knowledge_title,knowledge_comment 20世纪60年代天文学上的四大发现是什么,20世纪60年代天文学上的四大发现是什么20世纪60年代,随着大型射电望远镜性能的提高,在天体物理学这门最引人入胜的学科里,接连传出了几项重大发现,这就是:类星体、脉冲星、宇宙背景辐射和星际有机分子。1960年发现了第一个类星体,它的最大特征就是光谱线的红移特别大,这表示它离我们地球非常遥远,竟有几十亿到上百亿光年以上。另一方面,类星体的光度要比整个银河系(银河系中约有1000亿颗恒星)还要强100~1000倍,射电亮度更要强10万倍!可是,类星体的体积却很小,只有银河系的几千万亿分之一!是什么原因使类星体能在如此小的体积内积聚着这样巨大的能量呢?是不是存在着一种我们今天还没有了解的新能源呢?随着多年来观测资料的积累,已发现了6200多个类星体。人们虽然对它们有了一些了解,但其本质仍然是一个谜!1967年,两位英国天文学家在天空中观测到一个奇特的射电源,它们以极其精确的周期重复地发出一个个射电脉冲,脉冲的准确度胜过普通的钟表。起初,天文学家们甚至怀疑它们是宇宙中高级生物向我们发送的无线电报呢!后来又陆续发现了一系列这样的天体,通过研究,天文学家认识到,这是一种新的天体——快速自转的中子星,称为脉冲星。现在,已经发现的脉冲星有550多个。脉冲星的质量与太阳差不多,体积却十分小,通常直径只有10~20千米,因此密度很大,1立方厘米的脉冲星物质竟有1亿吨,是太阳核心物质密度的1万亿倍!脉冲星表面温度在1000万摄氏度以上,核心温度更高达60亿摄氏度。在这种高温高压下,物质处于一种奇异的状态——中子态,即原子的外层电子全部被挤入原子核而与核内正电荷中和,结果,原子核呈中性不带电状态,核与核紧密地排在一起而使体积大大缩小。现在不少人认为,脉冲星是一种年老的恒星,因其核燃料消耗完毕,引起了一场灾变而坍缩的结果。脉冲星的发现者也因此获得了1974年诺贝尔物理学奖。1965年,两位美国物理学家在寻找干扰卫星通信系统的噪声源时,偶然发现天空的各个方向上都有着一种微弱的微波辐射,它们相应于绝对温度为3K的黑体辐射。这种辐射来自宇宙深处,各个方向上几乎完全相同,可见宇宙并不是“真空”。这个现象在天文学上称为宇宙背景辐射。它为宇宙起源于大爆炸这一理论提供了最好的观测证据。当年报道这项发现的论文虽然只有短短的600字,可是却震撼了整个天体物理学界和理论物理学界。那两位发现者还因此荣获了1978年度的诺贝尔物理学奖!20世纪60年代初,人们在对星际空间中的短厘米波和毫米波射电辐射作了大量观测以后,出人意料地发现了多种多样的以分子形式存在的宇宙物质,其中不仅有简单的无机物,还有比较复杂的有机分子。星际分子与恒星的演化有着密切的关系。更重要的是,星际有机分子的发现,为宇宙中生命起源的研究提供了重要的线索。20世纪60年代天文学中的这四大发现,对于天文学的发展和人类认识宇宙都是非常重要的。关键词:类星体脉冲星中子星宇宙背景辐射星际分子 2月份为什么只有28天,"2月份为什么只有28天阳历的月份分大月和小月,大月31天,小月30天。可是唯独2月份却只有28天,有的年份又是29天,这是为什么呢?说来很可笑,这个规定也是十分荒唐的。当公元前46年罗马统帅儒略?凯撒着手制订阳历时,本来规定每年12个月里,逢单是大月,31天;逢双是小月,30天。2月份逢双,也应该是30天。这样大小各6个月,记起来很方便。但这样算下来,1年就不是365天,而是366天了。所以必须设法在1年中扣去1天。在哪一个月里扣去1天呢?那时候,按照罗马习俗,许多判处死刑的犯人,都是在2月里执行的,所以人们认为这是一个不吉利的月份。既然1年里要扣去1天,那么在2月份里扣去1天,让这个不吉利的月份短少1天好了。因此,2月份就成了29天。后来,有一个叫奥古斯都的人,继儒略?凯撒做了罗马皇帝。奥古斯都发觉儒略?凯撒是7月份生的,7月份是大月,31天,奥古斯都自己是8月份生的,8月份逢双是小月,只30天。为了和儒略?凯撒表示同等的“尊严”,奥古斯都就决定把8月份也改为31天。同时把下半年的其他月份也改了,9月和11月逢单,原来是大月,改为小月;10月和12月逢双,原来是小月,改为大月。这多出来的1天,依旧从不吉利的2月份内扣掉。于是,2月份就只有28天了。2000年来,人们所以沿用这个不合理的规定,只是一种习惯罢了。世界各国研究历法的人,已经提出许多改进历法的方案,想把历法改得更合理些。" “信使号”探测器与水星上的水,“信使号”探测器与水星上的水“信使号”探测器由美国航空航天局于2004年8月3日发射,英文全名是MErcurySurface,SpaceENvironment,GEochemistryandRanging,意思是“水星表面、太空环境、地球化学和广泛探索”;缩写为MESSENGER,与此相应的英语单词意为“信使”。为了节省燃料降低成本,卫星采用了周密而极其复杂的轨道,历时6年半,行程79亿千米,中途飞越地球一次、金星两次、水星三次,才于2011年3月18日进入环绕水星运行的轨道。2012年,“信使号”在水星北极终年照不到阳光的坑洞区域,发现了总量可能高达数千亿吨的水冰。原来,水星上真的有水! “北京时间”是北京当地的时间吗,“北京时间”是北京当地的时间吗“嘟、嘟、嘟、嘟、嘟、嘟——刚才最后一响,是北京时间8点整。”这是大家很熟悉的中央人民广播电台的报时声。不少人都以为电台报的“北京时间”就是北京当地的时间,其实,两者是有区别的。根据国际上的规定,整个地球在东西方向上划分为24个时区,每个时区在东西方向上宽15°。北京在东八区,东八区的范围是东经112.5°~127.5°,在这个范围内的任何地方,一律都用东经120°子午线上的标准时间,北京也不例外。我们平常所说的“北京时间”,指的就是东经120°的标准时,或者说是东八区的区时,而北京的地理经度是东经116.3°,两者之间相差约14分钟。我国幅员辽阔,在东西方向上从东经73°多到135°多,横跨5个时区,即从东五区到东九区。现在我国除小部分地区外,全国多数地区都采用“北京时间”。“北京时间”比世界时(即一般所说的格林尼治时间)早8个小时,比美国纽约早13个小时。“北京时间”已敲响新年钟声的时候,英国伦敦家庭中的时钟,指的还是12月31日下午4时,而纽约还只是上午11时。所以,在进行国际交往、观看国际球类比赛,或者在表示飞机航班的时间时,一定得说清楚所用的是什么时间,是世界时,还是某条经线上的标准时,这样才不至于发生差错。关键词:北京时间区时世界时 “卡西尼号”怎样进行跨世纪土星观测,“卡西尼号”怎样进行跨世纪土星观测土星有一个美丽的光环,这使得它在太阳系中十分引人注目。土星的大气成分复杂,赤道附近的风速超过500米/秒。土星有20多颗天然卫星,人们最感兴趣的是土卫六,它是土星最大的一颗卫星,还有一个名字叫“泰坦”(希腊神话中的大力神)。“泰坦”的引人注意之处不仅因为它的个头大,更重要的是它是太阳系中除了地球之外唯一具有稠密氮气大气层的天体。科学家猜测,“泰坦”上有海洋,海洋中含有有机物质,和原始的地球十分相似。如果能探测到“泰坦”上存在合成大分子有机物,就可以推测地球生命的诞生过程。人类探测土星的使命,交给了“卡西尼号”土星探测器。1997年10月15日,美国成功发射了“卡西尼号”大型行星探测器,这是20世纪人类耗资最大的空间计划之一。由于土星距离地球非常遥远,有8.2~10.2天文单位(1个天文单位约合1.5亿千米),所以,即使使用当时推力最大的火箭,也无法把质量为6.4吨的“卡西尼号”加速到直飞土星的速度。于是,科学家巧妙地为“卡西尼号”设计了借助金星、地球和木星之间的引力,接力加速奔向土星的旅程。这样一来,“卡西尼号”的行程将增加到32亿千米,历时7年。1998年4月,“卡西尼号”绕过金星,在金星引力的作用下,加速并改变方向;1999年6月,它再次飞过金星,利用金星引力进一步加速,向地球奔来;1999年8月,“卡西尼号”掠过地球,借助地球引力加速飞向木星;2001年1月,“卡西尼号”从木星那里进行最后一次借力加速后,直奔土星。两次金星借力,一次地球借力,一次木星借力,这样的飞行轨道安排就是著名的“VVEJ飞行”,这里的“V”、“E”、“Y”分别是金星、地球、木星英文单词的首写字母。“VVEJ飞行”可以使“卡西尼号”的土星之旅节省77吨燃料,这相当于“卡西尼号”总质量的10倍。“卡西尼号”于2004年7月才能到达土星。“卡西尼号”实际上由两部分组成:载有12台科学探测仪器的轨道器和携带6台科学仪器的“惠更斯”子探测器。轨道器将围绕土星进行历时4年的全面的科学探测,而“惠更斯”子探测器将在土星的卫星“泰坦”上着陆,帮助科学家解开长期以来有关“泰坦”的许多不解之谜。关键词:土星土卫六“卡西尼克” “飞碟”是天外来客吗,“飞碟”是天外来客吗1947年6月的一天,一位美国人正驾驶着飞机在天空飞行。突然,他发现有几个巨大的圆盘形的东西向华盛顿州的莱尼尔山峰飞去。事后他估计这几个“怪物”的直径有30多米。这消息一下成了轰动一时的世界新闻。因为这种“怪物”是圆盘形的,所以人们称它为“飞碟”。从1947年发现“飞碟”以来,有成千上万的人自称亲眼目睹过“飞碟”。“飞碟”究竟是什么东西?是从什么地方飞来的?人们对此众说不一,其中最激动人心的说法是:“飞碟”是其他星球上高等智慧生物发射来的飞船。“飞碟”果真是天外来客吗?生命应该是宇宙间的普遍现象,在无限的宇宙中,除了地球上有人类存在以外,在其他星球上,只要有适当的条件,同样可能存在着生命,甚至存在高度智慧的生物——“外星人”。但是,为使生命得以在一颗星球上发生和发展,并且不致半途夭折,不仅这颗星球必须具备生命存在和发展的条件,而且它所属的恒星也必须在数十亿年内处于一个大体上是稳定的状态和合适的宇宙环境。有人估计,在我们银河系1000多亿颗恒星中,具备这种条件的星球不超过100万颗。即使这100万颗星球都存在生命,并都发展成为高等智慧生物,掌握了高超的航天技术,他们每年各派一艘飞船在银河系内进行考察,那么一艘太空船进人我们太阳系的机会也是万载难逢的。从上面的分析看来,“飞碟”是天外来客的可能性实际上可以排除,而这样多的关于“飞碟”的报道,更是不可能有这么多天外来客的。那么“飞碟”究竟是什么呢?1969年,美国一个由专家组成的小组,对1.2万多起“飞碟”案例作了调查。结果表明,绝大多数所谓“飞碟”都是由多种因素引起的误会。其中有的是人造卫星重返大气层后焚烧的碎片;有的是飞机或气球;有的是云块、球状闪电和海市蜃楼一类的大气现象;有的是鸟群或昆虫群,例如蝴蝶群;有的是流星、彗星;有的是雷达假目标;还有的是人们的心理和生理因素造成的错觉和幻觉;更有一些则是故意编造的恶作剧。因此,尽管“飞碟”是天外来客的说法非常令人激动,但这种说法的真凭实据至今却一个也没有找到。关键词:飞碟外星人 “飞碟”真是天外来客吗,"“飞碟”真是天外来客吗1947年6月的一天,一个美国人正驾驶着飞机在天空飞行。突然,他发现有几个巨大的圆盘形的东西向华盛顿州的莱尼尔山峰飞去。他估计这个“怪物”的直径有30多米。这消息一下成了轰动一时的世界新闻。因为这种“怪物”是圆盘形的,所以人们称它为“飞碟”。自称看到“飞碟”的,不止一个人,从1947年发现“飞碟”到1969年的22年中,自称亲眼看到过“飞碟”的就已超过一万二千多人次。“飞碟”使许多探险家和科学家心向神往。它究竟是什么东西?是从什么地方飞来的?这有多种说法,其中最激动人心的说法是:“飞碟”是其他星球上髙度智慧的生物发射来的飞船。“飞碟”果真是天外来客吗?生命是宇宙间的普遍现象,在无限的宇宙中,除了地球上有人类存在以外,在其他星球上,只要有适当的条件,同样可能存在着生命,甚至存在高度智慧的生物——“宇宙人”。但是,从原始的生命发展成高度智慧的生物,这需要很长很长的时间。拿我们的地球来说,生命从氨基酸进化成髙级生物差不多经历了几十亿年的时间。为使生命得以在一颗行星上发生和发展,并且不致半途夭折,不仅这颗行星必须具备生命存在和发展的条件,而且它所属的恒星也必须在数十亿年内处于一个大体上是稳定的状态和合适的宇宙环境。有人估计,在我们银河系的一千多亿颗恒星中,具备这种条件的星球不超过100万颗。即使这100万颗可能存在生命的星球上的居民都已掌握了高超的航天技术,每年各派一艘飞船在银河系内进行考察,那么一艘太空船进入我们太阳系的机会也是万载难逢的。不仅如此,恒星际的航天飞行与行星际的航天飞行有着本质上的区别。且不说文明星球的平均距离在100光年以上,即使“宇宙人”以每秒16.7公里的速度从与我们相距4.22光年的比邻星出发,到我们太阳系来也得花八万多年的时间,这可能要受到寿命和燃料的限制。因为“宇宙人”即使神通十分广大,他的寿命和飞船携带的燃料总是有限的吧?按我们的想象,“宇宙人”如果真要与我们取得联系,作为第一步,比较可行的办法是利用电磁波来进行通讯联系。可是到现在为止,这种最初步的联系也还未实现!从上面的分析看来,“飞碟”是天外来客的可能性虽不能绝对排斥,但这种可能性毕竟是太小了,而这样多的关于“飞碟”的报道,更是不可能有这么多“天外来客”的。那么“飞碟”究竟是什么呢?1969年,美国一个由专家组成的小组,对一万二千多起“飞碟”案例作了调查。结果表明,绝大多数所谓“飞碟”都是由多种因素引起的误会。其中有的是人造卫星重返大气底层后焚烧的碎片;有的是飞机或气球;有的是云块、球状闪电和海市蜃楼一类的大气折射现象;有的是鸟群或昆虫群,例如蝴蝶群;有的是流星、彗星;有的是雷达假目标;还有的是人们的心理和生理因素造成的错觉和幻觉;还有的更是一些故意编造的情节。因此,尽管“飞碟”是“天外来客”的说法是这样地引人注意,但这种说法的真凭实据至今却一个也没有找到。" 伏古勒,伏古勒杰拉尔·德·伏古勒(1918—1995),法国天文学家,自幼就是天文爱好者,曾先后在英国、澳大利亚斯特罗姆洛山天文台、美国洛厄尔天文台以及哈佛大学学习工作。1960年转到得克萨斯大学奥斯丁分校,并在那里度过余生。伏古勒是星系研究的好手,与人合作出版了《第三版亮星系表》。他重新分析了哈勃和桑德奇的星系表,采用星系的多个特征如光度、环的直径、最亮星团的平均值,重新估计星系的距离,伏古勒把这种方法称为“大冒险”。20世纪50年代伏古勒积极宣扬星系团聚集为超星系团的理念。1988年,伏古勒被美国天文学会授予亨利·诺里斯·罗素讲席职位,同年获法国天文学会授予的朱尔斯·詹森奖。 伽莫夫,伽莫夫乔治·伽莫夫(1904—1968),美国俄裔物理学家,1928年列宁格勒大学物理学博士,1934年移居美国。早期从事核物理研究,20世纪30年代后期转向天体物理学和宇宙学,50年代以后,又转向DNA的研究。除宇宙大爆炸理论外,伽莫夫对核物理学和分子生物学也有重大建树。他还是一位杰出的科普作家,最著名的科普作品有《从一到无穷大》、《物理世界奇遇记》等。 八月十五的月亮最圆吗,八月十五的月亮最圆吗在中国农历中,“朔”是一个时刻,有“朔”的那一天为农历的“初一”,朔夜是月黑之夜。“望”也是一个时刻,有“望”之夜便是月圆之夜。如果“望”恰逢白天,那么,上午“望”的,则凌晨月圆,下午“望”的,则黄昏月圆。由于月球绕地球公转的轨道是椭圆,所以朔与望之间的时间并不固定。如果朔时月球在图中轨道上方,从朔到望跨过远地点,运动速度慢,所需时间较长,须等十六甚至十七月亮才会圆;如果朔时月球在图中轨道下方,从朔到望跨过近地点,运动速度快,所需时较短,也许不到十五月亮就圆了。事实上从2005到2020年共16年,有198个朔望月。望的农历日期:十五70次;十六95次;十七31次;十四2次。16个中秋月圆之夜,9次在八月十六,3次在八月十七,只有4次在八月十五。16个元宵佳节,月亮正圆的只有6次,8次月圆在正月十六,2次月圆在正月十七。2009年农历三月和2020年农历六月,“望”都发生在十四。即使同为望月,还因地月距离不同而有大小之分。月相“望”,又在近地点,月、地、日三者位置接近直线,天气又十分晴好,我们看到的才是最大最圆的明月。这一时间不一定在中秋或元宵,其他月份也有可能。所以,“月到中秋分外明”,未必如此。“海上生明月,天涯共此时”也有局限性:天涯各处,看到月亮从海上升起的时刻是不同的;如果相距很远的话,也许一处白天、一处夜晚,不可能同时看到天上的月亮。 关于盘古的神话传说,关于盘古的神话传说相传盘古生于天地混沌中。后来天地开辟了,天每日高一丈,地每日厚一丈,盘古每日长一丈。经过一万八千年,天变得极高,地变得极深,盘古也变得极长了。盘古顶天立地,最后精疲力尽而死。他死后全身化成了万物:气化为风云,声化为雷霆,左眼化为太阳,右眼化为月亮,血液化为江河,肌肉化为田土,须发化为星辰,皮毛化为草木\(\cdots\cdots\)盘古的献身使世界变得美丽多姿,人们都很敬佩他。 初升的月亮为什么像被压扁了,初升的月亮为什么像被压扁了初升的月亮,看起来似乎被纵向压扁了。这其实是地球大气在捣鬼。当月球贴近地平线时,地球的大气层呈现下厚上薄的状态,好似我们平时使用的放大镜,因此我们会发现月亮呈现纵向压扁的椭圆形。而当月亮升高后,各个方向的大气厚度相对一致,因此月球也就会呈现正常的圆形。为了证明这一问题,我们拍摄了两张月球在地平线上和上中天的照片,拼在一起后可以清晰地看到这一现象。 别具一格的月球岩石,别具一格的月球岩石月球上的岩石和地球上的岩石有很多不同点,比如:月球岩石的年龄比地球上大部分岩石大;含有大量的地球上的稀有金属—钛;月面岩石样本中还含有纯铁颗粒等。研究月球岩石有助于了解月球的起源、月球的内部结构,以及月球上的地质演化过程。因此,研究月球岩石样本是认识月球的重要途径。“阿波罗15号”带回地球的月岩 到达宇宙边缘,能把“手”伸出去吗,到达宇宙边缘,能把“手”伸出去吗一位佚名艺术家的木刻“探索更外面的宇宙”如果能来到宇宙边缘,那就一定可以把“手”伸出去,问题在于宇宙有没有边缘呢?答案是否定的!也就是说,宇宙是没有边界的。为什么说宇宙是无边的呢?因为宇宙是空间、时间和时空中万物的总称,所以宇宙和普通物体有本质的区别。对于普通的物体,我们需要知道它的边界,来区分是或者不是该物体,是在它的内部还是外部。而宇宙就不同了,宇宙是唯一的,没有宇宙和非宇宙之分,宇宙只有“内”,没有“外”,宇宙的边界也就无从说起。无边的宇宙会是什么样子的呢?在20世纪以前,人们普遍接受的是牛顿的静态宇宙观:时间、空间和宇宙中的物体都是独立存在的。空间是平坦的,在各个方向上无限延伸,时间则无始无终地流淌。这样的宇宙是无限的,没有边界是很自然的事情。直到1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,人们才认识到时间、空间和物质是紧密联系在一起的。如果一个物体有质量,就会导致其周围时空的弯曲。时空的弯曲又会反过来影响到其他物体的运动。这种影响,按牛顿力学来理解,就是引力作用。那么,我们的宇宙是怎样的呢?因为无法直观地表示三维空间是怎样弯曲的,所以只能简化地用二维的表面来类比:如果宇宙物质足够稀疏,物质和能量的平均密度很低,那么空间的弯曲就像是“马鞍面”;反之,如果宇宙中的物质足够密,那么空间的弯曲就像“球面”。“马鞍面”是一个开放的曲面,可以无限延伸;而球面是一个闭合的曲面,其面积是有限的。这就意味着,如果宇宙物质足够密,我们就是处在一个有限的空间里。如果空间有限,是不是一定就有边界?其实不然,有限的空间也可以是无边的。这怎么理解呢?爱因斯坦曾经举过一个生动的例子:假想一个被无限压扁了的二维的虫子,生活在二维的球面上。球面的面积是有限的,虫子可以到处爬,也可以绕一圈爬回原地,但就是找不到边。实际情况当然要复杂得多,但这种类比有助于理解什么是“有限”而“无边”。目前的观测与研究表明,我们的宇宙很可能是介于疏和密的临界状态,所以有可能是平坦的。但不管怎样,无论宇宙是有限的还是无限的,它都是无边的。在天文学和物理学中还有一个狭义的宇宙的定义,那就是“可观测宇宙”。现代宇宙学的研究告诉我们,宇宙的年龄是有限的,它起源于138亿年以前的“大爆炸”。由于光的传播速度是有限的,所以我们在宇宙中能看到的最远距离就是光速乘以宇宙的年龄。更远地方发出的光还没有足够的时间“跑到”我们这里,我们看不见。这个观测上的极限称为宇宙视界。视界范围内的宇宙就是我们的可观测宇宙。视界是不是宇宙的边界呢?如果我们有能力跑到视界那么遥远的地方,会看到怎样的景象呢?还是让我们打个比方吧:这就像是在孤岛上瞭望四周的大海,我们的目力所及是有极限的,最远所能看到的地方就是地平线(英文中“视界”和“地平线”是同一个词horizon)。如果我们在接近地平线的地方发现有一条船,这就像在宇宙中找到了一个极其遥远的星系。船上的人会看到什么呢?不难想象,船上的人根本不会觉得自己处在什么边缘的地方,他的四周也一样都是茫茫大海,他可能发现在某个方向的地平线处有个小岛,岛上有人正向他极目眺望。所以,所谓的视界是针对特定的观测者而言的,并不是我们通常意义上的边界。不同地方的观测者有不同的视界,视界就是以观测者为中心的各个方向的观测极限。由此,我们可以认识一个有趣的现象,无论我们在宇宙中旅行到了哪里,都会感觉自己身处宇宙的中心!平直空间:三角形内角和等于180°球面:三角形内角和大于180°马鞍面:三角形内角和小于180°用三角形内角之和判定空间的性质 北斗七星的形状演变,北斗七星的形状演变恒星的自行虽然很小,但日积月累,久而久之仍会使恒星间的相对位置发生显著的变化。在天空中,一些星星构成的图案是我们所熟悉的,例如北斗七星。由于恒星自行的缘故,在10万年前或10万年后它的形状就和现在完全不同。 发现海王星的人,发现海王星的人英国天文学家亚当斯(1819—1892)出身贫寒。在剑桥大学求学期间经常课余做家教,挣钱寄给双亲。1845年推算出海王星的运动轨道,但没有写成论文。1858年成为剑桥大学天文学教授,1860年任剑桥天文台台长。1892年逝世。法国天文学家勒威耶(1811—1877)出生在一个小公务员之家,父亲变卖了房屋供他上学。1846年发表推算海王星轨道和位置的论文,并邀请其他天文学家协助搜寻。1854年任巴黎天文台台长。1877年逝世。德国天文学家加勒(1812—1910)工作到83岁才退休。1846年9月23日发现海王星。1910年,98岁的加勒在去世前不久再次看到哈雷彗星回归。这颗著名的大彗星前一次回归是在1835年,加勒曾对它专门进行了研究。 古人心目中的宇宙图像是怎样的,古人心目中的宇宙图像是怎样的自古以来,人们就在追问和思考宇宙的生成和结构问题,这些思考以神话的形式流传下来。虽然今天看起来很幼稚,却是古人对自然进行观察和探索的可贵结果。7000年至2500年前,尼罗河流域的古埃及、两河流域的巴比伦、黄河流域和长江流域的古代中国、印度河和恒河流域的古印度,出现了世界上最早的四大文明古国。这四大文明古国的先民,对宇宙的结构提出了多种朴素但还相当幼稚的见解。古希腊城邦时期的泰勒斯所提出的宇宙图像也具有类似的特点。在古埃及,人们把宇宙看成一只硕大的盒子,天像盒子的顶,它有若干根柱子分架在几座高山顶上,星星像一盏盏吊灯从天上悬挂而下,大地是盒子的底,它呈现为稍凹的结构。地中海在群山环抱之中,它的一侧有一大片陆地,其中就有他们所居住的埃及。古埃及人的宇宙图景。女性的天神身上布满了星星,横躺着的男性地神就是大地古埃及人传说宇宙是这样产生的:女性的天神努特和男性的地神盖伯起初共处于原初的水中,后来其中又出现了空气和阳光之神煦。煦用两手将天神的中部高高托起,而天神就张开两手和两脚支撑自己,最后变成了满布星星的穹隆状的天,而横躺着的地神盖伯则变成了大地。太阳神乘船自东向西在宇宙之水中运行,人们便看到了太阳在天空中东升西落。两河流域的巴比伦文明在今伊拉克境内,在公元前3000多年至前500多年的漫长岁月中,此处占统治地位的民族和所建立的国家多次更迭。公元前626年至前539年由迦勒底人建立起新巴比伦王国,他们提出了如下宇宙图像:大地是一座中空的巨山,它依托在海水之上;天空是一个静止而坚固的穹隆,浮在一片茫茫的大海上;架着天穹的东西两端,各有两根巨大的管子,太阳每天早晨从东侧的管子升到天上,傍晚又从西侧的管子落下,翌日早晨再现于东侧。古印度的疆域覆盖现今的印度、巴基斯坦和孟加拉三国。距今约3000年前,古印度人也提出了他们的宇宙图像,认为大地负在几头大象上,而大象则站在巨大的龟背上。古印度人的宇宙观:大地负在大象上,上有七重天;大象站在龟背上古希腊文明可以追溯到公元前2000多年前。公元前8世纪至前5世纪,古希腊人在本土和地中海四周移民区先后建立了许多独立的城邦,史称古希腊城邦时期。小亚细亚的米利都(今属土耳其)当时也是一个独立城邦,该城邦中的泰勒斯曾去古埃及和巴比伦学习天文学,他是古希腊的第一位学术泰斗。在宇宙观念上,他提出大地的形状犹如一个圆盘,像木块那样漂浮在宇宙的海洋之中,宇宙海洋中蒸发出的湿气滋养着地上的万物,也滋润着环绕大地运行的日月星辰。古代中国的西周时期,已出现“天圆如张盖,地方如棋局”的见解,把天穹看成像一口倒扣着的锅,平直的大地像棋盘一样被这口大锅笼罩着,这是中国古代最早的天圆地方说。这以后,古人又把天地的结构看成形如一座巨型凉亭,其顶部是盖笠状的天,底部是平坦的大地。但这样的结构也不能令人满意,战国时期,诗人屈原(约前340—约前278)就在他的不朽长诗《天问》中发问:“斡维焉系?天极焉加?八柱何当?东南何亏?”郭沫若将这几句译成了现代诗:这天盖的伞把子,到底插在什么地方?绳子,究竟拴在何处,来扯住这个帐篷?八方有八根擎天柱,指的毕竟是什么山?东南方是海水所在,擎天柱岂不会完蛋?可能始于战国时期的浑天说比盖天说进了一步,认为天是一整个圆球,地球在其中,就像鸡蛋黄在鸡蛋里面那样。古埃及人、中国古人、迦勒底人和古印度人,直至古希腊泰勒斯的宇宙图像,虽然原始而幼稚,却有一个共同特点,即已经摒弃在此之前用神话来阐释宇宙的生成和结构的见解,而进入了从物质世界本身来探讨宇宙结构的新时代,只是还局限于把直观所见的天地形态当作宇宙的真实结构。在古希腊,正是这一重要特点推动了宇宙结构认识上的突飞猛进。在泰勒斯之后的半个多世纪至两个半世纪,就由毕达哥拉斯(前560—前480)和亚里士多德(前384—前322)等人提出了当时很先进的大地是球形的观念。 古代中国人为世界天文学贡献了什么,古代中国人为世界天文学贡献了什么古代中国人对世界天文学的贡献很多。总体上可以归纳为三句话:卓越不凡的古典天文仪器,不断更新的古代天文历法,丰富而系统的古代天象记录。一、卓越不凡的古典天文仪器。距今3000多年前,中国最古老的天文仪器圭表就已诞生。它一般由直立放置的高8尺的“表”和沿正南北方向水平放置的“圭”构成。冬至日正午时,表在圭面上的日影最长,利用这点可以精确确定冬至日。将某年的冬至日与上千年前的冬至日比较,以相隔的日数除以年数,可以获得十分精确的回归年长度。北宋的苏颂、韩公廉(11世纪末)制成了水运仪象台。它高12米,宽约7米,分为三层。上层是浑仪,它的屋顶可以掀开进行天文观测;中层是浑象,即古代的天球仪,装有齿轮,由动力装置驱动每天旋转一周;下层前部是报时机构,有巧妙的木偶小人出入报时,后部是水力驱动机构。水运仪象台的驱动机构有一个直径约3米的大枢轮,上面有等间距的36个水斗。漏壶中漏出的水注入水斗,注满后枢轮转动,枢轮顶部的擒纵装置控制它一次只能转过一个水斗,让新的空水斗继续注水,从而形成等间隙转动。枢轮转动带动贯通上中下三层的传动轴,使各部分同步运转。金兵攻入北宋都城后,水运仪象台被损坏再也未能修复。到了元代初期,郭守敬研制出高4丈的“高表”和很长的圭面。为使太阳照射高表顶端的横梁影子清晰可见,他又发明了景符(一个装在坐架上可移动的中间有小孔的铜叶),利用针孔成像原理能把横梁平分太阳像的影子留在圭面上,从而能精确定出中午时太阳的地平高度。利用这种高表、景符的原理,郭守敬还建成了留存至今的登封测景台。登封测景台除高表、景符外,郭守敬还发明了简仪等多种天文仪器。简仪有上下两套环圈,分别是赤道经纬仪和地平经纬仪,另外还有一个测量时间的日晷。每个环的一侧都设有使用肉眼瞄准天体的装置,由两位观测者在夜晚观测同一颗星,便可立即测得它的赤道坐标和地平坐标。郭守敬简仪的测量精度可与300年后丹麦天文学家第谷的古典天文仪器相媲美,而郭守敬发明的高表、景符利用了针孔成像原理,使太阳的定位精度达到了0.5′,比第谷的定位精度要高好几倍,这是中国人为世界天文学作出的一大贡献。陈列在中国科学院紫金山天文台的简仪二、不断更新的古代天文历法。中国古代的历法是阴阳合历,它与其他文明古国的历法有一个重要不同。后者以推算民用历谱、安排历日为基本内容,中国古代历法不仅包含这些基本内容,而且还涉及日、月、五星的位置和运动、日食和月食的预报等多方面的内容。可以说,中国古代的历法编算工作,其性质有些类似于现代编算天文年历的工作。中国古代,每个新王朝都要颁布自己的新历法。此外,当发现历法不准时也要改历。因此中国古代的历法一直在不断更新之中。中国古代先后制订的历法有上百部之多,其中最著名的有《大明历》、《大衍历》和《授时历》等。魏晋南北朝时期刘宋大明六年(462年),祖冲之编制的《大明历》是第一部引进了岁差(春分点每年在天空中缓慢移动)的历法。唐代天文学家一行领导了中国首次大规模的天文大地测量,并在此基础上于开元十五年(727年)编成著名的《大衍历》,该历的回归年长度取为365.2444日,朔望月长度取为29.530?59日,在当时堪称精确。元代初期,郭守敬和王恂等人领导了更大规模的天文大地测量,在此基础上创制了中国古代最精确的历法《授时历》,至元十八年(l28l年)颁行,明代的《大统历》本质上就是《授时历》,这两种历法加起来行用达364年,是中国古代行用最久的历法。《授时历》定回归年长度为365.2425日,和真实的回归年长度只差20余秒,它和国际通用的公历——格里历的回归年长度完全一样,但问世早300年,这是一项了不起的成就。三、丰富而系统的古代天象记录。中国古代的天象记录非常丰富。早在公元前2世纪,中国人就开始对彗星进行分类。在长沙马王堆三号汉墓出土的帛书中,就有29幅彗星形态图。在扣除对同一彗星的重复记录后,中国古代的彗星记录达1500次之多,还拥有哈雷彗星29次回归的连续记载,世界上没有别的国家有如此丰富而系统的彗星记录。人们探讨近2000年来出现过的超新星,发现中国古代都有相关的记录,其中世人普遍关注的1054年超新星,在中国更有十分详尽的记录。此外,中国古代在日食和月食、太阳黑子和极光、流星和流星雨等方面也都有详尽而系统的记录。 古思,古思阿兰·古思(1947—?),美国物理学家,美国科学院院士、美国艺术与科学院院士。主要工作领域是基本粒子理论中的数学问题。他与同事合作研究早期宇宙中的磁单极问题,导致1981年提出修改大爆炸标准模型的暴胀宇宙理论。古思于2001年获富兰克林学院富兰克林物理学奖章,2002年获的里雅斯特国际理论物理中心狄拉克奖。 各向同性与各向异性,各向同性与各向异性各向同性是指物体在不同的方向上都表现出相同的特性,或者说它的物理化学性质不因观测方向的不同而有所变化;各向异性则恰好相反,是指物体在不同的方向上表现出不相同的特性。 哈勃,哈勃埃德温·哈勃(1889—1953),美国天文学家,星系天文学的奠基人,观测宇宙学的开创者。从1919年起,在威尔逊山天文台工作,直到去世。对天文学有许多贡献,其中最重要的有两项:一是确认河外星系是与银河系相当的庞大恒星系统,二是发现了哈勃定律。 哈勃常数之变迁,哈勃常数之变迁哈勃常数\(H_0=v/r\),它的单位便是速度(以千米/秒表示)除以距离(通常以兆秒差距表示,1兆秒差距就是\(10^6\)秒差距)。起初哈勃和赫马森得出\(H_0\)=526千米/秒/兆秒差距=526千米/(秒·兆秒差距)。20世纪50年代初,随着星系距离测定精度的提高,\(H_0\)值修订为260千米/(秒·兆秒差距),1956年又减小为180千米/(秒·兆秒差距),1958年进而减小为75千米/(秒·兆秒差距)。鉴于精确测定H0的重要性,在嗣后的近半个世纪内,天文学家通过不同途径,利用更大星系样本对\(H_0\)进行了大量的测定,所得结果总体上呈现不断变小的趋势。 哈勃时间,哈勃时间哈勃常数的倒数\(t_0=1/H_0\)称为哈勃时间。哈勃定律是宇宙膨胀的一种观测效应,据此可推知在遥远过去的某个时间(即\(t_0\))之前,宇宙中所有的物质必聚集在一个极小的空间范围内。因此,一旦确定了哈勃常数,便可估计宇宙的年龄。 哈雷,哈雷爱德蒙·哈雷(1656—1742),英国天文学家。1676年,他20岁时前往南大西洋的圣赫勒拿岛,建立了第一个南天观测站,并编纂了世界上第一份精度较高的南天星表,被人们誉为“南天第谷”。他发现恒星并不是固定不动的,而是存在着自行。不过,哈雷最为人所知的贡献还是他对哈雷彗星的研究,以及对其回归时间的准确预报。 哈雷彗星是怎样发现的,哈雷彗星是怎样发现的彗星可算是夜空中最为引人注目的一种天体。在那井然有序的星空里,彗星好像是位形象怪异的不速之客,给人以来去无踪的神秘感觉。在众多彗星中,知名度最高的无疑就是哈雷彗星,它也是第一颗被算出正确轨道并按预言准时回归的彗星。1682年,夜空中出现了一颗特别大的彗星,子十分奇特,光亮异常。与牛顿同时代的英国天文学家哈雷对这颗彗星进行了大量的观测。经过潜心研究,他利用开普勒定律和牛顿万有引力定律,对这颗彗星的运行轨道作了计算,计算结果表明:这颗彗星是围绕太阳运行的一个天体,它的轨道也是椭圆形的,只不过是一个十分扁长的椭圆。使哈雷倍感兴奋的是,他发现这颗彗星的周期是76年,也就是说,每隔76年它就要光临太阳一次。而他从历史资料中知道,76年前左右,也就是1607年,正好出现过一颗大彗星;再往前推76年,即1531年,天空中也出现过一颗大彗星。于是他大胆地推想:1682年的大彗星就是1531年和1607年出现过的大彗星,并且进一步作出了科学的预言:“1682年曾引起人们莫大恐慌的大彗星,将于76年之后,1758年再次出现于天空。”邻近1758年岁末,哈雷本人早已不在人世,然而那颗大彗星却应照哈雷的预言,于圣诞之夜在天空出现了。哈雷的预言得到了证实,彗星的神秘面纱也被揭开了。人们从此认识到彗星的行踪虽然十分复杂,但却可以根据科学定律推算出来。哈雷的工作为人类认识彗星开辟了道路。为了纪念他的重大贡献,人们便把这颗彗星命名为哈雷慧星。关键词:彗星哈雷彗星 哥白尼,哥白尼尼古拉·哥白尼(1473—1543),波兰天文学家,先后就读于波兰克拉科夫大学、意大利博洛尼亚大学和帕多瓦大学,学习教会法规和医学。哥白尼从青年时代起就由其舅父推荐,成为波兰弗龙堡大教堂教士团的教士。他用大量时间孜孜不倦地从事天文观测和研究,终于创立了科学的日心体系,成为彪炳千秋的科学大师。 地球上的一年永远都是365天吗,地球上的一年永远都是365天吗地球自转周期是一个恒星日,目前其准确值为23小时56分4秒,而日常生活中使用的则是平太阳日,即24小时。与此相对应,当前地球绕太阳公转一周大约需要365平太阳日,因此我们现行的历法就定义一年为365天,逢到闰年则增加1天。月球的潮汐作用对地球自转速度影响最大然而,地球的自转速度并不均匀,而且还存在长期变慢的趋势。20世纪20年代,地球自转速度的长期减慢和季节性变化相继被发现。日月引力对地球的潮汐作用是使得地球自转速度变慢的主要因素,它使得1个平太阳日的长度在1个世纪内增长1.6毫秒,长期累积起来,就会导致一年的日数逐渐减少。而在远古时期,情况正好相反。地质研究表明,在5.7亿年以前的寒武纪,地球一昼夜只有20.47小时,一年428日;3.7亿年前的泥盆纪中期,每天22小时,一年398日。地球公转的周期较为稳定,因此一年的天数变少,是地球自转长期变慢的明确证据。上海天文台的高精度天文钟季风的作用引起地球自转的季节性变化,一般表现为春天变慢、秋天变快,变化的幅度可达20~25毫秒。另外,地球内部的物质运动、表面的板块运动、冰川的消融和位移,甚至陨星的撞击等,也都会造成地球自转速度复杂的不规则变化。正是由于地球的自转不均匀,使得依赖于此的“1秒”的长度也会发生不规则的变化,这就给需要极其准确时间的工作带来了麻烦。为此,1967年召开的第十三届国际计量大会决定把1秒的长度改为一种特定的铯原子所产生的电磁辐射振荡周期的9?192?361?770倍。由于原子振荡的稳定性远远高于地球的自转,所以这样定义的秒长精度极高,以此为基础的时间计量系统,称为国际原子时。原子时秒长的定义,是为了尽可能与日常生活所熟悉的由地球自转定义的秒长相一致。然而,这两个时间系统毕竟依赖于完全不同的物理过程,因此不可能绝对一致。按目前的标准定义,即使地球自转严格保持速度不变,一年下来国际原子时也会比平太阳时快将近1秒。这就意味着,如果在日常生活中完全采用国际原子时,那么误差累积几万年以后,可能就会面临在中午时分迎来日出的尴尬情况。为了解决这个问题,国际天文学联合会和国际无线电咨询委员会提出了一种“协调世界时”的系统,采用原子时的1秒作为基准,使其按照原子时系统均匀走时,但是在时刻的计量上,要求根据实际需要,决定是否在6月30日或12月31日增加1秒,即在协调世界时23时59分59秒之后插进一个60秒,然后才是次日的0时0分0秒,以此补偿世界时落后于原子时的差距,称为闰秒。由于地球自转速度变化很不规则,所以具体在什么时候需要闰秒,必须根据对地球自转的实际观测结果确定。 地球上的日期是怎样计算的V5,地球上的日期是怎样计算的V5当北京刚过午夜12点钟,新的一天又开始了。可是在北京以西的地方,像英国的伦敦却还是前一天下午4点钟;而在北京以东的地方,像千岛群岛已经快要黎明了。这是因为地球是一个旋转的圆球,太阳的东升西落,使午夜、黎明、中午不停地、周而复始地在地球上各地循环,每个地方都有当地的时间。那么,地球上的“今天”到底从哪里开始,“昨天”又是到哪里结束呢?这个区分“今天”和“昨天”的地方是有的,它叫做国际日期变更线。你可以在世界地图上找到这一条线,但地面上是没有这条界线的,它是天文学家们所规定的一条假想的线。这条界线从北极开始,经过白令海峡,然后穿过太平洋一直到南极为止。这条国际日期变更线,在地球上180°经线附近,它并不是完全直的,而有些弯曲,为的是避开岛屿,不给太平洋有些岛上居民生活带来麻烦。地球上年、月、日的起算,都从这条界线上开始。它是地球上每一个新日期的出发站,同时也是终点站。日子从这里“诞生”出来以后,就开始它的“环球旅行”,它向西环绕地球一周,又重新回到诞生的地方,当再度越过这条界线时,新的一天又开始了。住在楚科奇半岛和堪察加半岛的居民,是全世界最早迎接新年和新的一天的人,因为他们居住在日期变更线西边非常近的地方。在太平洋彼岸的阿拉斯加则在这条界线东边,那里的居民却要差不多晚一天一夜才能过新年。为了不致使海上航行的人们将日期搞乱,当轮船在太平洋上越过这条国际日期变更线的时候,需要遵守一项特殊的规则:如果轮船从西往东越过这条线时,要把日期减去一天;如果轮船从东往西越过这条线时,恰巧相反,要把日期加上一天。这样,在越过这条国际日期变更线的时候,人们才不至于把日子搞糊涂。关键词:日期国际日期变更线地球自转 地球上的日期是怎样计算的,地球上的日期是怎样计算的当北京刚过午夜12点钟以后,新的一天又开始了。可是在北京以西的地方,象英国的伦敦却还是昨天下午4点钟,而在北京以东的地方,象千岛群岛已经快要黎明了。这是因为地球是一个旋转的圆球,所以午夜、黎明、中午是不停地、周而复始地在地球上各地循环。每个地方都有当地的时间。那么,地球上的“今天”到底从哪里开始,“昨天”又是到哪里结束呢?这个区分“今天”和“昨天”的地方是有的,它叫做“国际日期变更线”。自然,地球上是没有这条界线的,它是天文学家们所规定的一条假想的线。这条界线从北极开始,经过白令海峡,然后穿过太平洋一直到南极为止(你可以在世界地图上找到这一条线)。这条国际日期变更线,在地球上180度经线附近,它并不是完全直的,而有些弯曲,为的是避开岛屿,不给太平洋有些岛上居民带来麻烦。地球上年、月、日的交替,都从这条界线上开始。它是地球上每一个新昼夜的出发站,同时也是终点站。日子从这里“诞生”出来以后,就开始它的“环球旅行”,它向西环绕地球一周,又重新回到诞生的地方,当昼夜重新越过这条界线时,新的一天又开始了。住在楚科奇半岛和堪察加半岛的居民,是全世界最早迎接新年和新昼夜的人。因为他们在日期变更线西边非常近的地方。在太平洋彼岸的阿拉斯加是在这条界线东边,那里的居民却要等一天一夜才能过新年。为了不致使日期搞乱起见,当轮船在太平洋上越过这条国际日期变更线的时候,需要遵守一项特殊的规则:如果轮船从西往东越过这条线时,要把同一天计算两次,也就是某月1日过去了,第二天还算是某月1日;如果轮船从东往西越过这条线时,恰巧相反,要把日子跳过一天,也就是—下子从日历上撕去两张。这样,在越过这条国际日期变更线的时候,人们才不至于把日子搞糊涂。 地球什么时候也能有自己的光环,地球什么时候也能有自己的光环看到土星有这么美丽的光环,你也许会问:是否地球有朝一日也能拥有自己的光环呢?没错,地球也将拥有自己的光环。这个光环的原料,就是我们的月球。由于月球引力的作用,地球被拉成一个近似的椭球体,它相对于球形的偏差被称为潮汐隆起。地球隆起的部分会对月球施加引力,在月球运动的方向上产生一个微小的分量,使得月球进入一条距离我们稍微远一些的轨道。同时,由于地球的隆起相当于是一种摩擦,会使得地球的自转减慢。最终地球会被月球潮汐锁定,那时潮汐隆起将处于地月连线上,而月球的公转周期(月)也将会和地球的自转周期(日)一样长,大约同为如今的50天。此后,太阳的引潮力会使得地球的自转进一步减慢,“日”的长度将会超过“月”的长度,于是就会看到月球西升东落的景象。由太阳造成的地球隆起同样也会对月球的轨道运动产生影响,不过这个影响正好与先前的相反。它会对月球施加相反的力,使得月球损失轨道能量,轨道的高度逐渐减小,最终进入地球的洛希极限(大约18?500千米),被撕得粉碎,形成一个环绕地球的物质环。 地球在空中为什么不会掉下去,地球在空中为什么不会掉下去在我们周围碰到的每一个东西,都是被别的什么东西托着的。即使是凌空而过的小鸟、飞机,它们也都被空气托着。地球在空中,是被什么东西托着的呢?在几千年前,人们就开始想弄明白这是怎么回事。于是,提出了各种各样的猜测。在我国古代,曾经流传鳌鱼驮着大地的说法。古代的日本人认为,大地是搁在三条浮在大海上的大鲸背上。古代的印度人认为,象是“大力士”。他们以为大地是由四只大象驮在背上的。古代巴比伦人的看法更有趣,他们以为大地象块木头似的浮在海洋上。这些古古怪怪的看法,形形色色的答案,都不对。这个问题真正的答案,在英国物理学家牛顿发现万有引力定律以后,这才找到了。牛顿发现一切物体相互间都有吸引力。一个物体的质量越大,对别的东西的吸力越大。据计算,地球与太阳之间是以350亿亿吨力互相吸引着。那么,为什么地球又不会掉到太阳上去呢?地球是绕着太阳作圆周运动的,而且地球的圆周运动速度非常大,每秒达30公里。因为一切作圆周运动的物体,都有一股惯性离心力。由于地球的运动而产生和惯性离心力,与太阳对地球的引力平衡,所以地球不会掉向太阳。 地球型生命,地球型生命地球上的生命有两个基本特征:首先,地球上的生命体都以各种有机物为基础,构成这些有机物的化学元素最主要的是碳,其次是氢、氮、氧、磷和硫等。有机物以碳元素为基础,称为碳基化合物,地球上的生命体就称为“碳基生命”。其次,地球上的生命处在液态水的环境中。生命最初就可能起源于大海,现今的许多生物也都生活在水中;同时,所有的生命体本身都包含水分;生命体新陈代谢过程中进行的各种生化反应更是离不开液态水。液态水是碳基生命所必需的溶剂、媒质或介质。因此,只有存在碳基有机化合物和液态水的地方才可能有地球型的生命。 地球是怎样绕太阳公转的,地球是怎样绕太阳公转的公元1543年,波兰天文学家哥白尼在他的伟大著作《天体运行论》中,论证了不是太阳绕地球运动,而是地球绕太阳运动,这就是地球的公转,地球绕太阳转一圈的时间就是一年。根据万有引力公式计算,地球与太阳之间的吸引力约为35万亿亿牛顿。地球绕太阳作圆周运动的速度达到30千米/秒,由此产生的惯性离心力与太阳对地球的引力平衡,使地球不会掉向太阳,而是一直绕太阳公转。事实上,地球的轨道不是圆形,而是椭圆形的。每年1月初,地球经过轨道上离太阳最近的地点,天文学上称为近日点,这时地球距离太阳14710万千米;而在7月初,地球经过轨道上离太阳最远的地点,天文学上称为远日点,地球距离太阳15210万千米。根据这个道理,1月份我们看到的太阳,要比7月份稍大一些。但是,地球的轨道是一个非常接近于圆的椭圆,所以这种差别实际上极不明显,肉眼是没法看出来的,只有通过精密的测量才能发现。更精确的观测告诉我们,地球的轨道与椭圆还有些稍小的差别,那是因为月球以及火星、金星等其他行星,都在用自己的吸引力影响地球的运动。然而,它们都比太阳小得多,对地球的引力作用很小,难以与太阳抗衡,所以,地球的轨道还是很接近于椭圆。因此,严格地说,地球公转的轨道是一条复杂的曲线,这条曲线十分接近于一个偏心率很小的椭圆,天文学家已经完全掌握了地球这种复杂运动的规律。关键词:地球公转近日点远日点 地球沿着什么样的轨道在运动,"地球沿着什么样的轨道在运动公元1543年,波兰天文学家哥白尼发表了他的伟大著作《天体运行论》,论证了不是太阳绕地球运动,而是地球绕太阳运动。但是,他当时错误地认为地球的轨道是圆形的。如果地球绕太阳转动的轨道是圆形的话,那么,不论哪一天,地球与太阳的距离总是相同的,从地球上看到的太阳,也应该是同样大小,不会有差别的。事实上,地球的轨道不是圆形,而是椭圆形的。每年1月初,地球经过自己轨道上距离太阳最近的地点,这在天文学上称为近日点,近日点的距离是14710万公里,而在7月初,地球经过自己轨道上距离太阳最远的地点,这在天文学上称为远日点,远日点的距离是15210万公里。按照这个道理,应该是1月份我们看到的太阳,要比7月份稍为大一些;但是,地球的轨道是一个很接近于圆的椭圆,所以这种差别实际上极不明显,我们是没法看出来的。更精确的观测告诉我们,地球的轨道与椭圆还有些微小的差别,那是因为火星、金星等其他行星,都在用自己的吸引力在和太阳争夺地球。然而,它们都比太阳小得多,对地球的引力很小,争夺不过强有力的太阳,所以,地球的轨道还是很接近于椭圆。因此,准确地说,地球的轨道是近于不扁的椭圆的复杂曲线。人类已经完全掌握了地球这种复杂的运动。天文学家可以准确地算出,在未来的任一时刻地球所在的位置。" 地球自转1周正好是1天吗,地球自转1周正好是1天吗地球自转一周的时间是23小时56分钟,可是地球上的一天却是24小时。这不是矛盾了吗?我们日常生活中的一天,就是昼夜交替一次的时间。用什么标准来计量一天的长短最准确呢?天文学家选取了太阳过子午线,也就是太阳到达地球上某地最高位置的时刻作为时间起算标准。太阳这一次经过子午线,到下一次经过同一地方子午线之间的时间就是1天,这中间所需要的时间是24小时。如果地球只有自转没有公转,那么,由于地球的自转,太阳两次过子午线的时间,就是地球自转1周的时间。事实上,地球在自转的同时,还绕着太阳公转。当地球自转了1周以后,由于公转运动的原因,地球不在原处了,而从图中的1点移到了2点。第一次正对着太阳的那一点,在地球自转了一周后,还没有再一次正对太阳(图中黑色箭头所指方向),必须要等地球再转过一个小角度后,才正对太阳(图中灰色箭头所指方向)。地球自转过这个角度的时间,约需要4分钟左右。在太阳两次经过子午线的时间中,实际地球自转了1周多一点,这段时间才是我们日常生活中的1天——24小时。这样,在地球绕太阳公转一周后,地球自转的周数实际比1年中的天数要多1。关键词:地球自转地球公转子午线 地球自转一周不是24小时,为什么一天是24小时,地球自转一周不是24小时,为什么一天是24小时地球自转一周的时间是23小时56分钟,可是地球上的一天却是24小时。这不是矛盾了吗?我们日常生活中的一天,就是昼夜交替一次的时间。用什么标准来计量一天的长短最准确呢?天文学家选取了太阳过子午线(南北方向线),也就是当地球上一点正对着太阳的时刻做标准。太阳这一次经过子午线,到下一次经过子午线之间的时间就是一天,这中间所需要的时间是24小时。如果地球只有自转没有公转,那么,由于地球的自转,太阳两次过子午线的时间,就是地球自转一周的时间。事实上,地球在自转的同时,还绕着太阳公转。在地球自转了一周以后,地球不在原处了,而从1点移到了2点。第一次正对着太阳的那一点,在地球自转了一周后,还没有再一次正对太阳。必须要等地球再转过一个角度后,才正对太阳。地球自转过这个角度的时间,约需要4分钟左右。在太阳两次经过子午线的时间中,实际地球自转了一周多一点,这段时间才是真正的一天——24小时。这样,在地球绕太阳公转一周后,地球自转的周数实际比一年中的天数要多一天。 大爆炸前的宇宙是怎样的,大爆炸前的宇宙是怎样的常有人问:“大爆炸之前的宇宙是怎样的?”根据霍金的奇点定理,回答总是:“不存在大爆炸之前。宇宙连同空间、时间及其物质和能量都诞生于大爆炸时密度和曲率无限大的奇点。”不过,暴胀宇宙理论的提出和暗能量的发现突破了奇点定理,所以这个回答不一定正确。那么除此以外,还有哪些可能呢?这是个高度猜测性的命题,科学家设想了许多模型。下面举几个有趣的例子。首先是循环宇宙的模型。爱因斯坦在20世纪30年代曾经认为,宇宙在膨胀和收缩—或者说大爆炸和大挤压之间进行循环,这就是循环宇宙或者振荡宇宙。在这种模型中,宇宙会在大挤压中结束,然后就像神话中在灰烬里重生的凤凰,每次大挤压后又重新发生大爆炸,开始新的一轮膨胀与收缩。但是,美国物理学家托尔曼提出了疑问:按照热力学的“熵增加原理”,这样的循环每进行一次,循环的周期和幅度必须变得更长、更大。倒过来看,前一次的循环就一定更短、更小,结果似乎回到了大爆炸的奇点。目前还很难确定这种循环会不会发生,会以怎样的形式发生。因为用来描述宇宙演化的理论主要是引力理论,当宇宙变得非常小时,必须同时考虑量子效应,这就需要首先发展出一套完备的量子引力理论。近几十年来,一种量子引力的候选理论——超弦理论悄悄兴起。建立在弦论基础上的循环宇宙开始流行,这就是膜宇宙模型。弦论允许我们将宇宙描述成高维空间中的一张三维膜。这张膜可能会跟另一张完全平行的膜发生周期性的碰撞和反弹,碰撞过程类似于大爆炸,但不会产生无穷大的奇点问题。碰撞释放的能量转化成基本粒子,然后逐渐演化出各种天体结构,甚至智慧生命。但每一次碰撞都会把上一轮宇宙中的一切结构统统抹去,于是宇宙在碰撞和反弹之间一次次循环。还有一种有趣的模型就是混沌暴胀模型。现在的天文观测表明,宇宙在诞生之初很可能经历了一次暴胀,然后逐渐安静下来,产生了众多的星系乃至人类本身。但是,物理学家林德在1986年提出,暴胀一旦发生,就永远无法停止。因为暴胀会让空间急速膨胀,随着空间迅速变大,无处不在的量子涨落可能会引发空间的局部发生新的暴胀,进而让这部分空间变得更大,然后又在其中的某个地方引发新的暴胀。在这样的模型中,永恒的暴胀就像一锅沸腾的开水,我们的宇宙只是其中一个气泡。这个气泡幸运地停止了暴胀,最终演化成一个有血有肉的宇宙。这个宇宙之外,可能还存在别的气泡宇宙,这样的气泡还在不断地冒出、长大。逆着时间往回看,我们的宇宙可以追溯到一次暴胀,而这次暴胀又可以追溯到另一次暴胀。这个追溯过程也许可以无限地进行下去。从弦论观点来看,世界可能是由弦组成的关于大爆炸之前,理论家们各执一词。人们希望从宇宙微波背景辐射的精确测量中获得更多信息,用来甄别理论的真伪。且看谁会笑到最后。 大统一理论,大统一理论在宇宙的膨胀过程中,随着温度的降低,引力首先和其他三种力“退耦”,然后强相互作用退耦,最后弱相互作用和电磁相互作用退耦,宇宙才有了四种不同性质的力。退耦是对称性破缺的结果。如果倒推回去,在极早期、极高温的宇宙中,四种力应该是耦合、统一的。这种想法称为大统一理论,是今天物理学研究的热点。 奥尔特,奥尔特扬·奥尔特(1900-1992),荷兰天文学家。1950年提出有关奥尔特云的猜测。不过,类似的猜测其实早在1932年就由爱沙尼亚天文学家奥皮克提出过,而且奥尔特的猜测在一些细节上也并不正确。奥尔特本人倾注更大心力的工作是在银河系结构和射电天文学领域。 布鲁诺,布鲁诺乔尔达诺·布鲁诺(1548—1600),意大利思想家,出生于贫困家庭,17岁入那不勒斯一所修道院当修士。其间成为哥白尼学说的坚定信仰者。他认为无数恒星分布于无限的宇宙中,太阳只是一颗普通恒星而不是宇宙中心。由于在神学上被视为“异端”,1591年布鲁诺遭罗马教会监禁,并审讯长达8年,但他毫不屈服。最后于1600年2月被宗教裁判所焚死在罗马百花广场。后人为纪念他,在广场中心树立了他的雕像。 弗里德曼,弗里德曼亚历山大·弗里德曼(1888—1925),俄罗斯数学家、气象学家。他成功地对复杂难缠的广义相对论方程组进行简化,第一次找到了包含物质的膨胀宇宙解。可惜的是,弗里德曼年仅37岁就因斑疹伤寒去世。他认为宇宙正在膨胀;宇宙的物质是均匀分布的,从任何方向看去都一样。在他之后,勒梅特、罗伯逊和沃克又分别发展了弗里德曼的工作。直到现在,理论宇宙学家的研究仍然要用到弗里德曼简化的方程和得出的解。为了纪念他,人们把描述宇宙几何的方程组叫作弗里德曼方程组。 当船西行时,为什么1天比24小时长;东行时,1天却比24小时短,当船西行时,为什么1天比24小时长;东行时,1天却比24小时短1519年9月20日,5艘西班牙船在麦哲伦的率领下,离开了圣罗卡港向西开航,开始了环球旅行。经过了将近3年,他们只剩下1艘船到达了佛得角群岛。这个群岛离西班牙只剩下1天的路程了,水手在航海日记上写道:“1522年7月9日,抵达佛得角群岛。”然而,在日期的问题上,水手们上岸时却意外地同岛上的居民发生了一场争论。“要知道,今天是9号!”水手们斩钉截铁地对居民们说。“不,今天是10号!”居民们同样一口咬定。航海日记是每天都记的,没有错过一天。所以水手们决不认错。那么究竟是9号还是10号呢?的的确确,那天是10号!难道真的是水手们记错了吗?不,的的确确,他们一点也没记错,按照他们的记法,那天应该是9号!那么,究竟是谁弄错了呢?为什么会整整差1天呢?这1天到哪儿去了呢?在当时,他们谁也不知道这奇怪的1天,是什么时候从他们的身边溜走的。直到后来,人们才把原因找到:原来,这是因为他们的船是朝西绕地球航行的!地球,不停地由西向东旋转着。当他们的船向西航行时,好像在同太阳捉迷藏,白天,一直不停地在追着西移的太阳;夜晚,他们又在躲避上升的太阳。这样,就延长了昼夜的时间。据计算,在他们的船上,每天要比24小时长大约1分半钟左右。这1分半钟太短了,况且他们船上又没有准确的钟表,谁也没有觉察出来。然而,他们在海上航行了近3年,积少成多,每天长了1分半钟,3年间竟然就凑足成了一整天——那奇怪的1天,就是这样悄悄地从他们身旁溜走了。当然,如果他们相反地朝东航行的话,那么1天将要变得比24小时短,3年以后,会多出1天来。水手们所乘坐的船,比起现代的远洋巨轮、喷气式飞机来,就要慢多了。当这些远洋巨轮、喷气式飞机向西航行时,每天不再是延长2分钟,而是几十分钟,甚至几小时了,因为它们追太阳的本领更大。这样,人们不能不在计算航期时,把这些悄悄溜掉或者增加的时间算进去。如果谁忘记了的话,那么,轮船将不按“规定时间”泊岸,飞机将不按“规定时间”降落。关键词:时间地球自转 当船西行时,为什么一天比24小时长;东行时一天却比24小时短,"当船西行时,为什么一天比24小时长;东行时一天却比24小时短1519年9月20日,五艘西班牙船在麦哲伦的率领下,离开了圣罗卡港向西开航,开始了环球旅行。经过了将近3年,他们只剩下一艘船到达了佛德角群岛。这个群岛,离西班牙只剩下一天的路程了。水手在航海日记上写道:“1522年7月9日,抵达佛德角群岛。”然而,在日期的问题上,上岸时却意外地同岛上的居民发生了一场争论。“要知道,今天是9号!”水手们斩钉截铁地对居民们说。“不,今天是10号!”居民们同样一口咬定。航海日记是每天都记的,没有错过一天。所以水手们决不认错。那么究竟是9号还是10号呢?的的确确,那天是10号!难道真的是水手们记错了吗?不,的的确确,他们一点也没记错,按照他们的记法,那天应该是9号!那么,究竟是谁弄错了呢?为什么会整整差一天呢?这一天到哪儿去了呢?在当时,他们谁也不知道这奇怪的一天,是什么时候从他们的身边溜走的。直到后来,人们才把原因找到:原来,这是因为他们的船,是朝西绕地球航行的!地球,不停地由西向东旋转着。当他们的船向西航行时,好象在同太阳捉迷藏,白天,一直不停地在追着西移的太阳;夜晚,他们又在躲避上升的太阳。这样,就延长了昼夜的时间。据计算,在他们的船上,每天要比24小时长大约1分半钟左右。这1分半钟太短了,况且他们船上又没有准确的钟表,也就不知不觉,没有觉察出来。然而,他们在海上航行了近3年,积少成多,每天长了1分半钟,3年间竟然就凑足成了一整天——那奇怪的一天,就是这样悄悄地从他们身旁溜走了。当然,如果他们相反地朝东航行的话,那么一天将要变得比24小时短,3年以后,会多出一天来。水手们所乘坐的船,比起现代的远洋巨轮、喷气式飞机来,就要慢多了。当这些远洋巨轮、喷气式飞机向西航行时,每天不再是延长2分钟,而是几十分钟,甚至几小时了,因为它们追太阳的本领更大。这样,人们不能不在计算航期时,把这些悄悄溜掉或者増加的时间算进去。如果谁忘记了的话,那么,轮船将不按“规定时间”泊岸,飞机将不按“规定时间”降落。" 德雷克,德雷克弗兰克·德雷克(1930—?),美国天体物理学家,美国国家科学院院士,地外文明搜索(缩写为SETI)学科的主要开创者之一。1960年下半年,在美国国家射电天文台实施了著名的奥兹玛计划(OZMA),这是地球人首次对外星文明信号进行搜索和监听。同年11月,德雷克提出了一个估算外星文明数目的公式——闻名遐迩的德雷克方程。1972年,他和卡尔·萨根一起,共同为“先驱者号”飞船设计了一块外星人应能读懂的镀金信息板,第一次把地球人的信息送出太阳系。此后,他又监管“旅行者号”飞船携带的金质唱片内容的创制。1974年,在萨根的帮助下,他编制了著名的“阿雷西博信息”,首次以数字编码信息的形式向可能存在的外星文明发送。 暴胀与过冷态,暴胀与过冷态暴胀之前,真空的温度已经低于相变温度,但还没有发生相变,这种状态叫过冷态。冬天南方地区的冻雨就是过冷态。冻雨的温度已经低于0℃了,但还是以液态的形式存在。这样的液滴只要有一点扰动,马上就会发生相变。所以冻雨落到地上立刻会从液态变成固态的冰。过冷态的真空也是如此,一遇到扰动就会在很短时间内完成相变。 曾经失踪的太阳中微子找到了吗,曾经失踪的太阳中微子找到了吗太阳的能源问题曾经长期困扰着物理学家和天文学家,直到20世纪30年代,科学家才认识到太阳的能量来自其核心的核聚变。核聚变理论很好地解释了太阳各项观测特性,但有一个现象却和理论预测不一致,为此困惑了天文学家很多年。根据核聚变的规律,如果太阳的核心确实在进行大规模的热核反应,那么就会产生大量的中微子。中微子是一种十分奇特的粒子,它不带电荷,而且根据描述基本粒子相互作用的标准模型,其静止质量为零。另外,中微子还有一个特点,就是不参与电磁相互作用和原子核内部的强相互作用,因此穿透力极强,要“捕捉”中微子难乎其难。为了验证太阳核心核聚变的理论,科学家必须设计一些特别的方法来测量太阳中微子的实际数目。为此,科学家巧设“陷阱”,在美国南达科他州地下一个深达1.5千米的金矿里,美国物理学家戴维斯主持了历史上第一次测量太阳中微子的重要实验。但1968年的实测结果表明,实际的太阳中微子数目只有理论预言数目的1/3。大量的太阳中微子失踪了!加拿大萨德伯里中微子天文台的探测器,里面装灌了1000吨重水后来,物理学家改进了测量方法,日本科学家小柴昌俊领导的神冈中微子探测实验再次证实了类似的现象。一时间,太阳中微子失踪之谜成了科学家热议的话题。哪里出了问题?天文学家错了?太阳能量并非来自核聚变?还是物理学家关于中微子的理论错了?人们首先想到的是修改标准太阳模型。然而,日震学的研究成果表明,太阳模型没有问题,无论怎样调整太阳模型都无法符合中微子的实际测量结果,对模型进行任何调整都反而会使得其他方面的矛盾更多。科学家被迫尝试修正关于中微子的理论,提出了“中微子振荡”的概念。目前已知中微子有三种类型:电子中微子、μ中微子和τ中微子。中微子振荡理论指出,不同类型的中微子可以相互转换。因此,太阳释放出的电子中微子可能有一部分在旅途中转变成了其他类型的中微子。由于当前的测量手段只能检测到电子中微子,所以造成了太阳中微子短缺的表象。然而,这一理论同时也意味着中微子的静止质量并不为零,这就对粒子物理学的许多基本观念提出了挑战,需要严格的科学实验来检验。1998年,日本的超级神冈探测器首次发现了中微子振荡真实存在的确切证据,实验中,μ中微子确实转换成了τ中微子。2001年,加拿大的萨德伯里中微子天文台发表了新的测量结果,探测到了太阳发出的全部三种中微子,其中仅有35%是电子中微子。三种中微子的总流量与标准太阳模型的预言符合得很好,从而彻底解决了先前观测到的太阳中微子缺失问题。2002年,领导首次中微子测量实验的戴维斯和神冈探测器的领导者小柴昌俊共同获得了诺贝尔物理学奖,他们对基本粒子物理学的贡献将伴随着神秘的中微子之谜而永远为后人所称道。 电视里的卫星云图是怎样拍摄的,电视里的卫星云图是怎样拍摄的每天电视里都要播送天气预报节目。荧屏上演示的从气象卫星发下来的云图,反映了地球天气正在发生着变化,直观、动感,受到观众的广泛欢迎。这表明气象卫星已走进了千百万寻常百姓之家。气象卫星按其运行的轨道可分为两大类:极轨气象卫星和静止气象卫星。极轨气象卫星因其运行轨道每绕地球一周都要穿过南北两极而得名。它的轨道近圆形,高度在700~1000千米之间。这种卫星每绕地球一圈,可观测的地面范围东西宽度为2800千米,绕14圈可覆盖地球表面一次。但它对某一地区每天只能进行两次气象观测,间隔时间为12小时。其优点是可获得全球的气象资料,缺点是因地球自转,云图资料不连续。静止气象卫星在地球上空3.6万千米的赤道平面上,因绕地球转动的速度与地球自转的速度相同,因而相对地球是静止不动的。它每半小时就能产生一幅占地球面积近1亿平方千米的天气资料图。其优点是资料可适时送到地面,能连续不断地观测同一地区,不足是一颗卫星只能观测地球的1/3面积,对高纬度地区(大于55°)的气象观测能力较差。两种气象卫星用途各异,功能不同,各有长短,不能互相替代,但可以互相补充。如把这两种卫星结合起来,就能构成理想的气象卫星体系。