分。研究人員猜測它的存在，是因為他們可以看到它對其他可見物質的引力作用。

同樣，科學家預測，一種被稱為暗能量的神秘能量形式正在推動宇宙的加速膨脹。與暗物質不同，暗能量與物質或引力無關，但它是空間本身的一種屬性。

如果把宇宙想像成一個氣球。暗物質就像氣球的材料，影響它的形狀，而暗能量就像被泵入氣球的空氣。它不會改變氣球的材料，但會影響氣球膨脹的速度。

宇宙會扭曲嗎？重力能彎曲空間嗎？

空間也會扭曲。把這個空間想像成一個大的、有彈性的蹦床。如果你把一個很重的球，比如保齡球，放在蹦床的中間，蹦床就會向下傾斜。這種傾斜類似於空間在行星或恆星等大物體周圍的彎曲。球越大，重力越強，下沉越深。

如果你在蹦床上滾動一個較小的彈珠，保齡球在蹦床的中心，彈珠可能會開始繞過保齡球重力造成的傾斜。彈球遵循傾斜曲線，就像行星遵循太陽周圍的空間曲線一樣。

想像一下，你用手電筒照在蹦床上。如果光線靠近保齡球的傾角，它在傳播過程中可能會彎曲一點。這就像光線在太空中經過一個非常大的物體（比如星系）時發生彎曲一樣。

想像一個黑洞，它有巨大的引力，就像一個更大、更深的蹦床。如果你把一顆彈珠滾得太近，它就會掉進去消失，就像物體在太空中被拉進黑洞而無法逃脫一樣。

所以，空間可以在有很多重力的大物體周圍扭曲或彎曲，就像蹦床在你把一個沉重的球放在上面時會彎曲一樣。

空間不僅僅是空虛。它包含了粒子、輻射、磁場以及神秘形式的物質和能量。把太空想像成一個3D遊樂場，裡面存在著恆星、行星、星雲和星系等物體，是它們共同構成了我們迷人而複雜的宇宙。