气象卫星上面安装的遥感仪器,接收来自“地球一大气系统”的各种辐射,并将所获取的资料转变为电信号,通过发射机传递到地面接收站,经计算机处理后,得到大气温度、湿度的垂直分布,大气中高层水汽分布,臭氧的分布与含量等参数,同时获取可见光云图、红外云图和水汽图像等资料,这些就是我们在电视上所看到的卫星云图。有了卫星云图,不仅弥补了大洋、高山和沙漠地区气象观测点稀少的不足,而且还能直观地监测到各种天气系统的变化,洞察正在发生的各种灾害天气过程,如梅雨、台风、暴雨及寒潮等。目前,全世界共发射了100多颗气象卫星,我国巳在1988年和1997年先后发射了“风云一号”(极轨)和“风云二号”(静止)两种气象卫星,它们正俯瞰着祖国大地,为我国的气象应用与研究发挥着重要作用。关键词:气象卫星极轨气象卫星静止气象卫星卫星云图 白天星星躲到哪里去了,白天星星躲到哪里去了提起星星,人们总会联想到黑夜,仿佛星星只是在黑夜里才有。那么,白天星星躲到哪里去了呢?其实,天上的星星一年到头、一天到晚都在天空中闪烁,只是白天我们看不见它们罢了。这是因为到了白天,太阳出来了,太阳中一部分光线被地球大气所散射,把天空照得十分明亮,使我们看不出星星微弱的光来了。如果没有大气,天空是黑洞洞的,即使太阳光再强烈,也能看见星星。月亮上的情况正是这样。实际上,通过天文望远镜,我们也可以在白天观看星星。这里面有两个原因:第一,天文望远镜的筒壁,把大部分散射在大气里的阳光挡住了,就像是人工造成了一个“小黑夜”;第二,望远镜的光学性能使得天空的背景黯淡下去,而恒星的光点反而加强了。这样,星星又显露了它们的本来面目。用天文望远镜在白天观看星星,与黑夜里看星星相比,终究有些美中不足,亮度不高的星星也不容易看到。但是,这毕竟证明了星星在白天也是可以看得到的。关键词:星地球大气 白矮星是什么星,"白矮星是什么星你听说过白矮星吗?乍一听,你一定会想:这不过是某颗星的名字吧!其实,白矮虽并不是某一颗里的名字,而是某一类星的名字,就象我们人在一生中被分为老年、中年、青年几个阶段一样,天文学家把恒星的一生也分为早型星、中型星和晚型星三个阶段,而白矮星就属于晚型星这一阶段中的一类。别看白矮星已经到了老年,它们的年龄可不象老年人的年龄那样,一般彼此只差二、三十年。同样两颗白矮星的年龄可以相差几亿年。这是由于它们的寿命长短差别造成的。比如说,有的恒星寿命在几十亿年以上,而有的恒星只能“活”几千万年,因此同样两颗三千万岁的恒星,如果一颗的寿命是几十亿年,那么它还算是相当年轻的。可是对于寿命是几千万年的恒星来讲,它既然已有三千万岁,那么离开它“灭亡”之期就不远了。年龄不能够作为衡量白矮星的标准,那么,天文学家是根据什么确定一颗恒星是否到了白矮星阶段呢?让我们根据白矮星的特征做一下分析吧。白矮星的“白”与“矮”两个字就是这种恒星的最好写照。“白”,说明它的温度高。我们太阳的表面温度约有6000度,但白矮星的表面温度比太阳还要高,约有10000度,发出白颜色的光。“矮”,说明它的个儿小,也就是体积小。一般的白矮星体积同地球不相上下,也就是大约一、二百万颗白矮星加起来才和太阳一样大。至于更小的白矮星,有的只有太阳的一千万分之一那么大。但它的“体重”却和太阳的“体重”差不多。冬季的东南方天空,我们能看到一颗全天最亮的恒星,名字叫天狼星(大犬星座中最亮的星)。在它旁边有一颗眼睛看不见的小星星围着它旋转,这颗小星星被叫做天狼伴星,它就是人们在1862年最先发现的一颗白矮星,别看它和我们地球差不多大小,体重可非常大,它身上象黄豆大小的一块东西,竟然和20个110多斤重的人加在一起一样重。目前,象这样个儿小,体重又大的白矮星已经发现了1000多个,其实在我们银河系里,白矮星绝不止这么些。只是由于它个子小,所以尽管它很亮,发出的光比太阳还强,人们还是难以发现它。据估计,银河系的白矮星非常多,大概有100亿个呢!" 短程线,短程线也叫测地线,可理解为空间中连接两点的局部最短路径。在平面上,短程线就是普通的一段直线。在球面上,短程线是穿过整个球面的大圆弧的一段。在球面上,由短程线构成的球面三角形的内角和大于180°。而在马鞍面上,对应的三角形内角和则小于180°。我们可以通过测量三角形的内角和,来判断自己所在的空间是开放的还是闭合的。 矮行星有什么地方不如行星,矮行星有什么地方不如行星根据国际天文学联合会对“行星”和“矮行星”的定义,矮行星同行星最大的区别就在于“尚未清空其轨道附近的区域”。太阳系中一些质量较大的天体,它们会清除或者散射掉近邻的小天体。质量较小的天体则无法做到这一点。它们只能处于不断变化的轨道之上,或者由一个大质量天体来维持它们的轨道。按照基本的物理规律,大质量天体在太阳系年龄的时间内散射小天体的概率正比于它质量的平方(表征了大质量天体散射小天体的能力),反比于它的轨道周期(反映了交会发生的概率)。例如,地球的质量就足够让它最终清除掉靠它太近的天体,比如近地小行星。但地球同时还维持住了月球的轨道,保护它免遭被清理的厄运。木星、土星、天王星和海王星也各自拥有一群卫星。木星通过稳定的轨道共振,维持着其轨道上与它前后各相距60°的两群小行星,即所谓的特洛伊群小行星;类似地,海王星维持着一群柯伊伯带内层的小天体,称为冥族小天体。这两者的轨道共振现象避免了小天体和行星之间的碰撞。从水星到海王星的8颗行星,其清除和散射小天体的能力要比最大的小行星和柯伊伯带天体强数千倍。水星和火星自身质量并不足以散射其周围的所有天体,但是水星依然大得可以清除绝大部分近距离穿越其轨道的小天体。另外,火星也具有足够的引力来散射飞临的天体使其进入不稳定的轨道,随后木星的引力会完成清除火星周围这些小天体的任务。一个天体清空其邻近区域的能力依赖于它的动力学情况,而并非是它与生俱来的固有特性。但这一动力学能力上的巨大差异,却为区分行星和矮行星提供了一条清楚的途径。到2012年底为止,已经确认的矮行星共有5颗,即冥王星、谷神星、阋神星、鸟神星和妊神星。还发现了创神星、亡神星等性质类似冥王星的柯伊伯带天体。一些著名小天体的大小比较 第一代恒星,第一代恒星宇宙中的第一代恒星,在大爆炸后的1亿~2亿年之后就大量形成了,寿命只有几百万年,此前宇宙中没有任何金属元素。不同的金属元素是在恒星内部的核反应过程中依次形成的。第一代恒星诞生时不可能有金属元素。但是第一代恒星生命结束的时候,却往宇宙空间抛散了一部分金属元素;第二代恒星在第一代恒星的灰烬中诞生,当它瓦解时又生成了更多的重金属元素。太阳是一颗富含金属的第三代恒星,在银河系内,和太阳类似的第三代恒星主要分布在银盘中,而且还是在各条旋臂上。 第一位登上月球的人,第一位登上月球的人尼尔·阿姆斯特朗(1930—2012),曾经驾驶“双子座8号”宇宙飞船完成了人类历史上第一次飞船轨道对接。由于其间表现优异被选定作为“阿波罗11号”的指令长,承担首次登陆月球的任务,并成为首位登上月球表面的宇航员。而那句“这是个人的一小步,却是人类的一大步”的名言也广为流传。在“阿波罗11号”登月飞行之后,阿姆斯特朗未再参与其他的宇航飞行任务。但作为第一位登上月球的人,他的名字将被永载史册。 第一位进入太空的人是谁,第一位进入太空的人是谁1961年4月12日,前苏联人加加林乘坐“东方号”宇宙飞船,绕地球飞行一周,历时108分钟,成为世界上第一位进入太空的航天员。加加林于1934年3月出生在前苏联一个普通的家庭中。小时候他是一名淘气的孩子,但强烈的求知欲驱使他如饥似渴地学习他所涉猎的所有知识。在学校里他参加了科技小组,在教师的指导下,小组成员们制作了航空模型,并经常在空旷地方试放飞行。看着如蜻蜓一般敏捷的飞机模型在阳光灿烂的天空中飞翔,加加林暗自下了决心,将来长大一定要当一名飞行员。在飞向蓝天的强烈愿望驱使下,加加林开始贪婪地阅读描写齐奥尔科夫斯基的书籍,他对这位航天之父十分敬佩。齐奥尔科夫斯基充满热情的精神、坚韧不拔的品格以及无私地献身于宇宙飞行的思想,对加加林的一生产生了巨大的影响,也许这就是他从一名飞机驾驶员变成为世界第一位遨游太空的航天员的动力。加加林因摘取了世界第一位航天员的桂冠而名扬天下,他荣获了“苏联英雄”称号和列宁勋章。月球背面最大一座环形山以加加林来命名,国际天文学会把“1772号”小行星命名为“加加林星”,国际航空联合会设立了加加林金质奖章。他先后出访了28个国家,封他为“荣誉市民”的城市就有300多个……不幸的是,1968年3月27日,加加林在一次米格飞机的训练飞行中,因飞机失事身亡,年仅34岁。但他光辉的一生,激励着人们为征服宇宙奋斗不止。关键词:航天员 第一架天文望远镜是谁制作的,第一架天文望远镜是谁制作的1608年,荷兰眼镜商利伯希偶然发现,把一块凹透镜和一块凸透镜放在一直线上可以把远的物体拉近。于是他把两块透镜一前一后装进一个圆筒内,制成了世界上第一架望远镜,并将这一发明上报荷兰最高行政长官。后者让他为荷兰海军制作了一批这样的望远镜。所以很多人认为利伯希就是望远镜的发明者。他的邻居,另一位眼镜制造商詹森则争辩说,自己在多年前就发明了望远镜,他应该拥有这项发明的优先权。但詹森没有及时公布和上报自己的发明,所以得不到大部分人的认可。伽利略制作的望远镜1609年,当时正在帕多瓦大学执教的伽利略听到了荷兰人发明望远镜的消息,他从眼镜铺买来一块平凸透镜和一块平凹透镜分别用作物镜和目镜,也制成了一架望远镜。经过不断改进,最后他制成了一架口径4.4厘米、镜筒长1.2米、放大率30多倍的较优良的望远镜。伽利略率先将望远镜用于天文观测,作出了许多发现。 第谷,第谷第谷·布拉赫(1546—1601),丹麦天文学家,出生于一个贵族家庭。16世纪晚期,他在丹麦的汶岛上设立了两座天文台,用自己设计制造的仪器坚持天文观测20余年,精度达到望远镜问世前肉眼观测的极限,获得了大量高精度的行星和恒星位置资料,被誉为古代天文观测大师。他的观测资料为开普勒发现行星运动三定律提供了必不可少的条件,实际上也为哥白尼学说的发展做出了重要贡献。 艾贝尔,艾贝尔乔治·艾贝尔(1927—1983),美国加州理工学院天文学教授,同时也是优秀的科普作家、教育家、管理者。艾贝尔最知名的工作是他编制的星系团表,此外,他指出星系团的光度可以作为测量它们的距离的“标准烛光”。艾贝尔是多个大型项目的主持人,多年担任国际天文学联合会(IAU)宇宙学专业委员会主席,太平洋天文学会主席和组委。1970年艾贝尔成为英国皇家天文学会会员,1968—1975年任加州理工学院天文系主任,他还曾是美国天文学会教育委员会主席。小行星3449号艾贝尔和英格兰的乔治·艾贝尔天文台都以他的名字命名。 超新星会毁灭地球吗,超新星会毁灭地球吗超新星爆发,恐怕是恒星世界里最剧烈的事件了。一次超新星爆发所释放的能量可以相当于太阳终其一生所辐射的光能的总和。超新星爆发时的辐射,有很大部分是在高能区域,即大量的紫外线和更高能的X射线、γ射线。除此之外,各种由原子核、电子构成的物质流也以几千千米每秒的速度被抛射出来。幸亏我们地球不是这样一颗恒星的行星,否则毫无疑问会在爆发中“灰飞烟灭”。如果不在同一个恒星系统里,情况就不会那么糟。但是超新星对地球有多大的影响,与其距离和爆发的强度密切相关。离地球100光年以内的超新星称为近邻超新星。在几十光年的距离上,一个超强的超新星爆发,足以对地球产生一些间接的影响。首先是高能的γ射线,可能破坏地球大气的臭氧层,使得地球表面暴露在对生物有害的太阳紫外线与宇宙线之下。几万年之后,超新星的抛射物质到达地球,再次引起宇宙线的急剧增加。宇宙线强度的大幅增高,很可能会加剧动植物的基因突变,地球上生物圈的进化进程也许会就此改变。环顾一下我们太阳系的周边,会不会有这样规模的超新星呢?离我们最近的比邻星(4.22光年),身处一个“三口之家”,兄弟3个都是和太阳差不多的恒星,自然都不会成为超新星。在几光年至几十光年范围里的亮星有天狼星、五车二、大角星、牛郎星和织女星等,但它们都只有2倍左右的太阳质量,还远远达不到超新星爆发所需要的“大块头”。而达到了超新星质量标准的恒星,离我们最近的都在100光年以外,其中相对较近的几颗都正值壮年,离爆发还有几百万年以上的时间。所以,担心超新星对人类的影响,恐怕也是属于杞人忧天的。那么地球的最终命运究竟会如何?这将同我们太阳系的“国王”——太阳的命运息息相关。再过50亿年,太阳核心处的氢耗尽之后,就会进入红巨星阶段,太阳的外层会急剧膨胀,以至于超过地球的公转轨道,地球则被这颗超级红太阳的外层大气“吞噬”。到那时,地球的末日也许才真正来临。如果人类文明延续到那一天,应该早就找到更好的栖身之地了。 超新星爆发会不会影响地球,超新星爆发会不会影响地球1987年2月24日,加拿大多伦多大学的几位科学家最先发现,位于南天天穹的大麦哲伦星云中,出现了一颗以前没有看到过的亮星(5等星),这个新发现引起了许多天文学家的兴趣,人们纷纷把望远镜指向这颗新发现的星星。这时人们又发现,这颗星的亮度正在迅速增加。两天后,它已从5等星变为4等星。显然这是一颗正在爆发中的超新星。超新星是恒星演化到晚年的表现。超新星爆发时,它会向其周围的宇宙空间喷射出大量的物质,并且发射出各种高能射线,使其成为宇宙中一个持续时间较长的辐射源。据估计,这时它的光度是太阳的千万倍到几十亿倍,所释放的能量相当于千万亿到百亿亿个太阳所释放的能量。太阳的威力是我们每个人都领教过的。因此你完全可以想象到,如果把太阳换成一颗超新星,将会给地球带来什么样的灾难。幸运的是,已知的超新星爆发都离我们十分遥远,最近的也有1600光年。因此,它们的威力在经过如此漫长的距离以后,就已大大削弱了。尽管如此,人们认为超新星爆发还是会对地球的演变产生一定程度的影响。一些研究者就曾指出,超新星爆发是造成一些古生物大量灭绝的祸首。因为超新星抛射出来的大量宇宙射线,尽管距离遥远,仍然有可能到达地球,从而它有可能促使地球臭氧层发生变化,使紫外线和放射性辐射对生物的危害性增强,甚至导致生物的大量死亡。另外,宇宙射线强度的变化,还会导致气候(温度、降水和云量等)异常,使旱、涝、疾病等灾害频繁发生。高能宇宙射线的增强,还会影响地球的磁场,使地磁场发生持续剧烈的变化,这不仅会影响地球生物的正常生长,还会诱发地震的发生,等等。总之,如果超新星爆发发生在离地球不是太远的地方,它还是会对地球产生一定影响的。只是这种影响究竟能达到什么样的程度,还有影响产生的具体机制,迄今还不是十分清楚。关键词:超新星爆发 轨道天文台与地面天文台有什么不同,轨道天文台与地面天文台有什么不同无穷无尽的宇宙里到底有些什么样的天体?这些天体上又到底发生着怎样奇妙的景象?宇宙里的天体又是遵循怎样的客观规律发生、发展的呢?这一系列有趣而又困难的问题一直激励着天文学家去攀登一个又一个新的科学高峰。光学天文望远镜的问世,给天文学家长了一双“千里眼”;射电望远镜的发展,给天文学家装了副“顺风耳”;而空间天文台的发展,又给天文学家插上了飞向天空的双翅。从此,天文观测进入了“全波段”观测的黄金时代,这是空间天文学与地面天文学的主要差别,也是轨道天文台比地面天文台优越的地方。美丽的地球大气层是地球上人类和生物生存的必要条件之一。大气层的主要成分是氮气、氧气、水蒸气和二氧化碳等。在地球大气层的外面,还有电子和离子组成的电离层。现在科学工作者已经知道天体发射出来的辐射,实际上是由各种能量不同、波长不同的光子所组成的电磁波。我们在地面上所看到的星光,仅仅是天体发出的电磁波中的很少一部分。原来大气层对电磁波开有一些“窗口”,只有可见光和一部分近红外辐射和波长为1毫米到30米左右的那些电磁波能够通过这些“窗口”。而γ(希腊字母,读伽玛)射线和X射线被大气层中的氮和氧的原子和分子所吸收,紫外辐射被臭氧所吸收,中远红外辐射被水蒸气和二氧化碳所吸收,波长比30米还要长的一些电磁波则被电离层反射出去。即使是通过了大气层的“窗口”而到达地面的那些电磁波,也由于大气层的吸收、散射、折射及大气湍流的影响而受到了歪曲,给天文观测和分析带来了困难和麻烦。今天天文学家已经能够把各种天文仪器放在飞机气球、火箭、人造卫星和空间探测器上到大气层外进行全波段天文观测。这些载有天文仪器的空间运载器就好像是一座座空间天文台。轨道天文台是空间天文台的一种。从概念上说,在离地面几百公里的轨道上绕地球运行的、装有各种较大型的天文仪器的人造卫星及科学空间站都可以称为轨道天文为了在空间进行天文观测,它们一般带有供给电子设备电源的太阳能电池或者蓄电池;有保证仪器稳定可靠工作的恒温系统;有接收地面指令的遥控系统;有把天文仪器对准观测目标的姿态控制系统;有把观测数据及图象通过无线电信号送回地面的遥测系统;象远红外天文观测还得有超低温(绝对温度1.8?4.2度)系统等。而作为大型科学空间站一个部分的轨道天文台可以由航天员根据地面指令和当时的需要操纵天文伩器,空间站里有航天员工作、生活和休息的条件和地方,航天员根据科学任务的需要可以乘坐航天飞机往返于轨道天文台和地面之间。这些科学空间站或天文卫星一般可以在轨道上运行几年、几十年甚至更长的时间,以后将坠入大气层烧毁。空间天文学虽然还是处于发展阶段,但是已经取得了很多重要成果,天文学家们发现和研究了一些新的以前并不知道的天体和天文现象,并且修改了一些已经得出的结论。可以肯定,随着科学技术的发展,空间天文学将开出更加绚丽的鲜花。 郭守敬,郭守敬郭守敬(1231—1316),中国元代著名天文学家和水利专家。发明了高表、景符、简仪、仰仪、正方案等10多种天文仪器,组织了规模空前的天文大地测量工作,编算和制订了中国古代最优秀的历法《授时历》。 阿尔普,阿尔普哈尔顿·阿尔普(1927—?),美国天文学家,生于纽约。1966年发表了著名的特殊星系表,给出338个近距特殊星系的照相图像。阿尔普对大爆炸宇宙论提出质疑,认为类星体的红移并非源自宇宙膨胀。 阿波罗尼,阿波罗尼阿波罗尼(前262—前190),古希腊数学家和天文学家,长期在亚历山大里亚城工作和生活,在数学上最大的贡献是撰写和出版了8卷本的名著《圆锥曲线》,在天文学上的最大贡献是提出了著名的本轮均轮说。 阿雷西博信息,阿雷西博信息阿雷西博信息分为五部分,第一部分由1、6、7、8、15五个二进制数码组成。这表示组成人类DNA的5种化学元素——氢、碳、氮、氧、磷。第二部分是DNA片段的12个组成部分,每个组成部分都用5个数字表示,这5个数字分别表示该部分含有多少氢、碳、氮、氧和磷。第三部分表示人类DNA的双螺旋结构。第四部分的中间是一个人,左边标示了人体的大致尺寸,它由一条与小人等高的竖线段和一个横写的二进制数14组成,表示人类的平均身高是这段电波波长(126毫米)的14倍,也就是1.764米。右边表示数字4?292?853?750,是1974年时全球的人口数量。第五部分描绘太阳系,左边的大方块表示太阳,右边那些小块儿则表示九大行星(当时冥王星尚被视为太阳系的第九颗行星)。第三个小方块向上凸出,正对着上面的小人,表示地球人所在位置。最后一部分则是阿雷西博射电望远镜的形状,下面有一条与这个望远镜等宽的横线条,中间写有二进制数字2430,表示这台射电望远镜的直径是该电波波长的2430倍,也就是306米。 除了可见宇宙,还存在别的宇宙吗,除了可见宇宙,还存在别的宇宙吗人类在探索“宇宙”的过程中,经历了一次又一次“降格”:先是发现地球并非宇宙的中心,接着又得知太阳只是银河系众多恒星中的一员,20世纪前期人们又发现银河系之外还有众多的河外星系。照这样下去,会不会有朝一日竟然发现,人类今日所知的宇宙也降格了,成为多重宇宙或平行宇宙大家族的普通一员呢?尽管没有直接的证据,但现有的物理理论、实验数据和天文观测结果都并未排除这种可能性。美国麻省理工学院的宇宙学家泰格马克将有关多重宇宙的研究粗略地分成了四个层面。第一层面:视界之外的宇宙。即使用最先进的望远镜,我们也无法将视野无限地向外拓展。这是因为我们所见的宇宙起源于约138亿年之前的一次大爆炸,如果空间静止,那么从大爆炸开始的光所能传播的范围极限就是138亿光年。如果考虑到空间本身的膨胀,这一范围是半径约460亿光年的球形区域。也就是说,此刻我们的视野必然局限于半径460亿光年的范围内,称为宇宙视界。科学家常把宇宙视界之内的部分称为可见宇宙。在可见宇宙之外的宇宙结构既有可能跟我们的宇宙相同,也有可能不同。第二层面:暴胀的泡泡宇宙。前一层面的多重宇宙可以看作暴胀多重宇宙的一个角落,因为俄罗斯物理学家林德研究发现,暴胀的过程可能永不停歇。暴胀不断地扩大空间的范围,空间中又随机地产生更剧烈的暴胀。这个过程有点像病毒的自我复制。虽然某一范围内的暴胀可能停止,然后形成第一层多重宇宙,但从整体上看,暴胀始终没有完全停下来。暴胀停止的区域夹在暴胀肆虐的空间中,好比一锅开水中的气泡,因此,这个理论又被称作泡泡宇宙。不同泡泡宇宙之中可能存在不同的物理常数,甚至可能有不同的宏观空间维度。在这个理论中,虽然我们的宇宙年龄没有变化,但整个多重宇宙可能并不存在确定的起始时刻。暴胀的泡泡宇宙第三层面:量子多世界解释。量子力学是20世纪最成功的物理学理论之一,但是,人们对如何解释量子力学中最基本的方程薛定谔方程存在分歧。从数学上看,一个粒子可以处于量子的叠加状态,同一时间既在这里,又在那里。但实验结果总是发现,对粒子进行多次测量,结果要么看到它在这里,要么看到它在那里。为什么理论和实验会存在差别呢?1957年,美国量子物理学家埃弗里特三世在他的博士论文中提出了新的解释。他认为,每进行一次测量,宇宙就分裂成一些分支,其中一组分支中的实验发现粒子在这里,另一组分支中的实验发现粒子在那里。观察者和粒子并不会意识到宇宙发生了分裂,每个宇宙分支之间互不干涉,独立演化。如果再进行别的量子测量过程,就会产生更多分支。这个理论虽然看上去比较玄,却与现有的实验和理论都没有矛盾,而且它保证了量子力学在数学上的自洽性。第四层面:数学结构的多样性。“为什么宇宙中的规律是这样的,而不是别的样子?”美国物理学家惠勒发出诘问。即使将来我们找到了一个全面描述宇宙的终极理论,这个诘问还是存在于理论之外。宇宙的数学结构只有一个吗?泰格马克设想,除了前三个层面的多重宇宙,还存在拥有不同数学结构的多重宇宙。这样的宇宙可以抽象地存在,而不一定要以时空、物质、能量的形式存在。泰格马克举例说,计算机系统就是一个关于0和1的数学结构,并且状态不断地发生演化,这种虚拟世界,也可以看作第四层面多重宇宙的一例。有人质疑多重宇宙理论无法用实验的方式证明它是否错了——这就叫“无法证伪”,因而不能算作科学理论,但泰格马克认为这只是偏见。他举例说,假如某个多重宇宙理论预言所有的宇宙都不含氧气,但我们却发现了氧气,就能证伪这个理论。除此之外,对于某些未知问题,多重宇宙的解释往往比其他物理理论更加简洁。 除了月亮之外,地球还有其他卫星吗,除了月亮之外,地球还有其他卫星吗我们的地球有一颗美丽的天然卫星——月亮。如果有人问,地球还有什么其他的卫星没有?也许你会立刻回答:地球哪来第二个卫星,要不就是还有人造的卫星。如果有人这样回答:地球除了月亮和人造卫星以外,还有两个“天然卫星”。你会觉得怎样?事情是这样:天文学家经过多年的探索,发现在同月亮相等距离的地方,有两个气体云,和月亮一起在围绕着地球运转。这两个气体云都在月亮轨道上,其中一个位于月亮前60度处,另一个在月亮后60度处,相距月亮都大约是40万公里。它们正好和月亮、地球形成两个等边三角形。最早是在1956年10月观测到的,1960年3月6日和4月6日还拍摄到了它们的照片。但到1961年3、4月和9月间才正式证实它们的存在,经过确定每个云状物都是由一些大小不等的物质微粒组成,各占角直径达几度范围。要观测它们是非常困难的,只有当无月的星夜,又要在它们和太阳处于相反方向时,才能比较明亮,有可能被我们观测到。气体云反射的太阳光相当暗淡,即使是银河的光辉,也会盖过它们。观测的条件相当苛刻,因此很难被一般人所发现。这两团奇怪的气体云,是不是月亮的伴侣,能不能称得上是天体呢?当然,象彗星那样由气体组成的物体,也可以叫天体。这两块气体云是不是比彗星的气体更稀薄些呢?能不能称得上是地球的新发现的卫星?这些问题都要天文学家们继续作进一歩的探索。 高红移超新星测量团队,高红移超新星测量团队用高红移超新星证实宇宙加速膨胀的三个科学家是:布赖恩·施密特,1967年生,澳大利亚天体物理学家,1993年获哈佛大学博士学位,高红移超新星搜索队的领导人。索尔·珀尔马特,1959年生,美国天体物理学家,1986年获加利福尼亚大学伯克利分校博士学位,超新星宇宙学计划领导人。亚当·盖伊·里斯,1969年生,美国天体物理学家,1996年获哈佛大学博士学位。三人同获2011年度的诺贝尔物理学奖。布赖恩·施密特索尔·珀尔马特亚当·盖伊·里斯 九大行星排成“十字连星”会引起灾难吗,九大行星排成“十字连星”会引起灾难吗我们知道,太阳系的九大行星在各自的轨道上,以不同的周期绕太阳运转。有时太阳和九大行星会出现一些有趣的排列。例如,1982年,九大行星运行到太阳同一侧的一个扇区内,从太阳看去,九大行星好像一连串的珠子,形成罕见的天象“九星连珠”。1999年8月18日,九大行星将以地球为中心排列成所谓的“十字连星”。这些都是天体运行过程中的自然现象,完全符合人们早就总结出来的行星运动三定理和牛顿万有引力定律。但是,这些现象却被有些人广为宣传。他们危言耸听,著书立说,说什么“人类的大灾难到了”。这些“预言”所谓的“科学依据”是,当九大行星排列成“九星连珠”和“十字连星”时,它们的电磁场和万有引力叠加在一起,会引起地球上洪涝、地震、火山爆发等一连串大灾难,甚至可以突然刹住地球的自转,将地球扯破。许多严肃的科学家对此据理反驳。由于其他八大行星离地球很远,即使它们真正排成一条直线,而不是“看起来排成一列”,它们对地球的起潮力总和还不到月球起潮力的十万分之一。这样算来,最多可使海潮增高0.06毫米。如果这些行星不是排成一条直线,而是排成什么“十字连星”,那么它们对地球的万有引力,将互相抵消掉一部分甚至全部,其影响更是子虚乌有。至于电磁场的影响更是微不足道。事实是揭穿谎言的最有力武器。“九星连珠”和“十字连星”都如期发生了,地球还是好好地按照自己的运动轨道,一面自转一面绕着太阳公转,地球上也没有出现什么重大的异常情况。科学家指出,宇宙中的天体对地球的影响是一个长期的过程。例如,太阳将来会膨胀成一颗红巨星,那时,地球有可能被吞没,但这至少是50亿年后的事。又比如,地球的自转的确在变慢,地球最初形成时自转一周只要3个多小时,经过几十亿年的漫长过程,现在自转一周是23小时56分,将来还会慢下去,大约是每过100年,1天要加长0.001秒,直到“1天”等于1030小时(大约相当于现在43天)。这也没什么好大惊小怪的,因为等到“1天”增加到1000多小时,还得过2000多亿年呢!那时,太阳早已不存在了。自古以来,经常有人别有用心地预言各种“大灾难”会出现,并为它们披上科学的外衣。只要掌握了科学知识,就可以识破其本来面目,而不必为几十亿年后的事情忧心忡忡。关键词:行星行星运动 亮红外星系,亮红外星系一种在可见光波段并不明亮,而在红外波段却显得非常亮的星系。远红外波段辐射大于等于1000亿个太阳光度的星系称为亮红外星系,其中超过1万亿个太阳光度的称为极亮红外星系,大部分此类星系的红外光度可占星系总光度的90%以上。红外星系很可能是一些刚诞生不久的年轻星系,因含有大量星际尘埃,恒星可见光辐射被强烈吸收,星系在可见光波段就显得不那么明亮了。 假如真有火星人,他们会长什么样#,假如真有火星人,他们会长什么样#1900年2月7日,巴黎曾发布公告设立古兹曼奖,奖励与地外生命取得联系的第一个人,奖金高达10万法郎。但是,该奖项有关条款却特意将寻找火星人排除在外,因为当时的人们认定火星上有生灵,找到火星人似乎太容易了,是迟早的事儿。那么,当时的人们是如何设想火星人的呢?假如真有火星人,在火星的环境下,他们会长什么样?和人类相似,还是三头六臂?《火星公主》:多种族的火星人19世纪末20世纪初,由于洛厄尔的“学说”和科幻小说《两个世界的战争》等的推波助澜,有关“火星人”的话题急剧升温。在这一时期里,火星及火星人也成了科幻小说的热门题材,作家笔下的火星人多姿多彩、千奇百怪。在诸多有关火星人的科幻作品中,美国作家埃德加?赖斯?伯勒斯塑造的火星人给人印象尤深:他们头颅巨大,颈部颀长,躯干瘦小,有着四臂两肢,而且竟然是卵生。伯勒斯有关火星的第一部科幻小说《在火星的月亮下》发表于1912年(1917年再版时改名为《火星公主》)。这部小说将科学、冒险、斗争和爱情有机地融合在一起,极富新奇性和吸引力,让当时的读者产生了一种“奇妙的感觉”。伯勒斯笔下的火星公主善解人意、美丽动人。他所见识的火星部族,有满嘴獠牙和四条胳臂、眼睛长在一对触须之上的绿人族,有以打家劫舍为生的黑人族,有以狩猎为生的黄人族,有相对文明一点儿的红人族,还有无头族、吃人族等。他们在火星那片生存环境恶劣的土地上互不相让、战事不断。美国科幻画家米切尔?威兰为伯勒斯火星系列小说所作的插画之一:火星怪物《火星漫游》:非碳生命体1934年,一个默默无闻的美国作家发表了一篇名为《火星漫游》的短篇小说,很快就赢得了广泛赞誉。他的名字叫斯坦利?温鲍姆。如今,《火星漫游》已被公认为外星人科幻作品中的经典,因为它以娴熟巧妙的情节处理和幽默风趣的人物对白,塑造了一个崭新的属“友好可爱型”的火星人形象,给人以新奇感。须知,早期科幻小说中的外星人大多是些爬虫类:要么张牙舞爪,对地球人大开杀戒;要么能力非凡,聪明得让人难以置信。而且,温鲍姆笔下的这些火星生物生活在一个合乎自身逻辑的生态环境之中,有自己独特的形体、思维方式和文化,读来令人信服。如一直和来自地球的“我”并肩战斗、长得像鸵鸟一样的火星生物特威尔,对地球人十分友善,而且诚实、仗义、个性鲜明,也有几分谐趣。《火星漫游》给人以新奇感并为人所称道的另一个方面,是对非碳(元素)生命体的想象和描述。小说中提到,当贾维斯与特威尔走在沙漠中时,看到了一排排体积不大的小金字塔,一眼望不到尽头,那是金字塔怪兽的排泄物。这种怪兽由硅构成,以另外一套不同的化学反应为生,属硅元素生命(不同于我们这样的碳元素生命)。其排泄物是二氧化硅,即硅石。它们又聋又瞎,没有眼睛、鼻子和耳朵,也不必呼吸,并且是通过孢子来繁殖。由外壳包裹着的孢子是一种气体,当外壳破碎时,气体与硅相遇发生化学反应,就孕育出新的一代。《猫城记》:现实的影射100多年来,火星在科幻领域里一直是人们所钟爱的一个星球:从科幻小说到科幻电影,作家和编剧常常涉足火星那片神秘的红色土地。这当中就有中国著名作家老舍(1899—1966)。在老舍众多的作品中,《猫城记》是唯一一部采用科幻小说形式创作的长篇。它以游记的形式,讲述了“我”在火星上的“文明古国”——猫国里的所见所闻。开篇写的是“我”和“我”的朋友从地球出发,开了半个多月的飞机,在进入火星气圈时出现了险情。飞机摔坏了,朋友不幸遇难,“我”也受了伤。“我”最初看到的是一个“灰色的国”。那片平原上没有田地。地上有草,都擦着地皮长着,叶子很大,可是没有竖立的梗子……一派惨淡阴郁的气象。猫国里的猫人很是怪异。他们不穿衣服,腰很长,很细,手脚都很短。手指、脚趾也都很短;脖子不短,头能弯到背上去;脸很大,两个极圆极圆的眼睛长得很低,留出很宽的一个脑门;鼻子和嘴连到一块,可没有猫那样俊秀,似乎像猪;耳朵在脑瓢上,很小;身上都是细毛,很光润,近看是灰色的,远看有点绿,像灰羽毛纱的闪光;身躯是圆的,大概很便于横滚;胸前有四对小乳,八个小黑点。在《猫城记》问世的那个年代,人们普遍认为火星上是有人烟的。结合当时的中国政局来看(1931年“九一八事变”发生,日军大举进犯东三省,中国面临着亡国的危险),《猫城记》的讽喻和寓意是非常明显的。那个历史悠久、“非常怕外国人”的猫国,影射的是20世纪30年代的中国;而“多数都比猫人还矮些”、极其残忍的“矮子兵”,则是影射日本侵略者。影视剧中的火星人不少科幻作家已在他们的作品中写到,不管火星是多么荒凉,在不久的将来它必定会成为地球的殖民地。而随着登月与太空漫游由可行逐渐变为现实,有关火星的电影和电视剧也越来越多。在西方很有影响的电视剧《火星叔叔马丁》从1963年播放到1966年,并在20世纪80年代走进了中国观众的视野。这个马丁叔叔有点邪门,他的头后有可以伸缩的天线,能把自己隐身,能看透别人的心思,能遥控移物。他长得和人类一样,并且说英语,还热衷于为地球人做红娘,喜欢吃冰淇淋。马丁叔叔来到地球后闹出了许多笑话,但这个善良的外星人也受到了人们的喜爱和尊重。与可爱的马丁叔叔不同,美国1996年摄制的电影《火星人玩转地球》中的火星人则面目狰狞、凶狠残暴。那些乘飞碟来到地球的火星人长着骷髅头,身材矮小,脑袋硕大,模样丑陋,而且只会发出令人费解的“嘎嘎”声。当总统命令人们列队欢迎火星人时,这些“和平使者”立刻以杀伤力极强的激光武器大开杀戒。他们还搞绑架、恶作剧,会摇身一变成为靓女,还会在被审问时流下虚伪的泪水,地球上最厉害的武器也无法摧毁他们。但是,一个坐在轮椅上的老妇人播放的高频音乐,竟出人意料地令侵略者脑袋迸裂、瘫倒在地……该片实际上是一部借火星人的力量来批判美国人“伪善”的科幻讽刺剧。阿西莫夫的推测美国科幻和科普巨匠艾萨克?阿西莫夫对火星人的模样曾作过如下大胆的推测:在弱重力场中生活的火星人,行动比较迟缓,反应也比较迟钝,一副昏昏欲睡的样子。他们很可能生活在地下。为适应黑暗的地下环境,火星人长有两只大眼睛。它们对红外线很敏感,能在黑暗中“看见”对方身体发出的热辐射。火星上大部分地方是沙漠。在这种环境中生存的火星人的脚掌又宽又平,呈三角形,其上3个脚趾分开呈120度,中间有蹼连接,这样就使得火星人在疏松的沙地上行走时不会陷入沙丘中。火星大气稀薄,昼夜温差很大。因此火星人的皮肤有很好的隔热能力,能适应昼夜温差很大的温度。它可能分为内外两层:外层粗糙不透水,内层柔软、透气,布满血管。两层之间有一个空气隔层,可以充气和放气,以便保存和散发体内热量。火星人不用呼吸,也没有鼻子,他所需要的氧气从饮食中获取,他生活的能量则直接从阳光中获得——在火星人的背脊上长有一种斗篷状组织,平时可折叠起来贴紧在身上,张开晒太阳的时候就像是一对薄薄的膜状翅膀。因此,在地球人看来,火星人与神话里的小天使——安琪儿的模样十分相像。 六十年代天文学上的四大发现说明了什么,"六十年代天文学上的四大发现说明了什么在二十世纪六十年代里,随着大型射电望远镜的改善和发展,在天体物理学——这门最引人入胜的学科里接连传出了几项重大发现,这就是类星体、脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子。发现它们后,就立刻吸引了天文学家、物理学家广泛的注意,给天体演化、恒星史、宇宙论、物质结构及生命起源等这些学科提出了许多有趣的课题。1960年发现了第一个类星体,它是一种新型的天体,它的最大特征就是光谱线的红移特别大。表示它离我们地球的距离非常遥远,竟有几十亿到百亿光年以上。联系到地球上所观测到类星体的亮度,发现一颗普通的类星体要比整个银河系(它有1000亿颗恒星)的光学亮度强100倍到1000倍,射电亮度更要强十万倍!可是,类星体的体积,却很小,只有银河系的1000亿亿分之一!是什么原因能在如此小的体积内积聚着这样巨大的能量呢?是不是存在着一种我们今天还没有了解的新能源呢?类星体充满了神秘性,随着十多年来观测资料的积累和研究工作的开展,已发现了一千五百多个类星体。人们虽然对它有了一些了解,但它们的本质仍然是一个谜!1967年两位英国天文学家,利用大型射电望远镜在天空里观测到一个奇特的射电源。它们以极其精确的周期重复地发出一个个射电脉冲,脉冲的准确度胜过普通的钟表,所以后来国外有一种石英手表曾用“脉冲星”来做商标。为什么会有这样准确的脉冲?起初天文学家们甚至怀疑到它们是不是来自宇宙中那些有智慧的高级生物,他们正在向我们发送无线电报呢!随后几年又陆续发现了一系列这样的天体,现在天文学家已知道300多个脉冲星。天文学家认识到,这是又一种类型的新天体——快速自转着的中子星。脉冲星有着与太阳相差不多的质量,体积却十分小,通常直径只有10?20公里,密度却很大,它上面一个立方厘米的物质质量竟有一亿吨,为太阳核心物质密度的1万亿倍!表面温度在摄氏1000万度以上,核心温度更高达摄氏60亿度。在这样高温高压下的物质处于一种奇异的状态——中子态,即原子的外层电子全部被挤入原子核而与核内正电荷中和,结果原子核呈中性不带电状态,核与核紧密地排在一起而使体积大大缩小。现在不少人认为,脉冲星是一种年老的恒星,因为核燃料消耗完毕,引起一场灾变而坍缩的结果。果真是这样吗?还有待于现代物理学理论的发展来作出回答。1965年两位美国物理学家在寻找干扰卫星通讯系统的噪声源时,偶然地发现了天空的各个方向上都有着一种微弱的微波辐射,它们相应于绝对温度为2.7度的黑体辐射。这种辐射来自宇宙深空,各个方向上几乎完全相同,可见宇宙并不是“真空”。这个现象称为微波背景辐射。天体物理学家对于它提出了各种解释,争论正在继续中。然而微波背景辐射发现的意义非常巨大。当年报道这项发现的论文虽然只有短短的600宇,可是却震撼了整个天体物理学界和理论物理学界。那两位发现者还荣获了1978年度的诺贝尔物理学奖金!六十年代初,人们在对星际空间中的短厘米波和毫米波射电辐射作了大量观测以后,出人意料地发现了多种多样的以分子形式存在的宇宙物质,其中不仅有简单的无机物如氨(NH3)和水(H2O)还有比较复杂的有机分子:甲醛(HCOH)、甲醇(CH3OH)、丙炔腈(HC3N)、甲酸(CHOOH)、甲酰胺(NH2COH)、甲胺(CH3NH2)、乙醇(C2H5OH)……,在一个分子里最多包含了四种不同的元素或十个原子。星际分子与恒星的演化有着密切的关系,它促进恒星的形成,是恒星形成的“催化剂”。更重要的是,星际有机分子的发现为宇宙中生命起源的研究提供了重要的线索。在地面实验室中,模拟宇宙条件,在加热、放射线和紫外线辐射、放电等条件下曾经成功地用水、氢、氨、甲烷等原料合成了多种多样的氨基酸。由此推论,宇宙空间一定也存在着氨基酸,它们在一定的环境下可以转变为蛋白质,而蛋白质是有机生命的基本形式。可见,在地球以外的其他天体上有着生命的条件,也完全有可能存在着生命!至于它们以何种形式出现?这是人类最关切的问题,也还有待进一步探索。六十年代天文学中的这四大发现,对于人类认识宇宙非常重要。宇宙空间有着地面无法模拟的实验条件,有着规模巨大的物理、化学过程。通过十多年来的深入研究,逐渐丰富了对这四大新发现的认识,然而它的每一方面仍然充满着没有解开的谜,它们需要人类通过勤奋的努力去一一加以克服。科学的高峰是永无止境的。" 冥王星的卫星是怎样发现的,冥王星的卫星是怎样发现的多少年来人们一直在问:水星、金星、冥王星有没有卫星?尤其是冥王星,它的直径只有4000公里,是太阳系九大行星中较小的一颗。冥王星离太阳是地球与太阳平均距离的39.5倍,约59亿公里。这样小的行星离太阳又这么遥远,可想而知在它周围发现卫星确实是件十分艰难的工作。然而人们始终对它划着问号:冥王星到底有没有卫星?1978年6月22日,美国天文学家克里斯蒂用口径155厘米的反射望远镜拍摄了冥王星的照片,发觉冥王星小小的圆面略微有点拉长。他检查了4月和5月间拍摄的照片,在几张照片上发现冥王星附近有一个隆起部分。他又追查了1965年和1970年一些日子拍摄的照片,也看到了同样的现象。经过精密的测量,终于证明冥王星旁确实有一颗卫星。以前天文学家为什么没有发现这颗卫星呢?因为它太暗又太靠近冥王星了,以致于在大天文望远镜里也不能把冥王星和紧靠着它的卫星分开。1978年,冥王星距地球约为48亿公里,这要比1930年发现冥王星时近一些,克里斯蒂就是在这种情况下发现那颗卫星的。根据新的卫星命名法,暂定名为1978P1,我们称它为冥卫一。冥王星的卫星被发现以来,还不到两年,因此只知道它的直径大约为2000公里;质量不到冥王星的九分之一,比冥王星暗2?3个星等;沿着距离冥王星19200公里的轨道绕冥王星运行,每6.4地球日绕冥王星旋转一周。与此同时,冥王星也自转一周。这是太阳系中唯一的具有这类同步轨道的卫星-行星对。因此,这颗卫星将永远停留在冥王星天空的同一位置上。冥王显卫星的发现在天文学上具有重要的意义,为更好地推算冥王星的质量、密度和直径等等提供了重要依据。冥王星卫星的发现使得太阳系的卫星数目达到40颗(地球有1颗卫星,火星2颗,木星15颗,土星14颗,天王星5颗,海王星2颗,冥王星1颗)。七十年代,曾有几个探测器飞近金星和水星,企图寻找它们的卫星,但始终没有发现。没发现不等于没有,也许在不久的将来,随着科学技术的发展,更强有力的观测仪器和手段会发现它们也有卫星。 冥王星究竟算不算太阳系的大行星,冥王星究竟算不算太阳系的大行星1930年,汤博发现了冥王星。但这一发现,长期来一直有较大的争议。除了它的实际轨道与预测的有差距外,关于冥王星身世争议的焦点,关键还在于它的质量和大小。在冥王星发现后不久,1936年,天文学家黑特顿和库珀就提出,冥王星不能算是太阳系的大行星,只不过是海王星的一颗逃逸掉的卫星而已。根据他们的看法,冥王星及海卫一原先都是绕海王星顺向转动的卫星。在一次偶然的机会里,这两颗卫星离得比较接近,在相互引力作用下,海卫一变为逆行卫星,而冥王星获得额外的速度,离开海王星成为绕太阳运转的第九颗行星。根据当时的推算,冥王星的质量大于海卫一,因此这种看法,在一段时间内为不少人所接受。最初,人们估算出的冥王星的直径为6000千米。后来,利用冥王星掩星时的观测,测出其上限为6800千米。1979年,利用斑点干涉仪这一新技术,测出它的直径为3000~3600千米,比月球还小。1990年,用空间望远镜测量冥王星及冥卫系统,得出冥王星直径为2284千米,冥王星的卫星为1192千米。至于冥王星的质量,随着科技的进步,也测出越来越精确的数据。在冥王星未发现以前,根据天王星及海王星的轨道观测,预告存在着一颗摄动天体,它的质量可达地球质量的6.6倍。发现冥王星后,1930~1940年,人们测出冥王星的质量与地球相同。1978年发现了冥王星的卫星,关于冥王星质量的测定,又上了一个台阶,精度大为提高,这时测得的冥王星的质量只有地球质量的0.0015~0.0024倍,密度为0.3~2.5克/厘米3。这么小的质量,怎么能使海卫一的运动方向从顺行改变为逆行呢?因此黑特顿和库珀的看法是不正确的。当然冥王星的出身,还有其他说法,比如有人认为,冥王星是海王星的一颗卫星,而海卫一是一颗形成于太阳系内部、岩石型的类似于小行星的天体,它与另一颗小行星碰撞,形成了偏心率很大的轨道,跑到海王星系统内,把冥王星从海王星系统内驱逐出去,而它自己却变成逆行卫星,冥王星的卫星也是在这次事件中,从冥王星本体撕裂出去的。就目前来看,尽管冥王星过去是不是海王星的卫星尚无定论,但现在绕太阳公转的观测事实说明它肯定是一颗行星,由于它的质量和大小都比其他大行星小得多,有的天文学家愿意把它归人小行星一类,不过,最大的小行星谷神星的直径不到1000千米,又比冥王星小得多,大多数天文学家仍然认为冥王星应归属太阳系大行星之列。关键词:冥王星 冷暗物质和热暗物质,冷暗物质和热暗物质暗物质不参与电磁相互作用,可分为“冷暗物质”和“热暗物质”,其差异在于暗物质粒子的运动速度。以接近光速运动的暗物质粒子称为“热暗物质”,例如以光速运动的中微子。以远低于光速运动的暗物质粒子称为“冷暗物质”。其动能远小于静止质量。介于两者之间的则称为“温暗物质”,其动能和静止质量相差不大。目前大部分科学家认为,除暗能量外,宇宙的质量主要是由冷暗物质贡献的。 利用太阳定方向,利用太阳定方向使用手表可以在晴好的天气确定方向:把时针对准太阳,时针和12点方向的夹角平分线所对的方向即为南方。 利用太阳定时间,利用太阳定时间在晴好的天气里,可以使用日晷来测量时间。日晷由一根晷针和一个表盘组成。当晷针的阴影落在表盘上时,就能从刻度读出时间。由于晷针需要指向北极,而表盘要平行于地球赤道,因此不同纬度上使用的日晷需要倾斜相应的不同角度。 勒梅特,勒梅特乔治·勒梅特(1894—1966),比利时神父兼宇宙学家,曾师从爱丁顿,后赴哈佛大学师从沙普利,1927年获哈佛大学博士。他是提出宇宙大爆炸假说的第一人,而且早在1927年就求得了爱因斯坦场方程的膨胀解。 卡尔达谢夫,卡尔达谢夫尼古拉·卡尔达谢夫(1932—?),俄罗斯天体物理学和射电天文学家,俄罗斯科学院院士。他是地外文明探索学科的主要开创者之一,曾师从地外生命研究的先驱什克洛夫斯基。1963年,卡尔达谢夫在研究类星体CTA-102时引发了关于某些外星文明很可能比人类文明要先进数百万年、甚至数十亿年的想法。到1964年时,终于形成关于宇宙文明水平的三类分型方案。1980年和1988年曾两次获得苏联国家科技奖,2011年又获俄罗斯联邦国家奖。 卡西尼,卡西尼乔万尼·卡西尼(1625—1712)出生于意大利,后移居法国。1664年7月他观测到了木星卫星凌木星的现象,研究了木星的自转与木星卫星的公转。1666年他测得火星的自转周期为24小时40分(和现在的结果只差不到3分钟)。1669年他前往巴黎皇家科学院工作,1671年领导建成巴黎天文台。在巴黎天文台他发现了土星的四颗卫星土卫八、土卫五、土卫四和土卫三。1675年,卡西尼发现土星光环中间有一条暗缝,后称卡西尼环缝。他还准确地猜测了土星光环是由无数微小颗粒构成的。美国航空航天局探测土星及其卫星的“卡西尼号”探测器,就是以他的名字命名的。 哪颗恒星离我们最近V5,哪颗恒星离我们最近V5晴朗的夜晚,天空里繁星密布,就像镶嵌在夜幕上的光闪闪的银钉。这一个个银钉,都是一颗颗距离不等的、离我们非常遥远的恒星。那么,在这浩瀚无边的恒星世界里,哪一颗恒星离我们最近呢?离我们最近的恒星当然是太阳,太阳与我们的距离是1.5亿千米,从太阳上发射出来的光,只需499秒就到达地球了。除了太阳,离我们地球最近的,而且能用肉眼看得见的恒星,是半人马星座中最亮的α星——“南门二”,与我们的距离是41万亿千米,比太阳离开我们远27万倍。从“南门二”发射出来的光,要经过4年零3个月的时间才能到达我们地球上。其实,天空中还有一颗恒星比“南门二”离我们更近,也在半人马星座里,与地球的距离大约是40万亿千米,相当于4.22光年。除了太阳以外,它就是距离我们地球真正的最近的恒星了。天文学家给它起了一个形象的名字,叫做比邻星。比邻星靠近“南门二”的附近,并与“南门二”一起相互绕转。原来,“南门二”是颗双星,比邻星就是“南门二”的一颗子星。但是比邻星的亮度太暗了,视星等才11等,所以我们用肉眼观看时,只能看到“南门二”,而看不见更近的比邻星。关键词:恒星比邻星南门二 哪颗恒星离我们最近,哪颗恒星离我们最近晴朗的夜晚,天空里繁星密布,似乎是镶嵌在夜幕上的光闪闪的银钉。这一个个银钉,都是一颗颗距离不等的、遥远的恒星。那么,在这浩瀚无边的恒星世界里,哪一颗恒星离我们最近呢?是1亿5千万公里,从太阳上发射出来的光,只需499秒钟就到达地球了。离我们最近的恒星,应该是“太阳”,太阳同我们的距离除了太阳,离我们地球最近的,而且能用肉眼看得见的恒星,是半人马星座中最亮的a星——“南门二”,同我们的距离是41万亿公里,比太阳离开我们远27万倍。从“南门二”发射出来的光,要经过四年又三个月的时间才能到达我们地球上。每逢阳历六月,太阳落山以后,在南方地平线附近,我们可以看到它。“南门二”只是肉眼能看见的,离我们最近的恒星。还有一颗恒星比“南门二”离我们更低,也在半人马星座里。与地球的距离大约是40万亿公里,相当于4.22光年。从它那里发射出来的光,到达地球比从“南门二”发射出来的光约早到一个月。除了太阳以外,它就是距离我们地球真正的最近的恒星了。我们给它起了一个形象的名字,叫做“比邻星”。“比邻星”靠在“南门二”的附近,并与南门二一起相互绕转。原来,南门二是颗双星,它是南门二的一颗子星。但是它的亮度太暗了,视星等才十一等,所以我们用肉眼观测时,只能看到“南门二”,而看不见“比邻星”。 孔子高寿几何,孔子高寿几何传说曾有一位基督教僧侣制定了以古罗马教皇狄奥克列颠名字命名的历法“狄奥克列颠纪元法”。到了公元532年,又有僧侣迪奥尼西为了推算复活节日期提出了“耶稣诞生在狄奥克列颠纪元前284年”的说法,这就是公元元年,即公元1年的由来。要注意,在公元元年之前,是公元前1年,而没有公元0年。孔子诞生在公元前551年,所以2010年是孔子诞辰2560年。许多地方在2009年庆祝孔子诞辰2560周年,显然是犯了错误。 康德,康德伊曼纽尔·康德(1724—1804),德国古典哲学的创始人,在自然科学领域亦颇有建树,他在天文学上最出名的是于1755年率先提出太阳系起源的星云说。 开普勒,开普勒约翰·开普勒(1571—1630),德国天文学家。青年时代即显示出卓越的理论思维才能,深受第谷欣赏。1600年他访问第谷,次年第谷逝世。开普勒通过分析第谷的观测资料总结出了行星运动三定律,发展了哥白尼的日心说。他在天文学上的贡献还有:观测并研究了1604年出现的超新星,改进了折射望远镜,用第谷的观测资料编制星表,预报了水星和金星的凌日等。 彗星会与太阳相撞吗,彗星会与太阳相撞吗报纸上曾刊登出一则惊人消息,大意说:1979年8月30日下午,一颗人造卫星在进行太阳风观测实验时,偶然观测到一颗彗星与太阳相撞的奇特现象。当时,彗星正以至少280千米/秒的速度向太阳撞去,彗尾长500万千米以上。这是一颗不多见的掠日彗星,它是由人造卫星最先发现的。这类彗星有的穿越太阳的高温日冕,飞掠日面而过;有的则是直接撞向太阳,一去无归。1979年的这颗掠日彗星就踏上了“不归之路”。根据人造卫星发回的观测数据,它应在8月31日到达近日点,它的近日点距离太阳中心只有0.001天文单位,约15万千米,由于太阳的半径约为70万千米,这颗掠日彗星近日点显然是在太阳内部,距太阳表层以下约55万千米的地方。看来,这颗彗星是无论如何不可能穿过太阳,到达近日点,它的归宿只能是不顾一切地向太阳撞去,粉身碎骨,死而后已。掠日彗星与太阳相撞的现象并不是绝无仅有的。遭此厄运的还有“18871”掠日彗星,这颗掠日彗星轨道的近日点距离太阳中心只有2.7万千米,它在远没有到达近日点之前,灾难就已降临。先是彗头在与太阳相撞时“灰飞烟灭”,残缺的彗尾也只存在了一两个星期之后,就消失得无影无踪。1979年和1887年这两颗掠日彗星,都是克鲁兹掠日彗星家族中的成员,这一彗星家族的成员已经知道的至少有13颗。它们大体上都在非常近似的轨道上运行,有的还是周期彗星,轨道的共同特点则是近日点离太阳很近,从数10万千米到数万千米。如果我们把一般彗星称作太阳系的“流浪者”,那么,掠日彗星就是十足的“冒险者”。由于这些“冒险者”有可能跑到离太阳很近的地方,它们保持了一些难得的天文之最记录。1680年大彗星过近日点时,距离太阳表面只有23万千米,在此前后,它的亮度达到-18星等,比满月还亮100倍以上。到现在为止,还没有哪个天体(太阳除外)的视星等超过它的。这颗彗星的公转周期据认为也长得可观,为8800年。“18431”掠日彗星过近日点时,离太阳表面只有13万千米,4天之后,它形成了一条出乎意料的长彗尾,达3.2亿千米,迄今这仍是彗尾的最长记录。关键词:彗星掠日彗星 彗星会撞上地球吗,彗星会撞上地球吗说起彗星,很多人会想到彗星是一个有着长长尾巴的美丽天体。而在古代,彗星的出现通常被视为灾难的征兆。实际上,它的出现只是一种自然现象罢了。我们看到的彗星由彗核、彗发和彗尾三部分组成。其中彗尾最引人瞩目,可以长达几千万千米甚至更长。彗核的主要成分是冰,并有少量的尘埃。彗发、彗尾是由彗核受太阳辐射作用挥发出的气体尘埃形成的。在20世纪初的时候,天文学家计算出:1910年,哈雷彗星将回到太阳附近,并且彗尾要扫过地球。当时,人们惊恐万状,一些报纸甚至宣称世界末日即将来临。5月19日,哈雷彗星经过地球轨道,地球安然穿过了它的尾巴。实际上,彗尾是由很稀薄的气体组成的。所以,地球穿过彗星的尾巴,就好像燕子穿过炊烟一样,不会受到什么影响。彗尾扫过地球不会产生什么影响,但是,如果彗星的主要部分——彗核撞上地球,就不会这么安然无事了。彗核会撞上地球吗?1908年6月30日清晨,一个天体带着巨大的火球,在西伯利亚贝加尔湖西北约800千米的通古斯地区上空剧烈爆炸。下落的火球比清晨的太阳更加耀眼,惊心动魄的轰鸣声传至1000千米以外。事后的多次考察表明,这一爆炸极有可能是彗星撞击地球引起的。1994年7月16日至21日,“苏梅克一列维9号”彗星的21块碎片,排成一列,像一串长达几百万千米的珍珠,连绵不断地撞向木星,撞击在木星上所留下的巨大的黑色斑点,最大的可以容纳两个半地球。可以想象,撞击的能量有多么巨大啊!由此可见,彗星撞击地球的可能性是存在的。不过人们大可不必惊慌失措,因为发生这类事件的可能性是微乎其微的。然而,天文学家对这个问题十分重视。例如,美国有一个近地小行星搜索计划,目的是监测近地小行星和彗星,预防它们与地球相撞。现代科学技术高度发达,一旦发现有彗星将与地球相撞,也可能发射飞船并携带核弹以设法改变它的运行轨道,避免与地球相撞。关键词:彗星慧木相撞 彗星是什么,彗星是什么平时我们仰望晴朗的夜空,看到的星星总是亮晶晶的光点。可是有时候,这当然是十分难得的,夜空里突然闯来一位生客,形状也生得特异,头上尖尖,尾部散开,象一把扫帚,这就是彗星,通常也叫“扫帚星”。严格说来,彗星简直算不上是一颗星,它只是一大团冷气间杂着冰粒和宇宙尘。近年来进一步发现,彗星里还有着氧、碳、钠原子,象氰、甲烷、氨基等多种原子团,以及象乙腈、氰化氢等有机化合物分子。但是,仍然不能忽视,它也是一种天体。大部分彗星不停地环绕太阳沿着很扁长的椭圆轨道运行,这种彗星叫“周期彗星”,每隔一定时期,它们运行到离太阳和地球比较近的轨道部分,我们就有机会看到它。彗星绕太阳转的周期很不相同.周期最短的一颗叫“恩克彗星”,周期为3.3年,就是每隔3.3年,我们就能看到它一次,从1786年发现以来,已经出现过五十多次。有的彗星周期很长,要几十年甚至几百年才能看到一次。有些彗星的椭圆形轨道非常扁,周期长达几万年,甚至更长,这些彗星好象“过路客人”,一旦离去,就不知它跑到哪处“天涯海角”去了。典型的彗星分为彗核、彗发和彗尾三个部分。彗核由比较密集的固体质点组成,周围云雾状的光辉就是彗发。彗核和彗发合称为彗头,后面长长的尾巴叫彗尾。这个扫帚形的尾巴,不是生来就有的,而是在接近太阳时,受到太阳光的压力才形成的,所以常背着太阳的方向延伸出去。有些彗星的彗头周围还有一层直径达1000万公里以下的氢云,不过这必须利用人造卫星在地球大气层外才能观测到,在地面上是看不到的。但是,彗星的形状也不是千篇一律,千星一式的,1744年出现的歇索彗星,就有六条尾巴,它横亘天空,展开44度,就象一把大扇子;1812年,法国马赛天文台传达室庞斯发现的一颗彗星,开始的时候象一团云雾,后来成为点点星光,最后又成为云雾,中心有一圈光晕,光芒四射;而1976年三月初,我国东部地区见到的一颗彗星,尾部就象白孔雀开屏,从海南岛到黑龙江都能看到它。谈到彗星的体积,太阳系里随便哪一个行星,都无法与大彗星作比较,有名的哈雷彗星,它的彗发部分直径就有57万公里。有记录的最大的彗星,彗发部分直径达185万公里,至于彗尾的长度,最大的,从头到尾竟长达几亿公里。可是别被彗星这样庞大的体积吓住了,它毕竟只是一团稀薄的气体。要是把彗星气体的密度压缩到和地面大气的密度相等时,那么,8000立方公里的彗星气体的含量,还够不到1立方厘米的地面大气的含量哩;倘使再把它压缩到和地壳上物质一样的密度时,那么大多数的彗星恐怕也不会比一座山丘大多少。当然宇宙空间有不少彗星,但绝大部分都是小彗星,大彗星只是有数的几个。因为肉眼能看到彗星是很稀罕的事,古时候人们还不懂得它的来龙去脉,有人错误地认为彗星的出现是灾祸的预兆;其实它是一种自然现象,和人类的命运根本没有关系。彗星在宇宙间的存在期,没有象一般星体那样久远,它每接近太阳一次,就有一次损耗,日子一长,它就分崩离析,崩裂的彗星成了流星群和宇宙尘,散布在广漠的宇宙空间里。我国古代天文史上,对于明亮的彗星有过多次记载。1965年年初,我国紫金山天文台的天文工作者,用新装的双筒望远镜,接连发现了两颗彗星。一颗是在元旦晚上发现的,发现时的位置在双子星座,在1月5日晚上再度被观测证实,给它定名为紫金山1。另一颗是在1月11日晚在巨蟹星座发现的,并且在13日晚再度观测证实,给它定名为紫金山2。在不到半个月的时间里,连续发现两颗彗星,这是世界天文史上所少见的。 彗星的“故乡”在哪里,彗星的“故乡”在哪里天文学家每年都能在天空中发现若干彗星,它们都是从哪里来的呢?关于彗星起源的问题,可以说是众说纷纭,到现在还没有一个比较一致的意见。有一种意见认为,太阳系天体上的火山爆发把大量物质抛向空间,彗星就是由这些物质形成的。这类观点可以叫做“喷发说”。而另一种称为“碰撞说”的观点则认为,在很遥远的年代,太阳系里的某两个天体互相碰撞,由此产生的大量碎块物质,形成了现在太阳系中的彗星。这些假说都存在着一些难以解释的问题,很难得到大多数天文学家的承认。关于彗星起源的假说当中,被介绍得比较多而且得到相当一部分科学家赞赏的,那就是所谓的“原云假说”。在对大量彗星轨道作统计研究的基础上,原云假说认为:长周期彗星椭圆轨道的远日点很多都是在3万~10万天文单位之间,由此得出结论,在离太阳约15万天文单位的太阳系边缘地区;存在着一个被称为“原云”的物质集团,它像一个巨大的包层那样,彗星就是由其中的物质形成的。原云往往被称为“彗星云”,又因为这个假说最早是在20世纪50年代由荷兰天文学家奥尔特提出来的,又被称为“奥尔特云”。奥尔特云就像是彗星的主要“故乡”。据奥尔特估计,彗星云这个包层中可能存在多达1000亿颗彗星。这真是一个庞大无比的彗星“仓库”啊!其中的每一颗普星绕太阳一周都得上百万年。它们主要是在附近恒星引力的影响下,一部分彗星改变轨道并进入太阳系内层。其中又有一些彗星受到木星等大行星引力的影响而变为周期彗星。另外的一些彗星可能被抛出太阳系外。关键词:彗星彗星云奥尔特云 彗木相撞,彗木相撞1993年3月天文学家发现了舒梅克—列维9号彗星,其独特之处在于它是围绕木星转动的。木星强大的引力不仅俘获了这颗彗星,还把它撕扯成了21块。1994年7月这列“彗星列车”陆续撞上木星。撞击产生的爆炸在木星大气中产生了巨大的黑色伤疤,其中一些可以容下一个地球。 彗木相撞是怎么回事,彗木相撞是怎么回事1994年,千千万万的人亲眼目睹了人类历史上从未有过的一次宇宙事件,那就是“苏梅克一列维9号”彗星(以下简称SL9)与太阳系中的最大行星——木星相撞。1994年7月17日4时15分到22日8时12分的5天多时间内,SL9的20多块碎片接二连三地撞向木星,这相当于在130多个小时中,在木星上空不间断地爆炸了20亿颗原子弹,释放出了约40万亿吨“梯恩梯”烈性炸药爆炸时的能量。彗星为什么会撞上木星呢?天文学家通过观测和计算发现,SL9闯进我们太阳系已有相当长的时间。它在飞向太阳系内层的途中,于1992年7月8日到达离木星中心只有11万千米左右,对于半径达7万千米的木星来说,这是个很近的距离。木星的强大引力毫不客气地把离得如此近的SL9给瓦解了。待到1993年3月苏梅克夫妇和利维先生发现SL9时,它至少已经分裂成21块碎片,这些碎片排成一列,全长超过16万千米。有人形容它是“一列奔驰在太阳系空间的长长的列车”。木星不仅“碾”碎了彗星,也改变了它的轨道。就在SL9被发现之后不久,天文学家们作出了准确的预报,不仅预报了它撞向木星将是不可避免的,也告诉了我们撞击的时间和撞在木星上的位置等。撞击事件准时发生了,当时,由21块碎片组成的“宇宙列车”已长达500万千米以上,其中半数以上的碎块的直径都超过了2千米。最大的碎块的直径大约是35千米,它是第一个撞上木星的。撞击产生出来的能量相当于6万亿吨“梯恩梯”当量,瞬间温度在3万摄氏度以上,也许达到了5万摄氏度,撞击处的直径相当于地球直径的80%,撞击处周围的黑斑更比地球大得多。这一切说明木星受到了重重的一击。当时,全世界都在关注这项千年难遇的天象奇观,正在太空中运行的空间望远镜和“伽利略号”木星探测器等,也都投入了观测,获得了大量第一手资料。关键词:彗星慧木相撞 彭齐亚斯,彭齐亚斯阿诺·彭齐亚斯(1933—?)是生于德国的犹太人,后移居美国,在贝尔实验室工作期间与威尔逊一起发现了宇宙微波背景辐射,并因此获得1978年诺贝尔物理学奖。彭齐亚斯还用贝尔实验室的望远镜进行7厘米和21厘米波长巡天,并开展对星际分子谱线的研究,首次在星云中发现了氘分子。 恒星是怎样诞生的,恒星是怎样诞生的早在300多年前,牛顿就猜测恒星是由星云通过引力凝聚而成的。然而很长时间以来,人们并不清楚弥漫、寒冷的气体尘埃云是怎样凝聚成灼热、明亮的恒星的,这个问题直到最近50年才逐渐明朗。恒星诞生于一种称为分子云的星云,那是温度只有几十开而又极其稀薄的氢分子气体云。分子云内部的物质分布并不均匀,有的地方密度大,有的地方密度小。密度大的地方引力更强些,会将周围的物质吸引过去,使密度变得更大,结果星云内部形成许多高密度中心。随着时间的流逝,这些高密度中心的引力会变得越来越强,结果引起星云的收缩和碎裂。星云的碎块继续收缩和碎裂,如此不断地进行下去,直到碎块的温度和密度上升到一定程度才会停止。密度较大的小碎块成了恒星的“胚胎”,称为原恒星。原恒星在自身的引力作用下还要收缩,结果在其中央形成一个星核。星核不断地吸积下落物质而长大。下落物质具有很大的动能,这些动能因粒子的相互碰撞又转化为星核的热能。起初星核物质的密度不大,热能会很快散发掉,因此星核的温度基本不变。随着物质密度的增加,星核变得越来越不透明了,热能很难散发出去,于是星核的温度逐渐升高。温度的持续上升,使内部压力不断增大,并与引力逐渐趋向平衡,于是收缩大大减慢。此时的原恒星进入了主序前阶段,开始在可见光波段发光,这称为主序前星。主序前星发光的能量依然来自引力收缩,通过缓慢的收缩,它内部的温度还在上升。当温度到达一二百万开时,一些很轻的元素如氘、锂、铍等的核反应开始启动。不过,这些元素数量很少,很快就耗尽了。当温度升高到700万开时,开始了氢核聚变成氦核的反应,这时恒星获得了持久的核能供应,于是收缩完全停止,一颗稳定燃烧的恒星就诞生了。有的恒星质量太小,内部温度不能上升到触发氢核聚变反应,只能够点燃氘、锂、铍等元素的核反应。这种恒星的颜色很红、很冷,表面温度只有1000~2000开,被称为褐矮星。 恒星月与朔望月的差别,恒星月与朔望月的差别朔望月就是月相从一个朔(或望)变化到下一个朔(或望)的周期,即从地球上看,月亮与太阳之间相对位置变化的周期。朔望月平均长度为29.530?588?2日。朔望月的长短受地球绕太阳公转速度的影响,不够稳定。而恒星月是以恒星为参考背景的月球绕地月系质心公转的周期,等于27.321?661?40日。恒星月是月球公转的物理周期,长度基本稳定。 恒星的亮度是怎样定出来的,"恒星的亮度是怎样定出来的恒星的亮度是星光投射到人眼视网膜上所造成的感觉。一个极为遥远的、光芒特别强大的巨星,和一个距离较近的发光微弱的小星,可以在人眼中得到相同的效果,看上去它们俩的亮度差不多。所以,恒星的亮度和恒星的本身光度根本是两回事。在2000年前,人们就开始把肉眼能看到的满天星斗,按照亮度大小分为6等,并且把这种天文学中所特有的亮度等级称为星等。很亮的恒星定为1等星,目力刚好看得见的暗星是6等星。近代天文学根据历史的传统,仍用星等来表示恒星的亮度,并确定每差1个星等,亮度相差2.512倍。这样一来,差5个星等,亮度就正好差100倍。同时还规定比1等星还亮的称为零等星,更亮的则用负数表示。例如,织女星的星等数值是0.03,牛郎星是0.77,北极星是1.99,天狼星是-1.46。用世界上最大的望远镜,用照相方法可以观测到23等星,比肉眼能看到的6等星要暗6300000倍。" 恒星的密度和质量都是差不多的吗,"恒星的密度和质量都是差不多的吗在恒星世界中,恒星的密度是不是差不多呢?为了回答这个问题,还得从我们的近邻太阳说起。我们知道,太阳是一颗恒星,而且是一颗巨大而炽热的气体球。它的体积约45亿亿多立方公里,相当于129万多个地球的大小。太阳如此巨大,然而它的密度每立方厘米却只有1.41克,还及不上地球密度的三分之一哩!太阳的密度这么小,但在恒星世界中,它还算是中等的;有的恒星密度只有太阳的几千、几万……甚至几亿分之一;有的恒星密度却是太阳密度的几十万、几百万……甚至几十万亿倍以上。说到这里,也许有人会奇怪:恒星的密度怎么会相差这么大呢?比如,人们熟知的天蝎座a星(中名心宿二,古代劳动人民称它为大火),它是—颗红巨星,它的体积是太阳的2亿2千万倍,可是这颗星星的质量才5万亿亿亿吨重,这样,它的密度每立方厘米只有六百二十万分之一克。又比如,天狼星的伴星是一颗著名的白矮星,它的半径只有太阳的一百四十分之一,然而它的质量却和太阳相当,据计算,这颗白矮星的密度高达每立方厘米3800公斤,象小孩玩的玻璃弹子大小的物质,假如每辆卡车装4吨的话,就要用4辆大卡车才能拖动它。六十年代,人们发现了脉冲星(即快速自转的中子星)。通过对中子星的研究,人们发现大多数中子星的直径只有10公里左右,可是它的密度却每立方厘米高达1亿吨。这也就向人们暗示,象烟蒂头那么大小的物质,若用4辆卡车来装,就非把轮轴压碎不可,它要用1万艘万吨巨轮来拖才行。七十年代,人们还通过大量观测资料,从理论上推测到黑洞的密度每立方厘米就有数十亿吨。由此可见,恒星的密度千差万别,不是差不多,而是差得多,差得惊人哩!说起恒星的质量,在恒星世界中是不是差不多呢?人们通过对恒星的研究,发现大多数恒星的质量在太阳质量的0.5倍到5倍之间,最大的恒星质量也只不过是太阳质量的120倍左右(比如,一颗叫HD93250的恒星,它的质量是太阳质量的120倍左右),可是最小的恒星质量呢?只有太阳质量的二十分之一。这么看来,恒星的质量与恒星密度比较起来差别不算大,可以说是差不多。" 恒星真的不动吗V5,恒星真的不动吗V5在我们的太阳系中,太阳是一颗恒星。地球和别的行星都绕着太阳作公转运动。那么,作为恒星的太阳是不是静止不动的呢?回答是否定的。太阳正带领着整个太阳系,以220千米/秒的速度绕着银河系运转呢!原来,恒星不但不是静止不动,而是大动特动。它们在天上运动,各有各的方向,有的向地球方向奔来,有的离地球远去,而且快慢也不相同。比如,猎户座的“参宿七”这颗星,以21千米/秒的速度飞离地球;御夫座的“五车二”星每秒钟可以跑30千米;金牛星座的“毕宿五”星跑起来更快了,速度为54千米/秒。还有好些速度更快的恒星,如天鸽星座里面的一颗星,运动的速度竟然高达583千米/秒,这真是星星中的快跑能手了!北斗七星的变化恒星动得那么快,为什么我们看不出来?天空中星座形状看上去也没有什么变化呢?恒星看上去不动的原因是它们离开地球实在太远了,以最近的恒星——半人马座比邻星为例,离开我们约40万亿千米,即使它以70千米/秒的高速度运动,至少要过200年才会移动月亮直径那么大一段距离。何况大多数恒星离开我们要比比邻星远得多,难怪看不出它们的运动了。北斗七星由于每颗星运动的速度和方向并不一样,在10万年前和10万年后的形状,与现在是不相同的。10万年才动这么一点,所以,我们就看不出北斗七星位置的变化了。不过,天文学家利用精密的测量仪器,还是可以量出这些变化的。关键词:恒星恒星运动 恒星真的不动吗,"恒星真的不动吗在宇宙间我们能够找到一个静止的东西吗?有人说:地球上的房屋、街道、城市,不是静止不动的吗?我们说:不对!应当知道:地球本身除了有自转的运动以外,还有绕太阳公转的运动。所以地球上一切东西,对地面来说是静止的,但是对于太阳来说,都是时刻在动个不停。至于月亮,它不停地绕地球运动,行星也不停地绕太阳运动。所以说,宇宙间很难找到一个静止的东西。有人说恒就是长久固定不变的意思,难道恒星也有运动吗?为什么星座的形状看起来好象不变的呢?事实上它们不但不是静止不动,而是大动特动。还有些恒星的速度,就连人造卫星、宇宙火箭也难能赶上。更奇怪的是恒星在天上运动,各有各的方向,有的向地球方向奔来,有的离地球飞去;而且快慢也不相同。真象运动场上的健将,你赶我追,此争彼夺,热闹极了。你知道天狼星吗?它就以每秒8公里的速度朝地球方向奔来;织女星呢,又要快一些,每秒钟14公里;牛郎星更快了,每秒钟就有26公里。这不是比人造卫星、宇宙火箭快好几倍吗。猎户星座的参宿七这颗星,以每秒钟21公里的速度,飞离地球;御夫星座里面的五车二星更要快一些,每秒钟是30公里;金牛星座的毕宿五星更快了,每秒钟就有54公里。它们离地球一天比一天远了此外还有好些速度更快的恒星,它们的速度高达每秒二、三百公里,又如天鸽星座里面的一颗星,运动的速度竟然髙达每秒583公里,这真是星星中的快跑能手了!恒星动的那么快,为什么我们看不出?其实,我们看到的快与慢,是和远与近有关系的。比如飞机在近处飞,就是一掠而过,显得很快;若在远处飞也就觉得慢吞吞的。不单如此,快与慢还和运动方向有关,如果沿视线方向动,再快也不大感觉得出。恒星离开我们十分遥远,看上去总象是个点,而且他们的运动方向也各不相同。因此,造成恒星似乎是静止不动的这样的错觉。我们熟悉的北斗七星,就是由于毎个星运动的速度和方向并不一样,所以在10万年前和10万年后的形状,与现在都是不相同的。十万年才动这么一点,所以,我们就往往看不出它在动了。不过,有精密的测角仪器,是完全可以量出来的。" 恒星能永恒吗,恒星能永恒吗夜空中的星星年复一年地在那里闪烁,似乎永恒不变。恒星果真是永恒不变的吗?其实不然,恒星不仅在宇宙中以极快的速度运动,它还会像我们人类一样,从诞生、成长到衰老,直至死亡。我们在天空中看见的星星,有的刚刚诞生,有的还很年轻,有的正当壮年,有的却已苟延喘息、濒临死亡。只是恒星从诞生到衰亡要经历几百万年甚至上万亿年,人类文明史对于恒星的一生只是短暂的一瞬,所以,在我们的感觉上恒星似乎是永恒不变的。最初,形成恒星的是一种叫“氢分子云”的星际气体云。氢分子云内部密度并不均匀,一旦受到外部的扰动,密度高的地方就会在自身引力作用下收缩。随着收缩不断地进行,云块内部密度与温度也不断地增高,由原来的氢分子云一步步变成氢原子云、离子云、红外星。此时,一颗新的恒星就算是诞生了,这时的恒星称为原恒星。原恒星继续慢慢地收缩,当内部温度达到700万摄氏度时,氢聚变为氦的热核反应被点燃了,它持续不断地产生巨大的能量,使得恒星内部压力增高到足以与恒星的引力相抗衡,使恒星不再收缩。恒星刚形成之际,它们还埋在残余的云物质之中,我们只能用红外望远镜或射电望远镜探测到它们。刚诞生的恒星会不断地向外抛出物质流,产生强大的星风,速度达到每秒几百、几千千米。星风把恒星周围残余云物质驱之后,我们肉眼便见到了闪烁的星星。这时的恒星已经“长大成人”,很少变化,我们称它为主序星。主序星阶段是恒星一生中精力最旺盛的时期。我们的太阳就是一颗主序星。恒星在主序星阶段停留的时间取决于氢核燃料的消耗速度,质量越大的恒星消耗越快,这一阶段越短。太阳属于中等质量的恒星,它在这一阶段约可停留100亿年,现在太阳的年龄大约为50亿“岁”。比太阳质量大10倍的恒星,主序星阶段只有几千万年。质量只有太阳几分之一的恒星,主序星阶段则可长达万亿年以上。当恒星中心部分的氢核燃料耗完以后,恒星就开始走下坡路了。这时,恒星内部开始了氦聚变为碳的热核反应,而氢热核反应转移到恒星的外层,使外层温度逐渐升高,体积不断膨胀,最后,恒星的体积会增大到原来的千倍以上,成为一颗又大又红的红巨星。冬夜星空中明亮的“参宿四”就是一颗著名的红巨星。太阳将来成为红巨星时,大约还可以停留10亿年。经过了红巨星阶段之后,恒星便进入了老年行列。老年恒星的主要特点就是不稳定,它们的大小、亮度都呈不稳定的变化,著名的造父变星和绝大多数变星都处在这一阶段。恒星的老年期比较短,这时,恒星内部氦、碳、氧先后参与了热核反应,最后全部变成铁,能源耗竭致使热核反应停止。原先热核反应产生的大量能量由于被中微子和辐射带走,恒星内部压力大大降低,引力再次战胜了辐射压力,于是恒星再次收缩甚至快速坍缩,恒星便面临着死亡。类似太阳一类的恒星,经过平静的收缩变成了白矮星,明亮的天狼星的伴星就是一颗典型的白矮星。质量大的恒星会产生剧烈的坍缩并引发超新星的爆发,抛出大量的物质后,它的内核坍缩成一颗中子星或黑洞。恒星就这样结束了它壮丽的一生。关键词:恒星原恒星主序星红巨星白矮星中子星黑洞 恒星都是同样大小吗,"恒星都是同样大小吗天上的恒星都是同样大小的吗?不是的,就象地上的人有高个子的巨人和个子特别小的矮子一样,天上的恒星也有巨星和矮星之分,巨星的体积特别大,一般都相当亮,而矮星当然就是体积很小的侏儒了,相应地它们的亮度也要暗得多。在成年人中,个子超过2米的就相当少了,而个子不到1.5米的也不多,但是恒星的“巨人和“矮子”却是差别极大,例如,仙王座VV星和御夫座ε星的伴星的直径比太阳大2000倍以上,但是一些白矮星的直径几乎只有太阳直径的百分之一、二,只比我们的地球略大而已。白矮星还不是最小的侏儒,最小的恒星是中子星,它的直径大致只有几十公里。因此,白矮星在“矮子”中还是一个庞然大物呢!如果我们把仙王座VV星缩小到地球那样大,那么,按照比例来看,太阳的直径就只有7公里,白矮星的直径只有一百几十米,中子星的直径只有10厘米,和小孩玩的皮球差不多大小。恒星的直径可以相差千万倍,恒星的质量却相差不很大。那些体积象霸似的巨星,它们的质量虽然比较大一点,可也只有太阳质量的几十倍,对恒星中最小的侏儒——中子星,它们的质量仍可达太阳质量的1?3倍,这样巨星的密度必然很小,例如有一个名叫参宿四的红巨星,它的直径等于太阳的900倍,而质量只比太阳重15倍,这颗星的平均密度比空气还要稀薄四万多倍,这个庞然大物的内部可真是空空如也了。但是,在白矮星上每立方厘米的物质重达几千公斤,中子星的物质就更重了,它上面每立方厘米的物质重达1亿吨,看来,连上面的一粒微小的灰尘也有千钧之重,这种物质简直有点不可思议!中子星在形成过程中受到极其强大的压缩,因此,它上面的物质已经不是一般的气体,而是一种所谓“简并化”的中子气,在这种物质中,原子核已被强大的压力所“挤破”形成由中子所组成的气体,由于中子与中子之间没有妨碍它们相互接近的电荷的相互作用,因此这种气体可以具有极高的密度。有些恒星的大小是经常在变化的,它们就象在作呼吸运动的胸脯一样,一直在一胀一缩地运动着,随着它们的体积的膨胀和收缩,它们的亮度也时亮时暗地作周期性的变化,这类恒星称为脉动变星。恒星离我们这样遥远,我们怎么知道恒星的大小呢?确实,测量恒星的直径是十分困难的,因为恒星的角径非常小,最大也不超过0.05"",如果我们站在上海的人民广场,观测放在我国首都的北京饭店顶上的一只直径为27厘米的球,这个球的角径就大致为0.05""。为了要知道恒星的大小,科学家们想了许多办法,一种是在巨大的望远镜前面装上一根长达18米的钢梁,在钢梁的上面装有两对接受星光的反射镜,所接受的星光送到望远镜内聚焦后发生干涉现象,测出恒星的直径,这样能测出0.001""的角径。近来又有人在试验用几架光学望远镜进行干涉测量,以得到更高的精度。第二种方法是在月掩星时用光电光度计准确测定被掩恒星的亮度变化,得到恒星的直径。第三种方法是对于交食双星的两个子星的直径可从光变曲线算出,仙王VV星和御夫座ε星都是交食双星,它们的直径就是用这种方法得到的。" 木星上有哪些靓丽的风景,木星上有哪些靓丽的风景木星在中国古代被称为“岁星”。它绕太阳运行一周的时间为12年,正好与十二地支相配,因此得名。这一特性使得木星成为天空中一只巨大的时钟,具有纪年和修订历法的重要意义。尽管距离遥远,但木星在望远镜中看上去要比其他行星大得多。在口径只有5厘米的小望远镜中,我们至少也可以看到木星的两条赤道云带,口径更大、质量更好的望远镜则能揭示出更多的云带。这些云带是天文爱好者喜爱的风景。木星云带中运动得最快的部分位于木星的赤道地区,其上方的云比木星的其他部分绕木星转动一周所需时间短5分钟。覆盖木星的云系会不断地变化,巨大的深色云带会从一处出现或者消失。此外,跟踪木星卫星在它表面所投下的影子也是天文爱好者望远镜中可见的壮美景象之一。稍大一些的望远镜在100倍左右的放大率下都能看到这一现象,而当木星卫星的小黑影出现在木星较亮的云带上方时尤其显著。由于木星的卫星大小不一,加之到木星的距离也在不断变化,所以它们的影子也有着不同的大小。比起木卫二和木卫四,木卫一和木卫三能产生更明显的影子。除了能在木星上投下影子之外,木星的卫星有时还会进入木星的影子或者是消失在木星的背后。追踪这些事件也格外有趣。不过,和这些波澜不惊的现象比起来,监视木星被小天体撞击这样的剧烈事件近年来已经成为资深天文爱好者热衷的活动,而且更有科学价值。近20年来,木星已经成为多次撞击的靶子。1994年7月,舒梅克—列维9号彗星瓦解出的21块碎片先后撞上了木星。2009年7月18日,一颗直径500米的小行星撞上了木星。世界时2010年6月3日20时30分,两位资深天文爱好者克里斯托弗·郭和安东尼·伍斯利观测到了在木星大气层中出现的火流星。这意味着木星再一次遭到了撞击,地点就在当时已经消失的木星南赤道云带处。不过,要观测到这样的风景,需要很好的运气。 木星对小行星带的影响,木星对小行星带的影响木星与小行星带的距离正好发生轨道共振,所以才会形成今天所见的小行星带。如果木星轨道穿过小行星带,就会把小行星散射到各处;如果木星离得太远,小行星就会更稠密,小行星带也不会是今天这个样子。 杰勒德·柯伊伯,杰勒德·柯伊伯柯伊伯(1905—1973),生于荷兰,卒于墨西哥。1933年在荷兰莱顿大学获得博士学位,同年前往美国。他发现火星大气中含有二氧化碳,土星最大的卫星土卫六的大气中含有甲烷和氨。在20世纪50年代,他和其他天文学家一起预言,海王星轨道以外的太阳系边缘地带,充满了冰质的小天体,它们是原始太阳星云的残留物,也是短周期彗星的来源地。 林德,林德安德烈·林德(1948—?)毕业于莫斯科大学,1975年任职于列别捷夫物理研究所,1989年加盟欧洲核子研究中心理论部,1990年成为美国斯坦福大学物理学教授。1982年,林德提出暴胀起源于真空二级相变的新模型,既保持了古思原有暴胀理论的优点,又解决了老理论存在的问题。此后近30年中,他陆续提出的混沌暴胀、永恒暴胀、多重宇宙、混合暴胀模型,成为新一代流行暴胀理论的基础。 每一颗恒星都带有行星吗,每一颗恒星都带有行星吗人们都喜欢把太阳象征光明和美好,这不仅因为太阳发出万丈光芒,照亮世界,给地球以温暖和生命,更因为它带有九大行星,带有充满生命的地球.带有明亮的金星和谜—样的火星,带有在赤道周围有美丽光环的土星……那么宇宙中有无数的恒星,它们都带有行星吗?这个问题倒不是一下子就能回答出来的。我们知道,银河系内有1000多亿颗恒星,而宇宙间又有无数这样的“银河系”。如果太阳不是一个特殊的恒星,那么其他恒星应该和太阳一样,也带有行星。但是,即使最近的恒星离我们也有4.22光年,不要说远的恒星了。如果有一颗星,它的质量只有太阳的二十分之一,那么它就很难被观测到。一方面可能由于它太小,但更重要的是它发出的微弱光芒,无法观测到。我们从实验室里知道,一个物体要能发光,温度必须高于400℃。但是只有太阳二十分之一的星,即使能发热,它的温度也不会超过400℃,也就是说它不会发光。所以,我们把比这种更小的星星称为行星是有道理的。那么在其他恒星上有没有发现带这种小而不发光的天体呢?有!而且还不少哩。它们不是用远望镜所能直接看到的,而是要用万有引力定律算出来的。因为这些小天体绕着恒星转,它们的微小引力吸引着恒星,象太阳吸引着行星,行星反过来也吸引着太阳一样,使恒星产生微小的来回摆动,从而算出小天体的存在。已经发现的带有行星的恒星,有著名的“天鹅座61星”,它带有一颗只有太阳百分之一,比太阳系中最大的木星要大十几倍的行星。此外,波江座、半人马座的比邻星、蛇夫座以及仙后座等星座中的9颗恒星也带有行星。天文学家推测,还有许多带有行星的恒星尚未发现。 洛克耶,洛克耶约瑟夫·洛克耶(1836—1920),英国著名天文学家。在1868年与法国天文学家让桑各自独立地同时开创了日珥观测的新方法,翌年他又率先发现太阳上存在元素氦,这种元素在26年后才在地球上找到。他深入研究了巨石阵,并创办了著名的科学杂志《自然》。 海王星最近传来了什么新消息,海王星最近传来了什么新消息“旅行者2号”行星探测器创造了一项新记录,这个于1977年8月20日发射成功的探测器,经过整整12个漫长年头的长途跋涉,一路探测了木星、土星和天王星并取得丰硕成果之后,于1989年8月下旬飞越海王星,为我们送来了这颗暂时比冥王星还远的大行星的最新消息。探测器在相距不到5000公里的地方飞越蔚蓝色的海王星时,发现它与木星、土星一样,大气中存在着与自转方向平行的条状云层,这也许是旋转天体大气中的普遍现象。海王星上最令人惊异和感兴趣的发现,无疑是它南半球的“大暗斑”。我们知道,木星在相同纬度处有个“大红斑”,其他地方还有些较小的斑块,土星和天王星也有类似现象。海王星的大暗斑大体上在南纬25°处,呈椭圆形,长约6000公里,宽约2500公里,它的旋涡形状表明,它很可能是个以反时针方向运动着的高压气旋。真是无独有偶,在大暗斑的南面、与大暗斑紧紧地挨在一起的是个略带橙色的白斑,它比大暗斑略小,长约4000公里,宽约1600公里。看起来,这两个斑之间似乎有着物理联系。海王星大气中的另外一些斑状物,在海王星自转—周期间,从形状到结构似乎都有些变化,有的甚至消失不见,而大暗斑和它的伴侣将如何变化,它们倒底是什么时候产生和形成的,是否在不久的将来也会消失等等,现在都还不清楚。从“旅行者2号”发回的照片中发现,海王星本身正在遭受时速2400公里的巨风袭击。海王星是否有环围绕着?这个问题从海王星于1846年发现之后,就一直是个谜。“旅行者2号”对此作了肯定的答复并予以证实。海王星的2个主要的、也是较亮的环,与海王星中心的距离分别为53000公里和63000公里。在42000公里处另外还有条环,加上2条更为模糊和暗淡些的,海王星至少有5条环。这些环都是由很暗的物质组成,除了最外环的部分环弧外,其余的环可以说是很难看见的。在“旅行者2号”探测器到达海王星区域之前,我们确切地知道的海王星卫星只有2颗,那就是1846年发现的海卫一,以及1949年发现的海卫二。从目前已经掌握的资料来看,海王星至少有8颗卫星,其中6颗是由“旅行者2号”在接近海王星时发现的。直径3000公里以上的海卫一,在望远镜里看起来只是个很不显眼的暗弱星点子,而“旅行者2号”所带的摄像机,却为我们清楚地显示了它的部分表面。海王星上的一年相当于164个地球年,它的两极轮流地被太阳照亮各82年左右,“旅行者2号”到达海王星区域时,正值其南半球的春末夏初,所拍摄的海卫一照片表明,这颗大卫星的南极的明亮冰帽,正在缓慢地融化。冰帽以及海—的其余表面,全由甲烷冰和氮冰覆盖着,它们也正是海卫一大气的主要成分。照片还显示出海卫一上至少有4座活火山,有2座正在喷发,其中一个正以迅猛的速度喷射着甲烷冰及其气体,高达8公里。这意味着海卫一是个具有活力的星球。由于照片只显示了海卫一的一部分,估计还可能有更多的活冰火山尚待发现。除地球和木卫一之外,海卫一是有着火山活动的第三个太阳系天体,也是迄今为止已发现活冰火山这种奇观的唯一天体。海卫一的表面温度约为-228℃,其逆行轨道使人猜想它可能是被海王星捕获来的。新发现的6颗卫星中,最重要的一颗无疑是被称为1989N1的卫星。它略大于海卫二,直径420公里,离海王星11.76万公里,以近乎圆轨道在海王星赤道面内围绕海王星公转,周期约1日2时56分。它表面凹凸不平,存在着很多撞击坑,其中有一个特大撞击坑,也许正是由于它的缘故,使得1989N1的形状显得不那么圆。它的反照率只有6%,使它成为一个非常暗弱的天体。海王星的其余卫星都不大,直径都在50~200公里之间,距离海王星从48200公里到73600公里。对海王星及其卫星的认识还只是个开始,“旅行者2号”所获得的大量资料还在继续进行分析和研究之中。 海王星环的结构,海王星环的结构1989年8月,美国的“旅行者2号”宇宙飞船到达海王星附近,拍摄到海王星有5道环。它们分别以同海王星和海卫一关系最密切的5位天文学家命名。最外面的“亚当斯环”宽度小于50千米。次外面的“阿拉戈环”宽约100千米,很暗。再往里是宽达4000千米的“拉塞尔环”,其外边缘同阿拉戈环相连,内边缘同最亮的“勒威耶环”相接。最里面的“加勒环”宽2000千米,也很暗。 火星上有生命吗,火星上有生命吗火星,是一颗在某些方面与地球十分相似的天体。在太阳系里,它距太阳的距离为1.5天文单位,仅比地球距太阳1天文单位远50%,火星表面温度大约在20~-140℃之间。火星自转一周的时间是24小时37分22秒,只比地球自转周期长40分钟左右。火星赤道面与公转轨道面斜交成23°59'角,与地球的情况(黄赤交角为23°27')很相近,因而也有四季变化。火星绕太阳公转一圈的时间为687天,不到2个地球年。火星也有大气,虽然非常稀薄,只有地球的1%,而且主要由二氧化碳组成(占95%),但人们通过实验知道,有些低等生物是可以在这种环境下生存的。正由于火星具有这些与地球相似的条件,100多年来,人们一直对火星可能拥有生命寄托着巨大希望。特别是19世纪末,所谓火星“运河”的发现,更使许多人相信,火星上可能居住着具有智慧的高等生物。一直到20世纪50年代,许多人仍对火星人的存在坚信不疑。1959年,就在人类已经发射人造卫星之后,一个具有相当权威的前苏联天文学家什克洛夫斯基,还向全世界宣布:根据他的研究,火星的两颗卫星其实是比我们更先进的火星人发射的“火星人造卫星”。然而,随着空间探测器的发展,使人们有可能在较近的距离对火星进行观测。人们发现,火星的两颗卫星都是不折不扣的石质天体,火星上也根本不存在什么人工开凿的运河,更没有任何智慧生物的踪迹,甚至连肉眼可以分辨的生物都没有发现。尽管这样,人们仍然没有完全死心,大一点的生物没有,但却不能据此认定那里也没有微生物。因此,1976年,当人们派遣的“海盗号”探测器的登陆器在火星上登陆时,就肩负着寻找火星生命的任务。人们为此设计了三项特殊的实验:一是探查有无以光合作用为基础的物质交换;二是仿效地球上的物质交换,以澄清土壤中有无微生物;三是测量生物与周围环境所发生的气体交换。这些实验的结果既不能证实也不能否定火星生命的存在。因此火星究竟有没有生命,仍然是一个谜。想象中的火星人令人兴奋的是,不久前,1996年秋,美国宇航局宣布,他们从采自南极的一块来自火星的陨石上,发现含有微生物的遗迹。据研究,这块陨石是大约40亿~45亿年前形成的,并可能是在1600万年前因一次火山爆发,而从火星抛掷到太空中去,然后在太空中又流浪了近1000万年左右,于1.3万年前坠落到地球南极的冰原上。同时,科学家又谨慎地指出,所谓含有微生物的遗迹也可能来自地球物质的污染。再说,即使这块来自火星的陨石的确含有微生物,那它也只代表火星早期的情况,不能证明现在的火星有没有生命。所以,火星生命之谜依然没有揭晓。关键词:火星火星生命 火星上有运河吗,火星上有运河吗1877年,天文观测技术已有了较大的进步。这一年也正是火星最接近地球所谓“大冲”的时候,意大利天文学家斯基帕雷利,想利用这个机会画一张火星地图。结果他发现,火星上有一片片颜色较暗的区域,像是海,还有一条条暗线,好像从这个海通向另一个海,或是相互汇合成一条。这是什么?难道是河流?但河流不会从一个海通向另一个海。于是斯基帕雷利大胆猜测,说它是火星上智慧生物开凿出来的“运河”。斯基帕雷利的发现公布以后,立即引起了人们的极大兴趣。因为早在斯基帕雷利之前,人们就曾对揭示地球之外的其他行星上是否存在生命,充满了热切的期望。就在不久之前的30年代里,“月亮人”之说还曾风行一时。斯基帕雷利的发现,无疑就为这已经冷却了的外星人说,重新点燃了熊熊的火焰。因此,这一发现不仅立刻在天文学界掀起了观测火星的高潮,许多爱好者也都加入了观测火星的行列。一位热心的美国人洛威尔,还建立了一个火星天文台,专门进行对火星的观测。经过一段时间的观测后,他把火星上“运河”的数目从早先的130条增加到700多条。火星上真有那么多运河吗?它们到底能派什么用场呢?一些人设想,火星上的智慧生物“火星人”,开掘出这么多的运河,是为了将两极熔化的冰雪引入低纬度地区,灌溉那里干旱的不毛之地。然而,就是在最热衷于观测火星运河的岁月里,人们也发现不同的观测者所画出的火星运河是不一样的,不仅条数不同,就连运河的走向、形态也各不相同。这是为什么呢?人们为此还展开了激烈的争论,但始终未能获得一致的意见。那么火星上是否真的有“运河”呢?随着天文观测技术的发展,高分辨率望远镜的使用,人们终于发现那些被称为“运河”的暗带,实际上是由许多大小不一、各个独立的陨星坑组成的。在分辨率不高的情况下,由于人们的视觉错误,才把它们连成了一线。正由于它们不是实际存在的线,而是由点连接而成的,所以不同的观测者才会凭各人主观的视觉差异,画出不同的线条。近代,人类又发射了空间探测器,对火星进行更进一步的观测和研究。探测器从火星上空近距离拍摄了大量火星照片,科学家通过对这些照片的分析和研究,彻底否定了火星运河的存在。火星是一个荒芜的遍地布满砂尘和石烁的世界,那里不仅没有任何智慧生物的踪迹,也没有观察到点滴液态水,当然更不会有人工开凿的运河。虽然,火星表面存在着一些纵横交叉干涸的河床,但那是自然作用的产物,与人工运河无关。关键词:火星火星运河 火星上的“运河” 是怎么回事#,火星上的“运河”是怎么回事#火星是一颗充满神奇魅力的行星。每当夜半它在黄道星座里升上天穹的时候,其表面那淡红色的光辉总是格外地引人注目;而且,它跟地球极为相似,以至于被称为“袖珍的地球”。所以,揣测它是一个有生灵的世界,并非毫无道理。也许,火星上的“运河”,正是火星生命存在的重要证据?火星的地图人类能够画出其表面特征的第一个天体是地球。这样画出来的图称为地图。月球是人们继地球之后能够画出其表面特征的第二个天体。人类还能画出什么天体的“地图”呢?继地球和月球之后的第三个目标在哪里?木星和土星都太远,它们又都有一层稠密多云的大气,根本不能指望绘制它们的地图。更遥远的行星及其卫星当然就更不在话下了。水星很小,在天空中又总是很靠近太阳,人们很难看清它的表面情况。金星永远包裹在浓密的云被中,从望远镜中看去,它只是一个无甚特色的明亮圆面。唯一有希望的是火星。它正是人类能够描绘其表面特征的第三个天体。这样画出来的火星地图,在天文学中叫做“火星表面图”,或者简称“火面图”。当然,要看清楚火星的表面特征也并不容易,因为火星有一层大气妨碍了观测,而对天文观测影响更为严重的则是地球本身的大气层。尽管如此,一代又一代的天文学家还是尽最大的努力来绘制越来越详细的火面图。首先绘成整个火星表面图的是德国天文学家比尔。他和另一位德国人马德勒还于1840年首先绘制成带有经纬线的火星全图。当时所有的天文学家都认为火星上的暗区是水域,亮区是陆地。况且,火星的极冠看来无疑是冰,那也说明火星上理应有水。而火星上当真有水的话,难道就不会有生命吗?火星与地球是那么相似,照此想来,火星上甚至有可能存在智慧生命,存在着类似或超越人类的文明社会,难道不是吗?但是,人们需要更直接的证据。从“水道”到“运河”19世纪60年代中期,人们在火星的几次冲日期间,对它进行了大量的观测,画了不少新的火面图。然而,人们看见的火星总是模模糊糊的,因而画出的火面图往往形态各异。1863年,意大利天文学家赛奇设法描绘了彩色的火星图。他看到有些暗区很宽阔,有些则很窄,更有些实际上是相当窄的直线或曲线,宛如地球上狭窄的海峡。因此,赛奇于1869年用意大利语把那些又窄又暗的特征称为canali,意思是“水道”。1877年火星大冲期间,意大利天文学家斯基亚帕雷利用性能优异的望远镜极为耐心地测量火星,绘制了自己的火面图。斯基亚帕雷利觉得火星上那些狭窄的暗线把一些较大的暗区连接起来,很像海峡连通着大海。于是他也像赛奇那样,把那些暗线称为canali——水道。不料,这个意大利语词汇却被误译成了英语词canals,即人工修建的“运河”。斯基亚帕雷利绘制的火星图浪漫的联想这一译真是非同小可。“水道”可以是天然形成的狭窄水域,“运河”则是人工修建的水路,谈到运河,必然会令人想到智慧生命。于是,人们关于其他星球上也居住着智慧生命的念头顿时高涨起来,许多人觉得天文学家们眼看就要给出这方面的科学证据了。有人开始进一步猜想,火星上的暗区也许是植被,来自极冠的水灌溉着它们;“运河”将水输经沙漠地区,植被就沿两岸生长,其情景与尼罗河流经沙漠十分相似。火星“运河”使人想到:火星是一个古老的世界,在那里生命的进化历时已久,并且达到了高度的智慧与理性。后来火星日渐干涸,智慧的火星人作出了史诗般的巨大努力,修建了庞大的运河网,使水流过辽阔的沙漠而到达目的地。一个古老种族濒临死亡而绝不屈服,这是何等富有戏剧性的悲壮场面啊!少数天文学家的宣传可说是为此火上添油。例如,美国天文学家皮克林报道说运河交会处有一些圆形暗斑,并把它们称为沙漠中的绿洲。法国天文学家、科普名著《大众天文学》的作者弗拉马利翁对火星运河特别热衷。1892年他出版了一本书,名叫《火星这颗行星》,力主火星上存在着修建运河的智慧生命。不过,在那时赞成火星运河与火星文明的天文学家中,最有影响的却是一个自学成才的美国人洛厄尔。在他绘制的火星详图上,运河超过了500条。他以火星运河为题材写了好几本书,坚决主张火星上栖息着比人类更先进的智慧生命。这些书通俗易懂,引人入胜,很受欢迎。反对的声音与一般公众热衷于“火星人”的故事适成对照,多数天文学家并不相信火星上真有运河。许多训练有素的天文学家尽管仔细地观察火星,却从未看见什么运河。发现了两个火卫的霍尔,无论是他的眼睛还是他的望远镜均属上乘,但他连一条运河都没有看见。美国天文学家爱德华?埃默生?巴纳德更是一位卓然超群的观测家,人们甚至称他为有史以来目力最敏锐的天文学家。他在1892年发现了小小的木卫五。然而,巴纳德坚持说,无论他多么仔细地观测,却从未见过火星运河。他直率地宣称,那纯粹是视觉上的错误;当人的眼睛竭力注视那些目力难以辨认的物体时,往往会把许多不规则的小暗斑错连成一条条直线。另一些科学家的反对意见更激烈。他们认为不管“运河”是什么东西,都不能证明火星上存在智慧生物,因为它根本不具备可居住性。例如在1907年,84岁高龄的英国著名生物学家华莱士针对洛厄尔的《火星及其运河》写了一篇长达110页的评论,猛烈抨击了洛厄尔的言论。华莱士坚持认为火星不可能保持住水,它干旱至极,即便有“运河”,也只能是火星地表干裂造成的巨大裂缝。“运河”的真相无论别人如何反对,洛厄尔仍然坚信“火星运河”的存在。然而,他毕竟还是弄错了。20世纪70年代,人类发射的探测器已经进入环绕火星的轨道,“水手9号”于1971年拍摄的照片清楚地证实了火星上并没有什么运河。1976年,“海盗号”在火星表面着陆,它们拍摄的照片上也没有发现任何运河的痕迹。尽管洛厄尔得出了错误的结论,但他研究火星的努力,以及由此而引发的世人对这颗行星的关注和进一步的探索,却使得他的工作所承载的历史价值永不褪色。而且,洛厄尔的影响力甚至已不再局限于科学范围之内,一些科幻作家深受其影响,以火星运河或火星人为题材,写出了许多富有感染力的幻想小说,这些作品促使更多的人将关注的目光投向了天空中的那颗红色行星。 火星生命之谜是怎么回事,火星生命之谜是怎么回事晴朗的夜晚,我们有时可以看到天空中有一颗红色的行星,这就是火星。长期以来,人们一直对火星上是否存在生命很感兴趣。那么,这究竟是怎么回事呢?火星很像地球,有坚硬的表面和四季的交替。当初,人们用望远镜观测火星时,发现火星上有细条纹,以及随四季变化的白色极冠。于是,有人认为这些条纹是火星人挖掘的“运河”。这使人们不禁产生联想,火星上也许和我们地球一样,是一片生机盎然的世界,那么我们人类就不再孤独了。先后有20多艘空间探测器对火星进行了探测。其中,1976年7月和9月,美国的“海盗1号”和“海盗2号”的登陆器还在火星表面软着陆。探测结果表明,火星大气很稀疏,不及地球海平面大气压的1%,主要成分是二氧化碳(约占95.3%)。极冠主要由干冰和水冰组成。火星上的细条纹也不是什么“运河”,而是干涸的河床,在古代可能曾有液态水流过。为探索火星生命之谜,“海盗号”探测器还进行了一系列生物探测实验,结果却令人失望,整个火星没有发现生命活动的痕迹。最近,美国科学家通过对一块陨落于南极的火星陨星的研究,发现陨星中分布着微细管状结构,有人由此推测,这可能是火星上存在的原始微生物化石。虽然这种推测令人兴奋,但大多数科学家对此仍持谨慎的态度,认为得出这一结论的科学依据不足。1997年7月,美国“探路者号”探测器携带一辆名叫“漫游者”的六轮小跑车,在火星表面进行探测,结果证实了当初“海盗号”探测器的结论,这次火星探测也没有发现任何生命迹象,但这并不排除过去曾有生命的可能。在不久的将来,美国将送航天员去火星,这可能有助于进一步揭开火星生命之谜。关键词:火星火星生命 火星的两颗卫星告诉我们什么,火星的两颗卫星告诉我们什么地球的近邻——火星,它有两颗卫星:火卫一和火卫二。这两颗卫星是美国天文学家霍耳在1877年8月,在火星最接近地球时,用当时世界上最大的折射望远镜首先发现的,并给它们取了名字,火卫一叫做福博斯,火卫二叫徳莫斯。福博斯在离火星9400公里的迆方绕火星运转,绕火星一周是7小时39分;徳莫斯在离火星23500公里处绕火星运转,公转周期是30小时18分。它们的运动方向都是自西向东,同火星的公转和自转方向相同。有趣的是,福博斯公转周期要比火星自转周期24.6小时快三倍多,如果在火星地平上观测福博斯会看到福博斯从西方地平线上升起,东方地平线上落下的奇异现象,这在太阳系所有卫星中是唯一的。而德莫斯的自转周期只比火星的自转周期长6小时,所以它每次在火星地平上的时间达66小时。福博斯和德莫斯公转的周期和它们的自转周期是相等的,因此在火星上只能看到它们的一面,这同我们在地球只能看到月亮一面原因一样,在太阳系中木卫一、木卫二、木卫三、木卫四和海卫一都是这样同步自转的。火星的两个卫星同步自转的现象也正说明了行星对卫星长期潮汐作用会使卫星的运动起着根本的变化。福博斯和德莫斯是两个又小又暗的卫星,它们都是三轴椭球体形状,直径分别是27、21.6、18.4公里和15、12、11公里;相对于火星直径6790公里來说实在显得太小了。这同地球和它的卫星——月亮在比例尺度上差别很大,月亮直径有地球直径的四分之一,在火星上看地球和月亮就好象一颗双星。然而,在我们的望远镜里,火星的卫星差不多是看不见的星点,它沉没在火星的光辉里。虽然它们是那样的暗弱,但是天文学家还是能计算出它们的运动轨道,经过长期的计算和观测,还发现了它们的运动速度有缓慢的变化。人们曾一度认为火星的卫星可能是火星上高级文明人制造的“人造卫星”,这两个“人造卫星”由于受火星稀薄大气的阻碍和潮汐摩擦使它们的速度在缓慢变化。直到七十年代,航天飞船探测了福博斯和德莫斯,从拍回来的它们的照片,才使人们不再怀疑它们是自然天体了。在它们上面散布着稠密的撞击坑,表面覆盖着一层碳质球粒陨石的物质,这充分说明了火星卫星的古老年龄。小小的卫星也存在着环形山,这正为星球上环形山形成的“撞击说”提供了证据。从火星的两颗卫星照片上,可以看到它们不是球形的,而是象被撞击后的碎石块。这也许是出乎人们意外的,人们可能认为行星的卫星总是象地球的月亮那样圆的。现在,火星的卫星改变了我们原来的看法,它告诉我们:宇宙中的天体形状是多种多样,千变万化的。在阳系里,火星和木星轨道之间的小行星带里也有类似于火星形状的小行星,例如最大的几颗小行星:谷神星、智神星、婚神星和灶神星等都是与火星的卫星相象的。于是,人们又会认为福博斯和德莫斯就是火星引力从小行星带里“俘获”来的。但天文学家认为“俘获”过来的卫星的运转轨道一般是不规则的,然而火星的卫星轨道却很有规则,它的轨道平面在火星的赤道面上;而且卫星的轨道又是十分接近圆形的,天文学家对这种规则卫星的形成问题,一般认为是在母行星演化过程中逐渐形成的。究竟火星的卫星是“俘获”来的,还是在火星演化过程中形成的,这个问题还有待于我们进一步去研究。但是,卫星的形成和演化的问题,是与整个太阳系的演化问题密切相关的。火星的这两颗卫星在形状和结构上都具有独特的风格。除了月球外,它们两颗是离地球最近的卫星,到它们上面去取得原始物质,这将为研究太阳系的形成和天体史提供关键性的资料。 火星的卫星,火星的卫星火星的两颗卫星都离火星很近:“火卫一”离火星中心9450千米,每7小时39分钟绕火星公转一圈;“火卫二”离火星中心23?500千米,每30小时18分钟公转一周。它们都不是球形的,而像被虫咬过的“马铃薯”。火卫一的最长直径是27千米,火卫二的最长直径只有15千米。它们太小了,在火星的天空中看起来远不如在地球上看到的月亮那么美丽,而且它们的本影影锥无法落到火星表面,在火星上也就无法看到由它们所造成的日全食。 火星真的是一颗“凶星”吗#,火星真的是一颗“凶星”吗#西方称火星为“马尔斯”(Mars),即战神,是血腥战斗的化身。在中国,它也有一个神秘的名字——“荧惑”。传说中,这是一颗能够惑乱天下的“凶星”,当它运行到天空的某个特定位置之时,人间就会出现不祥的巨变。听上去好神奇啊!难道天上的星辰真的能影响人间吗?荧荧火光,离离乱惑古代中国人相信天人感应,即上天会以某种方式向人间示警。所以人们夜观星象,希望能够预占人事,事先谋求应变之道以趋吉避凶。火星,地球的这个邻居因为颜色发红,“荧荧如火”,且行踪和亮度变幻无常,显得非常神秘,故在中国古代被称为“荧惑”。在那个时代,占星术士往往根据火星的天文位置和可见度来为皇帝预测凶吉,所以中国的史书上常可见“荧惑在心”或“荧惑守心”的记载——后者指火星走过心宿后又回转的现象(即“逆行”),这乃是所谓的“大凶”之兆,跟丧、乱、贼、兵紧密相连。实际情形真的是这样吗?在中国历史上,关于“荧惑守心”共有23次记录。台湾清华大学的黄一农教授就此进行了深入的剖析。他惊讶地发现,在每次“荧惑守心”前后,都有皇帝驾崩或被废黜等社稷巨变,这似乎足以印证“荧惑”所显出的神奇威力了。阴谋家的工具但是,当黄一农用电脑往回推算时,却又得出结论:其中的17次记录很可能是伪造的!黄一农指出:“荧惑守心”这类天象在星占中常被附会成“大人易政,主去其宫”的征兆,所以古人或为凸显星占预卜人事的能力,往往在事后伪造记录。以电脑推算,“荧惑守心”的天象相当罕见,平均约50年始发生一次,故古人对此天象了解甚少,易于作伪。比如,据《汉书?翟方进传》记载:汉成帝刘骜绥和二年(公元前7年)春天出现“荧惑守心”,成帝下诏责问丞相翟方进辅助不力,致使各地灾害并起,疾疫流行。结果,这位其实很有作为的丞相见诏当天就自杀身亡。在翟方进故去两千年之后,科技史专家、上海交通大学的钮卫星博士载文指出:现在不难计算,公元前7年春4月21日前后火星由顺行转逆行而发生留守,但位置在轸宿而不在心宿。该年8月28日火星才运行到心宿,但不发生留守。所以,导致翟方进自杀的“荧惑守心”之说,显然是其政敌伪造的天象。用科学的眼光来看,“荧惑守心”只是正常的天文现象,“大凶之兆”的说法纯粹是无稽之谈。火星也只是一颗按规律运行的普通行星,跟人世间的吉凶并无关联。暗红星球的困惑耐人寻味的是,东西方占星术对于火星的解释有着惊人的相似性。有人指出:古代西方与我国的占星术中提到火星,无不指出其暴烈、易变的特质,如果一个人的生辰星盘图上出现火星的踪迹,如果不意味着异常的发达和迅速的突破,那就表示突如其来的灾变或是衰落。这种情形,除了有占星术自身的逻辑之外,很可能也跟火星的形貌相关联。因为火星的暗红表面,可能会让人想起流血,所以会激起人们的困惑与思考。那么,火星的表面又为什么这么红呢?原来,火星土壤由硅酸盐构成,这与地球土壤相同。火星土壤中含铁量甚高,含铝量则颇低;与地球土壤正好相反。此外,火星土壤中的含硫量高于地球土壤,钠和钾的含量则比地球土壤低。铁含量高使得火星土壤呈现独特的红色,可能有80%的火星土壤是富铁的黏土。铁还使某些沙漠色呈微红。可以说,火星是一个“长满了铁锈”的世界!这也就是火星看起来发红的原因。火星的红色地表 火星陨石,火星陨石外来天体撞击火星,撞出的碎块飞到地球上,就是火星陨石。有一块火星陨石名叫ALH84001,其显微切片疑似有单细胞生命化石的痕迹。这层神秘色彩增加了人们探索火星的兴趣。 牛郎星同织女星果真是每年相会吗,牛郎星同织女星果真是每年相会吗夏天傍晚,正对我们头顶的一颗亮星,就是织女星。织女星近旁还有4颗小星,好象织布用的梭子。隔着银河,在天空的东南方,与织女星遥遥相望的一颗亮星,就是牛郎星(又叫牵牛星)。牛郎星两旁,还有两颗小星。看上去,牛郎星和织女星只隔一条银河,在天空相距不远。实际上,它们之间的距离是非常遥远的。从牛郎星到织女星要16.4光年。因此,神话中说牛郎织女每年七夕(农历七月初七)晚上过河相会,完全是不可能的事。如果他们一定要相会的话,就算牛郎腿快,每天能走100公里,从牛郎星走到织女星那里,需要经过43亿年时间。即使改乘宇宙火箭,每秒飞行11公里,到达织女星也要45万年。牛郎星和织女星距离我们地球也很遥远。牛郎星距离我们16光年,也就是说光线从牛郎星射到地球要经过16年的时间。织女星距离地球更远了,约27光年。正因为它们离我们这样遥远,看起来才成为两颗小小的光点。其实牛郎星和织女星都是比太阳还要巨大的星球。牛郎星的体积比太阳大2倍,表面温度比太阳高2000℃,发出的光线比太阳强10倍。织女星比牛郎星更大,体积比太阳大21倍,发出的光线比太阳强60倍。织女星的表面温度接近10000℃,比太阳的温度还要髙3000℃以上。这个温度甚至比电火花的温度还要高几倍,难怪我们看到织女星的光芒白得有点微微发青了。 牛郎星同织女星真的能每年相会吗,牛郎星同织女星真的能每年相会吗夏天傍晚,正对我们头顶方向附近的一颗亮星,就是织女星。隔着银河,在天空的东南方,与织女星遥遥相望的一颗亮星,就是牛郎星。牛郎星两旁,还有两颗小星。看上去,牛郎星和织女星只隔一条银河,在天空相距不远。实际上,它们之间的距离是非常遥远的,约为16.4光年。神话中传说牛郎织女每年七夕(农历七月初七)晚上过河相会,就算牛郎腿快,每天走100千米,从牛郎星走到织女星那里,需要经过43亿年时间;即使改乘宇宙飞船,每秒飞行11千米,到达织女星要45万年;在电话中互相打一声招呼,得到对方.回音至少需要32.8年。牛郎、织女两星每年相会一次是完全不可能的。牛郎星和织女星距离我们地球都很遥远。牛郎星距离我们16光年,也就是说,我们现在看到的牛郎星,是它16年前发出的光。织女星距离地球更远了,约26.3光年。正因为它们离我们这样遥远,看起来才成为两颗小小的光点。其实,牛郎星和织女星都是比太阳还要巨大的星球。牛郎星的体积比太阳大2倍,表面温度比太阳高2000℃,发出的光比太阳强10倍;织女星比牛郎星更大,体积比太阳大21倍,发出的光比太阳强60倍。织女星的表面温度接近1万摄氏度,比太阳的温度还要高3000℃以上。这个温度甚至比电火花的温度还要高几倍,难怪我们看到织女星的光芒白得有点微微发青了。关键词:牛郎星织女星 环形山是月球的特产吗,环形山是月球的特产吗300多年前,当天文学家通过望远镜第一次看到月球上的环形山时,简直不敢相信自己的眼睛,难道这就是那如美玉般光洁的月亮吗?近代的空间探索发现,环形山并非是月球的“特产”,而是几乎遍布所有具有固体表面的行星和卫星上。从空间探测器传回来的照片可以看出,水星和月球差不多,那里重叠交错地密布着大量的环形山。金星上也隐约可见环形山,但与月球相比要稀疏多了。火星和它的两个卫星上也有环形山。在火星上,满目坑穴的地段几乎占它整个表面的一半。木星的卫星差不多都是一副瘢痕累累的面孔,尤其是木卫四的表面,环形山密度之高完全可以与水星和月球媲美。土星以及天王星的卫星上,也都程度不同地存在着环形山。我们居住的地球也不例外。人们利用人造卫星等先进手段,在地球上已经发现了100多个环形山状的坑穴。关于环形山的由来,许多学者各持己见。科学家经过对月球实地考察后发现,月球环形山周围的多层同心环壁,从环形山向四周呈辐射状分布,还有成串的环形山以及环形山凹地中央的山丘等,都是被陨星体撞击的明显特征,因此也是撞击成因的明证。有的环形山外形很像火山喷火口,月球上还分布着大量火山喷发留下的熔岩,这些可以作为火山成因的证据。目前,对月球环形山成因的看法,已基本上趋于一致:绝大多数环形山为陨星撞击而成,少数环形山是火山喷发的遗迹。关键词:环形山 离我们最近的河外星系是哪一个,离我们最近的河外星系是哪一个不借助任何观测工具,单凭肉眼可以看到几个被称为河外星系的云雾状天体,通过望远镜能看到的就更多了。在这些河外星系中,有两个最为著名,它们就是大麦哲伦云和小麦哲伦云。麦哲伦是著名的葡萄牙航海家。他从1519年开始作环球航行,并首先对大小麦哲伦云作了精确记录和描述。后人为了纪念他,就以他的名字来命名这两个星云。其实,这两个星云又大又亮,在南半球的人,很容易看到它们。早在公元10世纪时,航行到南半球的阿拉伯人就已经注意到天空中的这两个模糊天体。对于居住在北半球的人来说,只有在北纬20°以南的地区,才有机会看到它们;北纬20°以北地区的观察者,是永远也看不到大小麦哲伦云的。大小麦哲伦云究竟是什么呢?它们是我们银河系以外的星系,也像银河系一样,里面有着数以十亿计的恒星。由于它们远在银河系之外,所以我们称之为河外星系。大麦哲伦云位于南天剑鱼和山案两星座的交界处,简称大麦云。它长约6°,相当于12个满月并列在一起那么长,与我们的距离为16万光年,是离我们最近的河外星系。小麦哲伦云是最早被确认为河外星系的近邻星系之一,1912年,天文学家利用其中的造父变星作为“量天尺”,测定它的距离为19万光年。它位于南天的杜简称小麦云,看上去长约4°。大小麦哲伦云在空间彼此相距约5.4万光年。大小麦哲伦云是已知河外星系中离我们最近的两个,可以说就在我们银河系的“家”门口。不仅如此,它们还与银河系有着物理上的联系,一起组成一个三重星系。关键词:河外星系大麦哲伦云小麦哲伦云 科可尼,科可尼朱塞佩·科可尼(1914—2008),意大利物理学家、天体物理学家,曾任日内瓦欧洲核子研究中心的质子同步加速器负责人。1947—1963年期间,应邀去美国康奈尔大学从事天体物理研究,以粒子物理学家和SETI的开拓者之一而闻名于世。1959年春天,莫里森和科可尼在对伽马射线进行研究时,触发了对星际通信方法的思考。经过认真探讨,他们一致认为,星际通信的最佳频率应该是中性氢原子谱线辐射的1420兆赫。这一开创性的研究结果发表在当年的《自然》杂志上,50多年来一直是指导SETI探索的重要文章。 科学家如何知道遥远恒星的化学组成,科学家如何知道遥远恒星的化学组成恒星距离我们十分遥远,不可能从恒星上采点样品拿回实验室分析,那么,科学家们又怎么能知道恒星的化学组成呢?原来是通过分析恒星的光谱。恒星的连续光谱上,有许多粗细不同的亮线或暗线,称为谱线。一条或一组亮线是恒星大气中某种元素受激发射的结果,称为发射线;而暗线则是吸收的结果,称为吸收线。某种元素所能产生的发射线和吸收线的波长都是确定的。因此根据光谱线的波长位置、强弱,就可以推断出恒星大气中对应的元素,以及它们的含量。 秒差距,秒差距秒差距是天文学中常用的距离单位:如果一个天体的周年视差为1",那么它的距离就是1秒差距,相当于约3.26光年。 空间天体测量计划,空间天体测量计划1989年8月8日,欧洲空间局发射了首颗天体测量专用的“依巴谷”卫星,在3年内共测量了近12万颗恒星的视差和自行,以及100万颗恒星的位置坐标。而下一代的“盖亚”卫星计划测量10亿个天体的视差。这意味着银河系中几乎所有可见恒星的距离都将被确定下来。 空间天气,空间天气太阳上发生的耀斑和日冕物质抛射等剧烈活动具有巨大的能量。一次日冕物质抛射事件可抛射出上百亿吨的物质,速度达50~2000千米/秒,产生强大的激波和各种扰动。耀斑的总能量相当于1万~10万次火山爆发或百万个氢弹爆炸,可辐射出强烈的无线电、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等各种电磁波,抛射出大量高能粒子(包括电子、质子和重离子等),持续时间为几分钟至几小时。这些太阳上的剧烈活动会严重影响地球及其附近空间的物理状态。人们把这种由太阳活动引起的日地空间短时间尺度的变化,称为空间天气。灾害性空间天气会产生一系列严重的后果。例如,造成人造卫星上的仪器和太阳能电池板的损坏,使卫星控制失灵、轨道变化和高度降低;威胁宇航员的安全;造成地球上的地磁暴和电离层暴,从而严重影响导航和通信等;强大的感应电流可以造成输电线路和设备的损坏;甚至还会影响地球的气候和人类的健康等。 简并压,简并压电子、中子、质子等基本粒子,有一个物理学特性称为“自旋”。自旋等于半奇数(1/2、3/2等)的粒子称为“费米子”。我们可以把费米子想象成需要占据一定空间的粒子,如果空间很小,同类费米子之间就会因为拥挤,产生相互排斥的作用,称为“简并压”。 箭毒木为什么又叫见血封喉,箭毒木为什么又叫见血封喉我国西南少数民族狩猎时,喜欢用箭毒木的乳汁制成箭毒药,粘在箭头上,用以射杀野兽。箭毒木的乳汁有剧毒。但它必须通过伤口进入体内才会引起中毒,主要中毒症状为肌肉松弛、四肢无力、心跳减缓,最后心脏停止跳动而死亡。动物和人的中毒症状都相似,一般中毒后20分钟至2小时内就毙命。由于箭毒木的乳汁只有通过伤口进入体内才引起中毒,而且中毒以后又很快导致死亡,所以人们又称它“见血封喉”。科学工作者分析了箭毒木乳汁的化学成分,发现它含有见血封喉甙、弩箭子甙、铃兰毒甙、铃兰毒醇甙、伊夫单甙、马来欧甙等多种强心甙。对它的种子进行分析,也发现含有佩巴糖甙、羊角拗糖甙、弩箭子各糖甙、见血封喉别糖等多种强心甙。这些甙类剧毒,一般用0.05毫克就能使一只蛙的心脏停止跳动,用0.3毫克就能使一只猫致死。见血封喉箭毒木尽管有“见血封喉”可怕之处,但它却是工业上的重要原料。民间用箭毒木乳汁涂于床板上,用来防治臭虫、跳蚤,非常有效。医药上可从其树皮、枝条、乳汁和种子中提取强心剂和催吐剂。它的茎皮纤维强韧,可编织麻袋和制绳索;材质很轻,可作纤维原料或代软木用。箭毒木又称箭毒树,由其乳汁能制箭毒药而得名。它产于我国海南、广东、广西和云南南部,在印度、越南、老挝、柬埔寨等国也有分布,通常生于丘陵或平地的杂树林内,在村庄附近的风景林中较为常见。 罗素,罗素亨利·诺里斯·罗素(1877—1957),美国天文学家。1899年获博士学位,一生几乎全在普林斯顿大学天文台工作,1912年起的35年里都是该台的台长。1913年第一个绘出恒星的光谱型—光度图,早期的恒星演化理论也出自他之手,著名天文学家沙普利是他的学生。罗素还对原子物理学有重要贡献,RS耦合就是以他和物理学家桑德斯的姓名命名的。 航天员从太空中看到的地球是什么样子,航天员从太空中看到的地球是什么样子太空中的航天员,最大的乐趣是观看太空的景观。他们看星星,从来看不到星星闪烁的现象,因为没有大气层的遮挡,看到的各个星座十分清晰。他们经常看日出日落,但他们最喜欢看日落的情景,日落后可以看到发白的光,看到日落的准确位置。看月亮也很有趣,白天看到的月亮呈浅蓝色,很漂亮,夜间看月亮,只能看到月亮的局部。这里的月亮非常亮,比在地球上看到的亮得多。“天上人间”的人,最喜欢看人类的摇篮——地球,那里有日夜想念他们的亲人。虽然他们每个人都有自己的描述和独特的见解与发现,但每个人都会由衷地感叹“地球漂亮极了”。在太空中看地球,粗看是一个蓝色球体,细看起来,地球白天大部分是浅蓝色,唯一真正的绿色带是中国的青藏高原地区;一些高山湖泊很明亮,而且呈橄榄绿色,好像硫酸铜矿的颜色;撒哈拉大沙漠显示出特别的褐色;在地球温度较低又没有云层的地区,如喜马拉雅山那样的高山地区,可以看清楚其地貌,甚至看到了那里的森林、平原、道路、溪流和湖泊,还有几幢房屋及烟囱里冒出的白烟。美国航天员在飞向月球途中,看到了我国的万里长城;有一名航天员飞越美国上空时,看到了得克萨斯州的一条公路;在印度上空,他们看到了飞驰的火车;在缅甸上空,他们看到了河中的船只。在晴天,他们还能分辨出地球上的色彩对比,如喜马拉雅山的深色巍峨群峰,衬托着皑皑白雪,给人们一种寥廓而荒凉之感。伊朗的卡维尔盐渍大沙漠最令人神往,它看上去像木星,中间有一个呈红色、褐色和白色的大旋涡,这是盐湖经过无数岁月的蒸发之后留下的痕迹。他们还看到巴哈马群岛像绿宝石一样闪闪发光。在太空看地球上的闪电非常有趣和令人振奋,一阵阵雷电闪烁,好像是盛开的石竹花,闪电频繁连接时可看到一片火海。如果是夜间看闪电,有时可一次看到五六处不同云层的闪电,把整个云层照亮,其景色之动人,真是无法形容。从太空看地球,美不胜收。关键词:航天员地球 航天员在太空中是怎样生活的,航天员在太空中是怎样生活的太空是个重力十分微小的地方,在那里,航天员的生活与地面大不相同。比如吃饭,如果你像在地面那样端着一碗米饭,那饭会一粒一粒地飘满整个房间,你张着嘴可能一粒饭也吃不着,而你闭上嘴时,它却可能钻进你的鼻孔。因此,太空食品都要经过特制,装在软管或软袋里。航天员进餐时,先要将身体固定好,动作要轻柔,呼吸节奏要调节好,以免把食物弄碎飞扬,不要张开嘴咀嚼食物,只能用鼻呼吸,否则食品会从嘴中逃出。在太空中洗漱更是有趣。刷牙不用牙膏和牙刷,而是嚼一种类似口香糖的胶质物,让牙齿上的污垢粘在胶质物上,达到洁齿的目的。洗脸也不用水和毛巾,只用浸湿的手纸擦擦了事。太空中上厕所是件麻烦事,必须坐在精心设计的马桶上,两脚先放进固定的脚套里,腰间用座带绑好,双手扶着手柄,不然人就会浮在半空。太空马桶是不用水冲的,而是一个特制的抽气机,将粪便吸进塑料袋里,以便集中处理。航天员的睡觉姿势可说是千奇百怪。由于失重,无论是站着、躺着,还是飘着都可以人睡。但多数人还是喜欢睡在固定的床上或墙壁上的睡袋里,然后把睡袋拉紧给人体施加上压力,以消除那种飘飘欲坠的不安全感觉。总之,航天员的太空生活就是这样奇妙,你想去体验吗?关键词:航天员太空生活太空食品 航天员是如何从座舱进入太空的,航天员是如何从座舱进入太空的我们知道,航天员是乘坐宇宙飞船进入太空的。在太空中,航天员的绝大部分时间也是呆在宇宙飞船的座舱里,可有时候,航天员要走出座舱,进人太空。这可不像我们从教室走到操场那样简单。因为在载人航天器中,如宇宙飞船、空间站等,座舱里都保持着一定的气压和温度,与我们地面上的大气环境基本相似,航天员不用穿戴任何仪器,就可自由呼吸、生活。可是,在这些载人航天器的外面,则是茫茫太空,不仅温度极低而且高度真空。所以在航天器内外是气压和温度相差极大的两个天地。航天员从座舱进人太空时,不仅要穿上特制的航天服,保护自身的安全,还要采取一定的措施,保证载人航天器中的环境不因为航天员的出入而遭到破坏。所以,科学家为各种载人航天器专门设计了一种气闸舱。航天员要从航天器里出来,好像要从一个封闭的气球里走出来。如果像我们平时走出屋子那样从座舱进人太空,即使门关得再快,航天器里的空气也会很快跑光,就像气球被戳破。但是如果有两扇门,当人走出第一扇门时,第二扇门还关着。然后,先关闭第一扇门,再打开第二扇门走出去。这样,始终有一扇门是关着的,航天器就能保持密封状态,而不会漏气。气闸舱就是按照这个道理设计的。身穿航天服的航天员在进入太空之前,首先进入气闸舱。然后,关闭气闸舱与座舱之间的舱门,使气闸舱与座舱隔离。接着,气闸舱以一定的速度减压,直至达到与舱外一样的空间压力。这时候,气闸舱的舱门被打开,航天员就能出舱进入太空了。当然,这时候保持一定的压力和温度,维持和保护航天员生命的任务就交给航天服了。关键词:太空航天员座舱气闸舱 航天员是怎样训练出来的,航天员是怎样训练出来的在挑选出航天员的候选人后,航天员的训练就开始了。训练一般包括三个方面,即航天理论和基础知识训练;各种航天特殊技能训练;增强体质的体育训练。航天员的航天过程是从地面起飞开始,经过地球大气层,进入宇宙空间,最后平安返回地面。因此他们必须掌握与此有关的各种基础知识,如飞行动力学、空气动力学、地球物理学、气象学、天文学和宇宙航行学等;航天员是借助火箭和各种载人航天器飞行的,因此他们还必须熟悉火箭、航天器的设计原理、结构、导航控制、通信、座舱中设备和仪表的性能以及简单的检修技能;他们还必须详细掌握每次出航任务的细节。航天特殊技能训练,主要是模拟航天飞行的真实环境和过程,使航天员熟练地掌握操作技能,应付各种可能出现的情况。这主要包括五个方面的训练:一、飞机飞行训练,以提高航天员的耐噪声、振动和超重的能力,增强人体前庭器官系统的稳定性,训练在失重时的生活和工作的能力。二、大型离心机上的超重耐力训练,超重值要达到10g(g指地球表面的重力加速度,约为9.8米/秒2)以上。三、水下失重模拟训练,在水中可以产生类似失重环境中活动的效果。四、飞行模拟器训练,供航天员熟练地掌握航天器的操纵技术。五、各种应急训练,如长期在寂静中孤独生活,航天器设备出现故障的应急处理,如何安全脱险和海上救生等。此外,航天员从事的是一项非常艰苦的工作,其体力消耗十分巨大。因此必须始终不断地进行增强体质的体育训练。关键词:航天员 航天器上的电源是从哪里来的,航天器上的电源是从哪里来的航天器由火箭发射进入太空后,就得靠自己携带的电源来工作。我们知道,一个航天器本身的价值和发射费用都很高,所以人们在设计、制造航天器时,都想尽量延长航天器的使用寿命。然而,在许多情况下,航天器的寿命是由它的工作电源的使用寿命所决定的,也就是说,航天器可能还好好的,但是因为没电而无法正常工作。所以,根据不同航天器的特点,航天器的设计师们尽量选择和设计使用寿命较长的电源。航天器的电源主要有三种:化学电源、太阳能电池阵电源和核电源。化学电源分为两种:一种是银锌电池,它就是我们日常所用的电池的一种。还有一种是氢氧燃料电池,这些化学电池寿命较短,在太空可不像我们在地面,收音机里的电池用完了,随时可以弃旧换新,一般航天器是无法更换新电池的。所以,化学电池只是在早期发射的航天器中使用,或者在执行短期任务的航天器中使用。现在,已经进人太空的航天器中,有60%采用太阳能电池阵作为电源。它是利用太阳能直接转化成电能。太阳能电池阵质量轻,结构简单,是一种长寿命电源。它们形状各异,有的像帆板一样伸出,有的贴附在航天器的表面,目的都是更多更好地接受太阳照射。太阳能电池阵常常和蓄电池一起使用,平时,太阳能电池阵在将太阳能转化成电能供航天器使用的同时,还把一部分电能存储在蓄电池中。当航天器进入地球的阴影区域时,太阳能电池阵无法工作,就可以依靠蓄电池供电,保证航天器能继续工作。当航天器在进行星际探测时,由于离太阳太远,太阳能电池阵电源就不能正常工作了,就要采用核反应堆作为电源了。核电源也是一种长寿命电源。为了不受地球阴影的影响,许多用于军事目的的卫星也使用核电源。关键词:航天器电源 航天器发现土星有哪些新貌,航天器发现土星有哪些新貌1979年8~9月间,美国“先驱者11号”航天器在土星周围飞行,获得了许多新发现,其中最使人兴奋的是发现了土星的一颗卫星和两个光环,同时还测出了土星的磁场分布图。8月29日航天器在离开土星235万公里的空中对土星拍摄照片,再用电视系统发回地面。在这些到1979年秋季为止拍摄得最清楚的土星照片上,土星是一个呈可爱的淡黄色的行星,在它的北极戴着一顶淡蓝色的帽子。不仅如此,这次还发现在土星周围缠绕着两个美丽的光环,它们在云海翻腾的黄色土星表面上投下了深浓的阴影。由土星伸出的光环究竟有多大?过去一直以为只达到离开土星中心135000公里处,现在知道光环达到远离土星中心约40万公里处,相当于从地球到月球的距离。这秤光环可能是由冰粒构成的。另外,航天器飞过土星光环平面后,还发现了土星有一个新的卫星。过去,人们只知道土星有10个卫星,现在已知有14个了。这个新发现的卫星的直径约是480公里,沿着与土星中心相距156000公里的轨道运行,它与距离土星最近的两个卫星的轨道很接近。更有趣的是航天器还发现:土星具有很独特的磁场分布。土星磁场的形状竟象一条大鲸鱼,有一个钝的鼻子,鳞茎状的身躯,两边伸出扇形鱼翅,后面拖着一条大尾巴。此外,土星磁场比地球磁场大1000倍,它的磁轴并不偏离它的自转轴,这也是与地球磁场不同的。而且土星的磁心距离土星核心只有22.5公里,也比较小,要知道,我们地球的磁心距边地球核心有462公里呢! 茫茫宇宙中都有些什么,茫茫宇宙中都有些什么宇宙万物由各种粒子组成。例如,不同数目的质子和中子相结合,形成不同的原子核;不同的原子核又同外围的电子组成种种不同的原子;原子再结合成分子,分子又构成宇宙间千差万别的物体。宇宙中的天体形形色色。太阳系内,有太阳、行星、矮行星\(\cdots\cdots\)太阳系外,有众多的恒星、星云、星际物质\(\cdots\cdots\)它们共同组成了银河系;银河系以外,又有众多的河外星系、星系际物质、星系团,以及尺度更大的天体系统。先说太阳和太阳系。太阳是一颗颇有代表性的典型恒星,如今已经近50亿岁,它是太阳系的中心天体。太阳系中有8颗行星,其中地球差不多正好位于太阳周围宜居带的中部,并且幸运地成了生命的乐园。除水星和金星外,其他行星各有为数不等的卫星。太阳系中目前已确认的矮行星有5颗,另外还有数以十万计的小行星和大量的彗星,流星体和行星际物质则遍布整个太阳系。再说恒星和银河系。恒星彼此相距很远,离太阳最近的恒星是半人马座比邻星,与太阳相距4.22光年(约\(4×10^{13}\)千米)。太阳和其他约2000亿颗恒星,以及众多的星云和星际物质,共同构成一个直径达82?000光年的庞大天体系统,即银河系。恒星的种类繁多,大小、光度和年龄各异,在银河系中的分布方式也很耐人寻味。天文学家对恒星如何诞生、成长、衰老和死亡的过程已经了解得很深入,这是现代科学中意义深远的重大成果。银河系是一个普通的星系,如今发现的星系已达上千亿个。星系按形态不同,可分为旋涡星系、椭圆星系和不规则星系等几大类;按物理状态不同,又可分为正常星系和活动星系两大类。例如,类星体就是光度特别大的一类活动星系。以星系为基本单元构成的天体系统,按成员星系数目由少而多依次称为星系群、星系团和超星系团,后者的尺度可达数亿光年。20世纪后期又发现由大量星系构成的“巨壁”等尺度更大的特征,称为宇宙的大尺度结构。此外,宇宙间还充斥着从早先残留下来的背景辐射,以及目前尚未揭开神秘面纱的暗物质和暗能量。所有这一切都是现代宇宙学关注的对象,也为人类洞察宇宙的身世提供了重要的线索和依据。 莫里森,莫里森菲利普·莫里森(1915—2005),美国物理学家、天体物理学家,SETI的开拓者之一。1940年获加利福尼亚大学伯克利分校的博士学位,导师是罗伯特·奥本海默。1946—1964年期间,在康奈尔大学物理学院任教。 行星为什么不会眨眼,行星为什么不会眨眼既然恒星会眨眼是因为星星的光经过地球大气层时,由于大气层的动荡不定而引起,那么,行星的光也是经过这层大气,为什么不会眨眼?行星不会眨眼,主要是由于行星离开我们要比恒星离开我们近得多。譬如眼睛所能看到的、离开我们最远的大行星——土星,最远的时候只有157000万公里,而离开我们最近的恒星,约有40万亿公里,要比土星远25000多倍。由于行星离我们近,因此看上去就不象恒星那样的是一个小光“点”,而是一个小圆"面”,自然这个圆面很小很小,眼睛是觉察不出来的。在数学里,我们知道:“面”是由无数个“点”组成的。因此,看上去行星的这个小圆“面”所反射出来的光线,也就可以看成是由无数个“点”反射出来的光线所组成。这无数朿光线在经过地球这层动荡不定的大气层时,自然也会“抖动”起来,使每一束光都会闪闪烁烁地,一会儿亮,一会儿暗,每秒钟大约变动几十次到一百多次。但是,这无数束的光并不都是在同一瞬间变亮或变暗的(假使是同时变亮同时变暗,那么看上去行星的光也会眨眼了),而是有一部分的光束在这一瞬间变亮,而另一部分的光束在这同一瞬间变暗,这样,一部分变亮,一部分变暗,就起了相互抵消的作用,因此从总的行星的光来看,光度并没有变化,也就是说:行星不会眨眼。 行星是怎样绕太阳转的V5,行星是怎样绕太阳转的V5波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著《天体运行论》中,准确地解决了一个长期争论的问题:地球与行星都无例外地绕太阳公转,而不是太阳与行星围着地球转。行星究竟是怎样绕太阳公转的呢?限于当时的科学技术水平,哥白尼没有能准确解答这个问题。又经过半个多世纪,在丹麦天文学家第谷大量精确观测资料的基础上,德国天文学家开普勒用三条定律,准确地描述了行星运动,它们被称为“开普勒定律”或“行星运动三定律”。行星绕太阳的公转轨道都呈椭圆形,椭圆的偏心率则有所不同,太阳处在椭圆两个焦点中的一个上。这就是开普勒定律中的第一定律,即轨道定律。开普勒定律的第二定律是这么说的:在相等的时间内,行星中心与太阳中心的连线所扫过的面积相等。这又称为面积定律。根据面积定律,行星在轨道近日点附近比在远日点附近运动得更快些。轨道定律和面积定律是开普勒于1609年同时发表在他的《新天文学》一书中。10年之后,即1619年,开普勒在其新著《宇宙谐和论》中,发表了他经过长期探索而发现的第三定律:行星公转周期(T)的平方与它们到太阳的平均距离(R)的立方成正比。第三定律又称为调和定律。如果用T1和T2分别表示两颗行星的公转周期;R1和R2分别表示它们与太阳的平均距离,则用数学方式可以表达为:$$\frac{{T_1^2}}{{T_2^2}}=\frac{{R_1^3}}{{R_2^3}}$$开普勒对于自己能找到第三定律是十分满意的,他曾以喜悦的心情说道:这正是我16年前就开始希望探寻的东西。行星运动三定律有着很重要的意义,不仅是行星都遵守着规则,行星的卫星也不例外。第三定律更是庄严地宣告:太阳系天体的公转周期和到太阳的距离,并非随意的,也不是偶然的,而是有着严密秩序的一个整体。关键词:行星开普勒定律公转 行星是怎样绕太阳转的,行星是怎样绕太阳转的波兰天文学家哥白尼在他的不朽著作《天体运行论》中,准确地解决了一个长期争论的问题:地球与行星都无例外地绕太阳公转,而不是太阳与行星围着地球转。但是,行星究竟是怎样公转的呢?是像传统所认为的那样,在作匀速圆周运动吗?哥白尼没有解答这个问题,当时科学发展还没有达到能解答这一疑难的程度。经过半个多世纪,到17世纪初,在丹麦天文学家第谷大量精确观测资料的基础上,德国天文学家开普勒以他的三条定律,准确地描述了行星运动,它们被称为“开普勒定律”,或“行星运动三定律”。行星绕太阳的公转轨道,无例外地都是椭圆,轨道的偏心率则有所不同,太阳处在椭圆两个焦点的一个上,而不是在它的中心。这就是开普勒三定律中的第一定律,即轨道定律。这个定律于1609年发表在他的《新天文学》一书中。同时发表的第二定律是这么说的:在相等的时间内,行星中心与太阳中心的联线(向径)所扫过的面积相等。这个又被称为面积定律的意思是:行星在轨道近日点附近时,比在远日点附近时,运动得更快些。10年之后,即1619年,开普勒在其新著《宇宙谐和论》中,发表了他经过无数次失败而发现了的第三定律:行星公转周期的平方与它们到太阳的平均距离的立方成正比。如果T和R分别代表某颗行星的公转周期和它到太阳的平均距离,第三定律可以表达为:T2=R3第三定律又称为调和定律,也可以用这样的方式来表达:任何两颗行星公转周期的平方与它们到太阳平均距离的立方成正比。以T1和T2分别代表两颗行星的周期,其平方为和;R1和R2分别代表它们与太阳的平均距离,其立方为和,第三定律可以这样表达:开普勒对于自己能找到第三定律是十分满意的,他以喜悦的心情说道:这正是我16年前就开始希望探寻的东西。第三定律有着很重要的意义,不仅行星都遵守着它,行星的卫星也不例外。更有意思的是,它庄严地宣告:太阳系天体的公转周期和距离,并非随意的,也不是偶然的,而是有着严密秩序的一个整体。 行星连珠会造成地球上的灾难吗,行星连珠会造成地球上的灾难吗行星连珠是指多个行星同时出现在天空中一个较小的区域。古人凭肉眼只能看到金木水火土5颗行星,如果它们都同时出现在天空较小的范围(比如清代钦天监规定45°)之内,就称为五星连珠,历来被认为是“天现祥瑞”。2005年5月20日的五星连珠示意图其实,由于众行星绕太阳公转的轨道平面比较接近(最大相差10°左右),而周期各不相同,速度有快有慢,所以在地球上看起来,各行星相互之间聚散离合是很自然的现象,没有什么特别的含义。祥瑞之说乃封建时代大臣们对皇帝的谄媚之词,实属无稽之谈。也有人说行星连珠产生的引力叠加在一起会导致地球上的灾变,这也是毫无科学根据的。除日、月之外,其他天体对地球的引潮力作用都非常微小。影响最大的金星,对地球的引潮力最大时只有月球引潮力的二万分之一。月球和太阳的引潮力会引起地球上潮水涨落,其高潮和低潮通常都要达到2~5米,最高的可达10多米。相比之下,即使所有行星都排在一个方向上,它们的引力变化也只能使地球海水涨落0.4毫米,根本不可能造成任何灾难。 赫兹伯隆,赫兹伯隆埃纳尔·赫兹伯隆(1873—1967),丹麦天文学家。最初从事化学工作,1901年起从事天文学研究。1937年担任荷兰莱顿大学天文台台长,直至退休。第一幅恒星的颜色—星等图就是他于1911年所绘。赫兹伯隆也是第一个确定造父变星周光关系零点的人。 赫歇尔,赫歇尔威廉·赫歇尔(1738—1822)早年是一位乐师兼业余天文学家。1781年3月他用自制的望远镜发现了天王星,引起天文学界轰动。他本人因此受英王任命为皇家天文学家。他长期从事双星、星团和星云的观测和研究,用统计恒星数目的方法证实了银河系为扁平状圆盘的假说。他是恒星天文学这一天文学分支学科的开创者。1821年任英国皇家天文学会首任会长。 赫歇尔家族,赫歇尔家族威廉·赫歇尔(1738—1822),英国杰出的天文学家,他的妹妹卡罗琳·赫歇尔(1750—1848)以及他的儿子约翰·赫歇尔(1792—1871)也都是著名的天文学家。卡罗琳·赫歇尔不仅尽力帮助其兄记录和归算观测资料,而且独自进行观测,一生发现了14个星云和8颗彗星。约翰·赫歇尔主要从事双星、星团和星云的研究。1834—1838年间在南非好望角进行观测,除记录和发现了南天的许多双星、星团和星云,还通过计数南天恒星进一步确立了银河系的概念。他的《天文学纲要》一书被翻译成中文(书名《谈天》),成为近代天文学引进中国的开端。卡罗琳·赫歇尔 金星“维纳斯”,金星“维纳斯”金星是离地球最近的行星。因为只有在黎明或傍晚才能看到,所以中国古代称其为启明或长庚。由于颜色发白,故又称为太白或太白金星。古希腊人称其为阿佛洛狄忒,古罗马人称其为维纳斯,即爱与美的女神。人们一度认为它可能适合人类居住。不过美国科学家卡尔·萨根研究了金星的射电辐射后,发现其表面温度接近500℃,并不像人们想象的那样是怡人的天堂。萨根创立了金星大气的温室模型,解释这颗行星令人费解的高温,同时,他还觉察到由人类活动而产生的温室效应可能正在导致全球变暖,并将此与金星上自然形成的高温环境做了类比。 金星上最高的山脉和高原有多髙,金星上最高的山脉和高原有多髙大家知道,地球上的最高峰是我国的珠穆朗玛峰,海拔8848.13米。可是,金星上的最高的山峰比它还要高哩!金星上有一个现已命名为麦克斯韦的山峰,比周围的金星表面高出10590米!为什么我们不说金星上的山峰是“海拔”多少呢?这是由于金星表面不存在水,没有海,也没有海平面,当然也就谈不上“海拔”了。金星被浓厚的云雾遮掩着,长期以来,人们看不见金星的“庐山真面目”,怎能知道金星上山峰的高度呢?原来这是1978年12月美国发射的“先驱者”航天器飞近金星时,由装在航天器上的雷达测量出来的。金星上的高原可大着呢。其中最大的高原,有地球上半个非洲那么大,它在金星的赤道上绵延有9600公里。最高的一个高原从东到西长达3200公里,从南到北宽达1600公里,它比青藏高原还要大得多。这个大高原位于金星的北半球,它比金星南半球的表面高出了5000米之多。在这个大高原东部的山脉,就是最引人注目的麦克斯韦峰的所在地。如此幅员广阔的高原和高耸云霄的山脉是怎么形成的呢?科学家分析研究后,认为这是金星本身金壳(地球的壳层叫做地壳,金星的壳层当然叫做金壳罗)构造活动的结果。除此以外,也有由于火山活动造成的山峰。例如,已经发现金星上另外两座山峰就是火山活动形成的,它们也位于金星北半球,但靠近金星的赤道,峰顶具有火山口的外貌,明显地表示曾经发生过火山活动。 金星上的迷雾是什么,金星上的迷雾是什么金星是天空最明亮的一颗行星,看上去晶光耀眼,灿烂夺目,亮度仅次于太阳和月亮。在我国古代,当它在黄昏出现的时候,把它叫作“长庚星”(“庚”就是夜,“长庚”就是长夜来临的意思);而当它在黎明前出现时,又叫作“启明星”或“太白星”(象征天将黎明),实际上就是一颗星。它又是距离地球最近的一颗大行星,最近时,离开我们只有4000万公里,还不到地球与太阳距离的三分之一。象这样亲密的一位近邻,天文学家对它的了解,按说应该是很详尽的了吧!其实不然,因为佥星周围有一层浓密的大气,里面云雾弥漫,阻挡了人们的视线,几百年来,科学家一直看不清金星的真面目。金星的云雾,反射日光的本领很强,可以把75%以上的光线反射出来,而且对红光的反射能力比蓝光更强,所以在它那灿烂的光辉之中,多少还带有一些金黄的颜色。这层云雾,是由什么东西构成的呢?这是很久以来人们一直在努力探索的一个问题。有人认为,金星的云雾,颜色发黄,和地球上的云雾不大一样。所以他们猜测,这些云雾,可能是大量的灰尘,就象刮大风的日子,吹起漫天灰沙,遮天蔽日,远远看去,象是一团迷雾一样。1932年,科学家从金星光谱里面发现,金星大气里,含有大量碳酸气(二氧化碳),大约比地球大气中的碳酸气含量多1万倍。所以也有人猜测,金星的云雾,是由一种叫作二氧化三碳的物质构成的。这种物质,是二氧化碳被太阳的紫外线照射以后变成的。1964年2月,几位科学家把一只气球放到27公里的高空,带着精密的仪器,观测金星的光谱。在这样高的天空,地球的大气已经很稀薄,对观测不再有妨碍。发现金星的大气里,含有水蒸气。在金星云层以上的一部分大气里,水蒸气含量相当于0.1毫米厚的水层。这样的含量,不见得比地球大气高层的水蒸气少。他们估计,金星云层以下的大气中,水蒸气的含量还要更多些。1978年12月,美国科学家把两个专门用来研究金星的航天器送上了金星,航天器里的仪器测出金星大气主要的成分是二氧化碳。还从红外线仪器上发现金星北极四周有一个暗色的云带,它很可能是由水汽或冰晶凝聚成的卷云组成的。目前,这个问题还正在继续进行研究。 金星凌日和“天文单位”的测量,金星凌日和“天文单位”的测量金星凌日的观测在天文学的历史上曾起过很重要的作用。1874年和1882年美国天文学家纽康观测金星凌日,并结合1761年和1769年前人测定的资料,计算出1个“天文单位”(即太阳到地球的平均距离)等于\((1.4959±0.0031)×10^8\)千米;这个数值被1896年国际基本恒星会议采用,一直用到1967年。当代激光雷达技术对天文单位的测量精度已高达±30米,测出“天文单位”的现代值是149?597?870千米,金星凌日的测量就不那么重要了。但观测金星凌日依然是普及天文学知识的“天赐良机”。天文学家能把这些天象预报得如此准确,充分体现出人类科学知识的准确性和可靠性,其中汇集了多少人的智慧和脚踏实地的辛勤工作。 霍尔,霍尔美国天文学家阿萨夫·霍尔(1829—1907)13岁时就去木工作坊当学徒,以支撑其父亲已经去世的家庭。观测星空的强烈欲望驱使他发奋自学,1863年他34岁时成了美国海军天文台的教授。1876年他发现了土星表面的白斑,并利用它确定了土星的自转周期。霍尔最激动人心的发现是在1877年火星大冲期间发现了火星的两颗卫星。他坦然宣称看不出火星上有什么“运河”。 马约尔和奎洛兹,马约尔和奎洛兹1995年,瑞士日内瓦天文台的天文学家米切尔·马约尔(右)和他的学生迪第埃尔·奎洛兹宣布,他们在距离太阳系50光年的飞马座51号星周围发现了一颗行星。这是人类在类似太阳的恒星周围发现的第一颗行星,在天文学尤其是系外行星探测上具有重大意义。 麦哲伦,麦哲伦费尔南德·麦哲伦(1480—1521),葡萄牙航海家,出生于葡萄牙北部一个破落骑士家庭。1519—1521年率领船队首次环航地球,死于与菲律宾土著部族的一场冲突。麦哲伦的船队在南半球航行中发现并在日后向欧洲人报道了最终以其名字命名的大、小麦哲伦星云。 黑子、耀斑与日冕物质抛射的关系,黑子、耀斑与日冕物质抛射的关系黑子、耀斑及日冕物质抛射是太阳大气中的三种剧烈活动现象。耀斑与黑子有密切关系,绝大多数耀斑出现在黑子群附近。尤其是强耀斑,通常都出现在具有复杂磁场结构的大型黑子群上空;强耀斑也常与日冕物质抛射有联系。大致的次序是:首先在光球层出现大黑子群,在黑子群中发展出复杂的磁场结构,继而引起强耀斑爆发,并触发日冕物质抛射。耀斑、黑子与日冕物质抛射都与太阳的强磁场活动有关。也许,正是磁场把太阳上的这三种活动联系在了一起。但是,各种太阳活动现象相互之间的联系是相当复杂的。有时候,没有黑子,也会有耀斑和日冕物质抛射。 黑子越多太阳就越暗吗,黑子越多太阳就越暗吗太阳表面小暗斑状的黑子貌似不起眼,按实际尺度却是一些庞然大物。小黑子的尺度约为1000千米,大黑子可达20万千米之巨,其内放进几十个地球绰绰有余。按“常理”,黑子越多,太阳就会越暗。然而,天文学家经过长期的观测却发现:黑子越多,太阳反而越亮。在太阳活动峰年,即黑子最多时,太阳最亮。太阳亮度的这种“反常”现象怎样解释呢?原来,在黑子大量出现的同时,黑子附近及太阳表面其他部位往往会出现许多远比光球明亮的耀斑,它们的亮度足以补偿黑子减弱的光亮而有余,因而整个太阳的亮度在黑子增多时反而变得更加明亮了。 黑洞是“太空中最自私的怪物”吗,黑洞是“太空中最自私的怪物”吗“黑洞”这个名字,总是令人遐想联翩。那么,究竟什么是“黑洞”呢?这个名字的第一个字“黑”,表明它不会向外界发射或反射任何光线,也不会发射或反射其他形式的电磁波——无论是波长最长的无线电波还是波长最短的γ射线。因此人们无法看见它,它绝对是“黑”的。第二个字“洞”,说的是任何东西只要一进入它的边界,就休想再溜出去了,它活像一个真正的“无底洞”。也许有人会想:假如我用一只超级巨大的探照灯对准黑洞照过去,像照妖镜照住“妖怪”那样,黑洞不就“现原形”了吗?错了!射向黑洞的光无论有多强,都会被黑洞全部“吞噬”,不会有一点反射。这个“无底洞”,照样还是那么“黑”。把这种奇特的天体称为“黑洞”,真是太妙了。黑洞并不是科学家在一夜之间突然想到的。早在1798年,法国科学家拉普拉斯就根据牛顿建立的力学理论推测:“一个密度像地球、直径为太阳250倍的发光恒星,在其引力作用下,将不允许它的任何光线到达我们这里。”这话是什么意思呢?我们不妨先从宇宙飞船说起。宇宙飞船要摆脱地球的引力进入行星际空间,速度至少要达到11.2千米/秒,否则它就永远逃不出地球引力的控制。这11.2千米/秒的速度,就是任何物体从地球引力场中“逃逸”出去所需的最低速度,称为地球的“逃逸速度”。太阳的引力比地球引力强大得多,因此太阳表面的逃逸速度也要比地球的大得多,为618千米/秒。再进一步,要是一个天体的逃逸速度达到了光速,那么就连光线也不可能从它那里逃逸出去了。这样的天体就是黑洞,拉普拉斯所说的那个恒星便是生动的一例。光是宇宙间跑得最快的东西,既然连光都逃不出黑洞,那么其他一切东西也就休想逃出去了。随着科学的发展,人们对黑洞的认识也越来越深入。如今,关于黑洞的更准确的说法是:“黑洞是广义相对论预言的一种特殊天体。它的基本特征是有一个封闭的边界,称为黑洞的‘视界’;外界的物质和辐射可以进入视界,视界内的东西却不能逃逸到外面去。”正因为黑洞如此“只进不出、贪得无厌”,所以才有了一个不雅的外号:“太空中最自私的怪物”。不过,事情也不是那么简单。出乎人们意料,黑洞这个“怪物”,有时候竟然还十分“慷慨”。这又是怎么一回事呢?原来,在20世纪70年代,英国科学家霍金等人以量子力学为基础,对黑洞作了更缜密的考察,结果发现黑洞会像“蒸发”那样稳定地往外发射粒子。考虑到这种“蒸发”,黑洞就不再是绝对“黑”的了。霍金还证明,每个黑洞都有一定的温度,而且质量越小的黑洞温度就越高,质量越大的黑洞,其温度反而越低。大黑洞的温度很低,蒸发也很微弱;小黑洞的温度很高,蒸发也很猛烈,类似剧烈的爆发。一个质量像太阳那么大的黑洞,大约需要\(10^{66}\)(即“1”后面跟着66个“0”)年才能蒸发殆尽;但是质量和一颗小行星相当的小黑洞,竟然会在\(10^{-22}\)(小数点后面21个“0”再跟上一个“1”)秒钟内就蒸发得干干净净!恒星级黑洞的形成及其周围的时空结构 黑洞是什么,黑洞是什么我们常爱说“天上星,亮晶晶”。这句话不错,满天的星斗除了几颗地球的兄弟姐妹星——行星之外,绝大部分都是象我们的太阳一样的,自己能够发光又发热的恒星,用“亮晶晶”来形容它们是名副其实的。天上所有的星星都是亮晶晶的吗?不是的。在40年以前,科学家们根据理论研究,预言了一种叫做“黑洞”的天体。顾名思义,黑洞看起来可就不是亮晶晶的了。那么,这名叫黑洞的,究竟是一种什么样的天体呢?黑洞是一种非常“奇怪”的天体。它的体积很小,而密度却极大,每立方厘米就有几百亿吨。假如从黑洞上取来小米粒那样大小一块物质,就得用几万条万吨轮船一齐拖才能拖得动它。密度这样大的物质,在我们地球上是根本不存在的。质量象太阳这样大的一颗恒星,如果变成一个黑洞的话,那么它的半径就得收缩为不到3公里才行。因为黑洞的密度大,所以它的引力也特别强大。大家都知道,由于地球的引力,踢出去的足球还会落到地球上,而速度很大的人造卫星,就能够克服地球的引力作用飞到太空去遨游。黑洞的情况和地球可就不太一样了。黑洞的引力极其强大,黑洞内部所有的物质,包括速度为每秒30万公里的光和其他各种辐射都逃脱不掉它的巨大引力而跑出黑洞。不仅如此,它还能把自己周围的光和其他物质吸引过来。黑洞就象一个无底洞,任何东西到了它那儿也都不用想再“爬”出来了。这样,我们看上去,黑洞确实就是黑的,什么都看不见。给它们命名为“黑洞”是再形象不过了。黑洞既然看不见,那么我们用什么办法来找到它们呢?这就得利用黑洞对于周围物质的巨大引力作用,还有它对于邻近的光线和其他辐射线的传播所产生的影响来找到它们了。然而,这个工作可不是轻而易举的。比如,天鹅座X-1是一个X射线双星。目前很多人都认为天鹅座X-1中的一个成员可能就是一个黑洞。从理论上分析是因为这个黑洞的巨大引力把它伙伴上面的物质不断地吸引过来,而这些被黑洞吸引的带电粒子,在它们源源不断流向黑洞的时候,就会发射出很强的X射线。天鹅座X-1到底是不是黑洞,天文学家们为了解决这个问题已经做了十几年的工作,但是,还没有得到一个比较确凿的观测证据。直到现在,黑洞还是一种科学假说,宇宙中究竟存在不存在黑洞,只有通过进一步的观测和研究才能得出结论。 世界上最大的光学望远镜,世界上最大的光学望远镜目前已经建成的最大的单镜面望远镜的口径都超过了8米,比如欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT),包括4台8.2米口径的望远镜,同时又可以和位于同一台址的4台1.8米口径的辅助望远镜构成威力更加巨大的望远镜阵。日本在夏威夷莫纳克亚山上建造的昴星团望远镜口径也达到了8.2米。美国、意大利、德国联合建造的大双筒望远镜(LBT)由两个口径分别为8.4米的镜筒组成,合成的聚光本领相当于一台口径11.9米的望远镜。更大口径的望远镜均采用多个六角形蜂窝状的镜面拼接成一个大镜面的方式。位于加那利群岛的加那利大型望远镜(GTC),口径为10.4米,由36块小镜面拼接而成,为目前世界上最大口径的光学望远镜。而预计2018年建成的欧洲极大望远镜(E-ELT)的口径将超过39米,将是世界上最大的望远镜。 世界上的时区是怎样划分的V5,世界上的时区是怎样划分的V5我们平常使用的时间,是以太阳在天空中的方位作标准来计量的。每当太阳转到天球子午线的时刻,就是当地正午12时。由于地球自转,地球上不同地点看到太阳通过天球子午线的时刻是不一样的。因而各个地方,根据太阳的方位定出的时间就各不相同。当英国伦敦是中午12点时,北京正值下午7时45分,上海为下午8时06分。这在科学技术发达的今天,是很不方便的。为了使用方便,人们把全球划分成24个时区。每个时区跨经度15°。英国原格林尼治天文台所在的时区,叫做零时区,包括西经7.5°到东经7.5°范围内的地区。在这个时区里的居民,都统一采用原格林尼治天文台的时间。零时区以东第一个时区,叫做东一区,从东经7.5°到22.5°,是用东经15°的时间作标准的。再往东,顺次是东二区、东三区……一直到东十二区。每跨过1个时区,时间正好相差1小时。在同一个时区里的时间,和真正按照太阳方位定出的时间相差不多(不超过半小时)。同样的道理,零时区以西,又顺次划分为西一区、西二区、西三区……一直到西十二区(西十二区就是东十二区)。全世界的居民,都包括在这24个时区里,每个时区里的时间是统一的,称为区时。时区与时区之间,只是小时数不同,分秒数还是相同的。这样,使用起来就方便多了。我国在格林尼治东面,使用的是东经120°的标准时间,属于东八区。日常在收音机里报告的“北京时间”几点,就是东八区的标准时间。在时区的划分上有时不能完全按照经度界限,要照顾到国界、地形、河流、岛屿等具体情况,由各个国家根据使用方便的原则加以划定。关键词:时区区时 世界上的时区是怎样划分的,"世界上的时区是怎样划分的我们平常使用的时间,是以太阳的方位作标准的。简单地说,每当太阳转到正南方向的那时刻(更严格地说,应该是太阳通过天球子午线的时刻),就是当地正午12点。大家知道,太阳在天空中每天东升西落的现象实际上是地球自转的反映。住在地球上不同地点的人,看到太阳通过天球子午线的时刻,是不一样的。因而各个地方,根据太阳的方位定出的时间,就各不相同。当英国伦敦是中午12点时,北京正值下午7时45分(即19点45分),上海为下午8时06分(即20点06分)。这在科学技术发达的今天,是很不方便的。为了使大家都有共同的标准,需要统一各地的时间。那么,可不可以全世界都使用一个统一的准标时间呢?全世界使用一个共同的时间,这在科学界早已经采用了。大家公认,英国格林尼治天文台的时间,就是全世界的标准时间,叫作“世界时”。然而,如果在日常生活中世界各国也都采用世界时,那就会出现一些不习惯的感觉。例如,北京的居民会看见,太阳在晚上10点钟升起。而太平洋上的中午,又正好是世界时的半夜。这不是黑(夜)白(天)颠倒了吗?为了弥补这个缺陷,人们把全球划分成24个“时区”。每个时区占据经度15度(全球共360度)。格林尼治天文台所在的时区,叫作零时区,包括西经7.5度到东经7.5度范围内的地区。在这个时区里的居民,都采用格林尼治天文台的时间。零时区以东的一个时区,叫作东一区,从东经7.5度到22.5度,是用东经15度的时间作标准的。再往东,顺次是东二区、东三区……一直到东十二区。每跨过一个时区,时间正好相差一小时(地球正好一小时旋转15度)。在同一个时区里的时间,和真正按照太阳方位定出的时间相差不多(不超过半小时)。同样的道理,零时区以西,又顺次划分为西一区、西二区、西三区……一直到西十二区(西十二区就是东十二区)。全世界的居民,都包括在这24个时区内,每个时区里的时间是统一的。时区与时区之间,只是小时数不同,分秒数还是相同的。这样,使用起来就方便多了。我国在格林尼治东面,使用的是东经120度的标准时间,属于东八区。日常在收音机里报告的“北京时间”几点,就是东八区的标准时间。在时区的划分上有时不能完全按照经度界限,要照顾到国界、地形、河流、岛屿等具体情况,由国家根据太阳经过某地子午线的时间来划定,因而有一些小出入。不过这对时间的统一影响不大。" 世界上第一位女航天员是谁,世界上第一位女航天员是谁世界第一位女航天员是前苏联的瓦莲金娜·捷列什科娃。1963年6月16日,她独自一人驾驶“东方6号”宇宙飞船进人太空,同两天前发射的“东方5号”宇宙飞船共同完成了太空编队飞行。在太空的三天三夜里,她驾驶的飞船围绕地球飞行48圈,航程约200万千米。两艘飞船于6月19日平安返回地面。捷列什科娃勇敢地驾驶飞船遨游太空,完成了好些生物医学和科学技术考察计划,她用自己的经历,证明了妇女也能在太空中正常生活和工作,开创了妇女进入太空的历史。1937年出生的捷列什科娃,自幼向往蓝天。中学毕业参加工作后,一边进函授技术学校学习,一边参加航空俱乐部的跳伞活动。自从加加林首航太空后,她和俱乐部的女友一起给航天部门写信,呼吁选派妇女参加航天飞行。1962年,经过严格的选拔,她终于加入到航天员队伍。为表彰捷列什科娃对航天事业的贡献,她获得了列宁勋章、齐奥尔科夫斯基奖章,国际航空联合会授予她“宇宙”金质奖章,国际妇女联合会选举她为副主席,月球背面的一座环形山(北纬28°,东经145°)也以她的名字命名。1963年8月,捷列什科娃与另一位航天员尼古拉耶夫结婚,组成了世界上第一个航天员家庭。1986年,这位当代的嫦娥,曾来到传说中嫦娥的故乡我国访问,引起了很大的轰动。关键词:航天员 人类为什么需要历法,"人类为什么需要历法历法是计量比日更长的时间间隔的法则。通俗地讲,就是计数日子的法则。在非常遥远的古代,人们就已感觉到一种十分明显的天文现象,即太阳的东升西落和由此造成的昼夜交替,人们顺应这种变化来安排自己的生活和生产,自然而然地过着“日出而作,日落而息”的生活。这样,人们形成了“日”的概念。可是光有“日”这一种单位是不够的。假如你刚满15岁,有人问你多大啦,你回答“我5478日了”,这会有多麻烦。可见历法中必须有比日更长的时间单位,它们就是“月”和“年”。最初的“月”是根据月亮的盈亏变化定出来的。“月有阴晴圆缺”,也就是指月相变化,差不多30天一个循环,是一种显著的天文现象,天文学上称之为“朔望月”。从地球上看,太阳在黄道上运行时,每个月经过一个星座的区域。图中太阳落在双鱼座天区更重要的是“年”,即四季交替的周期,天文学上称为“回归年”。约1万年以前,人类普遍地进入新石器时代,从以采集和狩猎为主过渡到以农耕和畜牧为主。农民和牧民必须知道时令,也就是季节的变化,才能掌握农作物或牧草和牲畜生长繁殖的规律。因此需要反映四季更迭的周期——年,这个周期长约12个月。可是,要确定年的精确长度就不那么容易了,因为天空中没有一个明确的标志显示年的变化。起初,人们根据四季交替引起的自然现象来定季节,如草地由黄返青,显示春天来到,白雪纷纷扬扬,表明冬季降临。可是,气候现象的发生有很大的不确定性,去年初雪与今年初雪的间隔,不会正好是1年。随着对天象观测的不断深入,到了大约6000年前,古人逐渐认识到太阳在星空背景上1年运行1周,这正是四季变迁的真正原因。于是,他们确定了天空中太阳在恒星背景上运行的轨迹——黄道,并在黄道上定出了春分那天太阳到达的位置——春分点。古巴比伦人更把黄道经过的天空区域分为12个星座,这就是黄道十二宫的来历。古人通过观测一年里不同时期的星空变化,测定回归年的长度,从起初大约360天,精确到后来的365天。13世纪意大利的一幅描绘农业生产的日历历法中有了“日”、“月”、“年”的单位之后,就有了一个问题:如何协调回归年、朔望月和日之间的安排。回归年通常是指从一年的春分到下一年春分的时间间隔,长度为365.2422日。朔望月是指月亮从一次朔到下一次朔,或从一次望到下一次望的时间间隔,平均长度为29.530?59日。由于回归年、朔望月和日三者之间没有公约数,所以就有了对年、月、日的各种不同的配合方法,于是产生了各种不同的历法。主要有阳历、阴历和调和两者的阴阳历。阳历又称太阳历,它以回归年的长度为基本单位,着重考虑如何安排l年中有多少日,现行公历是阳历的典型代表。阴历又称太阴历,它以朔望月的长度为基本单位,着重考虑如何安排l月中有多少日,并规定12个月为1“太阴年”。解决了协调“日”、“月”、“年”单位这一历法的基本问题后,原始的物候历便逐渐过渡到这种基于天文观测而编制的天文历。这也是人类历史上产生了真正意义上的天文学的重要标志。" 人类发明了哪些航天器,人类发明了哪些航天器20世纪50年代以来,越来越多的航天器闯人了寂静的太空。航天器是人类为达到某种用途发射到地球大气层外的人造天体。航天器分为载人航天器和无人航天器。当然,从数量上来计算,大部分航天器是无人航天器。如果按照轨道的范围来区分,航天器的活动范围也可以分为两类:一类是绕地球运行;另一类是在地球以外的空间飞行。无人航天器主要有两大类:一类是大家所熟悉的人造卫星;另一类是空间探测器。人造卫星是航天器中最庞大的家族,它的数量占航天器总数的90%。许多卫星是用于科学探测和科学实验的目的,所以叫科学卫星。科学卫星常常被用来对宇宙星球和其他宇宙现象作天文观测,以及作空间物理环境探测。由于太空中没有大气层的阻挡,在卫星上,不仅可以观测到天体发出的可见光,还能对它们辐射的所有电磁波进行全波观测,天文卫星往往是按照观测波段“分工”的,如红外天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星和γ射线天文卫星。科学卫星还经常被用来做科学实验,比如材料学、物理学、生物学和医药学中的许多实验,在地面上不能圆满完成,只有在太空的微重力环境中才能取得成功。许多新技术、新发明也需要到卫星上去做试验,比如新的遥感器,新的无线电频段传输,航天器的对接,等等。这种卫星称为技术试验卫星。应用卫星是人造卫星中的主要成员,它们和人们的生活紧密相关。应用卫星的种类繁多,有10多种,它们的数量最多,占卫星总量的四分之三,包括气象卫星、通信卫星、导航卫星、侦察卫星、地球资源卫星等。空间探测器是对月球和其他行星进行逼近观测或直接取样探测。所以,空间探测器要以比人造卫星更大的速度,摆脱地球引力的束缚,实现深空飞行。载人航天器包括宇宙飞船、航天飞机、空间站、轨道间飞行器。宇宙飞船是世界上最早发明的载人航天器,它属于一次性使用的航天器。宇宙飞船可以像卫星那样绕地球运行或登月飞行。宇宙飞船还担负着一项特殊的任务,就是充当空间站与地球间的往返运输器。航天飞机外形像一架大型飞机。它靠火箭发射,利用无损滑翔返回地面,所以可以重复使用。空间站是一种长期停留在太空的大型航天器,可供多名航天员在那里长期居住和工作。空间站里面具有一定的生产和实验的条件。轨道间飞行器是从空间站到其他航天器或从空间站到不同轨道位置空间站的载人运输工具。关键词:航天器载人航天器无人航天器人造卫星空间探测器宇宙飞船航天飞机空间站轨道间飞行器 人类宇宙观念的演变,人类宇宙观念的演变主要有以下四个阶段:一是古代朴素的宇宙观,例如所谓的“天圆地方”;二是地心说,认为大地是宇宙的中心,日月星辰都绕着大地转动;三是日心说,认为太阳是宇宙的中心,行星都环绕太阳运行,但对于恒星世界的认识进步不大;四是现代宇宙学说,其中居主导地位的大爆炸宇宙论认为,宇宙起源于大爆炸,而且至今仍在不断膨胀。 人类是怎样发现河外星系的,人类是怎样发现河外星系的夜空中除了点点繁星之外,还有形形色色的星云。早在200多年前,法国天文学家梅西耶就为当时发现的星云编制了星表。其中,编号为M31的星云在天文学史上有着重要的地位。初冬的夜晚,熟悉星空的人可以在仙女座内用肉眼找到它——一个模糊的斑点,俗称仙女座大星云。从1885年起,人们就在仙女座大星云里陆陆续续地发现了许多新星,从而推断出仙女座星云不是通常一团被动地反射光线的尘埃气体云,而一定是由许许多多恒星构成的系统,而且恒星的数目一定极大,这样才有可能在它们中间出现那么多的新星。如果假设这些新星最亮时候的亮度,和银河系中其他新星的亮度是一样的,那么就可以大致推断出仙女座大星云离我们十分遥远,远远超出了我们已知的银河系的范围。但是,由于用这种方法推测出来的距离很不可靠,因此也引起了争议。直到1924年,美国天文学家哈勃,用当时世界上最大的2.5米口径望远镜,在仙女座大星云的边缘找到了被称为“量天尺”的造父变星,利用造父变星的光变周期和光度的对应关系,才定出仙女座星云的准确距离为220万光年,证明它确实是远在银河系之外,也像银河系一样,是一个巨大而独立的恒星集团。现在,人们已经找到了数十亿个这样的恒星集团,并将它们统称为河外星系,简称星系。从河外星系的发现,可以反观我们的银河系。它仅仅是一个普通的星系,是千亿星系家族中的一员,是宇宙海洋中的一个小岛,是无限宇宙中很小很小的一个部分。关键词:河外星系仙女座大星云 人类是怎样首次登上月球的,人类是怎样首次登上月球的美国东部时间1969年7月16日,星期三,一个万里无云的好日子。上午9点半,庞大的“土星5号”运载火箭一声巨响,载着“阿波罗11号”宇宙飞船徐徐升上太空。150多万激动无比的人们赶到肯尼迪航天中心来观看发射,光是新闻记者就达3500人。随着飞船的升空,帽子、手杖、眼镜、钢笔都被抛上了天空,人们发狂般地跳跃喊叫,“上去了!上去了!”的声音震耳欲聋。远在华盛顿电视机旁的尼克松总统高兴地宣布:四天之后为月球探险的全国共庆日。并提议那天全国放假一天。三天后的7月19日下午,飞船到达月球上空,驾驶长柯林斯完成了最后的不允许出现丝毫偏差的轨道调整,使飞船在月球上空15千米处绕月飞行。7月20日,另外两名航天员阿姆斯特朗和奥尔德林登上了名叫“鹰”的登月舱,从飞船出发,随着制动减速火箭,“鹰”沿曲线轨道徐徐下滑,平稳地降落在月面上一个名叫“静海”的平原。经过6个半小时的准备后,身穿航天服的飞船船长阿姆斯特朗打开了飞船舱门,爬出舱口,在5米高的进出口台上呆上了几分钟,仿佛借以安定一下十分激动的心情似的。然后,他慢慢地沿着登月舱着陆架上的扶梯走向月面。为了使身体能适应只有地球1/6的月球重力环境,他在扶梯的每一个台阶上都要稍微停留一下,仅仅9级扶梯竟花费了3分钟!通过电视,地球上亿万人看到了阿姆斯特朗先是小心翼翼地把左脚踏上月面,然后鼓足勇气将右脚也踏在月面上。人类终于首次在另一个星球上留下了自己的脚印。此时,阿姆斯特朗手腕上的欧米茄手表指针正好指向晚上10点56分。当他向月面迈出第一步时,通过无线电向整个地球上的人类说出:“对于一个人来说,这只是一小步;但对人类来说,这是巨大的一步。”多么朴素而又激动人心的言语啊!19分钟后,奥尔德林也下到月面上来了。他们两人先是在月面上插上了一面美国国旗,然后留下一块金属纪念碑,上面写道:“公元1969年7月,来自行星地球上的人首次登上月球。我们是全人类的代表,我们为和平而来。”在月面停留的2小时21分钟里,他们完成了好几项科学试验,比如用招箔捕捉从太阳射出的稀有气体,设置测量月面震动的月震仪,安放一块0.186平方米的激光反射镜,用来测量地球与月球的精确距离,他们还采集了23千克的月球岩石和土壤。7月21日,阿姆斯特朗和奥尔德林完成考察任务后,进入登月舱的上升段,与在月球轨道上停留的柯林斯会合后,平安返回了地球。人类首次登月的壮举,将永载史册。关键词:“阿波罗11号”载人登月 人造卫星会掉下来吗,人造卫星会掉下来吗人造卫星在预定的太空轨道上运行,一般是不会掉下来的,因为地球对它的引力和卫星的离心力保持着一种平衡的状态。可是,卫星的轨道会因这样和那样的问题发生微妙的变化,如近地空间的空气阻力、太阳辐射的压力以及其他星球的引力等等,都会妨碍卫星的正常运行,致使卫星有掉下来的可能。为了保证卫星正常的运行姿态,科学家为卫星设计了自旋稳定的方案,也就是让它环绕自身的轴线快速地飞转。因为一个向前运动的物体,同时快速自转,运动的方向就不会受到外界的影响,运行姿态比较稳定。卫星的自旋稳定装置,是它尾部的一个小喷嘴。在卫星脱离最后一级火箭时,安在卫星尾部的小喷嘴就会喷出气体,使卫星快速地飞转。对于一些不适合通过自旋来保持稳定的卫星,另外设有自动纠偏系统,当卫星偏离轨道时,会适时作出反应,产生推力,让卫星正常运行。可是当航天器完成了它的使命,科学家就有可能人为地让它从太空掉下来,自动坠毁。不过这得考虑到地面上人和物的绝对安全。比如,著名的“和平号”空间站,近年来,由于设备老化,故障不断,自1999年8月到2000年4月,一直在无人状态下飞行。俄罗斯航天部门因不堪重负,曾决定让“和平号”空间站坠毁。庞大的航天器坠落,是一项复杂的工程。“和平号”的主舱及与其相接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体号”、“光谱号”、“自然号”等5个枪室组成了重达124吨的轨道联合体,它们坠落时不可能在大气层中完全烧毁,一旦碎片落入人口稠密的地区,后果就不堪设想。为了使“和平号”空间站安全坠落,俄罗斯计划在一切准备妥当以后,地面控制中心向“和平号”发出坠落指令,让它安全坠落在太平洋的无人区域。后来,这项坠毁计划并未实施。“和平号”空间站因经费到位,航天员经过70多天的努力,又一次修复并“唤醒”了“和平号”。预计它将继续工作2~3年,之后,“和平号”仍会安全坠落于太平洋。关键词:人造卫星“和平号”空间站 什么叫“干支”纪年,什么叫“干支”纪年你看过《甲午风云》这部电影吗?你在历史中读到过“戊戌变法”和“辛亥革命”这类名称吗?“甲午”、“戊戌”、“辛亥”,都是年份的名称,这种记述年份的方法叫做“干支”纪年。为什么叫做“干支”纪年呢?对于这个问题,我们不妨先从现在的纪年方法谈起。我们现在用的是公元纪年,是目前世界上一般通行的纪年方法,它以耶稣诞生这一年起算。在我国古代,有两种纪年的方法。一种是以封建王朝的年份来纪年的。例如,唐太宗(李世民)的年号叫贞观,他在公元627年做皇帝,这一年就叫贞观元年。玄奘赴西域取经在公元629年,这一年便是贞观三年。又如明朝最后一个皇帝思宗(朱由检)的年号是崇祯,崇祯自缢死亡的一年,是崇祯十六年。这样的纪年法,必须非常熟悉封建王朝的各个朝代和年号,计算起来很麻烦。而且遇有纪年方法不统一的时候,例如三国时,魏、蜀、吴三国各有各的年号,照哪一个纪年好呢?因此,这种纪年方法很不方便。我国古代另有一种比较科学的纪年法,叫做“干支”纪年。“干支”就是天干与地支的合称。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,这十个字叫“天干”;子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥,这十二个字叫“地支”。天干的十个字和地支的十二个字,依次搭配,如“甲子”、“乙丑”、“丙寅”、“丁卯”……这样配合成60组,循环使用,就叫做“六十花甲子”。用这样的方法来纪年,每60年循环1次,再配以一定的王朝年号等等,前后所隔年份,就比较清楚,容易计算。比如,1898年的维新运动,叫做戊戌变法;1911年孙中山先生领导的民主主义革命,通常叫辛亥革命;1894年,北洋水师抗击日本侵略的海战,称甲午海战。1961年是辛丑年,1971年是辛亥年,1981年是辛酉年……从它们的排列可以知道,凡是表示“天干”的前一个字相同时,一定是相隔10年的整倍数;而表示地支的后一个字相同时,如甲子与丙子,一定是相隔12年的整倍数。因为10与12的最小公倍数是60,所以天干、地支两字完全相同的年份,一定相差60年的整倍数。这种纪年法,虽然还不及公元纪年法方便彻底,但由于我国历史上用得很多,所以我们应该了解。我国习俗上的生肖,就是以地支来计算的。它们的对应关系是:子一鼠,亥一猪,戌一狗,酉一鸡,申一猴,未一羊,午—马,巳一蛇,辰一龙,卯一兔,寅一虎,丑一牛。所以在实际生活习惯上,“干支”纪年也还有用处。关键词:“干支”纪年公元纪年天干地支生肖 什么叫做“干支”纪年,"什么叫做“干支”纪年你看过“甲午风云”这部电影吗?你在历史中读到过“戊戌变法”和“辛亥革命”这类名称吗?“甲午”、“戊戌”、“辛亥”,都是年份的名称,这种记述年份的方法叫做“干支”纪年。为什么叫做“干支”纪年呢?对于这个问题,我们不妨先从现在的纪年方法谈起。我们现在用的纪年方法,是公元纪年。这是现在世界上一般通行的纪年方法,它是以耶稣诞生这一年起算的。在我国古代,却另有两种纪年的方法。一种是以封建皇朝的年份来纪年的,譬如唐太宗(李世民)的年号叫贞观,他在公元627年做皇帝,这一年就叫贞观元年。玄奘赴西域取经在公元629年,因为公元627年是贞观元年,在这以后的三年中没有改过年号,因此就把这一年叫做贞观三年。又如明朝最后一个皇帝思宗(朱由检)的年号是崇祯,崇祯自缢死亡的一年,是崇祯十六年。这样的纪年法,必须非常熟悉封建皇朝的各个朝代和年号,计算起来很麻烦。而且遇有纪年方法不统一的时候,譬如三国时,魏、蜀、吴三国各有各的年号,照哪一个纪年好呢?各人有各人的纪法,很不方便。因此我国古代另有一种比较科学的纪年法,叫做“干支”纪年。“干支”就是天干与地支的合称。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,十个字叫“天干”,子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、酉、戌、亥,十二个字叫“地支”。天午的十个字和地支的十二个字,依次搭配,如“甲子”、“乙丑”、“丙寅”,“丁卯”……这样配合成六十组,循环使用,就叫做“六十花甲子”。用这样的方法来纪年,每六十年循环一次,再配以一定的皇朝年号等等,前后所隔年份,就比较清楚,容易计算,譬如1898年资产阶级改良主义者的维新运动,叫做戊戌变法,因为1898年是戊戌年;而1958年又是戊戌年,它们刚好相隔60年。又如1911年孙中山先生领导的民主主义革命,通常叫辛亥革命,因为1911年是辛亥年,到1971年又是辛亥年。“甲午”海战的“甲午”指的是1894年,到1954年和2014年又是甲午年。1961年是辛丑年,1971年是辛亥年,1981年是辛酉年。从它们的排列,可以知道凡是天干的两字相同时(如辛亥、辛丑与辛西),一定是相隔10年的整倍数;地支的两字相同时,如甲子与丙子,一定是相隔12年的整倍数。因为10与12的最小公倍数是60,所以天干、地支两字完全相同的年份,一定相差60年的整倍数。这种纪年法,虽然还不及公元纪年法方便彻底,但由于我国历史上用得很多,所以我们应该了解。在我们习俗上的“生肖”,也是以地支来计算的,所以在实际生活习惯上,也还有用处。现在各种报纸和日历上,也都注明了农历年份的干支。如果你要计算某一个公元年的干支年,或者是你已经知道了某个干支年,要求出它的公元年,应该怎样计算呢?要计算公元年的干支年,这需要记住一个公元年的干支年,例如:1803年、1863年、1923年都是癸亥年,那么,1965年是什么干支年就可以计算出来。因为1965—1923=42,用天干数10去除42,余2;用地支数12去除42,余6。根据天干、地支的次序,第二个天干是乙,第六个地支是已,因此1965年是乙巳年。要计算干支年的公元年,这需要懂得干支年是属于哪一个周期,例如:辛丑条约,我们知道它大约发生在二十世纪初期,因此是属于1863年以后的这一周期内。就用天干辛的序数8乘以6,再减去地支丑的序数2乘以5,得到38,所以辛丑条约是发生在1863+38=1901(年)。同样可知戊戌变法是发生在:(5×6-×+60)+1863=1898(年)。辛亥革命是发生在:(8×6-12×5+60)+1863=1911(年)。上面两式中为什么要加60呢?这是因为减数所得到的数是负数的缘故。" 什么叫全波天文学,什么叫全波天文学望远镜从发明到现在,还不到4个世纪。今天,光学望远镜口径之大,威力之强,是当初的望远镜所不能相比的。尽管如此,光学望远镜的主要任务,仍是把天体射到地球上来的可见光收集起来,作为进一步研究它的形态、运动、结构以及物理状态、化学组成等的资料。可见光的波长在400~700纳米(1纳米=10-9米)之间。如果把地球周围的大气比作是一堵墙,可见光就是它上面的一条很窄很窄的“窗缝”。可别小看这条“窗缝”,300多年来,光学天文学的发展和取得的一批又一批成果,都是通过这条“窗缝”观测得来的。可见光是电磁波的一种。电磁波家族中有好些成员,依照波长的长短排列起来,那就是:无线电波(或射电波)波长约30米~1毫米红外线波长1毫米~700纳米可见光波长700~400纳米紫外线波长400~10纳米X射线波长10~0.001纳米γ射线波长小于0.001纳米天体几乎都有这些电磁射辐,只是强弱程度不同罢了。为什么地面上接收不到它们呢?主要原因是被大气这堵“墙”给“挡驾”了。我们能够观测到的,大体上在300~1000纳米的范围内,仅此而已。20世纪30年代开始,科学家发现大气“墙”上还有另外一个“窗口”——射电窗口。从那时起,射电天文学很快发展起来了,它所描绘的自然是天体的射电图像。40年代以后,由火箭携带仪器在数10千米以上的高空,拍得了太阳的紫外线光谱,发现了它的X射线辐射等。1957年10月4日,第一颗人造地球卫星发射成功,为空间天文观测开辟了新纪元。随着人造卫星、宇宙飞船、天空实验室等发射成功,无异是在地球大气“墙”之外建立了一个个轨道天文台,它们不仅可以进行光学和射电观测,还能观测到天体的紫外线、X射线、γ射线辐射,促使紫外天文学、X射线天文学,γ射线天文学相继诞生和迅速发展。红外天文学于19世纪40年代出现,而后一直处于停滞状态,直至20世纪60年代才获得新生。现在,天文学已经从只能观测可见光,发展到了可观测全部电磁辐射的全波天文学时代。关键词:电磁波全波天文学 什么情况下,太阳不会升起来,什么情况下,太阳不会升起来太阳每天升起,有太阳不露面的时候吗?有的!每年的春分日,太阳直射赤道,南极点就开始出现极夜,太阳不再升起。从这天起,南极圈内极夜的范围逐渐扩大,到了夏至日,太阳直射北回归线时,整个南极圈内都见不到太阳升起。反之,每年从秋分日开始,北极点出现极夜,太阳不再升起。从这天起,北极圈内极夜的范围逐渐扩大。到了冬至日,太阳直射南回归线,整个北极圈就都见不到太阳升起了。 什么是“3K宇宙背景辐射”,什么是“3K宇宙背景辐射”1964年,美国贝尔电话公司年轻的工程师——彭齐亚斯和威尔逊,在调试他们那巨大的形天线时,出乎意料地接收到一种无线电干扰噪声。在天空中的任何方向上都能接收到这种噪声,各个方向上信号的强度都一样,而且历时数月而无变化。难道是仪器本身有毛病吗?或者是栖息在天线上的鸽子引起的?他们把天线拆开重新组装,依然接收到那种无法解释的噪声。这种噪声的波长在微波波段,对应于有效温度为3.5K的黑体辐射出的电磁波。他们分析后认为,这种噪声肯定不是来自人造卫星,也不可能来自太阳、银河系或某个河外星系射电源,因为在转动天线时,噪声强度始终不变。后来,经过进一步测量和计算,得出辐射温度是2.7K,一般称之为3K宇宙微波背景辐射。这一发现,使许多从事大爆炸宇宙论研究的科学家们获得极大的鼓舞。他们认为,150亿~200亿年前宇宙大爆炸后,我们的宇宙从最初的高温状态膨胀到现在,已经很冷了,根据计算,大爆炸后的残余辐射量很小,相应的温度大约是6K。而彭齐亚斯和威尔逊等人的观测结果竟与理论预言的温度如此接近,正是对大爆炸宇宙论的一个非常有力的支持!这是继1929年哈勃发现星系谱线红移之后的又一重大的天文发现。宇宙背景辐射的发现,为观测宇宙开辟了一个新领域,也为各种宇宙模型提供了一个新的观测约束,它因此被列为20世纪60年代天文学四大发现之一。彭齐亚斯和威尔逊于1978年获得了诺贝尔物理学奖。瑞典科学院在颁奖决定中指出:这一发现,使我们能够获得很久以前宇宙创生时期所发生的宇宙过程的信息。关键词:宇宙背景辐射大爆炸宇宙论 什么是“地球之音”,什么是“地球之音”1977年8月和9月,人类成功发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”探测器,再次向“外星人”作了更详细的“自我介绍”。这次,它们各自携带了一张称为“地球之音”的唱片,上面录制了丰富的地球信息。这两张唱片都是镀金铜质的,直径为30.5厘米。唱片上录有115幅照片和图表,35种各类声音,近60种语言的问候语和27首世界著名乐曲等。115幅照片中包括我国八达岭长城,以及中国人围坐在圆桌旁吃筵席的情景。此外还有太阳系、太阳在银河系中的位置和银河系大小等示意图,卫星、火箭、望远镜等仪器设备和各种交通工具的图片,等等;35种声音包括风、雨、雷电声,火箭起飞和交通工具行驶时的声音,以及成人的脚步声和婴幼儿的哭笑声;60种问候语中有3种是我国南方的方言,即广东话、厦门话和客家话;27首著名乐曲中有贝多芬的交响曲,脍灸人口的圆舞曲,以及用古琴演奏的中国乐曲《流水》,等等。两张唱片将在何时、被哪颗星球上的智慧生物捡拾到呢?我们不得而知。从它们现在飞行的方向来看,公元4万年时,“旅行者1号”将从一颗很暗的星(AC+793888)附近飞过,而“旅行者2号”将在公元35.8万年时飞越天狼星。如果在这些星及其附近空间存在智慧生物的话,它们有可能被截获。那些肩负重任的探测器,在宇宙中与“外星人”相遇的机会少得可怜,它们有可能要在茫茫宇宙中遨游几十万年、几百万年甚至上亿年。为了保护这些地球信息不受损坏,完好地到达宇宙深处可能存在的智慧生物手里,唱片外面还包了一层特制的铝套,可使唱片保存10亿年而不毁坏。关键词:地球之音“旅行者号”探测器外星人 什么是“通古斯”之谜,什么是“通古斯”之谜1908年6月30日上午7时许,在俄国西伯利亚中部通古斯地区,一个比太阳还要耀眼夺目的火球,沿着大约275度的方位角呼啸着从天而降,顷刻之间,一声炸雷,震耳欲聋。爆炸的巨响传到千里之外,发出的冲击波把方圆100千米内所有房屋的门窗玻璃震坏,甚至远在三五百千米之外的人畜,也被突然一击打倒在地。2000多平方千米的森林树木轰然倒下,大火使周围成为一片焦土。世界上所有的地震仪都记录下一段异乎寻常的曲线。这是20世纪初,也是人类有史以来“亲眼目睹”的最大的一次“爆炸”。据估计,爆炸威力相当于数千万吨“TNT”烈性炸药,或者说,与几千颗1945年8月投掷在日本广岛的原子弹的威力不相上下。究竟是什么东西在通古斯爆炸了呢?人们首先想到的是陨星。1927年,前苏联科学院组织了以库利克教授为首的考察队,去爆炸现场进行实地调查。一般情况下,陨星坠落的中心区域总有一些大小不等的陨星坑,在附近可以捡到大量的陨星碎片。这里的情况却完全不同,既无大陨星坑,也没有陨星碎片。考察队挖了好几十米深,仍然是一无所获。奇怪!陨星哪里去了?正当科学家百思不得其解之际,前苏联著名科幻作家卡萨采夫大胆地提出一种新颖的假说。他在一篇小说中提出了自己的看法:通古斯事件是一艘来自地球之外的核动力宇宙飞船“失事”造成的。但是,现实的调查却给核爆炸说浇了一瓢冷水,因为科学家没有找到该地区在1908年受到核辐射的证据。1958年,前苏联科学家对出事地点再度进行了考察。终于发现,该地区土壤中含有铁质陨星尘微粒,其中含有7%~10%的镍,而地球上铁矿中的镍含量最高也不会超过3%。后来,别的考察队又从当地沼泽灰泥土中发现了一些玻璃陨体、金属颗粒、硅化物颗粒和很小的金刚石颗粒,而这些物质正是彗星或小行星等行星际小天体的典型化学成分。从而证实通古斯事件的“肇事者”可能是某颗彗星的碎片,或者说是一颗小行星,它的直径约100米,质量在百万吨以上。当它以30千米/秒的速度撞入地球,因与地球大气剧烈作用,温度升高到几千摄氏度乃至上万摄氏度而发生爆炸,造成了震惊世界的通古斯事件。由于爆炸发生在高空,因而就没有在地面上留下陨星坑。关键词:通古斯事件陨星 什么是“阿波罗”登月计划,什么是“阿波罗”登月计划“阿波罗”登月计划也称“阿波罗”工程,是20世纪60~70年代美国组织和实施的一项载人登月工程。阿波罗是古希腊神话中太阳神的名字,他和月亮女神阿尔特米斯是双胞胎,所以,美国人用“阿波罗”作为登月计划的名字。“阿波罗”工程的目的是实现载人登月飞行,并对月球进行实地考察。“阿波罗”工程是世界航天史上的一个重要里程碑,它把人类的足迹移上了另外一个星球。工程始于1961年5月,至1972年12月结束,共组织了2万家企业、200多所大学和80多个研究机构约30多万人参加,历时11年,共耗资255亿美元。“阿波罗”工程包括运载火箭——“土星5号”和载人飞船——“阿波罗号”飞船两大部分。飞船总重45吨,由指挥船、服务舱和登月舱三部分组成。从1966年起,“阿波罗号”飞船共发射了17艘:“1号”至“3号”为试验用的模拟飞船;“4号”至“6号”为无人飞船;“7号”至“10号”为绕地球或月球轨道的载人飞船;“11号”至“17号”为载人登月飞船。1969年7月21日,“阿波罗11号”飞船在月球静海西南角着陆,航天员阿姆斯特朗首先走下登月舱踏上月面,成为第一个到达月球的人。“阿波罗”工程总共把6艘飞船送到月球,12位航天员在月面上停留,使人类对月球的了解大大前进了一步。在这成功的六次登月中,航天员们总计在月面上停留了约300小时,其中“阿波罗17号”飞船在月面上停留的时间最长,达到75小时。他们总共采集了385千克的岩石和土壤标本,这些标本分别采自月海和月球环形山。“阿波罗12号”从环月轨道上将登月舱上升段射向月面,进行了人工“陨星”撞击试验,引起月震达55分钟之久。“阿波罗15号”和“河波罗16号”在环月轨道上各发射出1颗月球卫星。“阿波罗15号”、“16号”和“17号”的航天员,还驾驶月球车在月面活动和采集岩石。这些情景都适时通过电视传回地球,让亿万地球上的人同享新奇与欢乐。关键词:“阿波罗”登月计划“阿波罗号”宇宙飞船 什么是中子星,什么是中子星我们知道,物质通常是由各种原子构成的,而原子又是由原子核和绕其运动的电子组成。原子核是非常致密的,由带正电的质子和不带电的中子紧密结合而成。1932年,英国物理学家查德威克发现中子以后,前苏联物理学家朗道就大胆地预言了宇宙中可能存在一种星球,是直接由中子组成的。30多年后,天文学家发现了脉冲星,并确认它就是中子星,从而证实了这一天才的预言。中子星是一种非常致密的天体,它自身的万有引力可将相当于一个太阳质量的物质压缩在半径仅仅为10千米的球体内。也就是说,一匙中子星的质量差不多相当于地球上一座大山的质量。那么,这样一种奇特的天体是如何形成的呢?一般认为,在大质量恒星的“晚年”,会有一次可怕的超新星爆发,原来星球中的大部分物质被抛射到宇宙空间,剩下的物质急剧收缩,在星体内部产生了极大压力,把原子的外层电子挤到原子核内,核内的质子与电子结合,形成异常紧密的中子结构物质。如此说来,中子星原来是小得可怜的、密集的、没有生气的星体残骸。中子星结构图关键词:中子星脉冲星超新星爆发 什么是光子火箭,什么是光子火箭为了提高火箭在宇宙航行中的飞行速度,科学家一直在寻找新的能源。1953年,一位德国科学家提出了光子火箭的设想。光子,就是构成光的粒子。当它从火箭的尾部喷出来的时候,就具有光的速度,每秒可以达到30万千米。如果用光子来作为火箭的推力,我们到达太阳的近邻——比邻星就只要4~5年的时间,那有多好!可是,光子火箭的设想还只是停留在理论上,制造它的困难在于它的结构。我们已经知道,原子是物质化学变化中最小的微粒,原子又是由带正电的原子核和围绕原子核运动的带负电的电子组成的。原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。质子、中子和电子还可以分成许多微小的粒子,如中微子、介子、超子等等。科学家还发现,宇宙中还存在着和这些粒子对应的、电荷相等而符号相反的粒子,如带正电的“反电子”、带负电的“反质子”等,这些粒子被称为“反粒子”。科学家预言,在宇宙空间还存在着“反粒子”组成的“反物质”,当粒子与“反粒子”、物质和“反物质”相遇的时候,就会发生湮灭,同时就会产生大得惊人的能量:500克的粒子和500克的“反粒子”湮灭,所产生的能量就相当于1000千克铀核反应时释放的能量。如果我们把宇宙中存在的丰富的氢收集起来,让它和其“反物质”在火箭发动机内湮灭,产生光子流,从喷管中喷出,从而推动火箭,这种火箭就是“光子火箭”,它将达到光的速度,以30万千米/秒的速度前进。虽然湮灭得到的能量十分诱人,科学家在实验室里,也已获得了各种“反粒子”,如“反氢”、“反氚”和“反氦”。但是,它们瞬息即逝,无影无踪。按目前的科学技术水平,不可能将它们贮存起来,更难以用于推动火箭的飞行。然而,科学家还是乐观地认为,光子火箭的理想一定会实现。他们设想,在未来的光子火箭里,最前面的是航天员工作和生活的座舱,中间是粒子和“反粒子”的贮存舱,最后面是一面巨大的凹面反射镜。粒子和“反粒子”在凹面镜的焦点处相遇湮灭,将全部的能量转换成光能,产生光子流。凹面镜反射光子流,推动火箭前进。当然,在这样的光子火箭里,航天员的座舱必须有防辐射保护。否则,航天员的生命就会受到伤害。关键词:光子火箭反粒子反物质湮灭 什么是全球定位系统,什么是全球定位系统不论在地球什么地方,只要你从口袋里拿出一只像手机大小的设备,就可以知道你现在所处的精确位置,以及此刻的精确时间。这并非神话,它就是全球定位系统(简称GPS)。1973年,美国国防部根据军事上的需要,开始部署了一种卫星无线电定位、导航与报时的系统,即GPS,并于1992年全部建成。GPS是由导航星座、地面台站和用户定位设备三部分组成。导航星座包括24颗卫星,其中21颗卫星是工作星,3颗作为备用星,它们均匀分布在6条轨道上,轨道高度约2万千米,倾角55°,运行周期为12小时。这种卫星的分布方式,可以保证地球上任何地点的用户,随时都能实现三维坐标的精确定位。手机大小的用户设备即GPS接收机,由天线、接收机、信号处理器和显示器组成,能同时接收4颗卫星发射的导航信号,经过对信号到达时的测量、数据解调处理和计算,得出用户本身所处的位置坐标和运动速度,位置精度可达到15米,测速精度为0.1米/秒,授时精度为10-7秒(民用用户的定位精度稍差,约100米)。GPS的主要和最初用途,是为美国在世界各地的三军部队及其武器装备、低地球轨道上的军用卫星提供定位导航服务。在1991年的海湾战争中,以美国为首的多国部队首次将GPS应用于实战,为战斗机、轰炸机、运输机、坦克部队、扫雷部队、后勤运输车队定位导航,发挥了极其重要的作用。当前,GPS除了军用之外,已扩大到民用的很多方面,世界处处都有它们的踪迹。大洋中的轮船、蓝天上的飞机、高山上的地质勘探队……甚至在一般的出租车上,GPS都正在大显神通。关键词:全球定位系统GPS 什么是双星,什么是双星如果用天文望远镜观察星空,你会发现天空中有许许多多成双成对的恒星,它们彼此的位置靠得很近,显得十分“亲密”。我们把这种位置靠得很近的两颗恒星称为双星。可以说,天上的恒星也喜欢成对结伙,“单身族”并不占优势。当然,同样是双星,情况也各不相同。有的是一颗恒星绕另一颗恒星运动,依靠万有引力相互维系,这叫物理双星;有的双星则仅仅是投影关系,看起来靠得很近,实际上相距甚远,没有物理联系,可谓“貌合神离”,这叫光学双星。我们通常所说的双星指的是物理双星,对于不同的物理双星来说,它们两颗子星之间的距离差别也可以很大。比如有一种“密近双星”,两颗子星彼此靠得非常近,可算是恒星世界的“铁哥们”,它们之间可以发生一些复杂的相互作用过程,产生潮汐影响,甚至会出现气体物质从一个子星流向另一个子星的现象。夜空里有许多著名的双星。比如,天狼星、南门二、南河三、北河二、心宿二、角宿一等都是双星。其中天狼星又属目视双星,也就是通过天文望远镜才能看到它们的双星关系。绕天狼星运动的伴星是一颗白矮星。“角宿一”则属分光双星,即只有通过分析光谱线变化才能确知它们是双星,而用望远镜目视观测是分辨不出来的。在恒星世界中,双星是普遍现象。另外,还有不少三五成群的恒星形成相互有物理联系的小集团,统称为聚星。在太阳附近空间的恒星,估计约有半数或半数以上都是双星或聚星的成员。关键词:双星物理双星光学双星密近双星聚星 什么是太阳元素,什么是太阳元素氦是地球上最轻的元素之一,仅次于氢。在化学元素周期表里它排列在第2位,符号是He。氦的英文单词是“Helium”,来源于希腊文单词“Helios”,意思是“太阳”。氦也被叫做“太阳元素”。氦与太阳究竟有什么关系?这得从1868年8月18日的一次日全食说起。当时,法国科学家詹森来到印度观测日全食,他发现在日琪的光谱中有一条明亮的黄线,不能与已知的其他元素光谱中的黄线对应起来。第二天,他抱着忐忑不安的心情又一次去观测太阳,使他兴奋而又惊讶的是,那条陌生的黄线还在原来的位置上。于是,詹森立即给法国科学院写信,报告自己的发现。英国科学家洛基尔在本土进行观测时,也发现了那条黄线。他于10月20日也给法国科学院写信报告自己的观测结果。真是无巧不成书!两个关于同一件事的报告,在同一个时间到达法国科学院,并于10月26日同一天在会议上进行宣读。当时,黄线被认为是一种太阳所特有的地球上不存在的新元素,于是,人们就叫它Helium,即太阳元素。太阳元素在地球上被找到,已经是27年以后的事了。1895年2月,英国著名化学家雷姆塞正忙于测定化学元素氩的各项物理性质,氩是他上一年刚发现的,也是最早被发现的惰性元素。他的朋友善意地提醒他,过去有人在做钇铀矿的实验时,也曾得到过一些不助燃、又不自燃的气体,请他注意一下,这种气体是否就是氩。雷姆塞觉得朋友的提醒是很有道理的,当他用分光镜检查从钇铀矿得来的气体时,发现这根本不是氩,它的光谱里有一条明亮黄线和几条其他颜色的线,与氩的光谱线根本不一样。雷姆塞起先以为这条不明身份的黄线是由钠元素发出的,可能是在实验时,不小心把盐(氯化钠)之类的东西混进去了。经过仔细检查和反复实验,那条黄线还在老地方。为了彻底弄清黄线的来龙去脉,他干脆把几粒钠盐放到盛有钇铀矿气体的玻璃管里去,看看表征钠盐的黄线会不会与先前的那条黄线重叠起来。结果,气体光谱里同时出现了代表钠的黄线和那条令人费解的黄线。这时,雷姆塞想到了27年前詹森和洛基尔在太阳光谱中发现的那条黄线,难道地球上的钇铀矿里也有太阳元素?经过大量实验验证,事情终于水落石出,太阳元素与钇铀矿里得来的气体,确确实实是同一种元素——氦。关键词:氦太阳元素 什么是太阳风,什么是太阳风太阳也“吹风”,这就是太阳风。太阳风的名称是20世纪50年代提出来的,关于它的可能存在,好几百年前就有人这么想了,直接证据就是彗星的尾巴。在任何时候和任何情况下,彗星的尾巴总是背着太阳。换句话说,在彗星接近太阳时,好像是彗头在前拉着彗尾一起前进;在彗星离开太阳时,好像是彗尾在前拉着彗头一起离开太阳。彗尾总是冲着与太阳相反的方向延伸,根据这一现象,许多人相信,一定是太阳上在“吹风”,将彗尾“吹”向背离太阳的方向。人们还进一步推测,太阳风是从太阳上辐射出的带电粒子。20世纪50年代末,美国天文学家帕克正确地描述了来自太阳的这股“风”。他认为:太阳大气的最外层——日冕没有明确的边界,而是处于持续不断的膨胀状态,使得高温低密度的粒子流,高速而稳定地“吹”向四面八方。几年之后,利用人造地球卫星等所作的观测,完全证实了太阳风的存在。这股“风”可以一直吹到我们地球,在地球轨道附近,人们测得的太阳风的速度为450千米/秒左右。在太阳活动较强时,其速度还会成倍地增加。太阳风是股极为稀薄的风,比地球实验室所能制造的真空还要“真空”得多。速度那么大的太阳风能“吹”多远呢?考虑了空间各种物质成分对它的可能影响之后,科学家推算出它大致会“吹”到25~50个天文单位(1天文单位约为1.5亿千米),也许还更远些。太阳风对研究行星磁层中出现的各种物理过程、行星际磁场的结构,特别是地磁扰动等现象,是一个非常重要的因素,只是现在对太阳风的观测和研究还很不够,对它本质的了解还需做大量的工作。关键词:太阳风彗尾 什么是太阳黑子,什么是太阳黑子光辉的太阳表面,常常会出现黑色的斑点——黑子。在风沙蔽日、阳光减弱的日子里,甚至用肉眼就能看见。世界上公认的最早有关黑子的记录,记载在我国史册《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。这要比欧洲人发现黑子早800多年。黑子实际上是太阳表面上的风暴,是一个巨大的旋涡状气流。一个发展完全的黑子,有个较暗的近似圆形的中央核,叫“本影”;它的外面绕着一圈较亮的纤维状的影子,叫“半影”。黑子其实并不黑,温度在4500℃左右,比沸腾的钢水还要热得多。因为它比周围6000℃的高温低了1500℃左右,相比之下,看起来就像是黑色的斑点。小黑子的直径在1000千米上下,大黑子特别是黑子群,直径可达10万千米以上。人们发现,太阳上黑子出现的多少有一定的规律:黑子的数目逐年增加,增加到极大以后,又一年年减小,从黑子数极小年到下一个黑子数极小年的平均时间间隔约11年,称为一个太阳活动周期。太阳黑子出现的多少,已被认为是太阳活动强弱的标志。太阳黑子还有一个明显的特征,就是黑子在日面上的分布绝大多数出现在太阳赤道两侧8°~35°的范围内。早在1908年,美国天文学家海耳发明了一种观测和测量太阳黑子磁场的方法。用这种方法,海耳等人发现黑子普遍具有比较强的磁场,有趣的是,黑子磁场的磁性有着复杂而规律的变化,变化周期是22年。这一发现被后来的许多观测所证实。海耳等人根据对黑子磁场极性变化的观测结果,于1919年提出太阳黑子活动的完整周期应是11年的2倍,即22年。它常被称为“磁极转换周期”,简称“磁周期”,或叫它“海耳定律”。关键词:太阳黑子太阳活动周期海耳定律 什么是宇宙射电,什么是宇宙射电一提到射电,人们总觉得它是一个深奥、抽象的科学名词。其实,它就是我们日常生活中常接触到的无线电波。我们知道,电台、电视台、通信发射台等都是通过发射无线电波来传播信号。宇宙射电,顾名思义就是从宇宙中的天体上发射出的无线电波。在20世纪初,就有人预言可能接收到天体发射的无线电波,但由于技术上的限制,直到1931年,美国一位无线电工程师央斯基,在研究无线电波对远距离通信的干扰时,发现了来自银河系中心的无线电波,人们才对天体发射的无线电波注意起来了。第二次世界大战后,这一专门研究来自宇宙无线电波的天文学分支——射电天文学,一日千里地发展了起来,并取得了辉煌的成就。20世纪.60年代天文学的四大发现:类星体、脉冲星、复杂的星际分子和宇宙背景辐射,都是射电天文观测的贡献。无线电波具有一些光波没有的特点,这在探索宇宙奥秘中有特殊的用处。一是它的波长比可见光要长100万倍左右,因而一些宇宙尘埃对光波说来,是个庞然大物,可以将光波挡住,而对无线电波来说,却不算太大,无线电波可以轻而易举地绕过这些宇宙尘埃继续传播。无线电波的另一个特点是,任何物体不管它的温度多低,只要在绝对零度(-273℃)以上就能发射无线电波。而物体要能发出光波,则必须达到很高的温度,如果物体的温度低于2000℃就“看不见”了。在广阔的宇宙空间,有许多温度很低的物体,我们虽然看不见它们,但它们都能发射无线电波,我们就可以通过收集、观测这些无线电波来研究它们。此外,很多天体上由于发生一些特殊的天体现象,能发射大量的无线电波,有的“射电星系”能发射比我们的银河系强1000万倍的无线电波,使我们能在远离100亿光年的距离上发现它,而用目前最大的光学望远镜,无论如何是找不到它的。我们喜欢把光学望远镜比作天文学家的“千里眼”,那么射电望远镜就可比作天文学家的“顺风耳”。它能“听”到宇宙中无数无线电台——射电源发出的“广播”,现在已经找到几万个这种“电台”,其中大部分还不知道它是什么。被认出来的有超新星的残骸、银河系中的星云、一些特殊形状的河外星系、快速旋转的中子星、活动星系核……目前,天文学家有了射电望远镜作为“顺风耳”,已经能“听”到100亿光年甚至更远处宇宙间的“窃窃私语”,这些无线电波都是天体在100亿多年前发出来的。这就是说,我们观测的天体越远,就越可能看到宇宙更早的面貌。此外,人类在寻找地球以外的生命时,也利用射电望远镜向太空发出一些有规律的无线电波,希望宇宙中的其他智慧生物能接收到它们。同时,我们也在认真地搜寻来自宇宙的射电波,希望能“听”到地球以外智慧生物的“声音”。关键词:无线电波宇宙射电射电天文学射电望远镜射电源 什么是宇宙线,什么是宇宙线大自然向我们展示了五光十色的复杂景象,各式各样从空间深处投向地球来的射线,给我们带来了探索宇宙奥秘的钥匙。宇宙线与从天体传来的可见光线不同,是一种人眼看不见的射线。在进入地球大气层以前,这些宇宙线称为原始宇宙线。它们是由各种元素的原子核构成的粒子流,其中主要是氢原子核,约占87%;其次是氦原子核,约占12%;此外,还有氧、氮、铁、钴、镍、碳、锂、钡、硼等元素的原子核;甚至还有人探测到含量极少的铀原子核。原始宇宙线粒子,它的能量平均比光子大得多,它的速度和光的速度相接近。它们从四面八方闯到地球上来,在地球大气边缘每平方厘米的面积上,每秒钟大约穿过1个原始宇宙线粒子。原始宇宙线粒子闯进地球大气以后,与空气分子中的原子核相碰撞,产生电子、正电子、光子、介子和超子等基本粒子,失去了很多能量,这就变成为次级宇宙线。现在,大多数科学家都认为,原始宇宙线是在我们银河系里形成的。具有强大磁场并快速自转的中子星和磁变星,以及超新星的爆发,都可能是产生原始宇宙线粒子的源泉。原始宇宙线粒子在漫长的时间过程中,在银河系里游荡,在星际磁场和恒星磁场中被加速而取得了巨大的能量,沿着十分曲折迂回的路线,在银河系里积聚起来,遍布在银河系的各个角落。研究宇宙线,不仅和星际磁场以及恒星的变化发展研究密切相关,并且宇宙线也是最强大的天然高能基本粒子源,对于原子核物理研究也十分重要。正电子和介子等基本粒子,就是在研究次级宇宙线时才第一次发现的。现已查明,太阳有时会发出低能宇宙线,科学家研究这种射线对有机生命的作用,以估计它在航天飞行中对人的影响。另外,由于高能辐射线能使生物遗传基因发生改变或受到破坏,引起生物变异。因此,宇宙线对地球上的生物演化和生态平衡,具有重大作用。甚至有人提出一个大胆有趣的猜想,认为地球上恐龙的灭绝,可能会与超新星爆发引起的宇宙线突然增强所造成的影响有关。因此,宇宙线的探测和研究,对于天文学、物理学以及生物学等领域,都具有非常重要的意义。关键词:宇宙线 什么是宇宙绿岸公式,什么是宇宙绿岸公式浩瀚无垠的宇宙,除了地球之外,别的星球上还可能隐藏有智慧生物——“外星人”吗?1974年,在庆祝地球上最大的望远镜换面典礼上,人们就曾给可能存在的外星文明世界发去了第一封电报;1972年和1977年,人们又先后派遣“先驱者号”和“旅行者号”探测器,让它们携带着“地球名片”和“地球之音”的唱片,在茫茫宇宙中寻找人类的朋友。然而,这些被我们热切盼望着的“外星人”究竟隐藏在宇宙的什么地方呢?这是一个至今尚未揭晓的自然之谜。宇宙绿岸公式便是企图用数学推理的方法,对这一疑谜作出回答的一种尝试。虽然它不是直接回答何处可能存在“外星人”,但它却可以对“外星人”在宇宙中可能存在的数量,作出一个较为合理的估计。绿岸公式认为,茫茫的宇宙就像是无垠的沙漠,那居住着高等生物,特别是拥有高度技术文明的生物的星球,就像是浩瀚沙漠中的几个孤零零的、被相互隔绝开来的一小片“绿洲”,而这些“绿洲”的数量N,可由一系列因素的乘积求得,即N=R*fpneflfifcL。公式中一连串相乘的符号分别代表什么意思呢?R*表示恒星的平均诞生率,fp表示拥有行星系的恒星所占的比例,ne表示具有行星系的恒星周围存在可居住行星的比例,fl表示在众多可居住行星中真正拥有生命的行星所占的比例,fi表示在拥有生命的行星中拥有智慧生物的行星所占的比例,fc表示在拥有智慧生物的行星中具有星际通信能力的行星所占的比例,L则表示高技术文明可能延续的年限。根据上述各项因素的估计值,可以算出,银河系中可能拥有高技术文明的天体是2484颗,这与银河系中至少有1000亿颗恒星比起来,实在少得可怜。难怪我们费了九牛二虎之力,仍未找到“外星人”的蛛丝马迹。上述绿岸公式是美国著名的“外星人”问题研究专家弗兰克·德拉克于1960年提出来的。应该指出,这并不是唯一的宇宙绿岸公式。继德拉克之后,也有另外一些研究者从不同的角度对“外星人”在宇宙中存在的可能性进行了探索。例如,美国著名科普作家和天文学家阿西莫夫,就曾提出了另一个考虑了更多因素的绿岸公式。根据阿西莫夫的绿岸公式,银河系中可能存在的高技术文明的天体,大约有2.8万颗。虽然这个数字比上述结果大了10倍,但所占的比例仍然是十分微小的。可见,在满天闪烁的星星中,要找到“外星人”的藏身之所,是一项多么艰巨的任务。关键词:宇宙绿岸公式外星人 什么是射电望远镜,什么是射电望远镜1931~1932年,美国无线电工程师央斯基,用短波接收机和有方向性的天线研究远距离通信时,发现了一种奇怪的干扰,这种干扰的强度在24小时中逐渐变化着。更奇怪的是,每当天线指向空间的一定方向时,干扰就变得最大。后来他们又发现这个方向正好是银河系中心的方向,在那里星星最密集。这是人类第一次收到来自天体的无线电波。这次发现引起了人们极大的兴趣。随着无线电技术的发展,以后又发现了来自太阳、月亮、行星、星系等各类天体的无线电波。无线电技术的应用,给古老的天文学注入了新的血液,产生了天文学的一个新的分支——射电天文学。利用光学望远镜,我们的眼睛只能看到可见光,却看不到无线电波。因此,射电天文学从它诞生时起,就是和能探测到无线电波的射电望远镜联系在一起的。射电望远镜是由一个有方向性的天线和一台灵敏度很高的接收机组成的。天线所起的作用好像光学天文望远镜的透镜或反射镜,它把天体发出的无线电波会聚起来。接收机的作用就像我们的眼睛或照相底片,它把天线所收集起来的无线电波经过变换、放大后记录下来。现在,世界上最大的光学望远镜是口径为10米的反射望远镜,利用它可以看到距离我们大约100多亿光年的天体。射电望远镜受地球大气的影响较小,可以不分昼夜地进行观测。现代的技术使我们能制造直径比光学望远镜大得多的天线。目前,世界上最大的全可动射电望远镜的天线直径达100米,是世界上最大的光学望远镜口径的10倍。利用射电望远镜能使我们观测离我们百亿光年以外的天体。有许多天体发射无线电波的能力,比发射光波的能力大得多。例如有名的“天鹅座A”射电源,它发射无线电波的能力要比太阳强100亿亿倍。因此不少遥远的用光学望远镜无法看到的天体,有可能被射电望远镜发现。另外,在宇宙空间有不少的尘埃云,它们使遥远的天体所发出的光线大大减弱。而天体所发出的无线电波,由于它的波长比光波长得多,受这些尘埃物质的影响也就小得多。由于这些原因,就使得射电望远镜能充分发挥它强大的.威力,使我们能利用它发现更遥远、更暗弱的天体,探索宇宙深处的奥秘。关键词:射电天文学射电望远镜 什么是彗星,什么是彗星仰望晴朗的夜空,星星都是些亮晶晶的光点。可是有时候,这当然是十分难得的,夜空里突然闯来一位形状奇异的生客:明亮而有点毛松松的头,长长而略有点散开的尾部,像一把扫帚。这就是彗星,通常被称作“扫帚星”。相当一部分彗星不停地环绕太阳沿着扁长的椭圆轨道运行,这种彗星叫“周期彗星”,每隔一定时期,它们运行到离太阳和地球比较近的轨道部分,我们就有机会看到它。有的彗星轨道是抛物线或者双曲线,它们好比是太阳系的“过路客人”,一旦离去,就不知它们跑到哪处“天涯海角”去了。彗星只是一大团冰冻的气体夹杂着冰粒和尘埃物质。典型的彗星分为彗核、彗发和彗尾三个部分。彗核主要由比较密集的固态物质组成,直径一般在10千米上下。彗核周围云雾状的就是彗发。彗核和彗发合称为彗头,后面长长的尾巴叫彗尾。彗头的直径一般在5万~25万千米,据记载,彗头“冠军”可能要算是1811年出现的一颗大彗星,其彗头直径超过180万千米,比太阳直径140万千米还要大。天文学家通过地球大气外的观测发现,某些彗星的彗头最外层还有一层更大的包层——氢云,有的直径达1000万千米!彗星的尾巴不是生来就有的,只是在接近太阳时受到太阳光的压力才形成的。彗尾的长度一般都为数百万到上千万千米。刚才提到的那颗彗头“冠军”,它的彗尾长1.6亿千米以上,彗尾的宽度达2000多万千米。如果我们把这样一颗彗星看作是个正圆锥形,它的体积就在太阳的2万倍以上。彗星体积虽大,但“肚”内空空,比太阳大上万倍的彗星,其质量也许只有太阳的两千亿到两亿亿分之一,它们的密度自然是十分小的。关键词:彗星周期彗星慧核彗发彗头彗尾 什么是捆绑式火箭,什么是捆绑式火箭为了战胜地球引力进入太空,我们必须利用火箭。然而单级火箭是达不到这个目的的。俄国科学家齐奥尔科夫斯基首先提出了“火箭列车”的概念,就是把两节以上的火箭串联或并联起来,组成一列多级火箭来提高火箭的速度,最终使末级火箭达到第一宇宙速度。多级火箭利用了一种质量抛扔原理,即火箭发射后,把已经完成任务的无用的结构抛掉,使火箭发动机的能量最大限度地用于提高火箭的动能,从而间接地减轻火箭的结构质量,实现“轻装前进”。这样,在使用同样性能的火箭发动机和相同技术水平的箭体结构的条件下,用单级火箭无法达到的第一宇宙速度,而用多级火箭就能实现。世界各国现有运载火箭数十种,其大小不等,形状各异,但其结构形式基本上分为两类:一类是各级首尾相连的串联式火箭;另一类是下面两级并联、上面一级串联的火箭,也称捆绑式火箭。运载火箭的大小,由其飞行任务的有效载荷和飞行轨道而定。若飞行轨道相同,有效载荷越重,则火箭起飞质量也越大;若有效载荷不变,飞行轨道越高,火箭的起飞质量也越大。在通常情况下,发射一颗质量为1吨的卫星,运载火箭质量为50~100吨。如美国发射阿波罗载人登月飞船的“土星5号”运载火箭,全长110.7米,直径10米,起飞质量为2840吨;而阿波罗飞船的质量只有41.5吨。“土星5号”是目前世界上最长的“火箭列车”,它由三级火箭串联而成。大多数“火箭列车”都属于串联式多级火箭,因为这种火箭的级间分离容易实现,成为运载火箭首选的结构。而捆绑式火箭是把若干助推火箭均匀地成双捆绑在芯级火箭的四周,火箭发射后助推火箭首先工作,完毕后再与芯级火箭分离。捆绑式火箭的最大优点是可以明显缩短整个火箭的长度,因为助推火箭不单独占有火箭的长度,从而避免了因火箭细长比太大而给结构制造和飞行所带来的种种困难。由于捆绑上去的火箭不增加火箭的总长,我们也把这部分的火箭称为半级火箭,如两级火箭加上拥绑,就称作两级半火箭。但是,捆绑式火箭在技术上难度更大。因为火箭在飞行中级间分离,一要绝对安全可靠,二要不因分离而影响芯级火箭的工作和姿态。捆绑式火箭采用侧向分离,相对串联式火箭的纵向分离,技术复杂性要高得多了。我国的“长征二号E”和“长征三号B”运载火箭,就是在原有的二级和三级火箭基础上,分别在芯级增加了四个捆绑上去的助推火箭。相对未捆绑的火箭,它们的运载能力都提高了3倍多。首次把捆绑技术应用在火箭上的,是前苏联著名的航天总设计师科罗廖夫。1957年,他用一枚洲际导弹作芯级,在其周围捆绑4台助推火箭,成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。捆绑技术除在运载火箭上广泛使用外,某些导弹武器也有采用。关键词:运载火箭多级火箭捆绑式火箭 什么是新星,什么是新星古人发现天空中有时会新出现一颗亮星,就认为是一颗新的星星诞生了,称之为新星。天文学家在我国殷代的甲骨文中,发现了世界上关于新星的最早记录。其实,新星并不是新诞生的星星,它本来就是一颗恒星,只是太暗而看不到。所谓新星就是恒星的突然爆发,即恒星的外围结构以爆炸的方式向外抛射物质,使恒星迅速变亮,好像天空中诞生了一颗新的星。新星爆发时,恒星一下子膨胀了几千倍,亮度突然增加9个星等以上。当光度达到极大时,膨胀着的气壳以500~2000千米/秒的速度离开恒星。当气壳向外抛射、逐渐散开并消失时,新星亮度便逐渐减弱,经过几个月甚至几年后才恢复到原来的亮度。天文学家通过比较发现,新星在爆发前和爆发后的亮度基本上一致。新星爆发后,一般只损失整个恒星质量的0.1%~0.01%。由此可见,新星既不是新诞生的恒星,也不是恒星的末日。爆发不只一次的新星称为再发新星,已发现的这种新星数量并不多,目前已知的再发新星仅约10颗。近年有理论认为,新星属于密近双星,即非常接近并互相绕转的一对星。在它们的演化过程中,其中一颗星变成体积庞大、密度较低和颜色发红的红巨星,另一颗星演变成体积小、密度大、温度较低的热矮星。在引力作用下,温度较高的红巨星气体流向热矮星,被热矮星吸引过来的物质很不稳定,集聚的热量一旦达到引起热核反应的温度,便发生热核爆炸,热矮星成了新星。从现代天文学的角度来说,发现新星已不是什么了不起的事了,因为单单我们自己的这个银河系内,一年中有时会发现好几十颗新星。关键词:新星再发新星热矮星红巨星密近双星 什么是星云,什么是星云很早以前,人们就在望远镜里发现一些会发光的像云雾一样的天体,把它叫做星云。星云可以分为两大类,一类是河外星云,一类是河内星云。虽说都叫做星云,可是它们的本质却是完全不同的。河外星云就是在银河系外面的星云,更准确应该叫河外星系。它们看上去是小小一个斑点,实际上却和我们的银河系一样,是由几亿、几百亿甚至几千亿颗恒星组成的一个巨大的恒星系统。它们离我们非常遥远,现在已经观测到的河外星云的总数已有数十亿个,可是肉眼能够看到的只有大、小麦哲伦星云和仙女座星云。仙女座星云离我们约220万光年,如果我们是在那里的某一颗恒星的行星上,用望远镜看银河系,银河系也成为一个小小的、发光的斑点了。真正意义上的星云应该是在银河系范围内的星云,它们是由极其稀薄的气体和尘埃所组成的。河内的星云又可分成弥漫星云和行星状星云。弥漫星云的形状很不规则,一般没有明显的边界。它的体积虽然很大,可是密度却极小极小,如果它的附近有很亮或是温度很高的恒星的话,就可以照亮或使星云激发而发出光来。有人认为星云就是恒星的“原材料”,在著名的猎户座星云里,已经发现不少正在形成或是刚刚形成的恒星,有的是诞生才1000多年的“新生儿”。行星状星云是一种很有趣的天体,中间有一个温度高达几万摄氏度的恒星,周围是一个发亮的圆环。这可能是许多年前恒星在一次爆发时抛出的气体壳层。行星状星云要比弥漫星云小得多。对银河内的星云进行观测和研究,有助于我们了解恒星的起源和演化情况,因此,这项工作受到科学家们的重视。关键词:星云河外星系 什么是星团,什么是星团星空浩瀚,乍看起来恒星的分布似乎杂乱无章。实际上,“物以类聚”的道理同样适用于恒星世界,那就是“星以群分”。大量的恒星在漫长的演化过程中,逐渐形成了“成群结队”的分布特点。通常,天文学家把恒星数少于10颗的星群称作聚星,而恒星数超过10颗并且具有物理联系的星群就称为星团,它们都是通过万有引力而吸引在一起的。星团内的恒星数目悬殊不等,可能有几十、几百乃至几十万,甚至上百万颗。根据星团所包含的星数、形状及其在银河系中的分布位置,又分成疏散星团与球状星团两大类。顾名思义,疏散星团的星数较少,一般有几十到上千颗,形状大多很不规则,形成结构松散的星际“联盟”,星龄比较年轻。疏散星团的另一个特点是它们多数集中分布在银道面的附近,由此也叫银河星团。肉眼能看到的有金牛座中的昴星团(也叫七姐妹星团)和毕星团,还有巨蟹座里的蜂巢星团等,这些都是著名的疏散星团。迄今在我们银河系内已发现了1000多个疏散星团。球状星团由成千上万,甚至几十万颗恒星组成,外貌呈球形,是一个名副其实的大“星球”。它的中心部分恒星非常密集,甚至用天文望远镜都难以将单个恒星分辨出来。球状星团里大多是些年老的恒星,它们在广袤深寂的宇宙中已度过近100亿年的漫长时光。球状星团的空间分布比较弥散,主要散布在巨大的银晕之中。从地球上看,最大最亮的球状星团是位于半人马座内的ω星团,相当于3等星的亮度,距我们约1.6万光年。从天文望远镜里观看,球状星团那群星荟萃的壮观景象常常会令人叹为观止。关键词:聚星星团疏散星团球状星团 什么是星系团和超星系团,什么是星系团和超星系团自从哈勃证实了河外星系的存在以来,迄今用大望远镜所发现的星系总数已超过千亿个。有趣的是,这些“庞然大物”在宇宙空间中的分布并不像是一盘散沙,而是进一步聚集成一种规模更大的天体系统,称为星系团。而且,星系的这种“群居”习惯比恒星更甚,绝大部分星系(至少85%以上)都是出现在星系团中的。当然,这样的“部落”大小不一,包含的星系个数相差极为悬殊。小的只有十几个或几十个,也称为星系群,比如我们银河系所在的本星系群。多的可以有几千个,甚至上万个成员星系,比如后发星系团。像这样的大“部落”一般都有一个或几个“首领”——巨椭圆星系,它位于星系团的中央,四周聚集着它的“亲信”——椭圆星系或透镜星系,而旋涡星系和不规则星系则散布在更加外围的区域。通常,这些星系“部落”在空间分布上也会三五成群,形成“群落”,这就是所谓的超星系团了。这些星系团和超星系团就是星系的集团吗?这话当然也对,但是星系团中的成分还远远不止这些。天文学家通过卫星上的X射线仪观测发现,星系团中还聚集了大量的高温气体,也就是所谓的星系际介质。这些气体的质量相当于(甚至超过)星系团中所有星系质量的总和。它们发出的X射线是宇宙中主要的弥漫X射线源。光学和X射线的观测使我们了解到星系团的许多性质,其中有一个现象非常奇怪。天文学家通过对团内星系运动状态和气体温度的分析,可以用力学的方法测定整个星系团的质量,用这种方法测得的质量也叫位力质量。结果发现,星系团的位力质量比团中的星系和星系际气体的质量总和还要大得多,多达5~10倍。这些质量到底来源于什么物质呢?因为它们除了引力效应之外,没有其他任何信息可以被我们直接探测到,天文学上称之为暗物质。暗物质的构成至今还是一个谜。现在我们知道了,星系团是星系、气体和大量的暗物质由于引力作用而聚集在一起的更加庞大的天体系统。至于它们神秘的起源与演化过程,以及它们又是如何集结在一起组成超星系团的,则是宇宙学研究中最基本的问题之一。关键词:星系团星系群本星系群超星系团暗物质 什么是暗物质,什么是暗物质天体物理学研究发现,在浩瀚的宇宙空间里,我们能够观测到的发光星体(包括发射电磁波中的X射线、γ射线的星体)的质量仅仅只是该空间里物质总质量的一小部分。还有很大一部分质量则是由至今我们还没有弄清楚的什么东西携带着。这种视而不见又确实存在的东西,我们称它为“暗物质”。科学家对暗物质的认识可以追溯到20世纪30年代初。1933年,瑞士天文学家兹威基在估算后发星系团的总质量时,使用了两种不同的方法:光度法和动力学法。结果用动力学方法算得的质量要比用光度法算得的质量大400倍!如此巨大的误差只能有一个解释:发光星体的质量只是星系团质量的一小部分,还有很大一部分质量不知哪里去了。于是他把这叫做“短缺质量”。当时这一发现并未引起重视,直到1978年,一些射电天文学家在系统测量旋涡星系的转动曲线时,发现离星系中心不同距离处的物体具有相同的线速度。这个观察结果与人们熟悉的太阳系的情况完全相悖。在太阳系里离中心越远的行星,线速度越小。这是著名的开普勒定律告诉我们的。而同样受万有引力作用产生的星系周围物体的运动也应该遵循开普勒定律!为此,有科学家提出,只有假设在星系的周围还存在着暗物质,那么观察到的星系运动才能与开普勒定律的计算结果相吻合。由此,在星系的发光物体以外,必定还有大量看不见的暗物质的观念逐步为人们所接受。在这种观点指导下,科学家又发现了存在暗物质的许多证据。例如1983年发现距银河中心20万光年的R15星,视向速度达465米/秒。要产生如此大的速度,银河系的总质量至少要比发光区的质量大10倍才行。另外,科学家在对宇宙起源的理论研究中,也确实感到应该有暗物质的存在,才能使他们的理论自圆其说。那么暗物质究竟是什么呢?对此,科学家有过许多猜想:有人说暗物质是弥散在宇宙空间里的气体,也有人说它是宇宙里的尘埃,还有人猜它是已经变暗的“死星”,甚至可能是黑洞。这些猜想虽然都事出有因,但缺乏有力的证据,未能得到学术界的认同。在暗物质的众多候选者之中,中微子却最受到人们的青睐。因为它是宇宙之中已知确实存在,而且数量极多的一类粒子。特别是1980年,前苏联理论与实验物理研究所宣布了中微子的静止质量可能不等于零后,给人们对中微子与暗物质之间的关系带来了丰富的想像空间。由于中微子数量极多,即使它的静止质量很微小,其总质量仍然相当可观。此外,大多数中微子不发光,只有很弱的电磁作用,等等,这些性质使它都很像是暗物质。当然,粒子物理学家还预言了一批新粒子来作为暗物质的候选者,如引力微子、光微子、胶微子、Z微子等等,可惜这些假设的新粒子至今一个也没有找到。看来要揭示暗物质的庐山真面目,还是一个任重而道远的课题。关键词:暗物质中微子 什么是月掩星V5,什么是月掩星V5月球是离地球最近的自然天体,从地球上看,月球在天空中是直径约为0.5°的天体,它自西向东运动,平均每天在天空中移动13°。当月球运行到地球和太阳之间,三者成一直线时,月球遮住了太阳,就发生日食;当月球遮住别的遥远的恒星时,就会发生月掩星。早在几百年前,天文学家在观测月掩星时,发现被掩恒星瞬间消失,由此推断月球上没有大气。而通过现代的观测手段研究月掩星时,人们发现,被掩恒星的星光在月面附近会发生物理上的衍射现象,这种现象虽然只持续约0.05秒,但用快速光度计和计算机完全可以记录下来。研究星光的衍射图样可以测定被掩恒星的角直径,或者研究恒星周围的大气。因此,观测月掩星不仅是天文学家的工作,同时也是天文爱好者热衷的观测项目。月球除了掩恒星之外,还会掩它轨道附近的射电源、红外源和X射线源。通过这些观测可以获得这些辐射源的精细结构。20世纪50年代,天文学家曾根据对月掩金牛座强射电源的观测,而证实它是公元1054年超新星的遗迹。月球也能掩行星,称为月掩行星;行星也能掩恒星,称为行星掩星。它们是比较少见的天象。关键词:月球月掩星 什么是月掩星,"什么是月掩星当月亮运行到地球和太阳之间,同时三者又恰好在一条视线上,从地球上看去,月亮遮住了太阳,于是发生了日食。同样的道理,当月亮遮住的天体是遥远的星星时,这种天象就叫月掩星。如果以角度来测量,月亮是个直径约半度的天体,在天上自西向东运动,平均以每天13度的速率在星空穿行,用27天多的时间周天一圈。一个这么大的圆盘,掩遮背景上星星是经常有的现象。如果月亮是个有大气圈的天体,当月掩星之前,将要被掩的星星的亮度会逐渐减弱,接着再消失在月亮东边缘,过一会儿,被掩的星隐约地从西边缘探出头来,一点点变亮,当月亮向东远去后,星星才完全复原。然而,早在几百年前,天文学家用望远镜观测月掩星时就已发现,被掩的星是瞬息即逝地立即消失,而后又干净利落地复现。从那时起人们已知道,月亮上没有大气。这是月掩星现象对人类认识宇宙的一个贡献。为什么月掩星到今天仍是天文学家的研究课题,又是天文爱好者的观测对象呢?总的来说,人类对月亮的运动规律,已有了很好的了解:月亮和迆球在相互引力作用下,绕地球公转。然而,月亮在天上的视轨迹却是一幅十分复杂的图象,时快时慢,左摇右摆。难怪前人要用“月躔[chán]”一词来形容月亮的古怪轨迹了!造成这一事实的原因,除了太阳和行星都对月亮施加引力影响外,地球和月亮的本身结构并不是那么简单的、均匀的,也是一个重要原因。所以,仔细地观测月掩星,精确地记录掩星从开始(称为掩始)到结束(称为掩终)的时刻和方位,对比理论计算和实测的差异,找出根源所在,就能够进而改善月亮运动理论和地球物质分布理论。月亮还遮掩它的视轨道附近的射电源、红外源和X射线源。五十年代,正是根据月掩金牛座强射电源的实测,才成功地指出,这是公元1054年超新星——蟹状星云辐射出的光源的遗迹。月亮也能掩行星,叫月掩行星。行星也能掩恒星,叫行星掩星。它们都是比较少见的天象。" 什么是河外星系,什么是河外星系如果说银河系是一个巨大的“星城”,那么宇宙间是否仅此一个“孤城”呢?不是的。在广袤无垠、浩瀚辽阔的宇宙空间,还有许许多多像我们银河系一样的“星城”,叫做河外星系,简称星系。现在已经观测到的河外星系的总数已有数十亿个,它们如同辽阔的宇宙海洋中星罗棋布的岛屿,故也被称为“宇宙岛”。同银河系一样,河外星系也是由10亿至数千亿颗恒星,以及星云和星际物质组成的。星系的形态大体上可以分为三类:一类是椭圆星系,外形呈正圆形或椭圆形,中心亮,边缘渐暗。另一类是旋涡星系,一般都有一个椭球状的比较明亮的中央核,从核中伸出两条或多条如蚊香般盘旋着的臂,称为旋臂。一部分旋涡星系的核心宛如一个棒状物,也称棒旋星系。第三类称为不规则星系,没有明显的核心和旋臂,外形很不规则,看不出旋转的对称性结构。星系的大小、质量、亮度相差很大。大的巨椭圆星系的质量可以是银河系的几十甚至几百倍,而小的矮椭圆星系则可能只有银河系质量的几千分之一,只相当于银河系中的一个球状星团。相对来说,旋涡星系之间的差异不是很大,仅仅相差百倍左右,而我们的银河系则可算是其中的“大个子”了。关键词:河外星系星系椭圆星系旋涡星系不规则星系 什么是白矮星,什么是白矮星你听说过白矮星吗?乍一听,你一定会想:这不过是某颗星的名字吧!其实,白矮星并不是某一颗星的名字,而是某一类星的名字。就像我们人在一生中被分为少年、中年、老年几个阶段一样,天文学家把恒星的一生也分为早年、中年和晚年三个阶段,而白矮星就属于晚年恒星这一阶段中的一类。别看白矮星已经到了老年,同样两颗白矮星的年龄可以相差几亿年,这是由于恒星寿命的长短差别造成的。比如说,有的恒星寿命在几十亿年以上,而有的只能“活”几千万年。因此,同样两颗3000万岁的恒星,如果一颗的寿命是几十亿年,那么它还算是相当年轻的,可是对于寿命是几千万年的恒星来讲,它既然已有3000万岁,那么它离“死亡”之期就不远了。年龄不能够作为衡量白矮星的标准,那么根据什么确定一颗恒星是否到了白矮星阶段呢?白矮星的“白”与“矮”两个字就是这种恒星的最好写照。白,说明它的温度高。太阳的表面温度约有6000℃,但白矮星的表面温度比太阳还要高,约有1万摄氏度,发出白颜色的光。矮,说明它的个儿小,也就是体积小。一般的白矮星体积同地球不相上下,还不到太阳体积的一百万分之一。至于更小的白矮星,有的只有太阳的一千万分之一那么大,但它的“体重”却和太阳的“体重”差不多。冬季的东南方天空,我们能看到一颗全天最亮的恒星,名字叫天狼星。在它旁边有一颗眼睛看不见的小星星围着它旋转,这颗小星星被叫做天狼伴星,它就是人们在1862年最先发现的一颗白矮星。别看它和我们地球差不多大小,密度可大得惊大,它身上像黄豆大小的一块东西,足足有1000多千克!目前,像这样个儿小、体重又大的白矮星已经发现了1000多颗。其实在我们银河系里,白矮星绝不止这么些,只是由于它个子小,不容易被发现罢了。关键词:白矮星天狼伴星 什么是空天飞机V5,什么是空天飞机V5空天飞机是一种正在研究的飞行器,它的全称叫航空航天飞机。顾名思义,它既可航空,在大气里飞行;又可航天,在太空中飞行,是航空技术与航天技术高度结合的飞行器。美国在1981年研制成功了航天飞机,成为航天发展史上的一个重要里程碑。但是,航天飞机仍存在着许多不足,主要是维护复杂、费用昂贵和故障经常发生等。而空天飞机与航天飞机相比,则更多地具有飞机的优点。它的地面设施简单,维护使用方便,操作费用低,在普通的大型机场上就能水平起飞和降落,就连它的外形也酷似大型客机。它以液氢为燃料,在大气层内飞行时,充分利用大气中的氧气。加之它可以上万次地重复使用,真正实现了高效能和低费用。研制空天飞机最大的关键技术是动力装置。它的动力装置必须能在极广的范围内工作,即从起飞时速度为零,到进人太空轨道时的超高速度范围内都能正常运行。这就要求它的动力装置具有两种功能:一是火箭发动机的功能,用于大气层外的推进;另一就是吸气式发动机的功能,用于大气层内的推进。吸气式发动机工作时,利用冲压作用对空气进行压缩液化,为其提供液氧燃料。可以预料,空天飞机一旦研制成功,航天飞机将会被它完全代替,而地球上任何两个城市间的飞行时间都不会超过2小时,你说这有多快呀!关键词:航空技术航天技术空天飞机 什么是类星体,什么是类星体类星体是一种新型的银河系以外的天体,它们的发现被誉为20世纪60年代天文学的四大发现之一。迄今为止,已发现了数千个类星体。20世纪50年代,天文学家用射电望远镜进行观测时,发现宇宙中存在着大量的射电源,即发出很强的无线电波的天体。但是,用光学望远镜观测时,有不少射电源却找不到相对应的光学可见天体。1960年,美国天文学家马修斯和桑德奇利用口径5米的巨型望远镜,发现一个称为“3C48”的射电源对应于一颗16等的暗星,其紫外福射很强,光谱中有一些“莫名其妙”的发射线。两年后,在澳大利亚有人发现另一射电源“3C273”也对应于一颗暗星。1963年,旅美荷兰天文学家施密特拍摄了这颗恒星状天体的光谱,发现其中有4条谱线相互之间的关系很像是氢元素光谱中的4条谱线。这一发现启发了马修斯等人,他们重新研究了“3C48”的光谱,证实那些“莫名其妙”的谱线原来也都是由熟悉的元素产生的,只是这一天体具有0.367的红移量。人们经过分析研究,判定它们不是银河系内的恒星,而是河外天体。对于这种类似恒星而并非恒星的天体,人们称它们为“类星射电源”。以后,通过光学观测又发现了一些在照相底片上具有类似恒星的点状像,在它们的光谱中,发射线也有很大红移,但不发出射电波,称之为“蓝星体”。蓝星体与类星射电源统称为“类星体”。类星体的发现进一步证明了宇宙间物质的多样性,为研究银河系外天体的形成和演化规律提供了新的观测对象。根据它们在照相底片上呈现出类似恒星的点光源像,天文学家推算其星体大小不到1光年,或只及银河系大小的万分之一,甚至更小。类星体的显著特点是具有很大的红移,即它以飞快的速度在远离我们而去。类星体距离我们很遥远,大约在几十亿光年以外,甚至更远,但看上去光学亮度却不弱,可见光区的辐射功率是普通星系的成百上千倍,而射电辐射功率竟比普通星系大上100万倍。一部分天文学家认为,类星体可能并不位于由其红移值推算出的遥远距离处,而是在银河系附近。还有的人怀疑它的红移是否满足业已确立多年的哈勃定律。总而言之,对类星体的研究已构成了对近代物理学的挑战,而问题的解决,有可能使我们对自然规律的认识向前跨一大步。关键词:类星体射电源红移 什么是红外星,什么是红外星多少世纪以来,人们都已经习惯了用肉眼或者用肉眼通过望远镜来看星星。用科学的语言说,就是用可见光来观测天体。这是由于我们人类的眼睛,只能直接看到可见光波,对于其他的电磁波,我们只能用仪器间接去探测了!如果一颗天体,它的温度低到4000℃以下,那么它发出的光线,将是又红又暗。这好比一块铁,刚开始烧时,它不发亮,只发热;温度逐渐上升,就越来越红;温度再升高,就变亮变白,白中还发蓝光。当它重新冷下来,又渐渐变红,最后失去亮光。一些正在诞生的恒星,或衰老到快死亡的恒星,就像铁块刚加热和重新冷却的过程那样,它们发出暗淡的红光或大量的红外线。它们躲在宇宙的深处,几乎不发出可见光波,这些星星就叫红外星。还有一些星星,它们被厚厚的星际尘埃和云雾包围着,使原来又热又亮的星星变得又红又暗。有的尘埃甚至完全挡住了星星的可见光,并从被它们包围住的星星里吸收热量,自己重新放出红外线。像这些带着尘埃外壳的星星,也被称为红外星。可惜,地球上保护着我们生命的大气层,却成了天文学家进行天文研究的障碍。大气层吸收了大量的红外线,为观测这些红外星,人们只好把仪器用飞机、气球、火箭或者人造卫星送到大气层外去观测。关键词:红外星 什么是红外星,怎样才能观测到红外星,"什么是红外星,怎样才能观测到红外星多少世纪以来,人们都已经习惯了用肉眼来看星星。用科学的语言说,就是用可见光来观测天体。这是由于我们人类的眼睛,只能直接看到可见光波,对于其他的电磁波,我们只能间接用仪器去探测了!四十多年前,人们依靠无线电仪器,发现了又一类新天体,那就是发射无线电波的天体,天文学上称它为射电源。可是,在无线电波和可见光波之间,还有一段空白区,这就是红外线区域。它既不能被我们人类的眼睛所看到,也不能被无线电仪器探测到,只能用一种红外探测器来测到。如果一颗天体,它的温度低到4000℃以下,那么它发出的光线,将是又红又暗。这好比一块铁,刚开始烧时,它不发亮,只发热;温度逐渐上升,就越来越红;温度再加高,就越亮越白,白中还发蓝光。当它重新冷下来,又渐渐变红,最后失去亮光。一些正在诞生的恒星,或衰老到快死亡的恒星,就象铁块刚加热和重新冷却的过程那样,它们发出暗淡的红光,或大量的红外线。它们躲在宇宙的深处,可见光就看不到了,这些星星就叫红外星。还有一些星星,它们被厚厚的星际尘埃和云雾包围着,使原来又热又亮的星星变得又红又暗。有的尘埃甚至完全挡住了炙热明亮的星星,从被它们包围住的星星里吸收热量,自己重新放出红外线。象这些带着尘埃外壳的星星,也称它为红外星。可惜,地球上保护着我们生命的大气层,有时却是天文研究的障碍。大气层吸收了大量的红外线,特别是远离可见光波长的红外线,差不多被厚厚的大气层全部吸收。因此,科学工作者只好将仪器用飞机、气球、火箭和人造卫星,送到大气层外去观测红外星。这也就是红外星到近二十多年来才大量发现的主要原因。另外一个原因是过去没有灵敏的红外探测器,也只是在近二十多年来,世界上科学技术发展得特别快,研制出了高灵敏度的探测器,这两个因素互相配合起来,才发现了宇宙中存在许多红外星。人类研究天体是为了认识宇宙,改造世界。研究的对象越全面,当然认识也就愈深刻。我们不仅要研究那些处于靑壮年时期的明亮的、炙热的恒星,也要研究刚诞生的和衰老的恒星,这方面过去研究得比较少,所以今天特别需要研究红外星。" 什么是脉冲星,什么是脉冲星1967年秋天,英国剑桥大学天文学系年轻的女研究生贝尔和她的老师休伊什教授,在天文观测时发现了一种奇特的无线电脉冲信号。信号的脉冲周期极短,只有1.337秒,而且周期非常稳定,其准确性超过了当时地球上的任何钟表。这个无线电脉冲源在天球上的运动和其他恒星一样,也是东升西落,由此可以推断出它在太空中的位置是恒定的。这种信号是什么呢?为什么周期会这么短,又这么稳定?人们开始大胆地猜测,也许是“外星人”在向我们打招呼吧!有人甚至想象出,“外星人”的身材矮小,皮肤是绿颜色的,可以直接从恒星放出的光和热中获得能量,其智慧与科技水平远比人类更先进。这就是当时风靡一时的“小绿人”之说。可是,随后天文学家在天空的各个方向发现了一个又一个脉冲源,从而否定了关于“小绿人”的浪漫的幻想。那么,这究竟是一种什么样的天体呢?这么快而又稳定的周期不可能是由天体相互绕转产生的,也不会来自天体自身周期性的膨胀与收缩。因此,唯一的可能是与天体的自转有关。然而,如果是这样的话,这是一种一秒钟就要旋转一周或更快的天体,那么它的体积一定不会很大,否则,它必然会在离心力的作用下很快瓦解。而且这种天体的无线电辐射一定要有很强的方向性,这样才会随天体的转动形成脉冲,很可能在这种天体上有很强的磁场……噢!原来是它,天文学家们恍然大悟,想起了30多年前理论上预言的中子星。也就是说,这是一种快速自转的中子星,也叫脉冲星。脉冲星的发现是先有理论预言,然后作出观测发现的一个完美的事例,被认为是20世纪60年代天文学的四大发现之一,休伊什教授也因此获得了1974年诺贝尔物理学奖。关键词:脉冲星中子星 什么是航天遥感技术,什么是航天遥感技术任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特性。航天遥感技术就是利用安装在航天器上的遥感器,来感测地物目标的电磁辐射特点,并将其记录下来,进行识别和判读。遥感器主要有两种,一种是胶片型的,一种是传输型的。胶片型遥感的资料需要将航天器(如返回式卫星)回收下来,再对胶片进行冲洗判读,破译各种信息资料;而传输型遥感则不同,它不需要回收航天器,而是将遥感资料通过电波不间断地传到地面,当装有遥感器的航天器经过有接收站的上空时,地面接收站对航天器发射的电波信号加以捕捉和接收。航天遥感分辨率已由最初的几十米、十几米发展到现在的1米以内。据说,美国发射的遥感卫星已经可以辨别出八开报纸的报头了。航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多光谱段地进行感测,获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物的资料,因此航天遥感技术在国民经济建设和军事抗争等很多方面,都获得了广泛的应用。例如应用于气象观测(气象卫星)、资源考察(资源卫星)、地图测绘(测地卫星)和军事侦察(侦察卫星)等等。关键词:航天遥感遥感器 什么是超新星,什么是超新星据我国史书记载,北宋年间,人们在天空中发现一颗客星,在白天都能看见,这种情况持续了23天。经科学研究证明,所谓客星,是1054年发生的一次超新星爆发。著名天文学家奥尔特确认,位于金牛座的蟹状星云就是这次超新星爆发后的抛出物,并称之为超新星遗迹。1969年,天文学家根据蟹状星云发出的α射线和γ射线辐射,在其中心部分发现了一颗脉冲星,而脉冲星正是理论预言的一种致密、高速自转的天体——中子星,这一连串发现引起科学界的极大关注。根据恒星演化理论,当一颗恒星演化到最后阶段,它的核心部分的核能源已消耗殆尽,这时,恒星将发生塌缩并由此引起恒星大爆炸,抛出大量物质,形成一个高速向外膨胀的气壳。恒星塌缩后,原来的恒星不复存在,而形成一个致密天体,由于原来恒星质量大小不同,会形成黑洞、中子星或白矮星。因此,1054年的超新星爆发与现代恒星演化理论完全一致,它是人类观测到的一次恒星毁灭的全过程。超新星爆发时,恒星亮度会增强几千万倍甚至上亿倍。初看起来,超新星与新星十分相似,都是恒星爆发抛出物质,使星体膨胀并突然增亮,只是超新星比新星爆发更加猛烈,星体膨胀、增亮更甚而已。但实际上超新星与新星是完全不同的,因为新星爆发一次只抛出恒星质量的0.1%~0.01%,这种爆发对恒星本身没有太大影响。而超新星爆发把恒星大部分质量都抛出去了,爆发后,原来的恒星已不复存在,留下的致密天体与原来的恒星性质完全不同。因此,超新星爆发是恒星死亡的一个重要过程。关键词:超新星超新星爆发超新星遗迹 什么是铱星计划,什么是铱星计划“铱”系统是美国摩托罗拉公司设计的全球卫星通信系统。它的天上部分是运行在7条轨道上的卫星,每条轨道上均匀地分布着11颗卫星,组成一个完整的星座。它们就像铱(Ir)原子核外的77颗电子围绕其运转一样,因此被称作铱卫星。后来经过计算证实,6条轨道就够了,于是卫星总数减为66颗,但如今仍习惯称作铱卫星。铱卫星通过南北极运行在780千米高的轨道上,每条轨道上除布星11颗外,还多放1~2颗备用星。这些卫星可以覆盖全球,用户用手持话机直接连通卫星进行通信,而无需几米直径的抛物面天线就可以进行全球范围内的通话了。美国的“德尔它2型”火箭、俄罗斯的“质子K型”火箭和我国的“长征2号丙改进型”火箭分别承担了铱星的发射任务。1998年5月,布星任务全部完成,11月1日,正式开通了全球的通信业务。“铱”系统是美国于1987年提出的第一代卫星通信系统。每颗铱星质量670千克左右,功率为1200瓦,采取三轴稳定结构,每颗卫星的信道为3480个,服务寿命5~8年。“铱”系统的最大特点是通过卫星之间的接力来实现全球通信,相当于把地面蜂窝移动电话系统搬到了天上。“铱”系统建成后,可使地球表面上的任何一个角落都被不间断地覆盖,无论在海上、陆地或空中,用户随时可以从口袋中掏出“大哥大”进行通话。它与目前使用的静止轨道卫星通信系统比较,有两大优势:一是轨道低,传输速度快,信息损耗小,通信质量大大提高;二是“铱”系统不需要专门的地面接收站,每部移动电话都可直接与卫星联络,这就使地球上人迹罕至的不毛之地、通信落后的边远地区、自然灾害现场都变得畅通无阻。所以说,“铱”系统开始了个人卫星通信的新时代。关键词:铱星计划全球卫星通信系统铱卫星“铱”系统 什么是黑洞,什么是黑洞天上星,亮晶晶。满天的星斗中除了几颗行星之外,绝大部分都是像我们的太阳一样、自己能够发光发热的恒星,用“亮晶晶”来形容它们是名副其实的。天上所有的星星都是亮晶晶的吗?不是的。几十年以前,科学家们根据爱因斯坦广义相对论的理论研究,预言了一种叫做“黑洞”的天体。顾名思义,黑洞看起来可就不是亮晶晶的了。那么,究竟什么是黑洞呢?黑洞是一种非常奇怪的天体。它的体积很小,而密度却极大,每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。假如从黑洞上取来小米粒那样大小一块物质,就得用几万艘万吨轮船一齐拖才能拖得动它。如果使太阳变成一个黑洞,那么它的半径就得收缩至不到3千米。因为黑洞的密度大,所以它的引力也特别强大。大家都知道,由于地球的引力,踢出去的足球还会落到地球上。而速度很大的人造卫星,就能够克服地球的引力作用飞到太空去遨游。黑洞的情况和地球可就不太一样了,黑洞的引力极其强大,黑洞内部所有的物质,包括速度最快的光都逃脱不掉黑洞的巨大引力。不仅如此,它还能把周围的光和其他物质吸引过来。黑洞就像一个无底洞,任何东西到了它那儿,就不用想再“爬”出来了。给它们命名为“黑洞”是再形象不过了。黑洞既然看不见,那么我们用什么办法来找到它们呢?这就得利用黑洞的巨大引力作用了。如果黑洞是双星系统的一个成员,而另一个成员是可观测恒星,那么由于黑洞的引力作用,恒星运动会发生有规则的变化,从这种变化可以探测出不可见黑洞的存在。还有,黑洞周围的物质在黑洞强大引力的吸引下,会表现出古怪的运动方式。它们在源源不断地流入黑洞时,会发射出很强的X射线、γ射线等,这是目前寻找黑洞的另一条线索。此外,黑洞还会影响邻近光线的传播,产生所谓的引力透镜现象。当然,所有这些寻找黑洞的工作都不是轻而易举的。“天鹅X-1”是个很强的X射线源,它有一颗看不见的伴星,根据“天鹅X-1”的运动,可以判断这颗伴星的质量约为太阳的10倍,很多人认为它可能是个恒星级的黑洞。天文学家还发现许多星系的核心有剧烈的活动,我们称它们为活动星系核。它们的中心极可能是些巨大的黑洞,在贪婪地吞食周围物质的同时,发射出极巨大的能量。有些人还认为我们银河系的中心也有一个大黑洞,它的质量是太阳的百万倍。关键词:黑洞引力透镜活动星系核 什么样的人可以当航天员,什么样的人可以当航天员航天员是真正的“天之骄子”,要想当一名航天员,可不是一件容易的事。在人类开始载人航天的初期,人们对太空环境还没有切身体会,只知道那里环境恶劣,会对人的生命有种种威胁,因此,认定人进入太空是件极其冒险的事。据此,无论前苏联和美国,都是首先从军用喷气式飞机的驾驶员中挑选航天员。因为这些人都经历过长期高空、高速飞行环境的锻炼,能较快适应恶劣的航天环境,能迅速果断地决策,善于应付各种意外的情况。从成百上千的优秀飞机驾驶员中,最后只能挑选出少数的航天员候选人。第一批前苏联航天员只有20人,而美国仅7人。随着航天计划的扩展和航天器生命保障系统的不断完善,对航天员的挑选条件也有所降低,但是,四个方面素质的要求是不可少的,即身体素质、心理素质、思想素质和知识素质。身体素质除了一般的健康外,还应具有许多特殊的耐力,如耐超重、耐低气压、耐热、耐振动、耐孤独等;心理素质是指情感的稳定性、自我控制能力、与同事共事的适应性和协调性等;思想素质主要是看是否有对航天的献身精神和为航天事业不屈的奋斗精神;知识素质则要求航天员必备一定的文化科学基础。如果你想成为职业航天员,那么你的年龄应小于40岁,身高在1.5~1.9米之间,体重与身高要协调,有1000小时以上喷气式飞机的驾驶经验,并具有学士以上的学历,视力、血压及内脏均应健康,还要有坚强的意志和为航天事业献身的决心。如果你只想到太空中去做些科学实验,即成为非职业航天员,那么你必须是学识渊博的科学家或工程师,身体健康和情绪稳定,年龄则可以放宽许多。愿更多的少年读者从小就向这个目标努力吧!关键词:航天员 什么样的星球上可能会有生命,什么样的星球上可能会有生命在宇宙中,什么地方可能有生命呢?恒星的表面温度高达几千甚至上万摄氏度,不可能有生命。彗星和小行星上没有大气也没有液态水,也很难有生命存在。很长时间以来,人们都认为生命只能存在于“宜居带”内的“地球型行星”上。所谓宜居带,是在太阳系或其他恒星-行星系统中的一个特殊的空间区域,只有处在这个区域中的行星(及其卫星)的表面才有可能存在足够的液态水和大气。这就要求来自太阳或中心“母恒星”的光和热不能太少,也不能太多。太多会把大气吹散,把水汽化;太少则会导致水甚至大气都凝固。据此,宜居带应是在离“母恒星”一定距离上的一个球壳状的空间区域。天文学家对我们太阳系的宜居带位置作了估算,一般认为是在离太阳中心0.7~3.0天文单位的范围内(大致是在金星轨道至小行星带之间)。宜居带的位置与恒星发出的光和热的强度有关,光热强度越大,宜居带离它的距离也就越远。太阳和恒星周围的这种适合生命生存的宜居带也统称为“星周宜居带”。对于生命的生存和繁衍来说,太阳系或其他恒星-行星系统还必须处于银河系中的一个合适的位置。这个位置不能离银河系的中心太远,以能获取支持生命形成所需要的各种化学元素,因为离银河系中心太远的区域,缺少足够的形成生命所需的多种重元素。然而,这个位置也不能离银河系中心太近,因为银河系中心的高能辐射太强,会扼制生命的形成。这个离银河系中心不太远也不太近的合适位置,天文学上称为“星系宜居带”。大致在银河系中和太阳同类的“星族I”型恒星分布的一个椭球形的壳状空间区域内。对于银河系之外的其他星系,也有着类似的“星系宜居带”。开普勒47行星系统中央有两个“太阳”,行星开普勒47c位于宜居带中传统上认为,宜居带内的行星要有生命,还必须是宜居带之内的“地球型行星”。所谓地球型行星,是指像地球一样,具有生命所不可或缺的20多种化学元素,并且有着和地球类似的适宜于生命生存和繁衍的其他种种环境和资源条件。比如质量不能太小,否则引力无法维持大气的存在,又比如具有不太慢的自转速度,不至于让母恒星的光只停留在行星的一面,从而把一面烤焦,而另一面永远被黑暗和寒冷笼罩。这样,行星上才有充足的大气和液态水,可供生命生存。这种宜居带内的地球型行星,被称为“宜居行星”。然而,由于地球上种种嗜极生物的发现,特别是由于自20世纪70年代末大洋中海底热泉和“黑烟囱”生态系统的发现,现今的科学家认为,即使不是“地球型行星”,只要有合适的环境,生命一样有可能存在。因此在土卫二、木卫二、土卫六等几颗卫星上,也有生命存在的可能性。当然,“宜居行星”上出现生命的可能性更大些。 天上有多少颗星星,天上有多少颗星星晴朗的夜空,满天星斗闪烁着光芒,恰似无数银钉,镶嵌在深黑色的夜幕上,闪闪发光。仔细看上去,大大小小,密密麻麻,一般人肯定会觉得天上的星是多得数不清的。难怪有人编了这么一个谜语:“青石板上钉银钉,千颗万颗数不清。”其实,天上的星,眼睛能看见的,是可以数得清的。天文学家把星星的亮度划分成等级:很亮.的是1等星,其次是2等星、3等星……肉眼能够看见的最暗的星是6等星。仔细计数的结果,全天空肉眼可以看到的星星,远不如一般人想象的那样多。例如,1等星一共只有20颗,2等星46颗,3等星134颗,4等星458颗,5等星1476颗,6等星4840颗。从1等星到6等星加起来,总共才不过6974颗。不仅如此,一个人在同一个时刻只能看见天空的二半,另一半在地平线下面,我们是看不到的。因此,任何时间里,我们在天空所能看见的星星,只有3000颗左右。如果我们用望远镜把自己的眼睛武装起来,情况就大不相同了。哪怕只用一架最小的天文望远镜,也可以看到5万颗以上的星。而通过现代天文望远镜,可以看到的星星至少有10亿颗以上。其实,天上星星的数目还远不止此。有些星球离开我们实在太远了,即使用最大的望远镜也看不见它们的踪影。一些遥远的星系,在巨大的天文望远镜里,看起来只是一个模糊的光斑,其中却包藏了上千亿颗的星球。宇宙中究竟有多少个巨大的星系?宇宙中还存在人们尚未发现的天体和天体系统吗?直到今天,这还是摆在天文学家面前一个未曾揭开的谜。关键词:星星等 天上的恒星会相撞吗,天上的恒星会相撞吗银河系内,繁星似尘,恒星的总数有上千亿颗。沿银盘方向恒星投影尤为密集,肉眼难以把密集的恒星分辨开来,使人觉得那宛似一条发亮的光带,称之为银河。星空虽然看起来群星密布,实际上却非常空旷。先来看一看恒星的尺寸:作为银盘上一颗普通的恒星,太阳的直径约为140万千米。恒星中“个儿”最大的是超巨星,半径可超过太阳的1000倍,或者说几个天文单位。我们再看恒星间的距离:太阳到最近的半人马座比邻星的距离为4.22光年,相当于26万天文单位或40万亿千米,是太阳直径的几千万倍。太阳相对附近的恒星的运动速度大约20千米/秒。如果按同样比例缩小,则太阳和比邻星之间,如同两辆轿车相距15万千米之遥,以低于0.1毫米每秒的速度相对“蠕动”着,其相互间发生“车祸”的难度可见一斑。更何况银盘上的恒星都各按一定的轨道绕银河系中心运转,恒星间相撞的可能性更是微乎其微。牛郎织女鹊桥相会只能是美丽的神话,恒星间真正的零距离“亲密接触”可谓亿载难逢啊!从环绕一颗红矮星旋转的行星上看银河的想象图。看起来恒星密布的银河其实是很空旷的 天关客星和蟹状星云,天关客星和蟹状星云中国史料记载,宋代至和元年五月己丑(1054年7月4日),一颗新见的亮星出现在天关星(金牛座ζ)附近,最亮时有23天白昼都可以看见。这是一颗超新星,其外围部分因爆发而膨胀,形成了超新星遗迹蟹状星云,而其核心形成了一颗中子星。 天文与地震有什么关系,"天文与地震有什么关系天文与地震是不是有关系?这个问题曾经引起古今中外许多人的注意。从事天文工作和地震工作的一些科学家们,从历年来的地震记录中,他们要摸索探讨出地震的自然规律。经过分析,他们认为地震与某些天文现象是有关系的。究竟地震与哪些天文现象有关系呢?我国古代,在齐景公元年(公元前547年)时,就有水星运行到心、房二宿[xiù]之间时,就将有地震发生的说法。心和房都是恒星,属于天蝎星座。但是,这些恒星跟地球的距离远得很,它们离地球是太阳与地球距离的几千万倍,即使它们的质量再大,对地球也起不了什么作用;至于水星,它是九大行星中最小的一颗星,质量不大,只有地球质量的5.5%,它与地球的距离,最近处也要比月亮与地球的距离大200多倍。所以水星对地球的吸引力很小。因此,不论是水星,还是心、房二星,它们对地震都不会有多大影响。至于当水星运行到心、房二星之间时,是不是会反映出有其他因素而引起地震,这个问题还没有得到证实。根据地震记录,人们还发现每逢农历一(朔)、十五(望)和在它前后几天里,常常发生地震。例如,1966年河北省邢台地震,最大的一次发生在农历三月初一,还有一次发生在二月十七;1979年7月9日江苏省溧阳地震,正好是农历六月十六日。太阳、月亮对地球都是有吸引力的。尤其是月亮,它的引力不但使在地面流动的海水发生潮汐现象,而且可以使地壳发生象涨潮、落潮类似的变化,形成“固体潮”。初一和十五正是太阳、月亮和地球排成一条直线,这时太阳和月亮对地球的引力最大,可以触发即将断裂的地壳破裂,发生地震。不过,最关键的问题,还在于那里的地壳是不是已经存在即将断裂情况,为这种外来的触发作用作了准备条件。因此,并不是每逢农历初一、十五都会有地震发生,也不是所有的地震都发生在初一、十五。每隔179年,太阳系里九大行星会运行到太阳的一侧,从地球上望去,它们好象串成了一根珠链,这称为“九星联珠”。最近国外有些天文学家认为在1982年将出现“九星联珠”,那时将发生“灾难性的地震”,地球也将会“遭受毁灭性的打击”。其实,从公元前780年起到现在,“九星联珠”的现象已经出现过15次,8级以上的大地震都并没有发生在这时候。行星之间的引力对某些地震的发生是有影响的。但对地球来说,除了太阳和月亮,其他行星的引力并不大,即使排成一直线,它们对地球的引力达到最大值,也不过是月亮对地球影响的百分之一而已。因此,“九星联珠”对地震并没有多大影响。除“九星联珠”外,我国早在西汉初年(公元前200多年),还发现经过一定时期,金、木、水、火、土五大行星会联成一线,成为“五星联珠”,有时加上与日、月相复合,就成为“七曜同度”,这对地震也没有发生过什么影响。如果说天文现象与地震有关系的话,根据以上分析,必须地壳的岩层已经具备了濒于断裂的条件,天体(主要是太阳和月亮)的引力作用,只是对地震起了一触即发的作用而已。总之,天文与地震的关系,是一个古老而又年轻的课题,随着科学技术的发展,天文学中的一些新技术,可以协助人们揭示出它们之间的关系,为研究地震和预报地震提供可靠的资料。" 天文台为什么要用各式各样的光学望远镜,天文台为什么要用各式各样的光学望远镜参观过天文台或天文馆的人都知道,天文台望远镜种类繁多。天文工作者研究的目的不同,所需要观测的对象也各不相同,因此,需要有适合不同要求的望远镜。尽管光学望远镜多种多样,但万变不离其宗,总不外乎三种:折射、反射和折反射三种类型。折射望远镜:星光通过透镜在焦平面上成像。若在焦平面上加上底片就可以对星星拍照。这类望远镜有中等大小的视场,一般多用于天体相对位置的测定。如要测定小行星、彗星等的位置时,用2或3米焦距的望远镜就够了。如果要用来测量到恒星的距离或是研究恒星的运动,那就要很长很长的焦距,焦距越长,越易发觉天体细微的位置移动。所以折射镜的镜筒能长到10米,有的甚至到20米。用这样的庞然大物来测量恒星的距离,也只能测量100光年范围以内的恒星。反射望远镜:顾名思义,就是用抛物面物镜反射星光再聚焦成像。为了増强反射率,镜面常镀铝或镀银,镀膜一经氧化又要重镀,因此物镜要拆下。折射镜就没有这种毛病。相对来说,反射镜比折射镜容易制造一些,口径越造越大,有的已达6米。这样大的口径比我们肉眼接受星光能量多上百万倍,所以能看到十分暗淡的星光。反射镜这样的特点正适合作恒星的光度测量和光谱分析。折反射望远镜:特点是视场大、成像好,多用于迅速移动的天体,如人造卫星和流星的观测等。此外还用它观测星云、星团。虽然光学望远镜品种繁多,但它的根本目的,最重要的就是达到聚光的作用。通过望远镜使人们能看到更遥远、更暗弱的星光。因此,口径是望远镜能力大小的重要标志。其次,望远镜也有放大作用,特别是研究近距离天体,例如研究月亮和行星的表面细节,就需要考虑放大倍率问题。为了达到以上这两个目的,特别是前一个目的,那么,今后光学望远镜发展的前景和下一代望远镜又是什么样子的呢?对下一代望远镜的设计,提出的方案很多,但归根结蒂就是:在充分利用近代电子和光学技术的基础上,把各个分立的中等望远镜所接收的星光,再集中到一起。这样就可以达到增加口径同样的效果,这就是多镜面光学望远镜。据说美国在八十年代里,想要制造直径为25米的特大望远镜,它是由几十个到几百个较小的望远镜或反射镜拼合而成的。假如距离我们地球较近的恒星如果也有行星的话,用这个望远镜就可以看到它。 天文台为什么要给星星拍照,"天文台为什么要给星星拍照当我们观测我国人造地球卫星的时候,心情无比喜悦、无比自豪,可是卫星一掠而过,从出到没最多不过十多分钟,人们总有些不满足,提出:为什么不给卫星拍照呢?给卫星拍照是很有必要的。天文台不单要给卫星拍照,而且要给很多的星星拍照。有很多天文现象,瞬息突变,象超新星能在几天之内光度突然增加到原来光度的千万倍以上;流星的出现几秒钟就又消逝;有些天文现象极其稀罕、难得,象日全食在一个地方要两三百年出现一次,而且一次不过最长几分钟时间;又如亮的彗星,要九十年才碰上一次。如果不拍下照片,单凭人们的印象和记忆,就很少有科学价值。天文现象再一个特点是星光暗淡,若要观测恒星光谱时,又需将这点微弱的星光分散在一条谱带上,而且要看清每条谱线,是很困难的。如果是拍照的话,星光虽弱,但底片感光有积累作用,所以加长曝光时间就可以弥补这一不足。使用底片的再一个好处,是它能拍到紫外和红外部分,超出了肉眼的可见范围,这样就扩大了我们的眼界。还有一个特点是繁星点点,多得使人眼花缭乱,无法应付,因此绘星图、编星表用照相方法,既客观又准确。若用目视方法测绘上千万颗星的位置,工作量实在太大了。所以给星星拍照是天文工作不可少的,而且至今仍是重要的办法。近代天文学中的重要发现,可以说大部分都有拍照的功劳。给星星拍照和我们一般拍照不大一样。拍人像一般用几百分之一秒或几十分之一秒,曝光时间短;而给星星拍照从几分钟乃至几小时,甚至今夜拍不完,明夜继续拍,有时要拍好几夜。曝光时间长是天文照相的一个特点。其次,天文台大都使用玻璃底片——干片,因为天文台需要进行精密测量,比如测谱线的波长或测星星的相对位置,都要量到万分之一毫米,使用玻璃底片就不会变形。天文台直接应用负片而不需要象人物照那样再翻成正片,这就避免了翻印的麻烦和变形,而对测量工作并没有什么妨碍。" 天文台建在哪里比较好,天文台建在哪里比较好看天文台的照片我们可以发现,许多天文台建在高山之巅,这难道是为了离星星更近吗?当然不是。这主要有几方面考虑。其一是为了躲避低空云和雾霾,一般来说雾气的高度为几百米,低云分布在海拔2000米以下,中云分布在4000米左右,如果一个山峰在海拔4000米以上,就可以躲过很多云对星的遮挡。其二,在高山上,大气也相对宁静一些,可以拍摄到更清晰的天体图像。其三,低海拔地区水汽密度大,对红外线和一些射电波吸收严重,但在高山上,水汽密度小,就可以进行更多波段的观测。满足这个条件的还有干燥的沙漠,那里也是一些望远镜的家园。地球上有没有比高山和沙漠更好的天文台址呢?南极大陆就是这样的地方。冰雪覆盖的南极大陆是一个高原,在南极点附近的冰穹A海拔超过4000米,还是一个极为干燥的地方,空气的含水量比沙漠还少,是地球上观测条件最好的地方之一。另外,南极有极昼和极夜现象,天文学家拥有几个月的黑夜可以连续观测群星。中国正在南极冰穹A建造南极巡天望远镜,来研究黑洞、暗物质、暗能量、宇宙起源等天文学前沿课题。 天文和气象有什么不同,又有什么关系,"天文和气象有什么不同,又有什么关系在我国古代,形容一个人知识渊博,往往说他“上知天文,下知地理”,在“上知天文”中就包括对气象知识的了解。现在仍有不少人受了这种影响,搞不清天文和气象这两门学科之间的关系。在古代,各门自然学科都处于萌芽状态,两门或者几门自然学科混在一起是常有的事,古代人以为天文学和气象学都是研究“天”的,把它们混在一起,那是毫不奇怪的。但是,到现在天文学和气象学都大大地发展了,已经形成了两门不同的学科。天文学是研究天体的科学,它主要研究天体的运动、天体之间的相互作用、各天体自身的物理状况和它们的来龙去脉。如果把地球当作太阳系的一个行星来考察时,也把它看作为一个天体,因此也是天文学的研究对象。气象学的研究对象则是地球大气层。如果你看了《十万个为什么》的本册和气象分册,就会对天文学和气象学所研究的对象,有一个明确的了解。天文和气象既然是两门不同的学科,它们是否就完全没有关系呢?也不是的。天气的变化主要是地球大气的运动引起的,但是一些天文上的因素也可能会对天气的变化起一些影响,其中太阳的活动对地球的长期气候变化可能有极重要的影响,如在公元1645?1715这70年间和公元1460?1550这90年间都是太阳活动的持续的极小期,它们都与地球的两个寒冷期相符。当时全球平均温度分别下降了0.5°和1℃;而中世纪的太阳活动极大期与当时的地球温暖期也是相吻合的。除了太阳以外,还有一些天体对地球上的天气变化有影响。有人认为,月球和太阳的引力作用,除了产生地球上海洋的潮汐外,还引起地球大气的潮汐,影响大气环流。我们晚上看到的流星,对天气变化也有影响。比如下雨要有两个条件:一是大气中有足够的水汽;二是有一定的灰尘或带电粒子,作为水汽凝结成雨滴的凝结核。流星在大气中烧毁后就留下了大量的微粒作为凝结核,促使雨滴的形成。如果我们弄清了这些天文因素对天气变化的影响,我们就可以把天文研究成果用来改进长期天气预报。我国劳动人民在长期的生产斗争中积累了丰富的天气预报经验,有些天气预报的农谚就是根据天文因素编出来的。天文观测也要有一定的天气条件,如在雨、阴天,光学望远镜就无法使用。因此,准确的天气预报,能帮助天文研究工作。" 天文和气象有什么关系,天文和气象有什么关系在我国古代,形容一个人知识渊博,往往说他“上知天文,下知地理”,在“上知天文”中就包括对天文和气象知识的了解。现在仍有不少人受了这种影响,搞不清天文和气象这两门学科之间的关系。在古代,各门自然学科都处于萌芽状态,两门或者几门自然学科混在一起是常有的事,古人以为天文学和气象学都是研究“天”的,把它们混在一起,那是毫不奇怪的。但是,现在天文学和气象学都大大地发展了,已经形成了两门不同的学科。天文学是研究天体的科学,它主要研究天体的运动、天体之间的相互作用、天体自身的物理状况和它们的来龙去脉。把地球当做太阳系的一个行星来考察时,也把它看成一个天体,因此也是天文学的研究对象。气象学的研究对象则是地球大气层。如果你看了《十万个为什么》(新世纪版)的本册和地球科学分册,就会对天文学和气象学所研究的对象,有一个明确的了解。天文和气象既然是两门不同的科学,它们是否就完全没有关系呢?也不是的。天气的变化主要是地球大气的运动引起的,但是一些天文上的因素也可能会对天气的变化起一些影响,其中太阳的活动对地球的长期气候变化可能有极重要的影响。如在公元1645~1715年这70年间和公元1460~1550年这90年间,都是太阳活动的持续的极小期,它们都与地球的两个寒冷期相符。当时,全球平均温度分别下降了0.5~1℃;而中世纪的太阳活动极大期,与当时的地球温暖期也是相吻合的。除了太阳以外,还有一些天体对地球上的天气变化有影响。有人认为,月球和太阳的引力作用,除了产生地球上海洋的潮汐外,还引起地球大气的潮汐,影响大气环流。我们晚上看到的流星,对天气变化也有影响。比如下雨要有两个条件:一是大气中有足够的水汽;二是有一定的灰尘或带电粒子,作为水汽凝结成雨滴的凝结核。流星在大气中烧毁后就留下了大量的微粒作为凝结核,促使雨滴的形成。如果我们弄清了这些天文因素对天气变化的影响,就可以把天文研究成果用来改进长期天气预报。我国劳动人民在长期的生产斗争中积累了丰富的天气预报经验,有些天气预报的农谚就是根据天文因素编出来的。天文观测也要有一定的天气条件,如在雨天和阴天,光学望远镜就无法使用。因此,准确的天气预报,也有助于天文观测和研究。关键词:天文学气象学 天文学上为什么要用光年来计算距离,天文学上为什么要用光年来计算距离我们日常生活中,一般都用米、厘米来作为计算长度的单位。如果是计算两个城市之间的距离,米这个单位就显得太小了。这时我们就得用一个比较大的单位"公里”了,例如北京到上海,火车走的全程是1462公里。天文学上也有用公里作单位的,例如用来说明星球的直径大小,如地球的赤道半径是6378公里,月亮的直径是3476公里;用来作距离单位的,如月亮离地球是384400公里。但是拿公里来作为计算恒星与恒星之间的距离的话,这个单位就显得太小太小了,使用起来很不方便。如离我们最近的那颗恒星——比邻星,就有40000000000000公里,你看,写起来多麻烦,读也不好读,何况这还是离我们最近的一颗恒星呢!其他的恒星离我们更要远得多啦!人们发现光的速度最快,一秒钟可以走30万公里(精确数是299792.458公里),如果用“光秒”作单位,就比公里大30万倍,但这还是不方便。那么用“光分”、“光日”(就是以光在一分钟内、一日内所走过的路程作为计算距离的单位)不好吗?可以的,但还嫌太小。所以人们选中了“光年”。光在一年里差不多走10万亿公里,精确些讲是94605亿公里。现在,光年已经成为天文学中的基本单位,常用来计算天体的距离,如离开我们最近的恒星——比邻星是4.22光年牛郎星离我们是16光年;织女星是26.3光年;银河系以外的星系,如我们肉眼可以看到的仙女座星云,离我们约220万光年;目前已观测到的离我们最远的天体是100亿光年以上。光年也可以用来计算天体的大小和范围,如银河系的直径是10万光年等。这些都是很难用公里来表示的。天文学上还有别的计算距离的单位。有的比光年小,如“天文单位距离”,是以地球和太阳的平均距离(14960万公里)作为一个单位,主要用于计量太阳系范围内天体间的距离;也有比光年大的,如“秒差距”(1秒差距相当3.26光年)、"千秒差距”、“兆秒差距”等。 天文学家为什么要观测日食和月食,"天文学家为什么要观测日食和月食太阳是地球上生命的源泉,太阳上发生的一切变化,也和我们的日常生活有非常密切的关系。例如,太阳大气发生爆炸时,对地球上的天气变化、短波无线电通讯,都有剧烈的影响。因此,弄清楚太阳的本质,摸清太阳的脾气是很有意义的。要了解它,就要观测它。但是,观测太阳不是毫无阻碍的。我们知道太阳是一个气体球,因为体积大,视线只能穿透到太阳大气层的某一深层,从这一层起到气体球最外边的气体球壳,叫做太阳大气,通常我们见到的强烈的太阳光,绝大部分是太阳大气最底层发出的,这一层叫做光球层。太阳大气外层的光很微弱。在地面观测太阳时,由于地球大气散射太阳光,使天空变得很亮,因此我们就好象是透过一层光幕来观测太阳。这一层光幕比太阳高层大气要亮几千倍,所以它完全掩盖了太阳高层大气的光,使我们看不见那里的各种现象。用一般的仪器只能看清楚光球层。日全食时,月球遮住了太阳的光球,地球大气散射光的来源被截断了,散射光没有了,天空变暗了,太阳高层大气的光才可以被观测出来。因此日全食时,太阳大气外层才露出了“庐山真面目”,使我们能看到平时看不见或者看不清楚的现象。日全食时能观测到些什么呢?当月影掩盖着太阳光球的时候,在月影周围出现一个颜色鲜红的环圈,这叫做色球色球层上部气体运动十分猛烈,比地球上海洋表面滚滚的波涛汹涌得多。时常,从这里向上碰出一些火焰似的云雾,叫做日珥[ěr],它就好象是一种大规模的气体喷泉。月影的外圈,可以看到一层美丽的银白色或淡蓝色的光辉,这叫做日冕。日冕是太阳大气的最外层。色球层、日珥、日冕都是太阳外层大气的组成部分。前面谈到的地球上的天气变化、短波无线电通讯,都和它们的活动有密切关系。因此,色球层、日珥、日冕是天文工作者感兴趣的对象。虽然平时在一定条件下也可以观测到色球层、日珥、日冕,但在日全食时这些现象可以看得特别清楚。这时,进行研究得到的结果非常有价值。所以,每逢发生日全食的时候,科学家们总要千里迢[tiáo]迢地带了许多笨重的仪器,赶到可以见到日全食的地方去进行观测。至于为什么要观测月食?天文工作者在月全食时,研究月球的亮度和颜色,可以判断地球大气上层的成分。月食时测定月面温度的变化,可以帮助研究月球表面层的构造。此外,还可以从月食的过程,仔细研究地球和月球的运动规律。" 天文学家发现了什么样的太阳系外行星,天文学家发现了什么样的太阳系外行星系外行星科学经过最近20年的迅速发展,已经取得了很丰富的成果。截至2012年初,已观测到超过700颗系外行星。在这些系外行星中,有许许多多有趣的行星系统,如天上有两个“太阳”的行星,环绕脉冲星旋转的行星,密度像泡沫塑料那样小的行星,还有的行星表面布满了甲烷汇成的湖泊和海洋……不过,它们大部分都不适合人类生存。比如行星“开普勒10b”,质量相当于4.6个地球,直径大概是地球的1.4倍,但它距离母恒星特别近,不在宜居带内。又比如“开普勒5b”,是质量非常大的行星。它的质量是地球的600倍左右,被浓密的气体包裹,温度可能达到1600℃,也不可能存在生命。其中只有10多颗行星,占已发现系外行星总数的2%左右,可能是“另一个地球”。“格利泽581”行星系统是欧洲天文学家发现的,距离地球约20光年。这个行星系统有6颗行星,和太阳系相似。编号为格利泽581g、格利泽581d和格利泽581c的行星位于宜居带内。格利泽581g是一颗与地球类似的岩石行星,拥有和地球相似的稳定大气层,表面可以有湖泊、河流甚至海洋存在,重力也与地球接近,这意味着人在该行星表面上直立行走并不困难;格利泽581c也是与地球类似的岩石行星,但还不确定其大气层厚薄。如果它的大气层比金星还要厚,液态水将因温度过高而无法存在,也就不适合生命居住。格利泽581d的情况也尚未确定。编号为开普勒22b的行星是美国天文学家通过开普勒望远镜发现的,其直径是地球的2.4倍,这颗行星上的一年约为290天,和地球相差不大,它环绕的恒星也和我们的太阳十分相似。科学家们估计:这颗行星的表面温度约21℃,可能有液态水存在。这颗行星距离地球600光年,即使以光速飞行,从地球前往也需要600年才能到达那里。 天文学家怎样测量天体的距离,天文学家怎样测量天体的距离天文学家测量不同天体的距离,用的是不同的方法。对于最近的恒星,天文学家使用的是最简单的三角视差法。这是人眼判断物体远近的方法。如果我们伸出一根手指,轮流闭上左右眼去看,就会发现手指相对于远处的背景有位置(方向)上的变化。如果知道这种变化的大小以及两眼间的距离,就能够通过简单的几何关系,计算出手指到眼睛的距离。天文学家也正是利用这种方法测量离我们较近恒星的距离。他们以地球环绕太阳公转轨道的长轴为基线,只要相隔半年时间,在地球公转轨道长轴的两端观测同一颗恒星,就能得到该恒星对地球轨道直径的张角。天文学家将此角度之半称为恒星的周年视差。已知地球轨道半长径约为1.5亿千米,于是由周年视差就可以推算出恒星的距离,这称为几何距离。三角视差法只能测量太阳附近恒星的距离。最近一颗恒星比邻星距离我们4.22光年,相应的周年视差小于1″。距离越远的恒星周年视差越小,测定起来也越困难。目前,用三角视差法测定恒星距离的最远范围大致为500光年。银河系的尺度约为8.2万光年,其中绝大部分恒星的距离远远超出三角视差法的适用范围;至于银河系以外的天体,三角视差法更是鞭长莫及,必须另辟蹊径。天文学家想出了另一种测量方法,称为“光度测距法”。这种方法的原理很简单:如果观察同一型号的灯泡,会发现近处的灯泡亮,远处的灯泡暗。如果能测量出灯泡有多亮,就能知道它距离我们有多远。因为灯光的亮度可以用“烛光”来表示,所以这种测距离的方法也称为“标准烛光”测距法。这种方法的关键在于,天上哪些天体是“同一型号”的,或者说它们自身的实际亮度是相等的?造父变星光度、温度、半径变化示意图在对恒星的长期监测中,科学家发现了一些亮度变化很有规律的星,称为“造父变星”。1912年,美国女天文学家勒维特发现造父变星的光变周期和实际亮度之间存在这样的关系:光变周期越长,释放的能量就越大;光变周期越短,释放的能量就越小。这意味着可以用光变周期来确定它们的实际亮度。这样,只要通过造父变星的光变周期推算出它实际亮度,就能够根据它的视亮度求得其距离。因此,科学家把造父变星称为“量天尺”。美国天文学家哈勃正是通过造父变星第一次确认仙女座大星云并不是银河系内的天体,而是和银河系一样由上千亿颗恒星组成的巨大星系。造父变星“量天”的适用范围可达5000多万光年,远远超出三角视差的能力范围。除了造父变星外,新星、超新星、天琴RR型变星等的光变性质与实际亮度也具有一定的关系,只是不如造父变星这么精确。所以测量近邻星系的距离,主要还是靠寻找其中的造父变星。哈勃空间望远镜拍摄的超新星SN1994D(左下方)在更遥远的星系中,众多恒星都已经无法分辨,只有爆发的超新星能够在毁灭的瞬间释放出让整个星系都黯然失色的光芒,可以被我们看到。超新星是恒星演化晚期的产物,爆发时亮度会在短时间内增强千万倍甚至上亿倍,最大光度可达太阳光度的\(10^7~10^{10}\)倍,释放出\(10^{40}~10^{45}\)焦的能量。超新星中最有利于测距的是Ia型超新星。这类超新星爆发时极为明亮,最大光度又非常恒定,是一种很好的标准烛光,所测定的光度距离最远可超过100亿光年。凭借壮丽的死亡,超新星成为新的量天尺,为人们研究宇宙的历史提供了宝贵的线索。美国天文学家珀尔马特和里斯以及澳大利亚天文学家施密特正是凭借对超新星的观测,发现宇宙正在加速膨胀,从而获得了2011年度的诺贝尔物理学奖。但故事并未就此终结。科学家发现了哈勃定律,可以用星系的红移(退行速度)来推算距离。而在更早期、更遥远的宇宙空间中,连星系都无从寻觅。科学家仍在试图寻找新的办法,以揭开早期宇宙的秘密。 天文学家怎样证实河外星系的存在,天文学家怎样证实河外星系的存在成语“天外有天”,常用以描述人的认识或能力总是有限的,而认识事物的过程却是无限的。在天文学上,“天”可以理解为“宇宙”,天文学即研究宇宙和天体的自然科学学科。人类对宇宙的认识过程已有数千年的历史,其间有三个最重要的里程碑式事件:1543年波兰天文学家哥白尼提出日心说,1785年英国天文学家威廉·赫歇尔建立第一个银河系模型,以及1923年美国天文学家哈勃证实河外星系的存在。在哥白尼时代,人们心目中的宇宙只限于太阳系,范围仅为几十天文单位,对太阳系外的恒星世界则不甚了解。赫歇尔把视野拓展到太阳系外,确认了由众多恒星构成的银河系的存在,尺度约10万光年。那么,银河系之外的宇宙又如何呢?在赫歇尔尝试确定银河系结构之前,17世纪中叶,已有人注意到夜空中除了点状的恒星外,还可看到一些外形颇不规则的云雾状暗天体,并取名为星云。自然哲学家开始自问:“银河是否已构成了整个宇宙?”在当时显然没人能给以正确的回答。对事物的认识总会有一个过程。1750年英国人赖特猜想,有些星云可能是银河系般的庞大恒星系统。1755年德国哲学家康德更明确提出,银河系外存在无数个与银河系类似的恒星系统(后人称之为河外星系或星系),并明确指出,早先发现的仙女星云就是这样的河外星系。赖特和康德的观念也许可称之为天才的猜想,但并无科学证据。那时,天文学家对星云的本质缺乏了解,更不知道它们在银河系之内,还是位于银河系之外。银河系及其近邻星系赫歇尔试图通过实测来寻找答案。这位科学大师认为,如果经望远镜的放大后,星云能分解成一颗颗恒星,那么所观测的星云就是星系,否则,星云便是银河系内的云团。然而,观测结果表明,一些星云确实能被分解为恒星,但也有不少星云在望远镜视场内仍是模糊一团,这使赫歇尔深感迷惑不解。赫歇尔这样的大科学家,拥有当时世界上最大的望远镜,尚无法判断,同时代的其他人,就更无所适从了。实际上,赫歇尔的思路并非完全正确,因为那时的所谓“星云”包含了三类性质迥异的天体:银河系内的气体尘埃星云、银河系内的星团,以及河外星系。赫歇尔的望远镜能分辨为恒星的“星云”,只是星团。而银河系内的气体尘埃星云,或者是河外星系,都是当时的望远镜无法分辨的。此后的100多年内,关于“星云”的本质仍无明确的定论。1920年4月,美国科学院为此举办了一次“宇宙的尺度”专题辩论会。会上,持对立观点的两位著名天文学家柯蒂斯和沙普利各抒己见,相持不下,最终也未能得出明确的结论性意见。问题的关键在于如何测定“星云”的距离:若观测的“星云”同我们的距离远大于银河系的尺度,且又可分解为恒星,河外星系的存在便可得以肯定,否则“星云”便是银河系内的天体。天文学是一门观测科学,天文学的发展史也就是它的主要观测设备——望远镜的发展史。望远镜口径越大,越能看到更暗的天体,分辨率也越高。为此,人们不断追求建造更大的望远镜。随着大口径望远镜的面世,最终证实河外星系存在的时机历史性地落在了哈勃的身上。1917年,美国建成当时世界上最大的2.54米口径反射望远镜。1923年10月5日,哈勃用这架望远镜观测了仙女星云。在高分辨率照片上,仙女星云的外缘被分解成一颗颗恒星。哈勃在其中辨认出了一些造父变星。这些造父变星离我们的距离是可以测定的。哈勃据此推知仙女星云的距离约为100万光年(现代结果为240万光年)。尽管当时对银河系尺度还未取得一致的认识,但据各种估算它的大小不会超过30万光年。因此,仙女星云远在银河系之外,无疑是一个河外星系,故应更名为“仙女星系”。这一年,哈勃才34岁。哈勃的成就并非一朝一夕之功,他早年就对“星云”表现出极大兴趣,做了许多细致的工作。他大胆地把“星云”分为“银河星云”和“非银河星云”两类,但对自己观点的表述颇为谨慎,还提醒别人不要轻易把“非银河星云”理解为它们就处于银河系之外。直到测出仙女星系的距离后,哈勃才确认了河外星系的存在。今天,人们已确知宇宙中存在着上千亿个星系,它们是宇宙物质结构形态的基本单元。对星系的研究已成为天文学的一个重要分支—星系天文学。 天王星、海王星和冥王星是怎样发现的,"天王星、海王星和冥王星是怎样发现的一百多年以前,人们一直认为太阳系里只有水星、金星、地球、火星、木星和土星6个行星。直到1781年3月13日,人们才从天文望远镜里找到了一个太阳系的新成员。这就是天王星。天王星是由一位爱好天文的音乐家威廉?赫歇耳发现的。有一次,他在自制的天文望远镜里发现了一个小圆点,起初他以为这是一个彗[huì]星,后来计算了它的运行轨道,才确定它是太阳系的一个新行星。天王星是一个很大的行星。它的直径是地球的4.06倍,质量为地球的14.63倍。这个行星虽然很大,但我们用肉眼却很难看到它,因为它离开我们太远了——它离开太阳是地球距离太阳的19.2倍,即287000万公里。自从发现了天王星以后,天文学家就着手研究这个新行星的轨道。可是,观测了一个时期以后,却发现天王星是一个“性格很别扭”的行星。因为別的大行星都循着科学家推算出来的轨道绕太阳运行,只有天王星有点不安分,它在绕太阳运行的时候,老是偏离它应走的路线。这是怎么一回事呢?为什么别的行星都有准确的运行轨道,而天王星却不这样“走”呢?天文学家根据太阳和行星以及行星和行星间相互引力的关系,很快就猜破了这个谜。他们想:在天王星外面,一定有一个别的行星,这个行星的引力,在“扰乱”天王星的运行轨道。可是,这个未知的行星到哪里去找呢?它又躲在哪里呢?我们用肉眼固然看不到它,即使用天文望远镜,一时也找不到它啊!于是数学家出来帮天文学家的忙了。他们根据天王星在天空的运行路线,终于推算出这个未知的行星的轨道。1846年9月23日,德国天文学家伽勒用望远镜看到了法国天文学家勒威耶和英国天文学家亚当斯同时独立地用天体力学理论所算出的一个当时尚未发现的新行星,这就是海王星。海王星距离太阳平均为449800万公里,等于地球与太阳的平均距离的30.09倍。它比天王星略小,直径是地球的3.88倍,质量为地球的17.22倍。海王星发现以后,天文学家以为这个工作可以告一个段落了。可是,后来发觉海王星也和天王星一样,它的运行轨道也有点不规则。因此天文学家很自然地又想:在海王星的外面,一定还有一个行星存在着。但是,这个行星离开我们实在太远了。天文学家虽然用数学算定了它在天空中的位置,然而天文望远镜还是找不到它的踪迹。这个“调皮”的行星,躲在无数的星星中间,叫人怎么也找不出来。后来,这个行星终于露出马脚来了。1930年3月,一个叫汤博的天文学家根据洛威耳的计算,接连几夜拍了很多星星的照片,在检查这些照片的时候,发现其中有一颗星,在许多星星之间“跑”了一段路。于是,他就断定这是太阳系的一个新行星。因为只有行星,才会在天空中不断地移动它的位置。就这样,一个新行星又发现了。这就是冥王星。冥王星距离太阳很远,它从发现到现在,时间还很短。因此,对于这个行星,我们现在还知道得非常少,有一些数据还没有准确测定。现在只知道它与太阳的平均距离为地球与太阳之间的平均距离的39.5倍,即591000万公里,它的质量为地球的0.24%,绕太阳的公转周期为248地球年。那么在冥王星以外,太阳还有没有其他行星呢?从1930年起直到1943年,冥王星的发现者继续用强光力望远镜搜索星空,研究了底片上记录到的9000万个比16.5星等亮些的所有的星象。也就是说查遍了比肉眼能看到的暗16000倍以上的星星。结果并没有发现“冥外行星”。不过没有发现不等于说不存在。根据太阳系外围几个大行星的运动研究,使我们相信有可能有第十大行星。如果真有一个“冥外行星”在遥远的空间围绕着太阳运转,从地球上看上去,它也太小了。为了发现它不仅需要更强有力的天文望远镜,还要花费十分巨大的劳动,才能在几百万颗微弱的小星中认出它来。" 天王星环的发现,天王星环的发现1977年3月10日,天王星从一颗恒星前方经过。天文学家发现它还没有遮住这颗恒星时,此恒星的光就变暗了几次。他们仔细查找这种现象的起因,最终肯定天王星周围存在着一组环,正是这些环依次遮蔽了星光。后来进一步弄清,天王星共有彼此分开的11道环。它们都很细,最宽的也不到100千米。这些环由很细小的微粒组成,其物质可能源自天王星的某些卫星,因撞击而被抛射出来。 天王星的光环是怎样发现的,天王星的光环是怎样发现的1610年,意大利科学家伽利略发现土星两侧有异状物,经过惠根斯证实它是光环后的三百多年来,人们一直以为在太阳系的行星中只有土星才具有美丽的光环。直到近几年,天文学家经过观测,又陆续发现天王星和木星也有光环。需要对天王星的大小和它的大气情况作进一步了解,但是,因为它的光度太暗,不能直接用望远镜观测,必须寻找有利的机会。在茫茫宇宙中,当天王星正好遮掩住一颗亮度和它相仿的恒星时,用光电方法测量被掩恒星亮度的变化,才能测到。然而,这种机会是很难得的。在1977年3月恰好有一颗视星等是8.8等的SAO158687号恒星被天王星遮掩住。通过认真观测,发现天王星在掩星前后,被掩的恒星产生多次一暗一亮的短暂变化,这就表明:在天王星的周围有环带存在,是环带挡住SAO158687号恒星射向地球的光线,造成了被掩星亮度的短暂变化。后来,又通过红外波段观测,证实了天王星确实存在着光环。对这些观测资料经过分析研究后,知道了天王星共有九条光环,它们类似于土星的光环,是由无数个直径不到一公里的碎石块构成的。九条光环的宽度都不同,离天王星最近的最狭,最远的最宽。与土星相仿,天王星的光环也位于天王星的赤道平面附近,密度最大的主环距离天王星本体约为两个天王星半径,即50000公里左右。土星的光环和天王星的光环的平面都位于各自星体的赤道平面附近,在望远镜中观看土星,呈现出一顶美妙的大草帽似的图案。而天王星在太阳系里是个颠倒了的世界,它的自转轴和轨道面的交角只有8度,几乎象是躺在它的轨道平面上向前滚动似的。所以,天王星由于赤道附近光环的存在,使它的形象象一个正在转动着的车轱辘。对于木星的情况比天王星虽然了解得多些,但也存在着许多未解开的谜。为了对它们作更多的了解,1977年9月,美国发射了不载人航天飞船“旅行者1号”对木星和土星作专门性探测。根据1979年对从飞船上发来的照片和数据的分析后,发现木星也有个环。总之,土星不是唯一具有光环的行星。天王星和木星光环的发现,不仅把我们的太阳系家族点缀得更加雄伟、壮观,也是1930年发现冥王星以来,研究太阳系的两个重大成果。说明在类木行星中,已有三颗行星有了光环。因此,光环并不是独—无二的偶然现象,它是类木行星的普遍现象,也是大行星在演化中的一种现象。通过对光环的研究,也为对太阳系起源的研究,提供了重要线索。 天球上的坐标,天球上的坐标天文学家最常用的天球坐标系以地球赤道面为基准面,因此被命名为赤道坐标系。在这个坐标系中,北极星所在的位置为赤纬90°,太阳在春分点时的位置定为赤经0°,过天球中心与地球赤道面平行的平面称为天赤道面,天赤道面和天球相交的大圆就是天赤道。 天空中为什么会出现流星雨,天空中为什么会出现流星雨夜间,天空中不仅常常能见到单独的流星,有时也会见到整阵的“流星雨”当天空出现流星雨时,几十条甚至几百条亮光划破天空,好象有人在高空放了一个大焰火似的,非常美丽。出现流星雨的道理和流星一样。不同的是:流星雨是地球在运行过程中,遇到了一大群宇宙尘粒(流星群)所造成的一种现象。这大群的尘粒(流星群)是怎样形成的呢?太阳系里有着许多各种各样的小天体,它们各自按照自己的轨道和速度运行。这些小天体有时会发生碰撞。碰撞使得大块的碎裂成一大群小的。或者在碰撞后很多小的聚集成群,好象是许多小朋友相邀结伴同行一样,它们沿着同一轨道运行,形成了流星群。有的流星群和彗星很有关系。彗星在运行时,由于内部气体爆炸,由于太阳压力的作用,或由于和流星体碰撞,而逐渐瓦解。瓦解过程中抛出的尘粒逐渐脱离彗星,形成了流星群。例如比拉彗星,根据计算,它在1872年很接近地球,最适合于观测。可是虽经天文工作者用心探寻,都没有发现。但在那一年11月27日的夜里,当地球穿过比拉彗星的轨道时,在欧洲和北美洲的许多地方,都看到了一阵极大的流星雨。这说明比拉彗星已经瓦解了,这一流星群就是由比拉彗星的残骸形成的。同一个流星雨,差不多总在一年的相同日期内出现,这又是什么道理?这是因为流星群的尘粒沿着椭圆轨道分布,有一定的公转周期。地球的轨道如果和某一流星群的轨道相交,那么地球至少每年在相同的日期穿过这流星群一次,产生了同一个流星雨。例如,每年8月11日到12日,在英仙座方向出现的流星雨(叫英仙座流星雨),地球上任何地点的观测者每小时都能看到40到50颗流星。这证明英仙座流星群的尘粒是均匀分布在整个轨道上的,因此地球每年穿过流星群时遇到的尘粒数差不多。另一类流星群,它的尘粒物质大量集中在一起,这一团流星尘粒只有每公转了一周以后,才会重新和地球相遇。例如狮子座流星群,它的公转周期是33年。虽然每年11月14日到20日会出现狮子座流星雨,但在一般年份里,流星雨中出现的流星数很少。只有每过33年才出现一次浓密灿烂的流星雨,象1833年和1866年出现过的那样,有些地方一小时内可以看到几十万颗流星。到现在为止,发现的流星群已经有五百多个了,如著名的天琴座流星群、英仙座流星群、天龙座流星群、狮子座流星群等。大约有15个大流星群已经详细地研究过了。 天空中的星座是怎样划分的,天空中的星座是怎样划分的恒星离我们都很远,远到我们无法分辨清楚哪些稍近些,哪些更远些,我们看到的只是它们在天球上的投影。大约在三四千年前,古代的巴比伦人已经把天空中较亮的星星组成了各种有趣的形状,称为星座。巴比伦人创立了48个星座。后来,希腊天文学家给它们取了名字,有的星座像某种动物,就用动物名作为星座的名字,有的星座是以希腊神话里的人物名字来命名的。我国在周代以前就已经开始给天空中的星星取名字了,并把天空划分为星宿,后来演变为三垣二十八宿。三垣都在北极星周围,二十八宿位于月亮和太阳所经过的天空部分。到了公元2世纪,北天的星座划分已经大致同今天的一样了。但是南天的几十个星座,基本上是17世纪以后才逐渐定出来的,因为世界上文化发达较早的国家都在北半球,对于这些国家来说,南天的许多星座都是终年看不见的。现在,国际通用的星座共88个,是1928年国际天文学联合会重新划分和决定的。其中29个在天球赤道以北,46个在天球赤道以南,跨在天球赤道上的有13个。88个星座的名字,大约一半以动物命名,如大熊座、狮子座、天蝎座、天鹅座等;四分之一以希腊神话中的人物名字命名,如仙后座、仙女座、英仙座等;其余四分之一以用具或仪器命名,如显微镜座、望远镜座、时钟座、绘架座等。虽然古人划分星座的办法不科学,但星座的名称仍沿用到今天。我国古代划分的星座系统虽已不再使用,但仍然保留着一些古老的恒星名称。关键词:星座三垣二十八宿 天空中的星座是怎样命名的,"天空中的星座是怎样命名的天上的恒星有的组成了有趣的形态,有一些是人们所熟悉的,例如北斗星、牛郎星、织女星和其他一些形态容易辨认和记忆的星。大约在三、四千年前,古代的巴比伦人已经把天空较亮的星星组成了星座,据考证,古代的48个星座,是巴比伦人所创立的。后来希腊天文学家给它们取了名字,有的星座象某种动物,就把动物名作为星座的名字;有的星座是以希腊神话里的人物名字来命名的。我国在周代以前就已经在给天空的星星取名字了,把天空划分为星宿,后来演变为三垣[yuán]二十八宿。我国汉代史学家司马迁所著的《史记》中,有一篇叫《天官书》,这是我国现存的一本最早的天文著作,里面就有记载。三垣为:紫微垣、太微垣、天市垣;二十八宿为:角、亢、氐[dī]房、心、尾、箕、井、鬼、柳、星、张、翼、轸[zhěn]、奎、娄、胃、昂、毕、觜[zī]、参、斗、牛、女、虚、危、室、壁。三垣都在北极星周围,其中恒星的名字有不少是古代的官名,如“上宰”、“少尉”等。二十八宿是在月亮和太阳所经过的天空部分,里面恒星的名字,有很多是根据宿名加上一个数,如“角宿一”、“心宿二”、“毕宿五”……在苏州博物馆里,现在还存放着我国宋代的黄裳在1247年作的石刻星图,这是目前世界上古老的石刻星图之一。的星座划分已经大致同今天的一样了。但是南天的几十个星座,基本上是17世纪以后才逐渐定出来的,因为世界上文化发达较早的国家都在北半球,对于这些国家,南天的许多星座是终年看不见的。到了公元2世纪的时候,北天现在,天空中的星座共划分为88个,其中29个在天球赤道以北,46个在天球赤道以南,跨在天球赤道南北的有13个。这是公元1928年国际天文学联合会根据天球上的赤经圈和赤纬圈重新加以科学地划分的,因为原来星座的界限是不规则的,是古人任意划分的。在这88个星座中,有15个在南天极附近,住在北京的居民永远也看不见它们。上海比北京的纬度低9度,所以在上海可以多看到南天极附近的6个垦座。海南岛南端榆林港的地理纬度更低,那里的居民一年当中能看到84个星座。天空88个星座的名字,大约一半是以动物为名的,如大熊座、狮子座、天蝎座、天鹅座等。四分之一是以希腊神话中的人物名字命名的,如仙后座、仙女座、英仙座等。其余四分之一是以用具命名的,如显微镜座、望远镜座、时钟座、绘架座等。虽然古人划分星座的办法不科学,但很多星座的名称仍沿用到今天。我国古代划分的星座系统虽已不再使用,但一些古老的恒星名称,仍然保留着。" 天空为什么常常会出现流星,"天空为什么常常会出现流星夜晚,有时候天边突然一亮,接着就有一道弧形的光在天空扫过,来得突然,去得迅速,人们不禁脱口呼出:流星!在我国古老的传说里,对流星有着许多神话,最普遍的,是说每个人都相应地有一颗星,哪一个人死了,他的那颗相应的星就会落到地上来。而从前的那些封建帝王,为了要保持自己的统治,担心自己的死亡,专门养了几个星官,观看天象,给帝王预报吉凶。这种说法,实在毫无科学根据。据估计,目前地球上的人大约有40多亿,而天上的星,包括肉眼看不见的在内,何止千亿!而且,说流星是星掉下来也是不正确的。我们看到的满天星斗,除了地球的几个兄弟是行星之外,都是非常巨大的恒星,是和太阳同等的天体。不过它们离地球非常非常远,和地球相碰的可能性是很小很小的。因此,在人类历史中根本不会有星“掉下来”的事。那么,流星究竟是什么呢?流星,科学地说来,是闯入大气层的一种行星际物质在大气层中摩擦光的现象。原来,地球附近的宇宙空间里,除了其他行星外,还有着各种行星际物质。就象大海里除了鱼虾蛤[gé]贝之外,还有着种种其他小生物一样。这种行星际物质,小的似微尘,大的象一座山,在空间按照它们自己的速度和轨道运行。这些行星际物质又可叫做流星体。它们自己不发光,当它们和地球相撞的时候,流星体相对于地球大气的速度非常高,每秒钟十几公里至七、八十公里,比飞行最快的飞机还快几十倍。当流星体以这样的高速度穿进地球大气时,和大气里的分子互相碰撞,使空气加热到几千度甚至几万度,在这样高温气流作用下,流星体本身也气化发光。当然流星体在大气里的燃烧,不是一下子就烧完的,而是随着流星体运动过程逐渐燃烧的,这样就形成了我们看到的那条弧形光。有时,体积过大的流星体,还来不及烧完就落到地面,我们叫它陨星。陨星有石陨星(陨石)、铁陨星(陨铁)和石铁陨星等。我国是记载陨星最早的国家,在我国史料中关于陨星的记载,至少有351次之多,其中最早的一次陨星记载,距今有3791年。陨星有大有小,从几十克到几十吨不等。由于大气稠密,落到地面的陨星是很少的,它们到达地面时的速度也较小,所以很少带来灾害。流星体的物质内容是些什么呢?根据化验陨星的结果,它的成分多半是铁、镍,或有的干脆就是石头。也有人猜测,可能有一些地球上没有的元素,只是当流星体燃烧时烧毁了,这一点暂时还没有得到证实。还有一些流星飞进地球大气层燃烧发光,但是由于速度很大,竟然能够再飞出大气层扬长而去,它们真是天地间的过客,闪电式地访问一下地球就又回到宇宙空间中去了。" 太阳上的温度是怎样测定的,太阳上的温度是怎样测定的很久以前,俄国天文学家采拉斯基教授做了一个有趣的实验。他将一个直径1米的凹面镜对着太阳,这样,在凹面镜的焦点处,就得到了一个跟硬币一样大小的太阳像。当他把一片金属放在凹面镜的焦点上时,金属片很快就弯曲、熔化了。他发现焦点上的温度差不多有3500℃!采拉斯基由此认为,太阳上的温度无论如何不会低于3500℃。采拉斯基的实验,不仅揭示了太阳温度之谜,同时也给人们提供了一个重要的启示:太阳的温度可以根据它的辐射求出来。太阳不断地向它周围的空间发射光和热,但是直到19世纪初,人们还不清楚太阳所辐射的热量究竟有多少。19世纪30年代,人们进行了第一次测量。结果表明:在地球大气边缘每平方厘米的面积上,每分钟从太阳接收了大约8.15焦耳的热能。这个量被称为“太阳常数”。地球上得到的热能,仅仅是太阳总辐射的很小的一部分。太阳每秒钟向空间辐射的总能量大约有380亿亿亿焦耳。如果将这个数字除以太阳的表面面积,我们可以得到:太阳表面每平方厘米每秒钟辐射的能量大约为6000焦耳。仅知道太阳表面的辐射量还不能决定太阳的温度,还须知道物体的总辐射和它的温度之间的关系。19世纪中叶以前,人们还不知道这个关系,因此当时估计的太阳温度也不准确,有人说1500摄氏度,有人说5亿~10亿摄氏度。1879年,奥地利物理学家斯特凡指出,物体的辐射与它的温度的四次方成正比。根据这一关系,以及测量得到的太阳辐射量,可以计算出太阳的表面温度约6000℃。太阳的温度还可以根据它的颜色估计出来。当一块金属在熔炉中加热时,随着温度的升高,它的颜色也不断地变化着:起初是暗红,以后变成鲜红、橙黄……因此当一个物体被加热时,它的每一种颜色都和一定的温度相对应。例如:深红600℃。鲜红1000℃橙黄3000℃黄白6000℃白色12000~15000℃蓝白25000℃以上太阳是金黄色的,考虑到地球大气层的吸收,与太阳的颜色相对应的温度也是6000℃左右。应当指出,我们通常所说的太阳温度都是指太阳表面光球层的温度。至于太阳的中心,温度更高,大约有1500万摄氏度。关键词:太阳太阳常数太阳辐射太阳温度 太阳上的黑子是什么,"太阳上的黑子是什么光辉的太阳有时也会出现黑色的斑点,在漫天烟雾和风沙蔽日、阳光减弱的日子里,甚至用肉眼就能看见。人类看到太阳黑子的最早记载,是我国史册《汉书?五行志》中所记:“三月乙未(据考证,“乙未”应为“己未”),日出黄,有黑气大如钱,居日中央。”这是汉成帝河平元年(公元前28年5月10日)观测到的一次太阳黑子的记录。这要比欧洲人发现黑子早八百多年。十七世纪初,意大利科学家伽利略用望远镜观测,发现了太阳黑子的存在,还有不少人也看到了。对此教会禁止谈论,否认黑子的存在,因为按照宗教的教义:“太阳是宇宙的眼睛,而宇宙的眼睛无论如何是不可能产生内障的!”教会对那些发现黑子的人们说:“你们大概是眼睛发花,看错了吧。”然而伽利略坚持自己所看到的是事实,太阳黑子也一次又一次地再被人们看到,在观测技术提高以后,看得更清楚了。太阳上的黑子是什么呢?我们通过一片涂黑的玻璃看太阳,可以看到太阳表面有很多引人注目的黑色斑点,这就是黑子。黑子经常成对、成群地出现,仔细观测可以看到它们在日面上不断地移动,发展。小黑子的直径约1000公里,而大黑子的直径约在10万公里以上,有时可以有几十个地球那么大。目前,大家认为黑子是太阳表面上的风暴,其实,它是一个巨大的旋涡状气流。一个发展完全的黑子,有个较暗的,近于圆形的中央核,叫做“本影”,在它的外面绕着一圈较亮的,纤维状的影子,叫做“半影”。黑子说它黑,其实并不黑,这里的温度仍有4500°C左右,比火红的钢水还要明亮得多。但是,因为它比周围物质的温度低了1500°C,相形之下,显得喑了一些,看起来就象是黑色的斑点。风暴是物质剧烈的运动,黑子本影中物质向半影运动的速度可以达到平均每秒40公里,因此,它们不可能长期在某处存在,多数黑子的寿命不到一天,它们时而汇合,时而分散,成群地消失和出现。黑子群的寿命比单个黑子长,一般都有6?10天,但少数大黑子可以存在100多天甚至1年以上。黑子的出现并不能减弱太阳的光辉,相反,表明太阳具有高度的活动性,因为每当太阳上黑子增多时,其他活动,例如太阳局部区域的爆发一一耀斑(它一下子可以放出相当于几万、几十万个氢弹爆炸的能量)也大大增多和剧烈起来,所以常把黑子数目的多少作为太阳活动强弱的代表。1843年,瑞士科学家斯勃勒拫据他辛勤观测了20多年的资料,发现有的年份中每天的黑子数目比较多,有的年份比较少,原来黑子数目每隔一定的时间就要增多,它的变化还有周期性哩!又过了9年,到了1852年,另一位瑞士科学家沃尔夫整理了世界200多年来的黑子记录,才知道每年黑子出现的总数有一定的规律:黑子数逐年增加,増加到极大以后,又一年年减少,从黑子数极小年到下一个黑子数极小年的时间平均约等于11年,这段时间称为一个太阳活动周期。太阳黑子在日面上的分布也有一定的规律性:东西不对称性和纬度分布的不均匀性。黑子在日面上的分布,一般是东边比西边多;绝大多数都出现赤道两旁15?20°之间。太阳黑子这种数量上的变化,反映了太阳活动性的变化,对地球的磁场和大气状况都是有影响的,和气候异常颇有关系,因此研究它的活动规律就很重要了。这个问题到今天还没有完全搞清楚,需要科学家们作进一步探索研究呢!" 太阳为什么能发光和热,太阳为什么能发光和热太阳象一个炽热的火球,光耀炫目。它每时每刻都在辐射出巨大的能量,给我们的地球带来光和热。可是,地球所接受到的太阳能,仅是太阳全部辐射能的二十二亿分之―。为了便于想象它的威力,我们可以说太阳表面的每平方米面积,就相当于一个85000马力的动力站。如果在整个太阳表面覆盖上一层12米厚的冰壳,那么只消1分钟,太阳发出的热量,就能将这层冰壳完全融化。令人惊异的是,太阳已经这样辉煌地照耀了几十亿年了!很早以前,人们就在思索:太阳所发出的巨大能量是从什么地方来的呢?显然,太阳上所发生的不可能是一般的燃烧。因为即使太阳完全是由氧和质量最好的煤组成,那也只能维持太阳2500年的消耗。实际上太阳的年龄比这长得多,是以数十亿年来计算的。1854年,德国科学家亥姆霍兹第一个提出了太阳能源的科学理论。他认为由于太阳上气体物质不断发出热量,因而不断地因冷却而收缩。收缩时物质向太阳中心下落,产生热量,使太阳损失的热量不断地得到补充。拫据计算,太阳直径只要每年缩短100米,这样收缩所产生的热量,就足以补偿它的辐射损失了。可惜的是,即使太阳最初的直径等于最远的行星的轨道直径,收缩到现在的大小,也只能维持太阳2000万年的消耗。在19世纪,有些科学家还认为太阳所以会发光,是陨星落在太阳上所产生的热量、化学反应、放射性元素的蜕变等等引起的,但所有这些都不能解释太阳长期以来所发出的巨大能量。1938年,人们发现了原子核反应,终于解开了太阳能源之谜。太阳所发出的惊人的能量,实际上是来自组成太阳的无数原子核的内部。原来在太阳上含有极为丰富的氢元素,在太阳中心的高温(摄氏一千五百万度)髙压下,这些氢原子核互相作用,结合成氦原子核,同时释放出大量的光和热来。因此,在太阳上所发生的并不是一般人所想象的燃烧过程。在太阳内部进行着的氢转变为氦的原子核反应,是太阳上巨大的能量源泉。这种原子核反应所消耗的氢,在太阳上极为丰富。太阳上氢的贮藏至少还可以供给太阳继续象现在这样辉煌地照耀数十亿年!即使太阳丄的氢全部燃烧完毕,也还会有别种核反应继续发生,使太阳继续发射出它那巨量的光和热来! 太阳会死亡吗,太阳会死亡吗对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳,没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,当然也不会孕育出作为智慧生物的人类。太阳给人们以光明和温暖,它带来了日夜和季节的轮回,左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供了各种形式的能源。岁岁年年,太阳天天东升西落。在人们心目中,沧海桑田,太阳却一成不变,成为某种永恒的象征。实际上,太阳是一个由炽热气体组成的巨大火球,亿万年如一日地在空中熊熊燃烧。从天文学的角度来看,太阳只是银河系中一颗非常普通的恒星,并且,与任何其他天体一样,都要经历诞生、成长、死亡的过程。太阳今天的年龄已有近50亿岁。太阳是通过热核聚变,靠“燃烧”集中于它核心处的大量氢元素而发光、发热的,它平均每秒钟要消耗掉600万吨氢。太阳中储备的氢元素,可以供太阳像这样继续燃烧50亿年。那50亿年后,太阳会怎么样呢?到那时,它的温度可高达1亿多摄氏度,内部会导致氦聚变的发生。接着太阳很快便会极度膨胀,进入所谓“红巨星”阶段,它的光亮度将增至如今的100倍,并把靠它最近的行星如水星、金星吞噬掉。地球也会变得越来越热,甚至也被极度膨胀的太阳吞没,生命将无法继续生存。随着时间的推移,太阳会越来越快地耗尽它的全部核能燃料,步入风烛残年,随之塌缩成一颗黯淡的白矮星。最后,在那无坚不摧的万有引力作用下,太阳再次收缩,成为一个无光无热的“褐矮星”,黯然消逝在茫茫的宇宙深处,结束它辉煌而平凡的一生。当太阳消亡之时,地球早已经不复存在。到那时,也许有着高度文明的人类通过星际航行,业已在遥远的银河系的另一处建起了自己美好的新家园。谁又能说这是不可能的事呢?关键词:太阳 太阳同步轨道,太阳同步轨道地球是个扁椭球体,地面上的各点对卫星的引力不等,使得卫星的轨道平面会绕地球自转轴旋转。如果卫星轨道平面绕地球自转轴的旋转方向和角速度与地球绕太阳公转的方向相同,平均角速度相等,这种卫星轨道就叫太阳同步轨道。这种轨道基本上是极轨道(沿此轨道运行的卫星每次环绕地球运行一圈都会经过两极上空),卫星能够俯瞰整个地球表面。在太阳同步轨道运行的卫星总是在同一当地时间经过地球上某一纬度的地区,也就是卫星每次经过该地区上空时,太阳在同一高度,对地面的光照条件是相同的,这对于从卫星上观察地面十分有利。所以,气象卫星、资源卫星等对地观测卫星都采用这种轨道。 太阳和月亮在初升和将落时,为什么看起来大些,"太阳和月亮在初升和将落时,为什么看起来大些在日常的天文现象里,有一件事一直引起人们的兴趣,那就是:太阳和月亮在初升和将落时,看起来好象总要比它们在头顶时大一些。那是因为在一定条件下,人对物体的视觉会产生错觉。下面谈两个例子:1.一个物体处在一些小的物体中间,就会显得大些;而处在一些大的物体中间,就会显得小些。如图,六个小圆圈中的圆圈,和六个大圆圈中的圆圈,实际上是一样大的,可是看起来显得大小不一样。2.白色图形看上去总觉得好象比同样大小的黑色图形要大些。如图,黑白两个圆的图形,实际上是一样大的,但看起来总觉得白的圆面比黑的圆面大。这种光学上的错觉,在物理学上叫光渗作用。明白了上面的现象,我们的问题也解开了。原来当太阳或月亮初升和将落的时候,地平线上只有一角天空,而且附近又有山冈、树林、房屋或其他的景物做它的背衬,我们拿太阳或月亮和这些东西作比较,因此就觉得太阳和月亮好象大一些。可是,当太阳或月亮升到头顶的时候,天空空朗朗的没有其他的东西,而天空又大得无比,因此看上去就觉得太阳和月亮好象小一些。当太阳.月亮初升和将落时,四周的天空暗沉沉的,太阳和月亮的圆面显得很明亮,因此我们看起来就觉得它们好象大一些;而当太阳、月亮升到头顶的时候,四周的天空已很明亮,因此我们看起来就觉得它们好象比初升时要小一些。事实就是这样。要是你还不相信,不妨做一个简单的实验来对证一下。预备一根普通的尺,在尺的一侧,钉上四五枚大头针。在满月初升时,你把手伸直,拿这根钉着大头针的尺,去量月亮的直径,看看它的直径有多宽;然后在月亮升到头顶的时候,你把手伸直,再去作一次观测。这样,你就会看出来,两次观测的结果,月亮的大小完全是一样的。这就证明,月亮和太阳大小变化的现象,完全是我们眼睛的错觉。严格地说,由于大气的折射作用,太阳和月亮的圆面在初升和将落的时候,看起来形状会略微变扁一些,它们的平均直径比在升到头顶时反而要小一些。" 太阳在银河系中的位置,太阳在银河系中的位置太阳是一颗恒星,天文学中将其分类为黄色的G2型矮星,表面有效温度约5800开。太阳在天空中灿烂夺目,只因它是距离我们最近的恒星,距离地球仅约1.5亿千米。在银河系之中,它是一颗十分普通的恒星,在距离银心约26?000光年且近乎圆形的轨道上环绕银河系核心运行,每转一圈需要约2亿年。 太阳外层有些什么活动,"太阳外层有些什么活动太阳表面温度有摄氏6000度,可是密度只有水的300万分之一,越向深处温度就越高,密度也越大。现在知道太阳的中心温度高达1500万度,密度是水的160倍。而在太阳上2000公里高空的密度是水的100亿分之一。用望远镜拍摄的太阳照片上,可以看到太阳表面有着无数细小而明亮的斑点,这些斑点象米粒一样平铺在整个光球上,位置和形状不断地在变化,在几分钟里出现、发光、消逝又产生新的亮点,就象一锅烧开的粥那样翻腾。这些斑点叫米粒组织。“米粒”的直径平均在1000公里左右,相当我国四川省那么大。如果说米粒组织是太阳光球这一片火海上汹涌的波涛,那么黑子就是太阳表面上巨大的风暴发源地。通常在黑子出现前几小时,至多一天前,太阳光球上这个区域有一片明亮的纤维状结构出现,这种结构称为“光斑”。光斑是光球的突起部分,温度比周围高出几百度。米粒组织、黑子、光斑这些现象都发生在太阳的光球层,光球层的厚度有500公里左右,几乎全部太阳光辐射都由这一层发出。光球的上面是一层厚约几千公里的色球层,它所发出的光给地球大气散射光所掩盖,所以单凭肉眼是无法观测它了。当发生日全食时,太阳的明亮部分给掩盖起来,天空很快暗了下来,这时在黑暗的月球圆轮周围可以看到一圈美丽的红色光环,它就是色球层。同时我们还可以清楚地看到从色球层上喷射出来的一个个火舌。有的火舌高高悬挂,又顺着一条圆弧轨道远远地连到太阳表面。它们是一团团炽热发光物质,称为“日珥”,常升腾到几十万公里的高度,日珥里物质的运动速度高达每秒几百公里。在太阳色球层中最激烈的活动是色球爆发,出现了“耀斑”。耀斑好比太阳色球层中的“炸弹”爆炸,爆炸力极猛烈,它一次放出的能量相当于地球上几万、几十万个氢弹的爆炸力。大的耀斑的覆盖面积可达太阳圆面的千分之五,相当于几十亿平方公里,而它的寿命仅几分钟到几小时。可见太阳上发生的物理过程规模有多么巨大!观测耀斑必须用专门的仪器——太阳单色光照相仪。从它所拍摄的太阳照片上,我们看到耀斑经常与黑子伴生在一起。在日全食时,我们还可以看到太阳周围闪耀着柔和的淡黄色光芒,它伸展得很远,有的达到几百万公里,这给日全食的景象増添了几分壮丽的色彩,这就是处在色球层外面的日冕。日冕的运动温度极高,达100万度以上,而密度又十分稀薄,相当于我们大气密度的一万亿分之一。处在这种温度下的稀薄气体,都高度电离了,所以日冕发出了强烈的无线电辐射。日冕还在不断地“膨胀”,在离太阳1000万公里的地方,这个膨胀速度达到每秒几百公里。日冕的范围很大,从广义的角度讲,地球还处在太阳的“冕”内!太阳活动对人类的影响极大,我们认识它,正是为了更好地掌握宇宙规律,拿它来改造世界。" 太阳是个什么样的天体,太阳是个什么样的天体我们在地球上,每天看到太阳东升西落,太阳照亮了大地,带给我们光和热。太阳是太阳系的中心天体,也是距离我们地球最近的一颗恒星,它和地球的平均距离是14960万千米;直径为139万千米,是地球的109倍;体积是地球的130万倍,质量是地球的33万倍,平均密度是1.4克/厘米3。太阳也在自转,自转周期在日面赤道带约为25天,越接近两极周期越长,在两极区约为35天。太阳上最丰富的元素是氢,其次是氦,此外还有碳、氮、氧和各种金属,和组成地球的化学元素几乎是同样的,只不过组成的比例不同罢了。太阳是一个炽热的气体大火球,它的外层主要由3层组成:光球、色球和日冕,这几层构成了太阳的大气。通常我们看到的太阳圆面称为光球,厚度有500千米左右,明亮耀眼的太阳光,就是从这层发出来的。色球在光球的外面,是太阳大气中间的一层,大约延伸到几千千米高度,温度从几千摄氏度上升到几万摄氏度。在日全食的时候,当光球所发出的强烈的光线被月球遮掩住了,我们就能看见这个具有暗红色的气层,因此把这层叫做色球或色球层。日冕是太阳大气的最外层,这层可以延伸到几个太阳半径那么远,有时甚至更远些。主要由高度电离的原子和自由电子组成,密度非常稀薄。日冕的内层,或称为内冕,温度高达100万摄氏度。日冕的大小和形状与太阳的活动有关。太阳活动极大期,日冕是圆形的;极小期,日冕在太阳两极处缩短,在太阳赤道带突出。内冕的亮度大约为光球的百万分之一,几乎像农历十五、十六晚上的月亮光似的。以前天文学家观测色球,除了平时用单色光观测,还可在日全食期间观测;而观测日冕,以前只能在日全食时观测,现在可用“日冕仪”经常观测。近年来,人造卫星的观测表明日冕气体因高温膨胀不断向外扩散,抛出的粒子流形成了太阳风。此外,在太阳的边缘外面,还有像火焰似的朱红色发光的气团,这叫做日珥。有时它以很大的速度射出,可以达到几十万千米高,然后,再向色球层落下来。日珥出现的多少和黑子一样,周期约是11年。平时我们用肉眼是看不到的,只有天文学家用色球望远镜或分光镜等仪器,或在日全食时才能看到它。关键词:太阳地球色球日冕日珥 太阳是个怎样的天体,太阳是个怎样的天体我们在地球上,每天看到太阳东升西落,太阳照亮了大地,带给我们光和热。太阳是太阳系的中心天体。也是距离我们地球最近的一颗恒星,它和地球的平均距离是14960万公里,它的直径为139万公里,是地球的109倍,体积是地球的130万倍,质量是地球的33万倍,平均密度每立方厘米是1.4克。太阳也在自转,它自转的周期在日面赤道带约25天,愈接近两极愈长,在两极区约为35天。太阳上最丰富的元素是氢,其次是氦,此外,还有碳、氮、氧和各种金属,它和组成地球的化学元素几乎是同样的,只不过组成的比例不同罢了。太阳是一个炽热的气体大火球,它的外层主要由三层组成:光球、色球和日冕,这几层组成了太阳的大气。通常我们看到的太阳圆面称为光球,厚度有500公里左右,明亮耀眼的太阳光,就是从这层发出来的。色球在光球的上面,是太阳大气中间的一层,大约延伸到几千公里高度,温度从摄氏几千度上升到几万度。在月全食的时候,当光球所发出的强烈的光线被月球遮掩住了,我们就能看见这个具有暗红色的气层,因此,把这层叫做“色球”或“色球层”。日冕是太阳大气的最外层,这层可以延伸到几个太阳半径那么远,有时甚至更远些。主要是由高度电离的原子和自由电子组成的。密度非常稀薄,日冕的内层,或称为“内冕”,温度髙达摄氏100万度。日冕的大小和形状与太阳的活动有关。太阳活动极大期,日冕是圆形的;极小期,日冕在太阳两极处缩短,在太阳赤道带突出。内冕的亮度大约为光球的百万分之一,几乎象农历十五、六晚上的月亮光似的。以前天文工作者观测色球,除了平时用单色光观测,还可在日全食期间观测;而观测日冕,以前只能在日全食观测,现在可用“日冕仪”经常观测。近年来,人造卫星的观测表明日冕气体因髙温膨胀不断向外扩散,抛出的粒子流,形成了“太阳风”。此外,在太阳的边缘外面,还有象火焰似的朱红色发光的气团,这叫做日珥。有时它以很大的速度射出,可以达到几十万公里高,然后,再向色球层落下来。日珥出现的多少和黑子一样,它的周期约是11年。平时我们用肉眼是看不到的,只有天文工作者用色球望远镜或分光镜等仪器在平时或日全食时才能看到它。 太阳有没有同胞兄弟,太阳有没有同胞兄弟我们的太阳似乎很孤单,所有的恒星都离它远远的,最近的恒星也有4.22光年之遥,而天空中很多恒星却是成群成团地聚集在一起,因为它们通常诞生于同一个母星云。难道太阳是孤零零地形成的吗?如果太阳形成于一个星团,那么它的同胞兄弟在哪里呢?很久以来,天文学家百思不得其解,但是现在有人找到了太阳曾有过同胞兄弟的一些蛛丝马迹:相比其他太阳类型的恒星,太阳有异常高的金属含量,似乎曾受到附近超新星爆发的污染。可是,太阳周围300光年内都找不到有这样大质量的恒星,唯一可能的就是它跑散了。另外,柯伊伯带里的天体也运动得特别快,特别“乱”,好像太阳附近曾有恒星路过,掀起了一股引力风暴,将它们搅得东跑西窜。据此推算,有人认为太阳当初形成于一个直径不超过20光年、含有数千颗恒星的星团,在太阳漫长的46亿年生涯里,这些恒星受银河系引潮力的作用而四散,估计目前散落在大约3000光年的范围里。这个范围里有上亿颗恒星,要从中寻找几千颗太阳的同胞兄弟就像大海捞针一般困难,何况现在我们只掌握10万颗恒星的数据。不过,天文学家还是信心十足,因为不久将有一颗名为“盖亚”的天文卫星上天,它将能获得10亿颗恒星的数据,到那时也许能够揭开太阳的同胞兄弟之谜了。 太阳的大小和结构,太阳的大小和结构太阳以光球为界分为内外两个部分。在太阳的内部,从中心延伸到半径的25%处是“核反应区”,即通过核聚变产生能量的地方;再向外延伸到约85%半径的地方称为“辐射区”,能量在其中以辐射的形式向外传递;再向外直到表面是“对流区”,能量以对流的形式传递到光球层。肉眼可见的“光球层”就是通常意义上的太阳表面,以此为界的太阳直径约139万千米。光球层厚约500千米,再向外是“色球层”,厚约2000千米,再往外是庞大的“日冕”,可以延伸到好几个太阳半径的地方,没有明确的边界。 太阳的温度是怎样知道的,"太阳的温度是怎样知道的很久以前,俄国天文学家采拉斯基教授做了一个有趣的实验。他将一个直径1米的凹面镜对着太阳,这样,在凹面镜的焦点得到了1个跟小硬币一样大小的太阳像。当他把一片金属放在镜子的焦点上时,金属片很快就弯曲、熔化了。他发现焦点上的温度差不多有3500℃!采拉斯基认为太阳上的温度无论如何不会低于3500°C的。采拉斯基教授的实验,初步为我们揭示了太阳温度之谜。同时也给人们提供了一个有益的启示:太阳的温度,可以根据它的辐射求出来。太阳不断地向它周围的空间发射着它那巨量的光和热。但是直到19世纪开始,人们还不清楚太阳所辐射的热量究竟有多少。19世纪30年代,人们进行了第一次测量。测量表明:在地球大气的边缘,每平方厘米的面积上,每分钟从太阳接收了大约1.95卡的热量。这个量我们称为“太阳常数”。地球上得到的热量,仅仅是太阳总辐射的很小一部分。太阳每秒钟向空间发出的总辐射大约有380亿亿亿瓦。如果将这个数字除以太阳的表面面积,我们可以得到太阳每平方厘米表面积每秒钟的辐射大约为6000瓦。仅知道太阳表面的辐射量,我们还不能决定太阳的温度,必须知道物体的总辐射和它的温度之间的关系。19世纪中叶以前,人们还不知道这个关系,因此当时估计的太阳温度也不会准确。有人说太阳温度是1500°C,还有人说太阳温度是摄氏5亿?10亿度。1879年,奥国物理学家斯特凡指出,物体的辐射是随它的温度的四次方増加的。这样,根据斯特凡指出的物体的辐射和温度的关系,以及测量得到的太阳辐射量,可以计算出太阳的表面温度约6000°C。太阳的温度还可以根据它的颜色估计出来。我们都有这样的经验:当一块金属在熔炉中加热时,随着温度的升髙,它的颜色也不断地变化着:起初是暗红,以后变成鲜红、橙黄……。因此当一个物体被加热时,它的每一种颜色都和一定的温度相对应。例如:深红——600°C,鲜红——1000°C,玫瑰色——1500°C,橙黄——3000°C,草黄——5000°C,黄白——6000°C,白色——12000?15000°C,蓝白——25000℃以上。平时看到的太阳是金黄色的,考虑到地球大气层的吸收,太阳的颜色也是与6000°C的温度相对应的。应当指出,我们通常所说的太阳温度都是指太阳表面——太阳光球层的温度。我们观测到的太阳巨量的光和热,就是从这一层发出的。至于太阳的中心,温度更高,据推算大约有摄氏一千五百万度。" 太阳系中哪些行星上有大气,"太阳系中哪些行星上有大气二、三百年前,在一些科学著作里,就已经开始讨论天体上有大气存在的条件问题了。物体是由分子组成的。组成气体的分子是最活跃的,它们不断地向四面八方运动着。气体越轻,它的温度越高,这些分子的运动速度就越大。由于分子的运动,天体上的气体都有向物质密度极低的星际空间扩散而变得越来越稀薄的趋向。另一方面,正象地球的地心引力一样,天体表面的引力把天体上的气体分子紧紧拉住,不让它们逃走。只有当气体分子的速度超过天体的“逃逸速度”时,才能摆脱这天体引力的束缚,离开天体表面永不返回。天体的“逃逸速度”决定于它的质量,天体的质量越大,它的“逃逸速度”越大,气体分子要离开这天体也越难。因此,一个天体只有当它具有足够大的质量,因而有足够大的“逃逸速度”时,才能牢固地保留住它上面的气体。很可能不少的天体开始都是具有一个气体外壳的。有的天体在它的长期历史中保存住了这个气体外壳,有的则逐渐把它丧失干净。因此一个天体上有没有大气主要决定于气体外壳是不是能在天体上长期地、稳定地存在。不少科学家讨论过天体上大气层的稳定性问题。英国天文学家琼斯认为,只有当天体上气体分子的运动速度小于天体“逃逸速度”的五分之一时,气体在这个天体上才是稳定的,才可以在这个天体上长期地存在。如果把琼斯的理论,应用到我们太阳系的天体上来,我们不难看出:太阳系的大行星,除了最靠近太阳的水星有极稀薄的火气以外,其他行星都应该是有大气存在的。而我们地球的卫星——月亮上则不可能有大气存在。因为月亮上的水不能以气体的形式存在,也就不能以液体或冰雪的形式存在。由于月亮上几乎没有大气层的保护,月亮的表面常被太阳加热到127°C,在这样的温度下,冰雪早已融化,而液态的水也不免蒸发而散逸到太空中去。今天,人类“奔月”的理想已成现实,月亮上既没有大气也没有水,这已不仅是一个科学的推断,而且已成为被人类的登月活动所检验证实的科学结论了。" 太阳系中哪些行星有自己的卫星,太阳系中哪些行星有自己的卫星月球,是地球唯一的天然卫星,是人类早已认识到的天体。那么,太阳系的其他行星有没有自己的卫星呢?有关这方面的观测研究从17世纪初才开始。1610年1月,意大利科学家伽利略首次用自制的望远镜观测木星时,发现了木星的4颗卫星。从那时到19世纪末,科学家发现太阳系的6颗大行星总共带有21颗卫星。到1998年底,卫星家族的“成员”已扩展到了66颗,也就是:地球有1颗卫星,火星有2颗,木星有16颗,土星有18颗,天王星有20颗,海王星有8颗,冥王星有1颗。只有金星和水星至今没有发现拥有自己的卫星。在20世纪70年代,科学家就曾发射空间探测器飞临金星和水星,企图寻找它们的卫星,但始终没有找到。大行星拥有卫星已是司空见惯,但在1978年,天文学家惊讶地发现,一颗名叫“大力神”的小行星也有自己的卫星。这颗小行星个头不算很大,直径只有243千米,它的卫星的直径被测定为45.6千米,是小行星直径的19%,两者之间的距离为977千米。也是在1978年,直径135千米的“梅菠蔓”小行星周围,也发现了卫星,卫星的直径达37千米。小行星卫星接二连三地被发现,促使科学家们又重新查看起那些已束之高阁的观测资料,看看能不能找到有关小行星卫星的蛛丝马迹。现在,已证实拥有卫星的小行星不下数10颗。有人甚至还认为某些小行星有1颗以上的卫星。小行星的个儿本来都不大,它们的卫星更是如此,太阳系中的这些小字辈却为科学家开辟了一个颇为广阔的研究领域。关键词:行星卫星小行星 太阳系中还有第十颗大行星吗,太阳系中还有第十颗大行星吗我们知道太阳系有九大行星,可是长期以来,天文学家都被这样一个问题所困扰,那就是:天王星和海王星的实际运行轨道与计算出的轨道位置不相符。虽然,后来人们又在海王星之外发现了冥王星,但冥王星的质量实在太小,不可能由它来解释天王星和海王星的运行轨道问题。一些天文学家由此相信,冥王星之外还存在着质量更大的太阳系的第十颗大行星。多少年来,从未有人断然否定冥外行星的存在,却是有越来越多的人,从不同角度提出了它存在的可能性。有人计算了从1835年倒推到公元295年这1500多年间哈雷彗星的运行轨道,结果发现,彗星经过轨道近日点的实际日期与理论计算值之间有明显差异。1835年的那次,实际日期就比理论推算出的日期推迟了3天;之后1910年回归时,又推迟了3天。科学家们发现,哈雷彗星过近日点的日期,似乎是以500年为周期而变化的。对此作出的一种解释是:当彗星运行到其轨道远日点附近的太阳系空间时,受到了某种未知天体的摄动影响,而这未知天体很可能就是我们正在寻找的那颗冥外行星,这颗未知新行星的绕日公转周期约500年。1950年,有人在计算遥远彗星运动轨道时,认为在冥王星以外应该有一颗大行星,这颗大行星与太阳的距离是77天文单位。可惜的是,天文学家们用望远镜在遥远的天空搜索了几年,也没有找到这颗大行星的踪迹。值得一提的是,冥王星的发现者天文学家汤博,对于寻找冥王星外行星也很感兴趣,他曾花了14年的时间搜寻冥外行星,仔细核查了70%以上新行星有可能出现的天区,但是一无所获。另一方面,天文学家也曾怀疑在水星轨道之内是否存在绕太阳运行的行星,即所谓“水内行星”。由于即使存在有“水内行星”,但因离太阳太近而很难观测,迄今为止也没有任何发现。太阳系中究竟有没有第十颗大行星,今天,谁也无法肯定地下结论。关键词:冥外行星水内行星 太阳系外的行星会不会大同小异,太阳系外的行星会不会大同小异自1995年马约尔和奎罗兹发现环绕另一个“太阳”旋转的第一颗系外行星以来,人们对系外行星探测的热情与日俱增;天文学家至今已利用地面和空间望远镜发现了许许多多系外行星。这些行星千差万别,各具特色。大部分系外行星可以按太阳系内的行星类型来进行分类。太阳系现在有八大行星,它们可以按组成的成分划分为三种类型:太阳系内侧的水星、金星、地球、火星质量都比较小,都有着固态的表面,主要由各类岩石组成,这种类似地球的行星称为“类地行星”或者“岩石行星”;木星和土星的质量和半径都很大,而且行星表面是浓密的气体,这样的行星称为“类木行星”或者“气巨行星”;太阳系外部的天王星、海王星,质量中等,主要由很多“冰块”组成,称为“类海行星”或“冰巨行星”。按行星组成成分分类,太阳系诸行星与地球的相似度另外,我们也可以按照距离恒星的远近来区分行星:公转周期小于10天,距离恒星很近的行星,表面温度很高,称为“热行星”;公转周期大于10天,距离恒星较远的行星,称为“冷行星”。当然,还可以根据其他标准来给行星分类,比如“宜居”和“不宜居”行星等。我们探测到的系外行星中,很大一部分都是类木行星,尤其是热的类木行星;也有相当一部分是类海行星,但是类地行星的数目还不够多。这主要是因为热的类木行星质量大、距恒星近,对恒星运动的影响较大,容易探测,而类地行星质量小,难以被探测到。天文学家也发现了和太阳系很不同的系外行星系统,例如比20个木星还要重的行星HD180314b;也发现了公转周期相当短的热行星,例如WASP-19b,这个行星上“一年”的长度还不到地球上的一天,几乎要撞上恒星了。宇宙中的系外行星也像我们地球上的生命一样多姿多彩,各具特色。天文学家通过研究这些不同的行星系统的差异,加深了人们对茫茫宇宙的认识。 太阳系大家庭有哪些主要成员,太阳系大家庭有哪些主要成员在太阳系中,除太阳以外,最主要的天体就是行星了,有时人们也称它们为“大行星”。太阳系中已知有8颗行星,依照与太阳的距离由近到远的顺序,分别为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。它们都在各自的椭圆轨道上环绕太阳公转。矮行星的个头儿比行星小,但质量仍然大得足以使自身基本上保持球形。它们也直接环绕太阳公转。因为矮行星在形成的过程中,未能凭借引力扫清自身轨道附近的区域,所以就比行星“矮”了一截。截至2012年7月,已确认的矮行星只有5颗,其中冥王星、谷神星和阋神星都很有名。太阳系大家庭的主要成员小行星也像行星和矮行星那样沿着各自的轨道环绕太阳公转。如今正式编号命名的小行星数量已以十万计,它们大多分布在火星轨道和木星轨道之间。但是,小行星太小了,以至于它们的形状往往不规则,同球形差得很远。卫星是环绕行星、矮行星或小行星转动的天体。8个行星中,只有水星和金星没有卫星。地球有1个卫星,那就是月亮。火星有2个卫星,木星有50个,土星有53个,天王星有27个,海王星有14个卫星。卫星数目最多的矮行星是冥王星,有5颗卫星。小行星本身虽小,但有的也有卫星。例如,长约56千米、宽约22.5千米的243号小行星艾达,就有一颗直径约1.6千米的小卫星。还有不计其数的彗星,也在太阳引力的作用下沿各自的轨道环绕太阳运动。太阳系外缘的“奥尔特云”中,蕴藏着无数的长周期彗星。海王星轨道外侧的“柯伊伯带”,则是短周期彗星的聚集地。流星体是太阳系中绕太阳运行的碎小物体。它们闯入地球大气层时,同大气摩擦升温、燃烧发光,造成“流星”现象。成群结队的大量流星体称为“流星群”,它们闯入地球大气层时会形成“流星雨”——许多流星体同时落下来,仿佛在下雨。太阳系内辽阔的行星际空间中还充斥着稀薄的气体和尘埃物质,它们统称为行星际物质。行星际空间还存在着微弱的磁场,即行星际磁场。由此可见,太阳系大家庭的成员是何等丰富多彩啊。 太阳系大家庭里有哪些主要成员,太阳系大家庭里有哪些主要成员太阳系家族是由太阳、九大行星、几十颗卫星、成千上万颗小行星和为数众多的彗星、数不清的流星体以及充满太阳系空间的行星际物质等构成的天体系统。太阳系疆域极为辽阔。如以冥王星作为太阳系边界的话,它到太阳的距离是40天文单位,约合60亿千米。假如乘坐时速1500千米的高速飞机,从太阳到冥王星要连续飞行457年!太阳是太阳系的中心天体,太阳系所有的成员都围绕着太阳旋转。九大行星距离太阳由近及远的顺序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。木星个头最大,是行星中的“老大哥”。而冥王星最小,是行星中的“小弟弟”。除水星和金星以外,另外七颗行星都有自己的卫星。卫星中以土卫六直径最大,约5800千米,比水星还大。第一次发现小行星是在19世纪第一年的元旦之夜。到现在,已有8000多颗小行星正式注册编号。其实,小行星数量远不止这些,估计总数超过50万颗。彗星是太阳系中形状最为奇特、多变的一员。接近太阳时,彗头直径有的大到10万千米以上,彗尾更是长达上千万千米甚至更长,真是一个庞然大物,然而它的平均密度竟比人造真空还低得多。有人估计,太阳系中彗星总数不下10亿颗,不过每年能用望远镜看到的只有几颗或十几颗。流星体平常看不见,只有当它们闯入地球大气层时,与大气摩擦并燃烧,就在天空中留下了一道耀眼的亮光,这就是我们看到的流星。每年落到地面的没有燃尽的流星体不下20万吨,绝大多数只有针尖般大小,有些质量较大的流星体,没烧完就落下来,这就是陨星。行星际物质极为稀薄,它们大多集中在黄道面附近,从而形成黄道光(日出前或日落后,出现在黄道两锥体状的微弱光芒)和对日照(在低纬度和高山地区,有时在太阳的天空,可以看到的一个椭圆的亮斑)等天文现象。关键词:太阳系行星小行星彗星流星体行星际物质 太阳系大家庭里有哪些成员,"太阳系大家庭里有哪些成员庞大的太阳系家族是由九大行星、40颗卫星、2000多颗正式编号的小行星和为数众多的彗星、数不清的流星体以及充满太阳系空间的行星际物质等构成的天体系统。尽管家族成员很多,它们却秩序井然、有条不紊地,差不少沿着相同的方向,几乎在同一平面里围绕太阳运行。太阳系疆域极为辽阔,如以冥王星作为太阳系边界的话,它到太阳的距离是日地距离的40倍,约合60亿公里。假定乘坐时速1500公里的三叉戟飞机,也要连续飞行457年。若是真的航行一次,我们的一生就显得太短促了!太阳是我们行星系统的中心天体,独好象是这整个系统的母亲,所有的成员都围绕着她旋转。她的中心温度高达1500万度,中心压力达3400亿个大气压。内部的热核反应是太阳能量的来源。她每秒辐射到太空的热量相当于1亿亿吨煤炭燃烧产生热量的总和。太阳庞大的身躯能装下130万个地球。她的质量约是地球的33万倍,相当整个太阳系总质量的99.86%。九大行星距离太阳由近及远的顺序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星,木星个头最大,是行星中的老大哥。水星排在最前面,个头也最小,是小弟弟。除水星和金星以外,另外的七颗行星都有自己的子女——卫星。木星有15颗卫星,它在太阳系中,是带有卫星最多的一颗行星。所有的卫星中以土卫六直径最大,约5800公里。她比水星还大。而且40颗卫星里,有7颗比冥王星还要大。第一次发现小行星是在十九世纪第一年的第一夜。从那时到现在,已发现有2000多颗小行星了,并已计算了它们的运行轨道,而且正式编了号。其实,小行星远不止是这些,估计它们总数超过50万颗。小行星的轨道大多在火星和木星之间,也有少数小行星远达天王星轨道。彗星是形状特殊多变的成员。当接近太阳时,彗头直径有的大到十万公里以上,彗尾长达千万公里以上,真是一个庞然大物,然而它的平均密度竟比空气还稀薄。有人估计,彗星总数不下十亿颗,不过每年能用望远镜看到的才几颗或十几颗。流星体平常看不见,只是当它们闯入地球大气层时,人们才会发觉,每年落下的不下20万吨,绝大多数只有针尖大小,它与大气摩擦燃烧成灰烬,大块的没烧完落下来的就是陨石。行星际物质极为稀薄,比实验室里的真空还要真空的多。这些行星际尘埃大多集中在黄道面内,从而形成黄道光(日出前或日落后,出现在黄道两边的椎体状的微弱光芒。)和对日照(在低纬度和髙山地区,有时在背太阳的天空,可以看到的一个椭圆的亮斑)等天文现象。" 太阳系是从哪里来的,太阳系是从哪里来的在天文学中,这个问题正式的名称叫作“太阳系的起源”。虽然这个问题很难解答,科学家对太阳系的年龄、行星的化学组成等还是有了比较一致的认识,并且普遍采纳了太阳系起源的“现代星云说”。在历史上,太阳系起源的第一个“星云说”是德国哲学家康德于1755年提出的,但当时没能引起人们的关注。1796年,法国天文学家拉普拉斯在《宇宙体系论》一书中又提出一种显得更加合理的太阳系起源星云说。后来人们常把这两种学说合称为“康德-拉普拉斯星云说”。现代的太阳系起源学说发展了早期星云说的某些基本论点。它的主要内容是:(1)大约50亿年前,一团巨大的气体—尘埃云,即“太阳星云”,在自身引力作用下收缩;(2)太阳星云继续收缩,并因自转的离心作用而逐渐变扁,其中央的大团物质日后将变成太阳,外围某些较小的物质团则将成为行星;(3)尘埃颗粒起着凝聚核的作用,物质团块互相碰撞和黏合,逐渐成长为月球那么大小的“星子”;(4)正在形成的太阳产生强烈的“星风”,把星云气体“吹”向远方;(5)星子继续碰撞和成长;(6)经历了上亿年的时间,终于形成在接近圆形的轨道上环绕太阳运转的八大行星。我们这个太阳系的主要部分就这样诞生了。 太阳系最明显的特征,太阳系最明显的特征太阳系最明显的特征是:(1)行星运动的共面性,即八大行星的公转轨道平面全都比较接近于太阳的赤道平面,彼此间相交的角度都不大。(2)行星运动轨道的近圆性,即行星的轨道椭圆都不很扁,而是比较接近正圆。(3)行星运动的同向性,即所有行星的公转方向都相同,而且和太阳的自转方向一致,没有一个是“逆向行驶”的。任何太阳系起源学说,都要能圆满地阐明这些特征。 太阳系有多大, 太阳系的其他行星上有没有生命,太阳系的其他行星上有没有生命在太阳系里,除地球以外,别的天体上有没有生命呢?这是长期以来人们一直关注的问题。我们知道,生命的起源、生存和发展都要有一定的条件和适当的环境。那么,让我们去太阳系各大行星进行一次星际旅行,考察那里的环境是否具备生命存在的条件。首先,让我们来看看离太阳最近的水星上的环境如何。水星大气极其稀疏,它的主要成分是氦。水星的表面温差极大,太阳直射时达427℃,这样的温度足以使铅熔化;而在夜晚,温度又降至-173℃。虽然名为水星,它的表面却没有一滴水。这样的条件显然不适合生命存在。人们对金星很感兴趣,至今已有20多艘飞船飞临金星考察,发现金星有浓密的大气,主要是二氧化碳,表面温度高达48℃左右,就像一个高温高压的蒸笼。这里没有生命存在的痕迹。火星是地球的近邻。它一直是人们认为最有可能存在生命的星球,然而遗憾的是,多次探测尚未发现火星上有生命存在的迹象。接下来,我们再去拜访木星、土星、天王星、海王星这四个太阳系中的巨人。它们没有岩石结构的表面,而是由液态的氢、氦等组成,它们都有浓厚的大气层及固态的核,温度范围在-220~140℃之间。这里没有发现也不可能诞生生命。冥王星是目前已知的太阳系最外围的行星,人们对它知之甚少。它的表面平均温度约为-220℃。冥王星上也不可能有生命存在。既然对这些大行星的考察一无所获,那么,行星的卫星上会不会有生命呢?我们把目光放在土卫六上。飞船掠过土卫六近距拍摄的照片显示,该卫星呈橘黄色,像熟透了的柿子。为什么对它特别感兴趣呢?因为它不仅是仅次于木卫三的大卫星,直径达5150千米,而且更引人瞩目的是,它是太阳系中唯一有浓厚大气的卫星,它的大气比地球大气还要浓。大气的主要成分是氮,还有微量的碳氢化合物、氧化物、氮化物等,还可能有氢氰酸分子等有机分子。但是否有生命存在还需进一步探索。另外,太阳系中的一些小天体,由于体积较小,不适合生命存在。如此看来,太阳系中只有地球上充满了勃勃生机。关键词:太阳系地球土卫六 太阳系的其他行星上有没有生物,"太阳系的其他行星上有没有生物在太阳系里,除了地球以外,别的天体上有没有生物?这是一个自古以来,人们就关心的问题。生命的起源、生物的生存和发展都要有一定的条件和适当的环境。就地球上.的生物来说,水、空气和适宜的温度都是不可缺少的因素。让我们对太阳系天体作一番巡视,看看那里是否具备生物生存的条件和环境。太阳是个炽热的大火球,表面温度高达6000℃。很明显,太阳上不会有生物。地球以外的八大行星呢?先从离太阳最近的水星说起。水星是个表面满布大小环形山的荒芜世界,那里干旱得没有一滴水,也几乎没有空气。由于离太阳近,加上没有大气层保护,白天的表面温度髙达400℃以上,热得连铅都能熔化,但夜晚一降临,热量就迅速散掉,一下于冷到-173℃。高热、严寒以及强烈的太阳微粒辐射和宇宙线的轰击,致使水星表面死气沉沉,毫无生机,一点也找不到有生命的痕迹。金星是离我们最近的一个行星。大小和地球差不多。它有一层厚厚的大气,正是由于这块永不揭开的蒙头纱不让人们观看覆盖着的它的真面目。六十年代的射电天文测量,特别是从1961到1978年先后18次发射了金星空间探测器,使我们对地球的姊妹卫星有了些认识。这些探测器有的飞临金星,就近观测;有的穿过厚云,落向表面,就地考察。原来,金星表面环境恶劣,和山明水秀、蓝天白云的地球大不相同,那里是名副其实的天外地狱。由于浓厚大气产生的温室效应,使金星表面不论白天还是晚上,一年到头高达465?485℃的高温。那里的大气密度比地球的值大50倍,压力高达90个大气压。更怕人的是大气中97%是二氧化碳,2%是氮,还充满了硫酸雨滴。因此,金星上没有任何生命。火星也是地球的近邻。离太阳远一点,比地球上要冷,但夏天中午,表面气温能升到20℃以上。火星有大气,不过和地球的相比,太稀薄了些。那里没有流动的水,也许有点儿冰。总之,环境不算好,但也不太坏。多少年来,人们都公认:火星该是最有可能出现生命的行星了。然而,随着空间时代的到来,火星上有生物的希望已日益渺茫。1976年,两艘火星探测舱相继在那红色的世界着陆。无人实验站就地进行了判断是否有生命存在的生物化学实验,结论是:至少在登临的地区,没有探测到生命和任何形态的生物。1979年6月8日,美国的天文学家发现在火星赤道以南有两个大绿洲;同时根据环绕火星飞行的航天飞船上的观测资料表明,在火星赤道附近有两个区域有水分蒸发出来,比其他地区多10?15倍。于是,有的科学家认为这两个区域的地下可能有生命存在。这是一个重大发现,值得作进一步的研究。木星、土星、天王星和海王星是太阳系中的四个“巨人”行星。它们的共同特征是没有岩石结构的表面,而是液态或固态的氢和氦,上面是几千公里厚的云层。温度在-140?-220℃。那里没有生物生存的环境。冥王星是现在已知的太阳系最外围的行星。那里是终年冰天雪地,永远处在-230℃。生物难以在那里发生和发展。太阳系至少有40个天然卫星,还有成千上万颗小行星。那里会有生物吗?总的来说,它们都是小天体,不适于作为生物生存的基地。不过,其中也有少数几个并不算太小。先来看我们的月亮。1969—1972年,有12名航天员,分六批登临月宫,那儿是不毛之地,根本没有生物。木星有四个大卫星,其中三个都比月亮大;土星和海王星也各有一个比月亮大的大个儿卫星。它们有的还有大气,尽管不排除会出现生命,但存在生物的可能性还是太小。看来,太阳系中,地球是生物繁荣昌盛的唯一乐园。然而,我们还应记得,银河系中或许有着数以百万计的行星系,所以,生命的出现不会是罕见的现象,我们在宇宙中该不是孤独的。" 太阳系的边界在哪里,太阳系的边界在哪里太阳系的边界是一个既值得探索,又值得回味的问题。它之所以成为问题,本身就是天文学上一次重大观念变革——日心说取代地心说——的结果。因为只有确立了日心说,才有太阳系这一称谓,也才谈得上“太阳系的边界”这一问题。如果以1543年哥白尼出版《天体运行论》作为日心说确立的年份,那么有关太阳系的边界这一问题,最初238年的答案,是在距太阳约9.6天文单位(约14亿千米)的土星。这一答案在1781年被英国天文学家威廉·赫歇尔发现的太阳系第七颗行星——天王星——所改变。这项发现将太阳系的边界扩展到了距太阳约19天文单位(约29亿千米)处。天王星被发现后,天文学家对它的轨道进行了计算。出乎意料的是,计算结果与观测并不吻合。天文学家将这一现象归结为一颗未知行星对天王星的引力干扰。英国天文学家亚当斯和法国天文学家勒威耶先后推算出了新行星的位置和轨道。1846年,柏林天文台的加勒和达雷斯特依据勒威耶的推算结果,成功地找到了太阳系的第八颗行星——海王星,太阳系的边界由此扩展到了距太阳约30天文单位(约45亿千米)处。在那之后又隔了大半个世纪,1930年,美国洛厄尔天文台的天文学家汤博发现了比海王星更遥远的太阳系天体——冥王星。这颗一度被视为太阳系第九大行星,直到2006年才被“降级”为矮行星的天体,将太阳系的边界扩展到了距太阳约39天文单位(约59亿千米)处。但冥王星的发现并未终结探索太阳系边界的努力。20世纪40年代之后,几位天文学家先后提出了一个想法,那就是在像冥王星那样远离太阳的地方,行星的形成过程会因物质分布过于稀疏而无法进行到底,其结果是在距太阳30~55天文单位(约45亿~83亿千米)处形成一个由“半成品”组成的小天体带。这个小天体带被称为柯伊伯带。自1992年起,柯伊伯带中的天体被陆续发现,它们的分布范围比原先估计的更广。柯伊伯带的发现使太阳系的边界又向外扩展了好几倍。但这仍然不是太阳系的边界。因为天文学家普遍猜测,距太阳更遥远的地方有可能存在一个长周期彗星的“大仓库”——奥尔特云,它的范围有可能延伸到距太阳50?000~150?000天文单位(75?000亿~225?000亿千米)处。这几乎已经到了太阳引力控制范围的最边缘,在那之外即便还有天体,也不会像普通太阳系天体那样围绕太阳运动,从而不能再被视为太阳系的一部分了。因此,奥尔特云如果存在,并具有猜测中的范围的话,它的外边缘无疑就是太阳系的边界了。那个边界离太阳是如此遥远,哪怕一缕阳光要从太阳射到那里,也得走上两年左右的时间。如果乘坐时速350千米的高速火车去那里的话,则要花费约700万年的漫长时间! 太阳系还有第十颗大行星吗,太阳系还有第十颗大行星吗我们现在都知道:太阳系中环绕着太阳这颗中心天体运动的,有九大行星,还有许许多多的小行星、彗星、流星体和行星际物质等等。那么,是否太阳系里的天体都被我们发现了,它还有没有第十颗大行星呢?1930年发现了冥王星以后,几十年来,天文学家们一直没有中断过寻找第十颗大行星的工作。一个多世纪以前,著名法国天文学家勒威耶在编算大行星运行表中,发现水星的近日点移动不定,用通常的理论不能准确地表示水星的观测数值。他设想是否在水星轨道里面还有一颗大行星,是它影响了水星的运动,造成了计算与观测上的差异呢?他想以发现海王星的经验,再找出一颗暗藏的大行星来。热心的人们利用日全食时月亮影子遮住太阳圆面的一瞬间,用目视和照相的方法对太阳附近的区域进行搜索。但是毫无结果。直到1915年,爱因斯坦建立了新的引力理论相对论,运用相对论计算的水星运行结果与观测事实较为符合。这个问题才得到解决。可是,理论须受到实践的检验,所以直到现在,人们还没放弃寻找水星轨道内行星的工作。1970年3月7日发生的日全食,全食带经由墨西哥、美国和加拿大东海岸,有17个国家参加了观测。在墨西哥和美国观测点拍摄的日食照片上,人们发现在水星轨道的内侧有一颗不象恒星模样的朦胧天体。于是,有的天文学家就把它作为太阳系里的第十颗大行星,还把这件事列为1970年的十大科学事件之一。但是,这还要等待进一步的观测证实。再说,找到冥王星以后,仍然不能解决天王星、海王星轨道计算与观测不符合的问题,偏差的数值虽然很小,但却无法用目前已有的九颗大行星的引力作用来消除。于是一些天文学家设想在冥王星轨道之外还有一颗大行星。另外,有些天文学家从对太阳系中一些天体运动轨道的计算和观测中,也认为在冥王星外或许存在着一颗大行星。1950年,一些天文学家在计算许多遥远的彗星运动轨道时,认为在冥王星以外应该有一颗大行星,并且指出它离太阳的距离是77天文单位距离。可惜的是,天文工作者们用望远镜在天空搜索了几年也没有找到它。1972年4月,一位长期从事计算哈雷彗星轨道的科学家发表了一篇文章,宣布发现了一颗冥外行星。他在计算哈雷彗星1682年以前的运动轨道中,发现哈雷彗星过近日点的日期和计算的日期差异比预计的要大得多,甚至达到2?3个月。他认为这是冥王星外的一颗还未被发现的大行星造成的。他甚至指出这颗大行星和太阳的距离、运行的轨道、质量及在天空中的位置和亮度。但经英国格林尼治天文台用口径33厘米折射天文照相望远镜对这个目标进行了搜索。结果,却令人失望,在拍摄的任何一对底片上都没有找到这样一个移动着的行星。1977年底,一位美国天文学家科瓦尔宣布,在土星和天王星之间有一个环绕太阳运动的小而微弱的天体!马上引起一些天文学家的注意,他们调查了世界上好几个天文台的大望远镜近几年和以前拍摄的照相底片,发现这个天体确实存在,都确认了这个天体的位置。它会不会就是盼望已久的第十颗大行星呢?天文学家们又加紧对它进行观测研究,经过半年多的努力,他们认为它还不够大行星的资格,基本确认为它是一颗在天王星和土星之间运行的小行星。这颗小行星就以发现者科瓦尔名字命名。据计算,它的轨道偏心率为0.031,轨道的半长径是16.340天文单位距离,近日点是15.836天文单位距离,绕太阳公转一周的时间是66.1年。太阳系到底有多少颗大行星?能不能找到第十颗大行星?尽管以来没有得到结果,但是,人们仍在尽力寻找它。每当发生日食时,观测项目总有一项寻找水星内侧行星的任务。假如以后发现了一颗水内行星,又发现了冥外行星,那太阳系就不止是九大行星,而是十大行星,十一大行星了。随着科学技术的不断发展,天文学的理论和观测将会确切答复这个难题,我们终有一天会揭开太阳系的全部秘密的。 射电星系,射电星系一些星系有明显的射电辐射,称为射电星系。107~1010赫频段内射电功率为1030~1034瓦的称为正常射电星系,功率更强102~106倍的又称特殊射电星系。它们常由一个中央致密核和两侧大致呈对称分布的两个射电瓣组成,瓣的尺度比核大得多。中央致密核的尺度虽小,但高分辨率观测却发现其结构颇为复杂,通常又由若干个更小的子源组成。射电瓣离开中央核的距离可达102~106秒差距,并通过细长的喷流与核相联系。射电星系的中心通常有一个活动的核,射电辐射即源于从中心射出的接近光速的高速电子。 射电望远镜为什么能观测遥远的星星,"射电望远镜为什么能观测遥远的星星1932年,美国一位无线电工程师央斯基用一台短波接收机和一具有方向性的天线研究远距离通讯时,发现了一种奇怪的干扰。这种干扰的大小在24小时中逐渐变化着,用扬声器听起来,不象雷电干扰所产生的爆裂声,而是一片连绵不断的“嘶嘶”声。更奇怪的是每当天线指向空间的一定方向时,干扰就变得最大。后来发现这个方向正好是银河系中心的方向,在那里星星是最密集的。原来这是人类第一次收到来自天体的无线电波。这次发现引起了人们极大的兴趣。随着无线电技术的发展,以后人们又发现了来自太阳、月亮、行星、星系、超新星爆发的残骸和星云、星际气体的无线电波。无线电技术的应用,给古老的天文学注入了新的血液,产生了天文学的一个崭新的分支——射电天文学。在光学望远镜发明以前,不少天文学家就已经用肉眼作了许多有价值的观测。但是我们的眼睛只能看到可见的光线,却看不到无线电波,因此射电天文学从它诞生时起,就是和射电望远镜联系在一起的。射电望远镜是由一个有方向性的天线和一台灵敏度很高的接收机组成的。天线所起的作用好象光学天文望远镜的透镜或反射镜,它把天体发出的无线电波会聚起来。接收机的作用就象我们的眼睛或照相底片,它把天线所收集起来的无线电波经过变换、放大后记录下来。现在世界上最大的光学望远镜是口径为6米的反射望远镜,这几乎已经是单镜头光学望远镜的顶峰了。利用它我们可以看到距离我们大约100多亿光年的天体。射电望远镜受地球大气的影响较小,可以不分昼夜地进行观测。现代的技术使我们能制造直径比光学望远镜大得多的天线。目前世界上最大的全可动的射电望远镜天线直径达100米,是世界上最大的光学望远镜口径的16倍多。另外,随着无线电技术的发展,人们制成了灵敏度极高的接收机。为了使射电望远镜具有更强的威力,射电天文学家还将多个天线组合起来使用。例如,最近建设成的美国“甚大阵”射电望远镜,是由27个直径为25米的抛物面天线组成,排列成三条各长21公里的形。1981年建成后,它是世界上威力最强的射电望远镜。用它可以发现数百亿公里以外的一个1千瓦发射机的讯号。由于射电望远镜具有比光学望远镜更强的威力,就使我们能够发现离我们数百亿光年以外的天体。有许多天体发射无线电波的能力,比发射光波的能力大得多。例如有名的天鹅座A射电源,它发射无线电波的能力要比太阳强100亿亿倍。因此不少遥远的、用光学望远镜不能看到的天体,也可能被射电望远镜发现。另外,在宇宙空间有不少的尘埃云,它们使遥远的天体所发出的光线大大减弱。而天体所发出的无线电波,由于它的波长比光波长得多,受这些尘埃物质的影响也就小得多。由于这些原因,就使得射电望远镜能充分发挥它强大的威力,使我们能利用它发现更遥远、更微弱的天体,探索宇宙深处的奥秘。" 山西襄汾陶寺天象观测遗址,山西襄汾陶寺天象观测遗址1978年,中国考古学家在山西襄汾陶寺镇发现了4000多年前尧都城的遗址。后来进一步发现了该遗址中的一个古代天象观测点,以及它东侧一堵由13个夯土柱痕迹组成的环状弧,柱与柱之间还有近20厘米宽度的狭缝痕迹。2003—2005年,考古学家和天文学史家复原了呈环状弧的立柱以及立柱间的狭缝,并观测了不同日期太阳穿过不同狭缝升起的情况。他们据此提出,尧的时代曾采用一种将全年分为20个节气的十月历(每年10个月的一种阳历,每个月36天,年终再加5~6天的祭祀日)。学者们所作的模拟观测表明,陶寺天象观测遗址可说相当于一个中国的“巨石阵”。 探测天王星有什么新发现,探测天王星有什么新发现天王星是太阳系3颗最遥远的行星之一,离太阳约29亿公里。由于距离远,在它1781年被发现以来的200多年当中,我们对它的情况一直了解得很少。人类的派遣使者——“旅行者2号”探测器,结束了对木星和土星的探测后,于1986年1月24日飞临天王星考察,搜集到的资料比过去200多年的总和还要多,揭开了天王星的许多奥秘。探测器送回地球的7000多张照片表明,天王星是个蓝绿色的星球,这与组成它的大气成分有关。大气主要由氢和氦组成,过去曾经认为其中40%是氦,现在发现氦只占20%,另外还有甲烷等气体。大气温度约-176℃。由于甲烷云层是吸收红光的,才造成天王星呈蓝绿的颜色。从探测器提供的资料发现,天王星的高层大气处在高温状态,北极竟达2400℃,而探测的时候面向太阳的南极,温度却低得多,为1800℃,实在叫人迷惑不解。这个情况也说明天王星上的气温变化不直接受太阳光照射的影响。在天王星的大气里,还发现了风暴云和风,猛烈的风暴风速每小时可达160公里。过去对天王星的自转周期不甚清楚,现在经探测知道,它的自转周期为16时48分。还发现了天王星的磁场和大气辉光现象等等。探测器对天王星最具有魅力的发现,要数它的光环和卫星了。1977年当天文学家观测天王星遮掩一颗恒星的掩星现象时,意外地发现了天王星环,但那时只知道天王星有9个环。“旅行者2号”的探测结果表明,天王星约有20来个环。这些环与土星环相比又窄又暗,宽度一般只有几公里。不过在较宽的天王星环缝里,还隐藏着一些小环。探测器还发现了10颗天王星新卫星。连同以前知道的,现在已达15颗。探测器还为原有的5颗卫星拍摄了细节照片,在研究这些照片时,最令人惊叹的是天卫五上的地势,它集中了太阳系其他许多卫星的特点,简直成了卫星大杂烩。在天卫五冰雪覆盖的表面上,有些地段存在狭长的隆起部分,而另一些地段又显得那样平坦、光滑。天卫五上既有比地球最高峰还高2倍的山峰,又有陡峭的峡谷和数百个大小不等的环形山。当然天卫五上也有它自己独特的地形,称为“卵圆地形”,这可能是融化了的物质在上升和下陷中形成的,这同时也说明在天卫五的早期历史中,曾遭受过多次巨大流星体的撞击。在天王星的另外几颗大卫星上,也有环形山、山脉和山谷,而且从这些卫星的密度来分析,它们的表面可能都是由岩石和冰块组成的。 探测木星有什么新发现,"探测木星有什么新发现1977羊8月美国发射的行星探测器“旅行者1号”经过18个月的航天飞行后,于1979年3月在离开木星28万公里处飞过,拍摄了许多珍贵的彩色照片,获得了一系列有关木星的重大发现。这些重大发现首先是:这次探测发现木星也有一个光环。过去,甚至天文学家也只知道土星有美丽的光环,没有想到木星也有光环,所以这是出人意外的重大发现。木星光环是由直径几十米到几百米的黑色碎石块组成的。环的厚度不到30公里,宽约9000公里,环的外边缘距离木星表面大约57000公里,绕木星转动一周需要7小时左右。再一个重大发现,就是木星极光。这次探测意外地发现在木星照不到太阳的半球面存在一条极光,它长达30000公里。人类过去只知道地球上存在极光,而且也从来不知道竟有这么长的极光。所以这既是在地球外第一次看到的极光,同时也是历来看到的最大极光!极光是由于宇宙空间来的高能粒子撞击气体分子而引起的,因此,木星极光的发现,充分说明木星大气受到许多高能粒子的轰击。喜爱天文的读者都知道木星上有一块“大红斑”,在天文望远镜的视场里,人们早就发现木星的南半球近赤道的地方有一块橙红色的大圆斑。可是因为木星离地球最近时也远在约6亿公里以外,因而看不太清楚。这次在距离木星126万公里时拍摄了12张照片拼接成一张清楚的“大红斑”照片。它象一个巨大的台风,以逆时针方向转动,长20000多公里,宽11000多公里。三个地球都可以进入它的怀抱。它的中心是转动着的云层组成的,可见的最小的云块就有32公里宽。另一项重要的发现是:1979年3月4?5日行星探测器拍摄到了木卫一表面上的活火山正在喷发巨大的股股浓烟的照片。木卫一上的火山以每秒钟约420米的速度喷射气体和固体物质,喷射高度达到500公里左右,烟尘内的温度约是150℃到330℃,而周围区域的温度是-130℃。根据发现的情况分析,可以认为木卫一是太阳系中活火山最活跃的天体。此外,还意外地发现木卫一表面非常平坦,并没有象月球那样布满了大大小小的陨石坑。这可能是由于它上面的活火山不断喷发的火山灰把陨石坑填平了。也有可能因为木星很大,木卫一很靠近木星,所以木星成了它的挡箭牌。提供了某种保护作用,使它免遭陨石的轰击。还有一个新发现是:木卫五的形状。它是很接近木星的一个卫星。在“旅行者1号”拍摄到的照片上它是一个扁球,一个方向的长度比另一个方向的长度将近大一倍。这确实是很有趣的,它是太阳系中至今已知的形状最长的一个卫星。这些都是关于木星最重大的发现,其他的发现当然还多得很,足足可以写一本厚厚的书来详细地介绍呢!随着航天器的发展和考察活动越来越多,宇宙空间的新发现也会越来越层出不穷。自然界有着无限广阔的天地正等待着我们去探索呢!" 探索太阳系边界的手段,探索太阳系边界的手段人类对太阳系边界的探索与观测技术的发展是分不开的。最早的时候,人们只能借助自己的肉眼观察天象。水星、金星、火星、木星和土星就是用肉眼发现的。17世纪初天文望远镜的发明,开启了发现更遥远(从而也更暗淡)天体的大门。天王星和海王星的发现就借助了望远镜的威力。再往后,人们又将照相技术与望远镜结合在一起,并且发明了像闪视比较仪那样特别适用于搜索运动天体的仪器。利用这些设备,借助新兴的计算机技术,人们陆续发现了冥王星、柯伊伯带天体,以及某些可能是最内侧的奥尔特云天体。 斯皮策,斯皮策莱曼·斯皮策(1914—1997),美国理论物理学家和天文学家,从事等离子体物理和恒星形成的研究,是星际介质研究的奠基人之一。斯皮策深刻地认识到地球大气对天文观测的不利影响,从1946年起就开始酝酿将天文望远镜送入空间轨道进行观测。为了彰显他在星际介质研究方面的开创性贡献,美国航空航天局将2003年发射升空的红外望远镜命名为斯皮策空间红外望远镜。 斯穆特和马瑟,斯穆特和马瑟乔治·斯穆特(1945-?)和约翰·马瑟(1946-?)都是美国的宇宙学家和天体物理学家。斯穆特在1970年获得麻省理工学院粒子物理学博士学位,马瑟在1974年获得加利福尼亚大学伯克利分校物理学博士学位。1974年他们分别向美国航空航天局提出用卫星测量宇宙微波背景辐射及其各向异性的计划,这就是后来的“宇宙微波背景探测卫星”(COBE)。该计划获得了巨大的成功,他们因此获得了2006年度的诺贝尔物理学奖。 斯隆数字巡天(SDSS),斯隆数字巡天(SDSS)斯隆数字巡天的设想由美国天文学家吉姆·冈于1990年提出,目标是完成10?000平方度天区(约占全天面积的1/4)的5个颜色的测光巡天和100万个星系的光谱红移巡天。为此,在美国新墨西哥州阿帕奇波因特天文台建造了一台2.5米口径的宽视场专用望远镜,并配备多光纤光谱仪,可同时观测多至1000个目标。到2012年,斯隆数字巡天已观测了相当于8个满月那么大的天区,得到了超过100万个目标的光谱。该巡天目前仍在继续进行。 施瓦西,施瓦西德国天文学家卡尔·施瓦西(1873—1916)16岁时就写出了第一篇天文学论文。他首先依据爱因斯坦建立的广义相对论,研究质量聚集到一个点上的天体周围的引力特征。这种天体后来被称为“施瓦西黑洞”。1916年因病逝世,年仅43岁。 日冕上的“洞”,日冕上的“洞”用X射线或远紫外线拍摄的日冕照片中,存在着大片不规则的暗黑区域,这就是冕洞。它们对应于日冕中部分温度较低、密度较低的等离子体区域,存在时间一般在几十天以上,最长可达1年。冕洞可分为位于两极区域的极区冕洞、分布于低纬度区域的孤立冕洞和向南北方向延伸的延伸冕洞等几种类型。 日震学,日震学日震学是利用日震现象来研究太阳内部结构的科学。天文学家通过研究太阳的吸收谱线,根据多普勒效应的原理,发现太阳表面存在着上下振动的现象,振动的周期由数分钟到数小时不等。类似于用地震波来推测地球的内部结构,天文学家也可以利用日震现象来推测太阳的内部结构,包括温度、密度、压力、组成物质和运动等。 时空,时空光线从太阳传到地球,要花8分19秒的时间。因此,我们看见的太阳,其实是它在8分19秒以前的模样。同样,观看一个离我们1亿光年远的星系,我们看见的其实是它在1亿年以前的形象。谁也不可能把时间的流逝与空间的伸展截然分开,因为它们本来就是一个统一的集合体,即“时空”。时空是四维的:空间占三维(左右、前后、上下),第四维就是时间。 汤博,汤博汤博和他自制的望远镜克赖德·汤博(1906—1996),美国天文学家。少时家贫未上大学。他酷爱天文学,便用父亲农场里的机器零件自制一架望远镜,将它指向夜空……1929年,汤博到洛厄尔天文台工作,致力寻找“海王星外的行星”。1930年初,在历尽艰辛之后他终于确定自己发现了一颗“新行星”—冥王星。1932年汤博圆了大学梦。他于1939年取得硕士学位,从1965年起成为天文学教授,90岁时与世长辞。 泰勒斯,泰勒斯泰勒斯(约前624—前547),古希腊最早的唯物主义哲学家,提出水是万物的本原,万物由水形成,解体后又复归于水。相传他曾预言公元前585年5月28日的一次日全食,还对初等几何学的开创做出过重要贡献。 生物圈,生物圈这个概念最早是奥地利地质学家爱德华·苏威斯于1875年提出的,原指地球上的动物、植物和微生物等各种生物的总体。现今是对所有生物及其生存环境的总称,包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部,厚度有20多千米。不少科学家认为,广义的生物圈是一个封闭的而且能自我调控和平衡的复杂生态系统。一般认为,地球的生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来的,在整个宇宙中,目前还是唯一已知的有生物生存的区域。 绳系卫星有什么用途,绳系卫星有什么用途有一种新型人造卫星,名叫绳系卫星。顾名思义,它是一种用绳子系在其他航天器上的卫星。用一根长长的绳索,将卫星系在航天器上,一起绕地球飞行。绳系卫星有许多特别的用途,如对离地面约100千米的地球上空进行充分的探测。因为在这个高度上,飞机飞不到,气球也很难达到,而卫星的下界一般也在150千米以上,探空火箭所探测空域和时间则非常有限。如果在其他航天器下拴一个卫星,拖着它在离地面约100千米的高度上绕地球运行,就可以收集那里的大气层数据,了解太阳活动如何通过高、中层大气影响地面的气候和天气变化的机理等。如果绳系卫星的系绳用导电材料制造,它就是一种探测器,可以获得许多有关电离层磁场的信息数据。此外,系绳在运动中不断切割地球的磁力线,它就成了一台发电机,这样,就可以为绳系卫星和牵引它的航天器(特别是航天飞机和空间站)提供电力,为长期在太空中运行的航天器提供部分能源。意大利首先研制出了绳系卫星,并于1992年和1996年两次在美国的航天飞机上进行了试验,取得了部分成功。随着科学家的努力,绳系卫星将会越造越好,成为未来一种大有用途的新型卫星。关键词:人造卫星绳系卫星 肉眼可以看到多少颗星星,肉眼可以看到多少颗星星普通人用肉眼能看到多少星星?一起来数数吧。不要以为这是一件不可能完成的任务,只要方法得当,还是可以数清的。古希腊天文学家依巴谷把星星按亮度分为不同等级,很亮的星星定为1等,其次的定为2等,而把人眼勉强能看到的星星定为6等,更暗弱的星星,仅仅凭人眼就无法看到了。这样一来,我们只需要记录每个星等有多少颗星,便可以知道肉眼能看到多少星了。天文学家已经把这个工作做完了:全天有1等星20颗,2等星46颗,3等星134颗,4等星458颗,5等星1476颗,6等星4840颗,一共是6974颗。这将近7000颗是整个天球上肉眼可见的所有星星。不过,当我们在地面上看时,只有约一半的星星在地平线之上,另一半则沉于地下。而在地平线附近,星光由于要穿过浓密的大气层,减弱得更加厉害,因此在地平线附近低空的星星也很难被看到。这样算来,只有约3000颗星“幸存”。在实际观测中,由于受到很多观测条件的影响,比如月光干扰、大气透明度不佳、个人视力差别等因素,一般人们看到的星星数量还要少于3000颗。古希腊天文学家依巴谷据说视力极好,而他根据观测编制的星表中,星星的数量也不过千颗。因此当我们看到繁星满天的时候,仔细数一数,并没有我们想象的那么多。什么?你在晚上只见过十多颗星星?这也难怪,如今的城市发展迅速,夜空受到灯光的影响,其背景亮度在逐渐提高。如今在大城市中,暗于3等的星都淹没在明亮的夜空背景中,再除掉沉没于地平线下的那些星,即使天气再好,我们也只能看见二三十颗星了。 萨根,萨根卡尔·萨根(1934—1996),美国天文学家,长期任康奈尔大学天文学与空间科学教授和行星研究中心主任。在太阳系空间探索、行星科学、地外生命等诸多方面都有卓越的贡献。萨根是地外文明探索的主要先驱者之一。1960年,他在弗吉尼亚州格林班克参加了著名的首次SETI会议,1966年与苏联天文学家什克洛夫斯基合著《宇宙中的智慧生命》一书,是地外文明探索的经典之作。1974年他帮助德雷克编写了阿雷西博射电信息。“先驱者号”和“旅行者号”飞船携带的镀金铝板和镀金唱片也是由萨根负责、德雷克参与设计研制的。1982年他发动70位科学家,其中包括7位诺贝尔奖获得者签署一份呼吁书,倡议开展探索地外文明的SETI项目,发表在美国的《科学》杂志上,使这一尚有争议的领域获得了极大的支持。 视星等“标尺”,视星等“标尺”英语中的“星等”一词在拉丁语中的本意是“大小”,因为明亮的星星看上去要大一些。公元前2世纪,古希腊天文学家依巴谷把肉眼所见的恒星按亮度分成六个等级,最亮的是1等星,最暗的是6等星。这种划分依据的是个人的主观感觉。到了19世纪上半叶,出现了光度计,可以客观地测量恒星的亮度了。1856年,英国天文学家波格森提出,把1等星与6等星之间的亮度差别,严格地定义为100倍,也就是说,星等每增加1等,亮度就降低为原来的1/2.512(2.512是100的5次方根)。根据这个定义,就可以有0等星(亮度是1等星的2.512倍),可以有负的星等,还可以有小数星等。 通古斯之谜,通古斯之谜通古斯是俄罗斯一条河流的名字,位于贝加尔湖西北约800千米。1908年6月30日上午7时许,那里的原始森林无人区突然发生猛烈的爆炸。远至1000千米以外的居民都听到了声响,许多欧洲国家的人们在夜空中看到了白昼般的闪光。根据当时的地震仪器记录测算,其爆炸威力相当于500颗扔在广岛的原子弹。2000平方千米以内的树木被焚毁,或由中心向外倒伏,1500多头驯鹿惨遭涂炭。对于当年此地究竟发生了什么事件,众说纷纭。多数人认为是彗星或小行星撞向地球,只是没有到达地面,而是在空中发生了爆炸。还有人提出诸如白矮星的超密碎片或微型黑洞撞向地球等种种猜测,难以定论。“通古斯之谜”也可以说是一种UFO现象,但与外星文明没有任何关系。 钱德拉塞卡,钱德拉塞卡苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(1910—1995),印度裔美国天体物理学家,1983年诺贝尔物理学奖获得者。1930年20岁的钱德拉塞卡在从印度开往英国的轮船上,计算并发现了白矮星的质量上限为1.44倍太阳质量。这就是著名的钱德拉塞卡极限。为纪念他在天体物理领域多方面的卓越贡献,美国航空航天局将1999年发射的X射线天文卫星命名为“钱德拉”。 为什么2000年是闰年,而1900年不是闰年,为什么2000年是闰年,而1900年不是闰年儒略·恺撒教皇格里高利十三世现行公历是一种阳历。它以回归年的长度为基本单位,只考虑l回归年中有多少日。公历可溯源到2000多年前的古罗马时代。早先,古罗马的历法相当混乱,法国启蒙思想家伏尔泰曾经说:“恺撒大帝经常打胜仗,但是不知道胜仗是哪一天打的。”公元前59年,古罗马的最高统治者儒略·恺撒邀请古希腊天文学家索西杰尼来改革历法。公元前46年,新的历法颁行,被称为儒略历。儒略历规定冬至以后10日为一年的元旦,每年12个月,大小月相间,单数月为大月31日,双数月为小月30日,但2月只有29日。这样1年有365日,称为“平年”。365日比实际回归年少了0.24日,于是每四年设置一个闰年,全年366日。这样,4年的年平均长度为365.25日,只比回归年多了0.0078日,约11分14秒。就当时来说,儒略历已经非常精确了。不过,它依然存在这11分14秒的误差,所以每过128.2年,误差就会多整整一天!1982年德国发行的一枚纪念格里历颁布400周年的邮票公元325年,尼西亚基督教大会根据儒略历,将每年的春分日定在3月21日,同时规定春分以后的第一个满月之后的第一个星期天为复活节。由于儒略历的误差,到16世纪80年代时,复活节已经落后“实际时间”将近10天,给教会纪念这个宗教节日带来了大麻烦。于是,当时在位的罗马教皇格里高利十三世在1582年颁布了改历命令,规定1582年10月4日以后的一天为1582年10月15日,以便消除多出来的10天。还规定能被4整除的年份为闰年,闰年的2月就增加一天;但是世纪年——也就是末两位数为00的年份,例如1600、1700、1800、1900、2000、2100年等,只有能被400整除的才是闰年,如上述世纪年中只有1600年和2000年才是闰年,因此每400年中减少了3个闰年。这样,400年的平均年长为(365天×303+366天×97)÷400=365.2425天。这与回归年的实际长度只差0.0003天,要经过3000多年,才会累积1天的误差。格里高利颁布的这个新历法就是现行公历,又称新历或格里历。 为什么2月份通常只有28天,为什么2月份通常只有28天阳历的月份分大月和小月,大月31天,小月30天。可是唯独2月份却只有28天,有的年份又是29天,这是为什么呢?说来很可笑,这个规定是十分荒唐的。公元前46年,罗马统帅儒略·凯撒着手制订阳历时,本来规定每年12个月,逢单是大月,31天;逢双是小月,30天。2月份逢双,也应该是30天。但这样算下来,1年就不是365天,而是366天了。所以必须设法在1年中扣去1天。在哪一个月里扣去1天呢?那时候,按照罗马习俗,许多判处死刑的犯人,都是在2月里执行的,所以人们认为这是一个不吉利的月份。既然1年里要扣去1天,那么在2月份里扣去1天,让这个不吉利的月份少1天好了。因此,2月份就成了29天。这就是儒略历。后来,奥古斯都继儒略·凯撒做了罗马皇帝。奥古斯都发觉儒略·凯撒是7月份生的,7月份是大月,有31天。奥古斯都自己是8月份生的,8月份偏偏逢双是小月,只有30天。为了和儒略·凯撒表示同等的尊严,奥古斯都就决定把8月份也改为31天。同时把下半年的其他月份也改了,9月份和11月份,由原来是大月改为小月;10月份和12月份,由原来是小月改为大月。这样又多出来1天,怎么办呢?依旧从不吉利的2月份内扣掉。于是,2月份就只有28天了。2000多年来,人们所以沿用这个不合理的规定,只是一种习惯罢了。世界各国研究历法的人,已经提出许多改进历法的方案,想把历法改得更合理些。关键词:大月小月儒略历 为什么“中华”号小行星有新、老之分,为什么“中华”号小行星有新、老之分小行星,这个名称大家是熟悉的,但直接看到过它的人却不多,主要因为它太暗了。个别小行星,在它冲日前后、观测条件最佳的情况下,可以亮到目光锐利的人刚能够看到的程度,其余的都得借助天文望远镜不可。编号为(1125)号的“中华”号小行星,特别受到大家的关注,这也很自然,它是我国天文学家发现的第一颗小行星。你也一定想多知道些它的有趣事吧。“中华”号是我国当代天文学家、已故紫金山天文台台长张钰哲,于1928年在美国发现的,当时,他还是个26岁的青年。11月22日,他使用叶凯士天文台口径60厘米的望远镜给小行星照相时,在底片上发现他所希望观测的那颗小行星之外,竟多出来了一颗。经过几天的照相观测,他终于肯定这是颗新小行星。根据惯例,新发现的小行星被确认和得到正式编号之后,由发现者为它命名。为它取个什么名宇呢?如果青年张钰哲用自己的名字来命名新小行星,那是不乏先例的,也是完全合乎情理的,但他没有这么做。他很清楚在已编号、命名的1000多颗小行星中,没有一颗是由中国人为它取名的。为了表达自已对祖国的热爱和怀念,让中华英名永存寰宇,心情激动的张钰哲为它取名“中华”。这就是(1125)号“中华”小行星的来历.第二年,他回到祖国。由于观测条件等种种限制,他长时间没有重新看到过它,而好些年的《小行星星历表》一直把它列为“遗失”了的小行星。多少年来,张钰哲及其直接领导的一个小组,一直没有忘记这颗带着祖国名字的小行星,千方百计地寻找它。终于,事隔约30年,经过不懈的努力,张钰哲等于1957年10月找到的好几颗小行星中,有一颗临时编号为1957UN1的很像是“中华”号。在欣喜之余,治学严谨的张钰哲进行了潜心的观测、认真的计算,认为它们尽管很相像,轨道半长径、偏心率、轨道倾角等都非常相似,是否为同一颗小行星,则应作进一步研究。它们的部分轨道根数如下:又过了整整20年,在研究各处天文台的充分观测和“国际小行星中心”反复考虑之后,1977年11月,该中心在《国际小行星通报》上,发出正式通告,大意说:张钰哲于1928年发现的第(1125)号小行星“中华”,长期来一直没有得到进一步的观测,美国格德令克天文台和前苏联克里米亚天文台,分别在1951年10月和1970年3月报告的、对被认为是(1125)号小行星的前后2次观测,经过核实,并非是已遗失多年的(1125)号小行星。1957年10月30日紫金山天文台发现的、临时编号为1957UN1的小行星,曾一度被认为可能是被重新找到的“中华”号,这颗新小行星经过美国洛韦尔天文台于1959年和前苏联克里米亚天文台于1974年先后观测证实,并已得到一条很确切的轨道。由于相隔约30年的这2颗小行星(1125)号和1957UN1,是由同一人发现的,轨道根数非常相似,决定今后将1957年发现的新天体给予(1125)“中华”的名称,并为1928年观测到的那颗,保留其原来的临时编号1928UF或1928WC。在今后的《小行星星历表》中,用(1125)的新轨道根数代替过去的旧轨道。从此,新“中华”替代了老“中华”,继任了(1125)号的编号,遨游太空。 为什么“先驱者号”和“旅行者号”都带上了太空礼品,为什么“先驱者号”和“旅行者号”都带上了太空礼品20世纪70—80年代,美国航空航天局发射了4艘著名的飞船:“先驱者10号”、“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”。它们除了各自考察太阳系的一些主要天体外,都还负有一项共同的使命:把地球人自我介绍并致问候的“名片”带给可能存在的外星文明。两艘“先驱者号”各携带一张相同的镀金铝板,长22.9厘米,宽15.2厘米,其上刻有一男一女的画像,那位男人正在招手致意。还有象征太阳系的信息,以及一些表示这艘星际飞船来历的符号。两艘“旅行者号”各携带一块相同的镀金唱片和一枚金刚石唱针。唱片名为“地球之音”,直径有22.9厘米,上面录制了我们人类向外星文明发出的55种问候语(包括中国的现代标准汉语、闽南方言、粤语和吴语)、长达90分钟的27首各国著名乐曲(包括中国传统名曲《流水》等)录音。还有115幅地球上各种事物和情景的图片。这两张唱片可以在宇宙中保存10亿年之久。20世纪90年代,这4艘飞船都已到达冥王星的轨道之外,就像大海中的“漂流瓶”那样,带着我们地球人的信息和期望,向着浩瀚无际的宇宙深处飞去。经历多少万年漫长漂流之后,它们也许会被某个外星文明世界截获,从而让他们知悉,银河系的某处也曾经有过一个地球人类的文明。也有可能,这些镀金铝板和唱片竟会被我们的遥远后代重新找到。当然更有可能,这几艘飞船最终都未能遇上任何文明世界,它们将在茫茫的宇宙之海中无尽地漂泊…… 为什么“半个月亮爬上来”决不会是上弦月,为什么“半个月亮爬上来”决不会是上弦月月球自身不发光,只能被太阳光照亮,而且被照亮的只是半个月球球面。这半个月球球面与向着地球的半个月球球面重合的部分,才能被地球上的人们看见,其形状称为月相。一个月中的月相变化在一个月中,月相是不断变化的,这跟太阳与月球的相对位置有关。因为月球绕地球公转,所以月球相对于太阳在天空中自西向东运动,每天东行约12°,每个朔望月转完一圈。于是,每当农历初一月球运动到“朔”的位置时,地球上的人面对的是没有太阳光照的半个月面,而且日月接近在同一方向上,在强烈的阳光下,不可能看见月亮。半个月后,月球运动到“望”的位置时,日月相距约180°,地球上的人面对的是完全被阳光照亮的半个月面,便可在夜晚看见一轮圆圆的月亮。当月球运动到“上弦”或“下弦”位置的时候,地球人面对的月面,一半被阳光照亮,另一半完全黑暗,看到的是“半个月亮”。农历廿二、廿三的下弦月位于太阳以西90°,在黎明时最高。它从东方升起的时刻应在日出前6小时的子夜,那时的情景正是民歌“半个月亮爬上来”唱出的意境。而农历初七、初八的上弦月位于太阳以东90°,在黄昏时最高,而升起于中午,升起时不可能为人所见,所以说“半个月亮爬上来”决不会是上弦月。不过,中午升起的上弦月将会在半夜落下,所以唐诗“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船”中的月相无疑必是上弦月。同样道理,月初所见的一弯新月总在太阳东面而且相距不远,黄昏时斜挂西隅,不久就会落山;如钩的残月只能出现在农历月末,位于太阳西侧不远处,晨光熹微时现身东方。 为什么“哈雷彗星”的命名与众不同,为什么“哈雷彗星”的命名与众不同太阳系中很少有天体能像彗星那样使得人类对它既敬畏又恐慌。中国古书《春秋》中已有记载:鲁文公十四年(公元前613年)“秋七月,有星孛入于北斗”,孛是指光芒强盛的彗星。古人常把彗星和战争联系起来。如司马迁在《史记·天官书》中写道:“秦始皇之时,十五年彗星四见\(\cdots\cdots\)其后秦遂以兵灭六国\(\cdots\cdots\)死人如乱麻。”西方也有类似的观点。1066年出现了一颗大彗星,英国人认为这是君王去世和灾难来临的象征。但聪明的诺曼底公爵威廉却将其说成自己胜利的象征,他发兵入侵英格兰,取得了胜利。描绘1066年诺曼底公爵征服英格兰的织毯,人们认为画面上的大彗星预示了战争的结局今天我们知道,彗星只是太阳系众多天体中的一种,与地球上的人类活动没有什么关联。在远离太阳时,彗星只是一个直径几千米的“脏雪球”,称为彗核。它的成分绝大多数是水冰,此外还有尘埃、砂砾、岩石以及固体状态的氨、二氧化碳、甲烷等。当彗星接近太阳的时候,彗核中的冰会从固态直接升华成气态,形成彗星巨大的彗头以及长长的彗尾。按照国际天文学联合会的规定,彗星的命名采用以半个月为单位、按英文字母顺序排列的编号命名法。除此之外,彗星还会以其发现者的名字命名,例如海尔—波普彗星、池谷—张彗星等。然而,哈雷彗星的命名却是个例外,因为哈雷并不是这颗彗星的发现者。他从1337年到1698年的历史记录中挑选了24颗彗星,用牛顿万有引力定律来计算它们的轨道。他发现1531年、1607年和1682年出现的3颗彗星的轨道几乎一模一样,并想到它们极有可能是同一颗彗星每隔75~76年的再次回归。为了验证这一想法,哈雷进一步查阅了以往的观测记录,发现1456年、1378年、1301年,一直到1066年,历史上都有大彗星的记录。由此,哈雷预言这颗彗星将于1758年再次回归。虽然哈雷本人并没有活着看到这一幕,但这却是最早对牛顿引力理论的成功检验。为了显示对哈雷的尊崇,1759年这颗彗星被命名为哈雷彗星。 为什么“嫦娥”也要奔月,为什么“嫦娥”也要奔月当美国将12名宇航员送抵月球并成功地进行一项项科学研究的时候,世界上的其他国家也在不断摸索着向月球开展探测行动。随着中国综合国力和科技水平的不断提升,中国也从2003年9月开始了“嫦娥工程”探月计划。针对中国的特点,“嫦娥工程”将实现“获取月球表面三维影像、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点、探测月壤特性、探测地月空间环境”四个科学目标。为实现这四个目标,嫦娥工程将分“绕、落、回”三步进行。“绕”,就是从地球发射探月卫星,并使其围绕月球运转,使之能够对月球表面进行全球探测。“落”,是指发射月球探测器并在月球表面实现软着陆,释放月球车在月球表面进行局部探测活动。“回”,是指月球探测器在月球表面着陆并完成样本采集后,再从月球起飞并携带样本安全返回地球,使月球样本可以在地球的实验室中进行详细的分析研究。2007年10月24日18时05分04秒,中国首颗探月卫星“嫦娥一号”成功发射。11月5日11时37分,经过首次近月制动,“嫦娥一号”进入环月轨道。11月26日,中国对外发布第一幅由“嫦娥一号”卫星拍摄的月面图像。这幅图像精度达到120米,所拍摄的位置位于月表东经83°到东经57°,南纬70°到南纬54°,涵盖了宽约280千米,长约460千米的月球表面。在随后的一年多时间中,“嫦娥一号”卫星所搭载的科学仪器对月球进行多方位的科学探测,获取了大量宝贵的科学数据。2009年3月1日16时13分10秒,在地面控制中心的控制下,“嫦娥一号”卫星准确撞击月球表面,圆满完成了中国首次探月任务。中国首个探月卫星“嫦娥一号”2010年10月1日18时59分57秒,中国第二颗探月卫星“嫦娥二号”成功发射。作为“嫦娥一号”的备份卫星,“嫦娥二号”的发射与“嫦娥一号”不同,“嫦娥二号”在发射后直接进入地月转移轨道,11月6日中午11时38分进入环绕月球轨道。由于“嫦娥二号”更新了探测设备并降低了轨道高度,所以探测精度较前有进一步提高。在完成所有既定探测任务后,2011年6月9日“嫦娥二号”探测卫星飞离月球,向着距离地球150万千米处的地球和月球引力的平衡点(称为拉格朗日点L2)飞去,并于8月25日23时24分抵达L2点,开展进一步的深空探测,为未来中国探测更遥远的天体积累研究数据。 为什么“小绿人”能发来这么稳定的电报,为什么“小绿人”能发来这么稳定的电报1967年,年仅24岁的研究生乔丝琳·贝尔,在剑桥大学卡文迪许实验室检测射电望远镜接收的信号时,无意中发现了一些有规律的脉冲信号,这立刻引起了她的注意。仔细的分析表明,这些脉冲信号的周期短促而稳定,仅为1.337秒。如此稳定的脉冲通常只能来自高速自转的孤立天体。但如此短暂的周期,恐怕连致密的白矮星都会在离心作用下瓦解。当时的已知天体都无法满足如此严苛的条件,以至于贝尔一度把它们戏称为外星“小绿人”发来的电报。在接下来不到半年的时间里,又陆续发现了数个这样的脉冲信号。这时人们才恍然记起,30多年前曾有人预言存在一种致密天体——中子星。中子星本身存在很强的磁场,可以把中子星的辐射封闭起来,只沿着磁轴方向从两个磁极区向外辐射。当磁轴和中子星的转轴不一致时,辐射就会像探照灯一样循环扫射。如果观测者正好处在被扫过的天区里,就会收到这种脉冲似的闪耀,所以这类天体就被称为脉冲星。脉冲星的发现使当时该射电项目的负责人、贝尔的导师安东尼·休伊什教授获得了1974年的诺贝尔物理学奖。科幻作品中想象的“小绿人”脉冲星常常躲藏在美丽的星云中,这些星云是它们“前世”恒星的“骸骨”或者说“灰烬”,称为超新星遗迹。大质量恒星在生命的最后阶段燃料耗尽时,会在自身的引力作用下坍缩,这种坍缩所产生的压力极大,能把电子“压入”原子核,并与质子相结合而生成中子。中子不带电荷,它们可以摆脱核的束缚而形成中子气体。中子气体也像电子气体一样存在“中子简并压”。如果星体内核质量小于3.2倍太阳质量(称为奥本海默极限),高密度的中子气体所提供的“中子简并压”将增大到能阻止引力坍缩,使内核达到一种平衡态。内核坍缩累积的巨大引力势能传递给外围物质,就会发生超新星爆发。爆发会把星体外层物质抛向四周。抛射过程中的冲击波与星际介质作用,会产生各种辐射,形成美丽的星云。著名的蟹状星云、超新星1987A、船帆座超新星遗迹、第谷超新星遗迹等都是这样形成的。而爆炸后遗留的内核就是脉冲星。脉冲星的物质密度非常高,一块方糖大小的脉冲星物质的质量可以和地球上的一座山相比。但是一个典型的中子星的直径只有十几千米,还不到一个中等城市的大小,因此它非常暗,无法用光学望远镜直接观测到,只有当它狭窄的射电辐射束扫过地球时,我们才能观测到它。脉冲星的自转极快,最快的自转周期可以达到毫秒量级。这是因为脉冲星“前世”的巨大恒星坍缩时,就像伸开双臂的溜冰运动员突然收起双臂一样,原先缓慢的旋转速度就变得非常快。目前已经发现1600多颗脉冲星,大部分在银盘上。这些脉冲星的脉冲非常稳定,甚至比人类制造的最精准的原子钟还要精准。因此人们正在研究使用这种精准的时钟来给卫星导航。 为什么“银河”和银河系并不是一回事,为什么“银河”和银河系并不是一回事夏天晴朗的夜空,只要没有城市灯光和月光的影响,人们可以看到一条淡淡的银色飘带,横跨天穹,呈现一片混沌的辉光。这条光带就是银河,中国古代还冠之以“天河”、“星汉”等美名,并流传着牛郎织女在天河鹊桥相会的美丽传说。银河其实并不是天上的河流,而是庞大的银河系在天空上的投影。银河系中的成员除恒星以外,还包括星际气体、尘埃以及暗物质。银河系中发光物质的总质量大约是太阳的1400亿倍,其中恒星的质量占据了约95%。从大的方面看,银河系主要由银盘、核球、银晕和暗晕四部分组成。银河系的大多数恒星和星云主要集中在扁平状的银盘内,这是银河系的主体。银盘的直径约10万光年,中间部分较厚,厚约6000多光年,并向四周逐渐变薄,到太阳附近便只剩一半厚度了。巨大的银河系本身也有自转,银盘中的千亿星球环绕银河系中心浩浩荡荡地做旋转运动,从中心向外伸展出4条弯曲的旋臂,看上去犹如急流中的旋涡。所谓旋臂实际上是恒星、星际气体和尘埃的集聚区域,但这集聚着物质的旋臂并不是像静止的风扇叶片那样固定不变,而是有大批恒星不断地在旋臂中进进出出,只是因为它们在运动中基本做到“收支平衡”,所以旋臂的形状看上去保持不变。银河系的中央是恒星分布相当致密的核球部分,直径约1.2万~1.5万光年,略呈椭球形状。由于大量星云和气体尘埃的阻挡,对核球方向的天文观测十分困难,人们至今对它知之甚少,但可以肯定核球内的恒星分布十分密集。银晕是在银盘外围由稀疏的恒星和星际介质组成的一个巨大包层,它的体积至少超过银盘的50倍,但质量却只占银河系的1/10,由此可见其物质非常稀薄。事实上,除了那些极其稀薄的星际气体外,银晕中的可见物质主要是球状星团。银晕之外还存在着一个更大范围的球对称的物质分布区,称为暗晕,主要成分是暗物质,直径可能10倍于银晕。尽管密度极低,然而由于“疆域”极为辽阔,暗晕的总质量估计可达银河系其余各部分总和的10倍。 为什么不同波段的望远镜看到的星空互不相同,为什么不同波段的望远镜看到的星空互不相同天文学家一直用工作在不同波段的望远镜观测天体:从高能的伽马射线、X射线,到紫外线、可见光、红外线,再到射电波。这是因为,天体的辐射是多波段的,天文学家可以通过不同波段的望远镜,看到同一个天体的不同侧面。在无月的夏夜,银河异常灿烂,我们可以清晰地看到银河中有一片片黑色的区域,这是些厚厚的尘埃云,把后面的星光遮住了。虽然它们在可见光波段是黑色的,但如果用一台红外望远镜或射电望远镜,我们会发现这些尘埃变得非常明亮。尘埃也在发光吗?确实,大部分天体都在发“光”,只是波段不同。冷冷的星际尘埃云主要由分子和尘埃颗粒构成,它们发射的主要是波长较长的射电波和红外线,因此用其他波段的望远镜,就看不见它们了。宇宙中还有些现象难以用可见光望远镜看到,比如有一种特别明亮的天体叫“类星体”,人们猜测它的中心有一个超大质量黑洞。在光学波段,类星体往往只是一个无法分辨的点,但天文学家用X射线和伽马射线望远镜看到了从类星体中心喷出的“喷流”,而使用射电望远镜还能看到延展得更远的巨大的射电“瓣”。因为一个天体往往辐射各种波段的电磁波,所以天文学家如果只用一个波段进行观测就好像“盲人摸象”,只能了解天体的一个侧面,只有多波段观测才能够全面地了解天体。 为什么不同纬度地区看见的星空不一样,为什么不同纬度地区看见的星空不一样一年当中各个季节,我们所看见的星空是各不相同的,因此有四季星空之说。那么,地球上纬度不同的各个地方所看见的星空,是否也各不相同呢?比如,著名的1987A是好几百年以来最亮的一颗超新星,但它位于南天的大麦哲伦星云中,居住在南半球的人们可以一饱眼福,我们北半球的绝大多数人就根本看不见它。反过来也一样,我们北半球终年可见的蔚为壮观的北斗七星,在南半球却不可能一睹它的芳容。不仅如此,我国南方冬季能看见的著名亮星——老人星,到了北方就总也见不着。为什么不同纬度地区看见的星空不一样呢?这个问题我们可以借助附图来加以说明。地球不停地绕着自转轴旋转,自转轴的北端总是指向北极星,也就是说,地球自转的方向总是保持不变。知道了这一点,我们就可以进一步了解,地球表面不同纬度地区所看到的星空是怎样一种情况了。>在地球北极,北极星正在头顶上,北斗七星也高挂在头顶上空。天空中所有的恒星都既不升起也不落下,而是始终保持高度不变地全天在天空中沿着反时针方向转一圈。可惜的是,在这儿只能看见北半天球的星,南半天球的星是一颗也看不见的。在地球南极所见的星空与北极的情况相同,只不过在那儿看见的星都是南半天球的星,北半天球的星一颗也看不见。在地球赤道线上所见的星空与南北两极截然不同。在这儿,北斗七星变得十分逊色,因为它们总在北边的地平线附近打转转,永远也升不到高空。天空中所有的星星都是直升直落,与地平线垂直地从东方升起,过中天后又与地平线垂直地向西方落下。而且,在这儿既能看见北半天球的星,也能看见南半天球的星。在地球两极和赤道之间,情况与地球两极和赤道地区就都不相同了。在这些地方,所有的恒星都沿着与地平面倾斜的圆周自东向西运动着,而且纬度越高的地方,倾斜得越厉害。就拿我们北半球来说吧,北极星既不在头顶上,也不在地平线上,而是讳度越高的地方,北极星也越高,拱极星(即围绕北极星旋转的、永远不落到地平线以下的恒星)也越多而且南半天球的永远也升不到地平线以上的星星也越多。相反,纬度越低的地方,北极星越低,拱极星越少,南半天球永远升不到地平线以上的星星也就越少。 为什么不同质量的恒星会有不同的归宿,为什么不同质量的恒星会有不同的归宿恒星之所以能够在很长的时间里保持稳定的状态,完全是因为其内部的核聚变反应。核反应将氢转变为氦,同时释放巨大的能量。这些能量往外传递,提供了恒星向外的辐射压。正是这种压力,抵抗着星体自身的引力,否则,恒星就会在自引力的作用下不停地向中心收缩。然而,核“燃料”终有耗尽的一天。当恒星中央氢聚变为氦的反应停止以后,与引力抗衡的能量消失了,中央的氦核会迅速收缩。氦核的收缩会释放出巨大的引力势能。这些能量一方面将外围残余的氢“点燃”,使得恒星的表面急剧膨胀,光度陡增,形成一颗巨星;另一方面,向内又将氦核加热。当氦核的温度升高到1亿开时,就能够产生氦聚变为碳和氧的核反应。氦核的“点燃”使得辐射压和引力重新达到平衡,收缩暂时停止。这样的过程可能会重复下去,氦用完后是碳,然后是氧、硅等,直至中央生成致密的铁核。但并不是所有的恒星都能演化到生成铁核的阶段。像太阳这样质量较小的恒星,当氦耗尽以后,由于物质的总量不够,作为“炉渣”的碳和氧坍缩所释放的引力势能无法将核心加热到“碳燃烧”的温度。所以,坍缩会继续下去,直至密度高达几吨每立方厘米的时候,才在电子简并压的抵抗下停止下来,在中央留下一颗白矮星。而恒星外层的物质则继续向外膨胀,形成弥漫的行星状星云。白矮星刚诞生时非常热,表面温度可以达到上万开。随着时间流逝,它会慢慢冷却,温度和光度不断降低,逐渐变成红矮星以至黑矮星,几乎不再发光,那时就很难观测到它了。大质量的恒星演化到了生成铁核的阶段,由于质量的不同,最后的结局也是各不相同的。质量大约4~8倍太阳质量的恒星,残留下来的内核质量会超过1.44倍太阳质量——这称为钱德拉塞卡极限,无法停留在白矮星的状态,而会一直坍缩成为密度比白矮星还要高几亿倍的中子星,星体由中子简并压与自身的引力抗衡。这个坍缩过程很快,释放的引力势能以猛烈爆炸的形式爆发出来,将内核以外的所有残余物质猝然抛向太空,形成一次超新星爆发。如果恒星的质量再大一点会怎样呢?这时,内核的质量会超过约3.2倍太阳质量——这称为奥本海默极限,中子简并压也无法抵御内核自身的巨大引力,恒星的内核会一直坍缩下去,直至形成一个黑洞。外围的物质则在一次更加猛烈的超新星爆发中,散布到广袤的星际空间。当然,恒星真正的演化过程远比这里描述的要复杂。但是无论如何,一旦恒星形成以后,它的质量就完全决定了其自引力大小;而自引力是主导恒星演化进程的首要物理因素,它一步一步地控制着不同质量的恒星走向各自不同的归宿。恒星演化示意图 为什么不是任何恒星旁边都存在有生命的星球,为什么不是任何恒星旁边都存在有生命的星球要成为“宜居行星”,不仅对行星所处的位置很有讲究,对于它的母恒星也有相当高的要求。首先,这颗恒星的表面温度不能太高,也不能太低。温度太高会使宜居带离得很远,由此宜居带内行星的公转周期会长达百年、千年甚至万年以上,这对生命的繁衍和进化是极端不利的;而且高温恒星主要的辐射能量集中在紫外线甚至X射线波段,而这些高能辐射对生命来说可能是致命的。相反,如果恒星表面的温度太低,就可能无法为宜居带的星球供应足够的热量和能量。其次,这颗恒星在其自身的演化历程中得有几十亿年的稳定时期,以保障行星上生命的起源和演化所需的漫长时间。只有质量与我们太阳相仿的恒星,在演化的主序星阶段才能有百亿年左右的稳定时期。质量太大的恒星演化得太快,有可能围绕它旋转的行星刚进化出生命,就被剧烈的恒星活动所毁灭了。再次,这颗恒星的组成物质中,必须有组成地球型行星和地球型生命物质所需的各种化学元素,特别是重金属元素,才能保证与它共同起源的行星上也有着同样元素的物质。这就要求母恒星必须不是第一代恒星。天文学家认为,适合以上这些条件的恒星,大致就是光谱型为F型或G型的恒星,以及K型的红矮星。上述这些特征正与我们的太阳十分相像。太阳是一颗G2型的恒星,现正处在主序星阶段的中期,年龄约为46亿岁。在银河系的恒星世界中,太阳的质量和光度都处于中等地位。而且太阳是属于星族I的非第一代恒星,距离银河系中心约26?000光年。与太阳类似的恒星,称为类太阳恒星或太阳型恒星。因此,要在太阳系外寻找可能存在生命的天体,首先就得在银河系的星系宜居带中找到太阳型的恒星,然后再在这种恒星周围的宜居带中寻找类地型的、甚至就是地球型的行星。 为什么不能用眼睛直接观察日食,为什么不能用眼睛直接观察日食日食是一种罕见的自然现象,特别日全食更是自然界的壮丽奇观。在日食的短暂时间里,科学家使用各种各样的天文望远镜和射电望远镜观测日食,对它进行拍照和记录,分析它的光谱和射电强度变化曲线。每当发生日食,许多人都对这一天文现象感到极大的好奇,希望能仔仔细细地看看它是如何开始、如何发展变化直至最后结束。在观察日食时必须注意,不能用眼睛直接对着太阳观看。几十年前,德国有几十人因直接用眼睛看日食而双目失明!直接用眼睛看日食为什么会伤害眼睛,甚至使人双目失明呢?大家都有这样的体会,用眼睛直接看太阳,即使只看短短的一刹那,眼睛就会受到很大的刺激,好久好久眼前一片昏暗,很难恢复过来。这是因为眼睛里有一个水晶体,它能起聚光镜的作用,眼睛对着太阳看,太阳光中的热能被它聚集在眼底的视网膜上,就会觉得刺眼。如果看的时间长一些,视网膜就会被烧伤而失去视力。发生日食时,大部分时间都是偏食,月亮只挡住了一部分太阳,剩下的部分仍然和平常一样发出光和热,所以直接用眼睛看的时间长了,同样会烧伤眼睛的。那么,有没有什么简单的办法观测日食呢?通常可用一块涂了墨汁的玻璃放在眼睛前面看,或者把玻璃放在烟火上面熏黑。墨层的厚度要均匀,能使眼睛透过它而看到太阳成为古铜色。这样既不刺眼,又能看清楚。因为涂墨玻璃能大量地吸收太阳光中的热能,使得聚集在视网膜上的太阳光达不到烧伤视网膜的程度。也可以用一盆加了墨汁的水,观看映在水中的太阳。但由于水反射光线的本领还比较大,所以不能看得太久,要看看停停,时间长了,仍旧会损害眼睛的。那么是不是说任何时候都不可以直接用眼睛看日食呢?在特殊的条件下是可以的。一种是日全食阶段,这时整个太阳被月亮挡住,只剩下外围暗淡的日冕,可以直接用肉眼观测。但日全食发生的次数很少,人们难得看到,而且真正全食阶段最长的也只有7分40秒,而日食发生和发展的整个过程,前后达两三个小时,绝大部分时间里仍然是偏食,还得用上面介绍的一些方法进行观察。另一种是日食发生在日出或日没的时候,这种现象叫做“带食而出”或“带食而没”,由于这时太阳光被厚厚的地球大气层“削弱”了,可以用眼睛直接观看。关键词:日食日全食 为什么从不发生月环食,为什么从不发生月环食日食和月食都是比较常见的天文现像。根据日、月、地这三个天体之间不同的位置关系,会发三种不同类型的日食,即:日全食、日偏食和日环食。你有没有想过,同样是这三个天体,所发生的月食却只有两种:月全食和月偏食。这是什么原因呢?先说一下地球影子的长度。太阳比地球要大得多,所以地球影子呈圆锥状,它的长度则是与日地之间的距离成正比。大体说起来,约等于日地距离的一百零八分之一。因为地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的,它与太阳的距离有近有远,地影也就有长有短。月食主要是地球本影与月球之间的事,在日地距离最大、最小和平均的三种情况下:地球本影最长是140.7万公里;地球本影最短是136.0万公里;地球本影平均是138.4万公里。我们再来看看月地之间距离变化的情况。月地平均距离是38.44万公里,最大和最小则分别是40.69万和35.68万公里,比起最短的地球本影长度来还要小得多。发生月食的时候,月球不是部分地从本影中穿过而发生月偏食,就是整个地都跑进本影里去而发生月全食,而决不可能跑到了地球本影锥顶点的外面去,决不会是看起来月球大、本影小而发生月环食。月球横穿地球本影处的直径,是很容易计算出来的。月球大体上在距离地球本影锥约100万公里的地方,横穿地影而过,这里的地影直径平均是9200多公里,而月球直径只有3476公里,显然地影只会把月球全部遮住,不可能还让月球露一圈边出来。月环食是永远也不会发生的。 为什么从早到晚我们看见的太阳不一样,"为什么从早到晚我们看见的太阳不一样你可以做这样一个试验:把一个硬币放在碗里,人慢慢地往后退,直到碗里的硬币看不见时就停下来,记下这个地方。然后向碗里加一点水,硬币的位置不要移动,你再走到刚才这个地方,这时候,碗里的硬币又能看见了。为什么原来看不见硬币,加了水以后,就能看到呢?物理学告诉我们:光线在同一密度的介质中,是直线进行的;如果光线在所经过的路径上,遇到两种不同密度的介质,光线就会转个弯前进。水和空气是不同密度的介质。当碗里没有水,光线是直线进行的,这时由硬币反射的光线被碗壁挡住,不能达到我们的眼里,我们就看不见硬币。当碗里加了水以后,由硬币反射出来的光线,先由直线达到水面,然后在水面处发生折射,达到人的眼睛里。这样,使原来看不见的硬币,经光线折射后,就看得见了。从太阳到地球的平均距离,是14960万公里。地球外面虽然包了一层很厚的大气,可是从太阳到地球之间,有一段很长的距离是没有大气的。当阳光射到大气圈的表面时,光就发生折射。由于大气层上下的密度不同,愈近地面的大气,密度愈大,所以阳光愈近地面,就折射得愈厉害。这样,阳光在地球大气层里就沿着一条弯曲的道路前进。当太阳还没有升出地平线时,如果没有大气层的折射,阳光将按图中直线1的方向传播,而被地面挡住,就象碗壁挡住硬币—样,人就不能看见太阳。事实上,阳光在大气层外是直线方向传播的,进入大气层以后,由于大气对光的折射,就按曲线2传播,那时虽然太阳还“躲”在地平线下面,阳光却先到达了地面,人们就能见到太阳。由于人们在感觉上总以为光线是从前面一直来的,因而认为太阳在直线3的方向。所以说,太阳还没有升出地平线,我们就可以看见太阳了。此外,每一个仔细观看落日的人,都有这样一种经验:太阳下山的时候,不但看起来又红又大,而且形状也变成了扁圆的,不象白天那样是正圆的。测量的结果,发现落山时太阳在垂直方向的直径,比水平方向的直径缩短了大约五分之一。这是什么原因呢?原来这也是大气折射玩的花样。有趣的是,大气折射的影响对于太阳的上缘和下缘是不相同的。太阳的下缘比上缘更先接近地平线,因而受到的影响也更大,下缘比上缘抬高得更加显著,这就使垂直方向的太阳直径缩短了。天文学家经过长期的精密观测,发现大气折射使太阳下缘抬髙了35分(角度),而上缘则只抬髙29分,相差6分。太阳的角直径平均是32分。所以这时太阳的垂直直径比水平直径缩短了大约五分之一,看起来整个太阳就变成扁圆的了。当太阳已经下山后,天空还很亮,这是由于大气中的一些微粒把阳光散射进来的缘故,而当太阳进入地平线下面,阳光就照射到越高的天空,由于越是高空,微粒越少,被散射的光就渐渐减弱,于是天色就慢慢暗下来了。" 为什么公历2月只有28天,为什么公历2月只有28天古罗马执政官儒略·恺撒在设置公历时,把一年设为12个月,逢单是大月,设31天,逢双是小月,设30天。这样一年就是366天,比回归年多了一些,于是就从2月中扣去一天,只剩29天。据说因为2月是对死刑犯行刑的月份,恺撒认为不吉利的天数少一点为好。由于他自己的生日在7月,所以7月就以他的名字“Julius”命名,这便是英文名称“July”的来历。这个历法被称为儒略历。公元前44年,恺撒死后,其养子盖乌斯·屋大维继位,被尊称为“奥古斯都”大帝。奥古斯都在公元14年8月逝世,罗马元老院把8月改为他的名字“Augustus”,并将其改为大月,再将后面几个月重新规定为9月小、10月大、11月小、12月大。这样一来,一年又多出一天,于是再把不吉利的2月扣掉一天,这样平时2月就只有28天了。到了闰年,2月加一天成为29天。 "为什么公历有闰年,农历有闰月","为什么公历有闰年,农历有闰月你可知道,号称“八十年代第一春”的1980年是闰年吗?闰年二月份有29天。1984年也是闰年。1985年、1986年都是平年,二月份只有28天。而农历甲子年(1984年)是闰十月,也就是说,这一年里有两个十月;壬戌年(1982年)是闰四月,也就是说,这一年里有两个四月。为什么公历有闰年,农历有闰月呢?现今世界上各国通用的公历,是根据罗马人的“儒略历”改编而成的。天文学上把地球绕太阳从春分点回到春分点的时间,称为一个回归年,其长度是365.2422平太阳日但是儒略历却以365日为一回归年,这样每年差不多要长11分14秒,于是产生了误差。从公元前46年,积累到十六世纪,相差竟达十天之多,结果3月21日的春分日提早到3月11日。于是教皇格列高里十三世就在1582年10月4日命令以第二天(即原来的10月5日)为10月15日。并且为了避免以后积累误差起见,将设置闰年的办法也予以规定:以公历纪元为标准,凡是能被4整除的年是闰年;但逢百之年,能被4整除的并不是闰年,必须要能被400整除的才是闰年。例如1980年能被4整除,是闰年。1900年是逢百之年,能被4整除,却不能被400整除,所以不是闰年,而2000年又将是闰年。凡是闰年,在二月份増加一天,全年为366天。现在还在使用的农历(又叫夏历),它的特点是:既很重视月相盈亏的变化,又照顾寒暑时令。它规定大月30日,小月29日,因为月相变化一周的时间(天文学上叫做一个朔望月)是29.5306日。这样,几个月的平均值就很近似于“朔望月”的长度。因此平年有12个月,全年只有354日或355日,与回归年平均约差10日21时。为了纠正这个误差,所以规定每三年中加一个闰月,五年中加两个闰月,十九年中共有七个闰月,以求年月的结合;这样农历的闰年共有13个月,全年有384或385日。通过这么巧妙的安排,使每月所代表的节气相差不致太大,不过,交节气的日子,不能象公历那样大体上固定,而且它的计算复杂,平年与闰年日数相差很多天,所以釆用公历比农历普遍而便利。" 为什么公历有闰年,农历有闰月V5,为什么公历有闰年,农历有闰月V5现今世界上各国通用的公历,是根据罗马人的“儒略历”改编而成的。天文学上把地球绕太阳从春分点回到春分点的时间间隔,称为1个回归年,其长度是365.2422天。但是儒略历的历年平均长度为365.25天,每年要比1个回归年差不多长11分14秒,于是产生了误差。从公元前46年,积累到16世纪,相差竟达10天之多。为了解决这个问题,当时的教皇格雷果里十三世,就将1582年10月5日人为地规定为10月15日。并且为了避免以后积累误差起见,规定了设置闰年的新规则:以公历纪元为标准,凡是能被4整除的年是闰年;但逢百之年,能被4整除的并不是闰年,必须要能被400整除的才是闰年。例如1980年能被4整除,是闰年。1900年是逢百之年,虽能被4整除,却不能被400整除,所以不是闰年,而2000年又将是闰年。凡是闰年,在2月份增加1天,全年为366天。这样,公历历年的平均长度为365.2425天,更接近回归年,3000年左右才相差一天。现在还在使用的农历又叫夏历,它的特点是既很重视月相盈亏的变化,又照顾寒暑时令。农历规定:大月30日,小月29日,这是因为月相变化1周的时间为29.5306日。农历平年有12个月,全年只有354日或355日,与回归年平均约差10日21时。为了纠正这个差数,规定每3年中置1个闰月,5年中置2个闰月,19年中共置7个闰月,从而使农历历年的平均长度接近回归年,以配合寒暑变化规律。通过这样巧妙的安排,农历历年平均长度为365.2468日,与回归年就十分接近了。关键词:闰年闰月回归年儒略历 为什么冬天日短夜长,夏天日长夜短,"为什么冬天日短夜长,夏天日长夜短一昼夜是24小时,地球自转一周,背太阳的时候是夜里,朝太阳的时候是白天。那么,为什么会产生昼夜长短之分呢?地球一方面绕太阳公转,同时又绕着地轴在自转。如果地轴与公转的轨道平面成垂直的话,则太阳光直射地球的位置永远象下页图中那样,那么地球上各地昼夜的长短都是一样的了。实际上地轴与公转的轨道平面不是垂直的,而是始终保持着66°33'的倾角,因此当地球在轨道上运动时,由于与太阳的相对位置发生变化,使阳光直射点在地球表面上的位置也不同。一年中太阳直射点变动于南北纬23°27′之间(即南北回归线之间)。当阳光直射点在南回归线,北半球受到阳光是斜照的,照到太阳光的时间短,而照不到太阳光的时间长,因此日短夜长。我们知道,太阳的直射和斜射正是影响地球上天气冷暖的原因,所以当北半球受到阳光斜照时,就是处在冬季。夏季,阳光直射在北回归线,北半球每天太阳照到的时间就长,照不到太阳光的时间短,所以夏季日长夜短。冬季日短夜长,夏季日长夜短的具体时间,并不是每天都一样。在夏季,夏至是一年中白天最长、夜里最短的一夭,过了夏至,阳光直射点从北回归线往南移动,白天就渐渐地转短了。冬季,冬至是一年中白天最短、夜里最长的一天。过了冬至,阳光直射点从南回归线往北移动,白天就渐渐地转长了。由于阳光直射点从北回归线移到南回归线,然后再从南回归线移到北回归线,因此一年内阳光直射点总有二次在赤道上,当阳光直射点在赤道上时,地球各地昼夜长短相等,在春天就是春分日,在秋天就是秋分日。另外,在北半球上,每年冬至和夏至这两天,昼夜长短的时间,各个地方也是不同的。例如,夏至那天,在广东的汕头,白天是13小时30分;在南京,白天是14小时12分;在北京,白天是15小时,而在我国东北黑龙江省的爱珲,白天长达16小时18分。冬至那天,在汕头白天是10小时36分,南京的白天是10小时,北京是9小时16分,而在爱珲白天只有8小时。以上的白天时间,是以当地从太阳升出地平线到没入地平线的总时间来计算的。不过由于大气对阳光的散射作用,日出前有曙光,日没后有暮光,可以使白天的时间长些。我们从这里可以看出,在夏季,越是往北,白天越长;在冬季,越是往北,白天越短。" 为什么到金星上旅游困难重重,为什么到金星上旅游困难重重以目前我们对金星的认识,人类如果想去金星上旅游,那么首要解决的问题便是高温、缺氧和酸雨。金星表面金星表面的温度比最靠近太阳的水星还要高,可以超过460℃。于是这就为来自地球的造访者提出了一个严峻的问题,那就是如何来抵御如此高的温度。人类目前已经可以在真空的月球表面上行走,那里白天的地表温度是130℃,但是月球上没有大气,高温只限于地表,而且“阿波罗计划”为宇航员准备的太空服可以利用真空的环境,通过“升华器”这样的装置让水在真空中升华成水蒸气来带走热量。然而,金星的温度比月球高得多,气压又很高,现有的设计方案已不再适用。另外,金星上还有浓厚的硫酸云层,其中的酸性物质有腐蚀性,这就需要太空服具有抗腐蚀的特性。除了这两个可以直接想到的困难之外,还有一个隐性且更棘手的障碍摆在金星观光客的面前。虽然金星表面的风速并不大,在几千米每小时上下,但由于金星大气的高密度,风会在任何阻挡它去路的物体上施加可观的外力,于是在金星的整个表面之上都是飞沙走石的景象。即便高温和缺氧已不再是问题,风也会使人很难在金星上行走。因此对于喜欢徒步的背包客而言,金星也许会成为他们寸步难行的地方。 为什么北半球冬季日短夜长,夏季日长夜短,为什么北半球冬季日短夜长,夏季日长夜短为什么会有白天和黑夜?我们知道,这正是由于地球永不疲惫地绕自转轴自转的结果。正是地球的自转,使得地球上的大部分地区都有半天时间朝向太阳,半天时间背向太阳,朝向太阳的时候就是白天,背向太阳的时候就是黑夜。生活经验告诉我们,白天和黑夜并不一样长,夏季的时候日长夜短,冬季的时候日短夜长,这又是什么道理呢?原来,我们生活的地球不仅在自转,还围绕太阳公转,而且自转轴和公转轨道平面并不垂直,始终保持一个66°33'的倾斜角。地球就像一个忠实的奴仆,点头哈腰地绕太阳公转,四季变化和日夜长短不均的奥秘都在于此。地球在公转轨道上运动时,由于与太阳的相对位置发生变化,阳光直射点在地球上的位置也在发生变化,一年中,太阳直射点在南北纬23°27'之间来回移动。我们将南纬23°27'称为南回归线,而北纬23°27'称为北回归线。当太阳直射点落在南回归线附近时,太阳光斜照在北半球上,北半球受到的太阳的光和热就少,于是,北半球进入冬季。此时,一天内北半球照到太阳光的时间短,而照不到太阳光的时间长,因此,造成了冬季日短夜长。相反,当太阳直射点在北回归线附近,太阳光直照在北半球上,北半球受到的太阳的光和热就多,于是,北半球进人夏季。此时,北半球每天照到太阳光的时间长,而照不到太阳光的时间短,所以,造成了夏季日长夜短。太阳直射北回归线的那一天称为夏至,这是北半球一年中白天最长、黑夜最短的一天。夏至过后,阳光直射点从北回归线向南移动,白天渐渐变短,天也渐渐冷了。到了冬至这一天,阳光直射南回归线,这是北半球一年中白天最短而黑夜最长的一天。由于阳光直射点在南北回归线之间来回移动,因此,一年中阳光直射点总有两次会落在赤道上,在春天的那一次称为春分,秋天的那一次则称为秋分。这两天都有一个共同的特点,即全世界所有地方白天和黑夜都一样长。另外,昼夜长短的时间在不同的地方也是不相同的。例如,夏至那天,白天持续的时间在广东汕头是13小时30分,在北京是15小时,到了东北黑龙江的黑河市则可长达16小时18分;冬至那天,白天持续的时间在汕头是10小时36分,在北京是9小时16分,而在黑河市则短至8小时。可以看出,在夏季,越是往北,白天越长;相反的,在冬季,则越是往北,白天越短。关键词:地球公转回归线夏至冬至春分秋分 为什么发射火箭要沿着地球自转方向,为什么发射火箭要沿着地球自转方向大家都知道,跳远运动员在起跳前,先要助跑一段距离;而掷铁饼运动员,则是先转上几圈,再将铁饼投掷出去。这都是利用惯性,使人在起跳前、铁饼在出手时,就有了一定的初速度,可以比静立着跳得更远、投得更远。发射火箭之所以要顺着地球自转的方向,道理正跟跳远和投掷铁饼一样,因为地球上的物体都随着地球的自转一起转动。根据惯性原理,如果顺着地球自转方向发射火箭,火箭在离开地球时就已经有了一个初速度,这个初速度的大小就是地球自转的速度。地球由西向东自转,地球自转的线速度并不是全球各点都一样的,越近南北极,线速度越慢;越近赤道,线速度越快。在南北极的中心点上,线速度几乎等于0,可是在赤道上,线速度可达465米/秒。要使火箭绕着地球飞行不落到地球上来,那就需要使火箭达到7.9千米/秒的第一宇宙速度;要使它飞向月球,就需要达到11.2千米/秒的第二宇宙速度。要达到这样的速度,当然首先要依靠火箭本身的推力,可是如果火箭在赤道上发射,那么因为有465米/秒的初速度可借,火箭的推力略为小—点点,问题也还不大。当然,如果发射火箭的推力大到足够的程度时,就不一定要借用地球自转的速度了。不过无论从科学上、经济上来考虑,沿着地球自转方向发射火箭,借用地球自转的速度总是有利而无弊。关键词:发射火箭地球自转 为什么发射航天器要用多级火箭,为什么发射航天器要用多级火箭在太空中运行的各类航天器,都是用火箭把它们送到太空中去的。飞行在太空中的航天器(卫星、飞船、空间站及航天飞机等),只有速度达到7.9千米/秒(第一宇宙速度)才不会掉到地面上来;飞到月球上去的宇宙飞船,速度是11.2千米/秒(第二宇宙速度);如果要飞到其他行星上去,速度还要更大一些。怎样才能使这些航天器达到这样大的飞行速度呢?只有火箭才能胜任这一任务。火箭是靠往后喷出高速气体产生的反作用力前进的,是当今唯一可在真空中使用的飞行运输工具。俄国科学家齐奥尔科夫斯基早在20世纪初就指出,要提高火箭的飞行速度,出路有两条,一是提高火箭发动机的喷气速度,二是提高火箭的质量比(火箭起飞时的质量与火箭发动机熄火时质量的比值)。要达到很高的飞行速度,除了要求有很高的喷气速度外,还要求火箭的质量比越大越好,即壳体做得又轻又大,能装贮更多的燃料。虽经过科学家们几十年的努力,采用当今最好的燃料和最轻型的材料,以及最先进优化的设计,但目前用一台或几台发动机组成的单级火箭,其最大速度也只能达到5~6千米/秒,远远达不到第一宇宙速度的目标。出路在哪里?好在齐奥尔科夫斯基早就提出了“火箭列车”的思路,即把火箭串联或并联起来飞行,质量一级一级地减少,速度一级一级地增大,最后达到和超过第一宇宙速度,这就是多级火箭。它把两个以上的火箭,头接尾、尾接头地衔接在一起。当第一级火箭燃料用完以后,它就会自动地掉下来,接着第二级火箭立即发动;第二级火箭燃料用完后也自动地掉下来,接着第三级火箭发动起来……这样就会使装在最前一级火箭上的卫星或飞船达到7.9千米/秒以上的速度,成为遨游太空的“新客人”了。科学正在不断地发展和进步,待更新型的燃料和更先进的又轻又坚固的材料出现后,只用一级火箭去发射航天器的时代就会到来。据科学家预测,这种先进的单级运载火箭,十年之后就会变成现实。关键词:运载火箭多级火箭卫星发射 为什么发射行星际火箭要顺着地球自转方向,"为什么发射行星际火箭要顺着地球自转方向大家都看过运动会吧!也有不少人自己就是运动员。不论是观众也好,运动员也好,都知道跳远先要跑一段路,投标枪也要先跑一段路。至于赛跑的人,在到达终点以后,总会冲出许多步路去。这是因为有一种惯性把身体向前推去,要是脚突然停住,准会摔倒。跳远和投标枪,也是利用了这一惯性,使比静立着跳得更远,投得更远。我们有一句话叫做“逆水行舟”,表示事情不容易,要用力量去克服;也有一句话,叫做“顺水推舟”,意思和前一句相反。舟是一样的,一个“逆水”,一个“顺水”,人们所花的力量却不同了。比如一只船在静水里航行,每小时能走5公里,如果换在流速为每小时5公里的水里,那就发生两种不同的情况了:逆水时,这只船老是呆在原地上,仿佛下了锚似的;顺水时,却一溜而下,速度快到每小时10公里。发射行星际火箭之所以要顺着地球自转的方向,道理正跟跳远、投标枪、顺水行舟一样,就是要借一股外力,这股外力不是别的,是地球自转的速度。地球由西向东自转,这是大家知道的,可是究竟转得多快,又有多少力可以借呢?地球自转的线速度并不是全球各点都一样的,越近南北极,线速度越慢;越近赤道,线速度越快,这就跟唱片在留声机上转动一样,同样转一周,外圈跑的路长,里圈跑的路短。在南北极的中心点上,速度几乎等于0,可是在赤道上,线速度竟快到每秒465米。所以只要不是在两极的中心点上,地球各处都有一点地球自转的外力可借。例如,要使火箭在地球外围飞行不落到地球上来,那就需要使火箭达到每秒7.9公里的第一宇宙速度;要使它成为人造行星,就需要每秒11.2公里的第二宇宙速度。要达到这样的速度,当然首先要依靠火箭本身的推力,可是如果火箭在赤道上发射,那么因为有每秒465米速度的外力可借,火箭的推力略为小一点点,问题也还不大。纬度越髙,能借的外力越小。当然,如果发射火箭的推力大到足够的程度时,就不一定要借用地球自转的外力了,人们尽可以按照需要向任何—个方向发射,犹如有了马力强大的发动机的船只,即使在逆水里航行,也可以有很快的速度一样。不过话说回来,既然有着一定外力可借,而在一般情况下,借用外力又有利无弊,无论从科学上、经济上来考虑,都是不应该忽略的,所以即使有了威力强大的火箭,合理的发射方向依然是顺着地球自转的方向。" 为什么发生日月食的日子每年都会提前一些,为什么发生日月食的日子每年都会提前一些单从一年来看,这种每年都会提前一些的现象是看不出来的,更何况每年发生的日月食,我们并不都能看到。请比较一下最近几年日月食的发生日期:可以看得出,第二年日月食的发生时间都要比上一年提前10多天,或者更多些。这不是偶然的。日月食的发生跟太阳在黄道上和月亮在白道上的位置有关,问题的解答自然也应该到这方面去找。黄道与白道互相交错,有2个交点。太阳和月亮都在同一个交点附近时,才会发生日食;各在一个交点附近时,就会发生月食。要看太阳和月亮经过交点的情况怎么样。月亮每个月都在白道上运行一周,所以,每个月都经过2个交点各一次,可以说是每个月都提供了2次发生日月食的机会。可是,太阳照例是一年在黄道上运行一周,换句话说,太阳在一般情况下是每年通过黄、白道两交点各一次。结果是,每年只有这两段时间内,才会发生日食和月食,这叫做食季。从一个食季到下一个食季,相差约半年。如果白道和黄道都没有什么变化,太阳则有规律地每年按时在同一个时期经过两交点,食季就应该年年都一样,每年同一时期就会发生日月食,而不会发生在这一时期之外的其他月份里。然而,实际情况并不这样。主要的是黄白两道交点的位置,每年在黄道上向西移动约19°,大体是18年又7个月移动一周。请注意:太阳在黄道上是自西向东运行的,而黄白道交点是在黄道上自东向西移动的,即迎着太阳运动的。这就很容易理解:太阳从一个交点出发,经过另一个交点,再回到原来的交点所需要的时间,比太阳在黄道上运行一整周所需要的时间要短些,大约短19天,即346.62天,这就是一个交点年。交点年与推算日月食有很大关系,所以又叫食年。食年比一个历年短19天,所以,每年发生日月食的日期比上一年平均提前19天。由于白道与黄道的交角也是有变化的,以及其他一些更加复杂的因素,第二年的日月食究竟提前多少时间发生,天文工作者一般在好些年之前,就详细推算出来并公开发表。 为什么古希腊人能测出日月地三者大小之比,为什么古希腊人能测出日月地三者大小之比2300多年前,古希腊学者亚里士多德明确指出大地是球形的。2200多年前,古希腊天文学家阿利斯塔克又测量了日、月、地三者的大小之比。阿利斯塔克因最早提出日心地动说而被后世誉为“古代的哥白尼”。他的著作大多已佚,仅存《论日月的大小和距离》一书。阿利斯塔克测量日、月、地三者大小关系的思路可以归纳为以下三步:第一步,测量月地距离与日地距离之比。在月亮上弦或下弦时,月亮\(M\)的明暗交界线与月地方向的连线\(ME\)一致;月亮靠太阳\(S\)的照射而发光,所以日月的连线\(SM\)与地月的连线\(EM\)相垂直,即图中∠\(SME\)=90°。图中日月方向\(SM\)和日地方向\(SE\)之间的交角为\(α\),地月连线与地日连线的夹角∠\(MES\)=90°-\(α\)。测出这个角度后,月地距离\(ME\)和日地距离\(SE\)之比便可求得。第二步,由日地距离与月地距离之比求日、月的大小之比。在天穹上,太阳与月亮的角直径几乎相等,因而日全食时,月亮的视圆面往往正好挡住太阳圆面,也就是说在图中,全食带中的观测者\(E\)看到月面边缘的\(B\)点与日面边缘的\(D\)点重合,而月面中心的\(M\)点与日面中心的\(S\)点重合,即△\(EMB\)与△\(ESD\)为相似三角形。于是,日地距离与月地距离之比等于日月的大小之比,而图中已求得前一比值,故日、月大小之比便可求得。第三步,推算地月大小之比。图的左端,日全食时月亮的影锥顶端几乎刚好到达地面,这表明月亮影锥在经过地月这段距离后,正好减少了一个月球直径;再看该图的右端,若月全食时月球正好从地球影锥的直径处穿过,可测出月亮轨道处地球的影锥为\(n\)个月球直径,并近似假定地球影锥在穿过地月距离后,近似地也缩小了一个月亮直径,于是地球直径便是\(n\)+l个月亮直径。这项测量与上面日月大小之比的测量联系起来,便可获得日、地、月三者的大小之比。阿利斯塔克的方法十分巧妙,整个思路无懈可击,但是要精确定出月亮的上弦或下弦的时刻十分困难,这就导致上图中∠\(MES\)难于测准,实际上此角只比直角小10′,即\(α\)=10′,但当时阿利斯塔克测出\(α\)=3°,整整大了18倍。而且,他在自己的著作《论日月的大小和距离》中采取几何学方法推算出太阳直径为地球直径的6.33~7.l7倍。但实际上太阳直径为地球的109倍。阿利斯塔克的测量已表明太阳远比地球大得多。他认为如此硕大的太阳不可能绕地球转动,于是提出太阳位于宇宙中心、地球绕着太阳公转、同时又每天自转一周的假说,这一见解和1543年哥白尼提出的日心地动说完全相同,所以人们称颂他是古代的哥白尼。不同的是阿利斯塔克是天才地猜测出来的,而哥白尼是经过严格论证后得出的结论。 为什么地平线上的月亮看起来特别大,为什么地平线上的月亮看起来特别大月亮、太阳以及星座等“天空中的景物”在地平线附近时总使人感觉到比它们升得高高时要大。其实并非如此。如果拍下它们的照片,或用天文望远镜进行测量,可以证明无论它们升得多高还是在地平线附近,大小其实并没有多大变化。严格地讲,由于在地平线附近,受大气折射的影响,月亮或者太阳都要略微扁一点,总面积反而要比升上高天以后略微小一点。所以,“地平线上的月亮更大”,应该是一种错觉。为什么会有这样的错觉呢?一种可能是,人的大脑总会把地平线附近的物体估计得比头顶上的远一些。因为地平线附近往往会有人类熟悉的许多物体,例如山脉、房屋、大树等,而在天顶的月亮则没有这些物体作参考。在这些遥远物体的映衬下,人们就会觉得地平线上的月亮比天顶的月亮更远一些,相应地也就觉得它更大一些。这种现象被称为“庞佐错觉”,即人的大脑在估计物体的大小时,会受到物体周围背景信息的左右。这是由意大利心理学家马里奥·庞佐最先发现的。如果把一张纸卷成一根管子,来一次管中窥月,就会发现地平线上的月亮马上变正常了。但有的科学家不满意这个解释,因为当飞机上的飞行员在空无一物的地平线上观察月亮时,仍然会有这样的错觉。这其中一定还有别的原因。纽约长岛大学心理系的两名研究者通过实验研究了人们对月亮距离的主观感受,发现水平线上的“月亮”距离感觉要比天空中的远4.2倍。而人们感受大小时,不单单靠比较物体在视场中占的角度,还要比较物体的距离。在角度相等的情况下,如果你已经知道其中一个物体比另一个物体距离更远,你的大脑就会把它的尺寸估计得更大一些。因此就会把地平线上感觉起来“更远”的月亮估计得更大了。还有的科学家发现,人们在看同一方向不同距离的物体时,视觉的汇聚点会略微变化。当人把目光从较近距离的物体移到远处时,会觉得物体的张角略微变大了一些,称为“视动巨视效应”。而当人们注视天空中孤零零的月亮时,由于缺乏距离感,又会把注意力停留在眼前不远处,产生“视动微视效应”。这些科学家认为,视动效应才是导致月亮错觉的真正原因。除了以上提到的解释,还有一些其他的解释。例如,有人认为这是因为人类视觉所感知的空间是弯曲的;有人认为这是因为人的感官更重视近处的视觉信息;有人认为这是由抬头和平视之间的方向感差异所导致的,等等。虽然科学家已经做了不少研究,但目前这个问题还没有公认的答案,亲爱的读者,你能作出自己的解释吗? 为什么地球会成为生命的乐园,为什么地球会成为生命的乐园地球上,不仅生存着人类,还有着动物、植物、微生物等众多的生命形态。从广阔的大地,到浩瀚的海洋;从茂密的森林,到湍急的河流;从高峻的山岭,到幽深的洞穴;从酷热干旱的荒漠,到天寒地冻的极地\(\cdots\cdots\)生命几乎遍及地球的每一个角落。地球上为什么会有那么多的生命呢?因为地球有着可供生命生存和繁衍的种种有利条件。生物体最基本的特征就是新陈代谢,只要生命没有终结,新陈代谢就不会停歇。而生物要能进行新陈代谢,就必须有足够的物质和能量来源,因而必须有合适的资源和环境条件,特别是要有足够的液态水。液态的水是很好的溶剂,能够溶解多种化学物质,进行生命所需要的各种生化反应。地球是一个幸运的星球,处在一个有利而稳定的空间环境中,经过几十亿年的演化,又形成了一个奇妙的能保障生命生存和繁衍的内部环境。地球上有各种营养物质和能量来源,还有足够的液态水,各种生物都能在地球上找到合适的环境和资源,又以各自特有的方式,一代又一代地不断繁衍,形成了地球特有的生物圈。这个生物圈,就是地球上所有生命的乐园!地球的液态水环境滋养了丰富的生命 为什么地球会有月球作伴,为什么地球会有月球作伴月球是地球的天然卫星,距离地球约38万千米,质量约为地球的1/80。为什么地球会有月球作伴呢?这得从月球的形成原因说起。最早的月球形成理论是地球分裂假说,该假说认为:月球是由于地球快速自转被抛出去的,然后形成了现在的地月系;其后科学家又提出了地球俘获理论,认为月球在太阳系的其他地方形成,后来月球运动到地球附近,被地球“俘获”,才开始围绕地球运动;还有人认为地球和月球是同一时期形成的,这称为共同形成理论。但这三种假说都不够完善。目前最流行、被多数天文学家接受的是大碰撞理论。它综合了上述三种假说的优点,这一假说认为:在太阳系早期,原始地球刚形成的时候,有一个火星质量大小的天体撞上了地球。剧烈的碰撞使地轴倾斜,碰撞产生的热量把该天体的壳层和幔层熔化、蒸发,并携带一些小碎片、尘埃飞离地球。这些碎片在环绕地球的轨道上运动,在引力作用下慢慢聚集,最终形成现在的月球。而外来天体的金属核则被蒸发的气体减速,很快落到地球表面上,与地球合为一体。大碰撞理论得到了化学、地质学等方面证据的支持,现在看来是最具说服力的月球形成理论。随着科技进步,人们对月球的认识会愈来愈完善,月球起源图景的细节最终也将会被彻底揭开。火星质量的天体撞击地球碎屑绕地球轨道旋转抛射物质聚集月球形成月球形成的“大碰撞”理论示意图 为什么地球会绕轴自转V5,为什么地球会绕轴自转V5地球同太阳系其他八大行星一样,在绕太阳公转的同时,绕着一根假想的自转轴在不停地转动,这就是地球的自转。昼夜交替现象就是由于地球自转而产生的。几百年前,人们就提出了很多证明地球自转的方法,著名的“傅科摆”使我们真正看到了地球的自转。但是,地球为什么会绕轴自转?以及为什么会绕太阳公转呢?这是一个多年来一直令科学家十分感兴趣的问题。粗略看来,旋转是宇宙间诸天体一种基本的运动形式,但要真正回答这个问题,还必须首先搞清楚地球和太阳系是怎么形成的。地球自转和公转的产生与太阳系的形成密切相关。现代天文学理论认为,太阳系是由所谓的原始星云形成的。原始星云是一大片十分稀薄的气体云,50亿年前受某种扰动影响,在引力的作用下向中心收缩。经过漫长时期的演化,中心部分物质的密度越来越大,温度也越来越高,终于达到可以引发热核反应的程度,而演变成了太阳。在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层,经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程,在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星,最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体。我们知道,要测量一个直线运动的物体运动快慢,可以用速度来表示,那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢?一种办法就是用“角动量”。对于一个绕定点转动的物体而言,它的角动量等于质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离。物理学上有一条很重要的角动量守恒定律,它是说:一个转动物体,如果不受外力矩作用,它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。例如一个芭蕾舞演员,当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候(质心与定点的距离变小),他的旋转速度就会加快,因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。形成太阳系的原始星云原来就带有角动量,在形成太阳和行星系统之后,它的角动量不会损失,但必然发生重新分布,各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒,各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外,它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转、地月系统的相互绕转和地球的自转中。这就是地球自转的由来,但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动,还需要科学家们做大量的研究工作。关键词:地球自转原始星云角动量角动量守恒 为什么地球会绕轴自转,为什么地球会绕轴自转地球同太阳系中另外八大行星一样,在绕太阳公转的同时,都绕着一条假想的自身的轴线在不停地转动,这就是它们的自转。由于地球的自转,形成了昼夜交替、斗转星移等现象。几百年来,人们对地球转动的研究越来越深入。仅就地球自转问题来说,人们不仅提出了很多种证明地球自转的方法(著名的傅科摆就是其中之一),还进一步发现了地球自转速度的不均匀性,以及地球自转轴在空间的方向发生变化而引起的“岁差”和“章动”等很多重要现象。近些年来,由于精密的天文观测和精确的原子钟的使用,人们又发现了地球自转速度的不规则变化和长期减慢现象。为什么地球会绕轴自转以及为什么会绕太阳公转呢?这个问题多少年来一直是科学家们十分感兴趣的。而要回答这个问题,必须首先搞清楚地球是怎样形成的。地球是太阳系大家庭中的一个成员,因此地球的形成与太阳系的形成密切相关。目前,大多数天文学家认为,太阳系是由一个所谓的“原始星云”形成的。原始星云的大小与现在的太阳系范围差不多,由于星云内部物质的密度分布不均匀而形成了引力中心。在引力作用下星云物质不断收缩,首先在原始星云的中心形成了原始太阳。原始星云在形成太阳之前本身就具有角动量,并且星云周围比中心的角动量大一些。说到这里,我们解释一下什么叫角动量。角动量也叫动量矩。大家比较熟悉力矩这个名词,力矩是使物体转动时力和力臂的乘积。动量矩与力矩有相类似之处,但是要比力矩的概念复杂得多了。首先,我们用动量来表示运动物体的性质,它的大小是该物体的质量与速度的乘积,它的方向即物体运动的方向。这个运动物体对某一个定点的动量矩,简单地说,其大小等于这个物体的动量乘以到定点的垂直距离。离原始星云中心较远物质的角动量比较大,不容易向中心收缩,于是在原始太阳的引力和自身转动的离心力作用下,它们向太阳赤道面附近运动,并逐渐形成一个盘状的气体层。盘状气体层再经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程,逐步由固体微粒、微行星、原始行星,最后形成行星。这就是原始星云形成太阳系天体的大致过程。转动物体的角动量有这么一个特性,它不因物体形状的变化而有所增减,这就是所谓的“角动量守恒原理”。原始星云在形成太阳和行星系统之后,原来星云中单个气体分子的角动量必然重新分布,并且自然汇总成各个星体的角动量,最后形成一个比较稳定的旋转星系,即太阳系。在原始星云变成太阳系的漫长岁月里,各个星体在积聚物质的过程中很自然地得到了一定的角动量,并且引力收缩所造成的各个星体的半径减小,导致了它们转速的增大,地球也不例外。地球获得的角动量主要就分配在地球绕太阳的公转、地一月转动系统和地球的自转中。这也就是地球绕轴自转的原因。 为什么地球的自转有时快有时慢V5,为什么地球的自转有时快有时慢V5长期以来,人们一直以为地球均匀不变地绕着自转轴旋转,大约每23小时56分旋转1周。实际上,地球并不是那么老老实实地按照均匀速度自转,在一年内,它有时快,有时慢。地球的自转运动不仅在一年中是不均匀的,在许多世纪的过程中也是不均匀的。在最近2000年来,每过100年,1昼夜就要加长0.001秒。而且,每过几十年,地球还会来一个“跳动”,有几年转得快,有几年又转得慢。地球为什么会有这种“调皮行为”呢?科学家孜孜不倦地找寻原因,答案已逐步明朗:南极的巨大冰川,现在正在慢慢融化,这就意味着南极大陆的冰块在减少,南极大陆的质量在减轻。正是地球质量分布的变化影响了地球的自转速度。月亮能引起地球上海水的涨落,这种涨落是和地球旋转的方向相反的,这样就使地球的自转速度逐渐变慢。每年冬天,风从海洋吹到大陆上,夏天,风又从大陆吹回海洋,这些流动空气的质量大得难以相信,竟有300万亿吨!这么大质量的空气,从一处移到另一处,过一阵,又从另一处移回来,这就使地球的重心起了变化,结果旋转速度也就时快时慢。地球自转速度还与海洋洋流、地壳板块运动、地核物质的重新分布等原因有关,它们都或大或小地影响了地球自转速度。因此,影响地球自转速度变化的原因很复杂,这已经成为天文学的一个重要研究课题。关键词:地球自转 为什么地球的自转有时快有时慢,"为什么地球的自转有时快有时慢地球均衡地绕着自己的轴在旋转,大约每23小时56分旋转一周,也就是地球上的一天。这一点,已经是人人都知道的常识了。多少世纪以来,人们从未对这一点产生过什么怀疑。可是真没想到,地球“欺骗”了人们,而且“欺骗”了从古以来的许许多多天文学家。地球并不是那么老老实实地按照均勻速度自转的,在一年内,它有时快,有时慢,在几十年内,有几年会突然转得快些,而在另一个几年内,却又慢了下来,好象地球也有高兴和不高兴的时候,高兴的时候,它加快了步伐,不高兴的时候,就走得慢一点。地球这个怪脾气是怎样被发现的呢?原来,世界各地测时间的天文台,都有一种走得相当准确的石英钟,这种石英钟放在天文台特设的恒温室里,那里一点风、一点声音都不让进去,里面的温度也不让有一点儿变化,以免影响石英钟的准确性。石英钟在清静的恒温室里,一心一意、一天又一天地计算着地球自转一周的时间。天文学家从来没有对石英钟的工作准确性发生过什么怀疑。不料,石英钟却开起玩笑来了。首先是德国波茨坦测地研究所的天文学家发现了这一点。他们发现,石英钟在秋天忽然慢了下来,到了冬天的时候又恢复正常;一到春天,又突然快起来,而到了夏天,却又走得很准确。这种变化当然很微小。但习惯跟数字打交道的天文学家,却不肯放过这看来微不足道的变化。他们怀疑起石英钟的工作准确性来。但这种发现,从世界各个著名的天文台传了出来。法国的巴黎报时台、美国的华盛顿报时台、英国的格林尼治天文台、苏联的天文台,都发现自己地下室里的石英钟有不正常的“调皮行为”:秋天走得慢一些,春天走得快一些。难道世界上所有的石英钟都会产生同样的毛病?不会!于是,天文学家从另一方面去怀疑,不是石英钟在“调皮”,而是我们地球本身在“调皮”!不是石英钟在秋天走得慢,春天走得快,而是地球在秋天转得快,春天转得慢!现在已经真相大白,地球的转动是不均匀的。它在八月间转得最快,而在三、四月间转得最慢。地球的自转运动不仅在一年中是不均匀的,在许多世纪的过程中也是不均匀的。在最近2000年来,每过100年,一昼夜就要加长0.001秒。而且,每过几十年,地球还会来一个“跳动”,有几年转得快,有几年又转得慢。地球为什么会产生这种“调皮行为”呢?科学家们孜孜不倦地找寻原因,提出许多见解来:有人认为这与南极有关。南极的巨大冰川,现在正在慢慢融化,就是说,南极大陆的冰块在减少,南极大陆的重量在减轻,这样,地球失去了平衡,影响了自转速度。有人认为与月亮有关。月亮能引起地球上海水的涨落,这种涨落是和地球旋转的方向相反的,这样就使地球的自转速度逐渐变慢。也有人认为,阻碍地球均匀运动的是季节风。英国的科学家杰福利斯计算过:每年冬天从海洋吹到大陆上、夏天又从大陆流回海洋的空气(就是风),重量大得难以相信,竟有300万亿吨!这么大重量的空气,从一处移到另一处,过一阵,又从另一处移回来,这样,地球的重心就起了变化,地球的轴发生了变动,结果旋转速度也就时快时慢。影响地球自转均匀性的原因究竟是什么,天文学家还在探索中,可能在不久的将来会弄个水落石出,但也有可能要等待年青一代来揭开这个十分有趣的谜。" 为什么地球穿过彗尾仍能安然无恙,为什么地球穿过彗尾仍能安然无恙彗星之所以这么引人注目,很大程度上是因为它那长长的尾巴。彗尾长度可达上亿千米,这时的彗星就成了太阳系中最大的天体。实际上,彗星的尾巴可能不止一条。拥有两条彗尾的彗星很普遍,例如海尔——波普彗星。当气体从彗核释放出来之后,太阳风——太阳发出的带电粒子流——就会把它笔直地吹向后方。和气体一起从彗核被吹出来的还有尘埃,它们的密度要比气体高得多,因此不会屈从于太阳风的摆布,而是会跟随彗星一起运动,形成弯曲的尘埃彗尾。1910年,哈雷彗星运动到了距离地球只有2250万千米的地方。5月18日地球从它的彗尾中穿过。这是第一颗被天文学家广为拍摄的彗星,也是第一颗被科学家通过光谱来研究的彗星,由此还导致了一场风波。1910年2月8日的《纽约时报》报道,美国叶凯士天文台的天文学家在哈雷彗星的彗尾中发现了氰,文章以“彗星有毒的尾巴”作标题,声称氰“会充满地球大气并有可能会杀死所有生命”。于是不良厂商开始销售所谓“彗星药丸”、防毒面具以及其他“防护用具”。从这篇报道问世到地球穿过彗尾前的3个月里,“防护用具”卖得极为紧俏。天文学家们赶快出来辟谣,因为哈雷彗星彗尾中的气体其实极为稀薄,简直称得上是极好的真空实验室,绝对不会对地球上的民众产生影响。果然,地球平安穿过彗尾,所有的人都安然无恙。海尔-波普彗星的尘埃尾(右)和气体电离后形成的离子尾(左) 为什么存在哈勃定律,为什么存在哈勃定律自河外星系之本质被揭开后,人类的视野从银河系拓展到了星系世界。天文学家开始把注意力转向星系,哈勃本人更是全力从事星系的实测和研究,包括测定它们的视向速度和距离,以探求两者之间是否存在某种关系。天体运动速度在观测者视线方向上的分量称为视向速度。测定天体视向速度的基础是物理学中的多普勒效应。多普勒效应是奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的,说的是运动中的声源发出的声音在静止观测者听来波长(或频率)是变化的,静止观测者听到的运动声源所发出的声音波长\(λ\),与声源静止时声音的波长\(λ_0\)之间,存在着简单的关系(λ?\(λ_0\))/\(λ_0\)=\(v\)/\(c\),这里\(v\)为声源运动速度,\(c\)为声速。如把多普勒效应用于天体光线的传播上,那么上述简单公式中的\(c\)代表光速,\(v\)代表天体的视向速度。只要测得运动天体光谱中某条谱线的波长\(λ\),以及相应的静止波长\(λ_0\),即可利用上述公式推算出天体的视向速度\(v\)。(λ?\(λ_0\))称为多普勒位移,如(λ?\(λ_0\))>0,光谱线波长变长,谱线朝光谱的红端移动,称为红移,表明天体作远离观测者的退行运动;反之,如(λ?\(λ_0\)) 为什么对通古斯“陨石”的本质一直争论不休,为什么对通古斯“陨石”的本质一直争论不休1908年6月30日上午7时许,在俄国西伯利亚中部通古斯河上游的瓦纳瓦拉地区,一个比太阳还要耀眼夺目的火球,沿着大约275°的方位角呼啸着从天而降,顷刻之间落地一声炸雷,震耳欲聋。爆炸的巨响传到千里之外,发出的冲击波把周围100公里内所有房屋的玻璃、门窗震坏,甚至远在三五百公里之外的人畜,也被突然一击打倒在地。2000多平方公里的森林树木轰然倒下,大火使周围成为一片焦土。世界上所有的地震仪都记录下一段异乎寻常的曲线。这是20世纪初,也是有史以来人类“亲眼目睹”的最大的一次“爆炸”。据估计,爆炸物落下时应有4万吨重,其威力相当于3500万吨“TNT”烈性炸药,或者说,与几千颗1945年8月投掷在日本广岛的原子弹的威力不相上下。究竟是什么东西在通古斯爆炸了呢?人们首先想到的是陨石。1927年,前苏联科学院组织了以库利克教授为首的考察队,去爆炸现场进行实地调查。库利克教授是位矿物学家,对于陨石坠落的情况极有经验和见识,但他面对通古斯现场,也难免感到极度惊讶:一般情况下,陨星坠落的中心区域总有一些大小不等的陨石坑,在附近可以捡到大量的陨星碎片。这里的情况却完全不同,既无大陨石坑,也没有陨星碎片,只有一个大泥潭。考察队决心排除泥潭里的水,清理出底部的淤泥,找到那块可能很大的陨星。可是,挖了好几十米深,仍然是一无所获。奇怪!陨星哪里去了?正当科学家百思不得其解之际,前苏联著名科幻作家卡萨采夫大胆地提出一种新颖的假说。他注意到,第二次世界大战末,在日本广岛和长崎投下的原子弹产生的蘑菇云,与通古斯爆炸产生的蘑菇云极为相似。如果把通古斯爆炸的原因设想为原子弹爆炸,那么很多问题不是可以迎刃而解了吗!1958年,他在一篇小说中提出了自己的看法:通古斯事件是一艘来自地球之外的核动力宇宙飞船的“失事”造成的。但是,现实的调查却给核爆炸说浇了一瓢冷水,因为没能找到1908年在该地区受到核辐射的证据。后来,在前苏联科学家中比较倾向性的意见,是把这次天火归之于彗星核的“爆炸”。前苏联科学院陨石委员会在1960年发表的通古斯事件调查报告中写道:1908年6月30日早晨,一个不太大的彗星核以每秒40~60公里的速度冲入地球大气层。构成彗星核的物质与浓密大气猛烈碰撞、摩擦,产生高温,不到几秒钟,彗核变成火球,在几千米的高空“爆裂”,把方圆2000平方公里范围内的树木全部推倒,使1500头驯鹿死亡。支持这种观点的科学家很多。1978年,捷克天文学家卢勃·克雷萨克进一步具体提出,通古斯天体可能是几千年前从恩克彗星核中分裂出去的一个碎片。当然反对意见也不少,主要可归纳为:如果罪魁祸首是彗星,那么即使它再小,回归之时,总应该能被天文学家发现;其次,到目前为止,地球已经数次从彗星的尾部通过,却从来没有发生如通古斯事件中那样的夜天光和地磁扰动;第三,据计算,地球和彗核相撞的机会,5000万年才有一次,说这是彗核的爆裂,实在太偶然了。1974年,加拿大科学家辛哈博士提出反物质假说。他的看法是:宇宙中存在着由反粒子组成的反物质世界,这些反物质以超光速运动着。通古斯事件就是来自反物质世界的、不满30克的反粒子陨石,以不到1/2000秒的时间穿过地球大气层,在极为接近地球表面的地方产生的大爆炸。反物质说可以解释为什么通古斯爆炸能使很大范围内的树木躺倒,却在现场找不到任何陨星碎片。但是反物质说也有明显的漏洞:如果是反物质陨石,那么它应该与地球大气一接触就爆炸,绝不会等到距离地球表面5公里处才爆炸。关于通古斯“陨石”的本质,还有激光说、黑洞说等等,这里就不一一介绍了。通古斯的这个惊天动地的大爆炸,作为20世纪的一大自然之谜,吸引千千万万喜欢探索大自然奥秘的人。几十年来,他们不辞劳苦地进行考察,孜孜不倦地从事研究,不厌其烦撰写科学论文,各立其说,独树一帜,然而各种假说都不能自圆其说。因此,降落到通古斯的这场大火至今仍是不解之谜,有关通古斯“陨石”的本质,也就一直争论不休。谁能识破谜底,人们拭目以待。 为什么当代大型望远镜多是反射望远镜,为什么当代大型望远镜多是反射望远镜天文望远镜按照光学结构不同,可以分为两大类:折射式和反射式。最早的望远镜利用透明镜片对光的折射作用来成像,这就是“折射望远镜”。伽利略首次用于天文观测的折射望远镜就称为“伽利略式”望远镜。折射望远镜存在多种像差,特别是一种叫作“色差”的像差可以说是折射望远镜的天生缺陷,它会把一个点变成一个色斑。当时减小色差的方法只有将焦距变长,于是人们制造了很多镜身极长的折射望远镜,例如17世纪的著名天文学家赫维留斯制造的一架折射望远镜,长达40多米,使用起来十分不方便。色差是由于玻璃对不同颜色光的折射率不同造成的。牛顿发现了完全克服色差的方法,即不让光线在玻璃的内部产生折射,而是通过凹面镜的反射来成像。据此牛顿设计出一种望远镜,后来称为“牛顿式”望远镜,这种望远镜没有用透明的玻璃片,而是用了一块凹的球面反射镜。球面反射镜与透镜一样,也可以汇聚光线。用它制成的望远镜叫作“反射望远镜”。牛顿式反射望远镜光路示意图牛顿曾经预言折射望远镜无法解决色差问题。不过,后来人们用不同种类的玻璃结合在一起,制作出了消色差的折射望远镜,甚至是高级的复消色差望远镜。这些望远镜成像比当时的反射望远镜更明锐,观测视场更大,成为天体照相和天体测量的利器。然而,随着人们需要口径越来越大的望远镜来探测暗弱的遥远天体,折射望远镜又变得力不从心了。由于光线要进入玻璃的内部,这对镜片内部质量的要求很高;消色差的望远镜物镜至少包含两片镜片,这样就需要研磨四个表面;镜片又厚又重,不但增加了镜筒的负担,还对光线存在严重的吸收。目前,世界上最大的折射望远镜口径为1.02米,是100多年前建造的,安装在美国的叶凯士天文台。此后人们再也没有尝试建造更大的折射望远镜。相比之下,反射望远镜对光线没有严重的吸收,制造起来也简单许多,可以把口径做得很大,于是成了当今世界大多数天文台的选择。20世纪中期,5米级的反射望远镜已经投入观测,并且带来了许多重要发现。20世纪末,人们制作了10米级的反射望远镜,如今科学家又在努力研制30米甚至40米口径的反射望远镜。在“口径为王”的专业望远镜中,如今理所当然成了反射望远镜的天下。 为什么把化学元素“氦”叫做“太阳元素”,为什么把化学元素“氦”叫做“太阳元素”氦是最轻的元素之一,仅次于氢。在化学元素周期表里它排列在第2位,原子量是4.003,符号是He。氦的英文名称是Helium,来源于希腊的Helios,意思是太阳,大家把它叫做“太阳元素”。氦与太阳究竟有什么关系?话得从1868年8月18日的一次日全食开始说起。这次日全食只能在非洲的埃塞俄比亚,阿拉伯海,亚洲的印度,以及我国的南海等地看到。法国科学家詹森来到印度观测,发现在日珥的光谱中有一条明亮的黄线,不能与已知的其他元素光谱中的黄线对应起来。他埋怨自己没有对这黄线多观测一阵子,以确定它的“身分”。他忽然萌生了一个念头:在不是日全食的时候,是否也能观测到它呢?第二天,他抱着忐忑不安的心情去进行观测,使他兴奋而又惊讶的是,那条陌生的黄线还在原来的位置上。于是,詹森立即给法国科学院写信,报告自己的发现。就在詹森发现太阳中的那条神秘黄线之后不久,英国科学家洛基尔在本土进行观测时,也发现了那条黄线。他于10月20日给法国科学院写信报告自己的观测结果。真是无巧不成书!两个关于同一件事的报告,一个是詹森于8月间从印度寄出的,另一个是洛基尔于10月间从英国寄出的,在同一个时间到达法国科学院,于10月26日同一天在会议上进行宣读。后来,洛基尔不止一次观测到那条黄线,肯定它不属于任何已知化学元素光谱的谱线。他认为这是一种太阳所特有的、地球上不存在的新元素,就叫它Helium,即“太阳元素”。太阳中的这个新元素,地球上确实不存在吗?不!是存在的。不过,经过不少科学家的努力,在地球上找到太阳元素时,已经是27年以后的事了。1895年2月,英国著名化学家雷姆塞正忙于测定化学元素“氩”的各项物理性质,这是他上一年刚发现、也是最早被发现的惰性元素。他的朋友、化学教授善意地提醒他,过去有人在做钇铀矿的实验时,像他这次实验一样,也曾得到过一些不助燃、又不自燃的气体,请他注意一下,这种气体是否就是氩。雷姆塞觉得朋友的提醒是很有道理的,于是,在好不容易找来很少的一点钇铀矿之后,实验就开始了。当他用分光镜检查从钇铀矿得来的气体时,发现这根本不是氩,它的光谱里有一条明亮黄线和几条其他颜色的线,与氩的光谱线根本不一样。雷姆塞起先以为这条不明身分的黄线是由钠元素发出的,可能是在实验进行到某个阶段的时候,不小心把盐(氯化钠)之类的东西混进去了。在经过仔细检查之后重做实验,可是那条黄线还在老地方。雷姆塞想到,干脆把几粒钠盐放到钇铀矿气体的玻璃管里去,看看表征钠盐的黄线会不会与先前的那条黄线重叠起来。实验的结果是,气体光谱里同时出现了代表钠的黄线和那条令人费解的黄线。雷姆塞突然想到了27年前由詹森和洛基尔在太阳光谱中发现,而迄今仍是个悬案的黄线,难道地球上的钇铀矿里也有“太阳元素”?这简直太难以相信了!不久,事情终于水落石出,经过验证,太阳元素与从钇铀矿里得来的气体,实在是同一种元素——氦。 为什么把太空称为人类的第四环境,为什么把太空称为人类的第四环境陆地、海洋、大气层是我们人类和地球上所有生物所处的生存环境,在这些地方几乎处处有生命现象存在。陆地是地球表面没有被海水淹没的地方,是人类最主要的活动区域,称为人类的第一环境。而地球表面的大部分区域被海水所浸没,也就是常说的海洋,称为人类的第二环境。地球还被一层厚厚的大气层覆盖,大气层虽然没有陆地和海洋那样容易直接观察,但它是气候变化的重要因素和保护人类免遭宇宙线和陨星袭击的保护层,被称为第三环境。1981年,第32届国际宇航联合会把外层空间定为人类的第四环境。所谓外层空间,一般定义为距地球表面100千米以上高度的空间,也称为太空。虽然在距地球表面几千千米的高度还有微量的地球大气的存在,但是,在100千米的高度上,空气的密度已是地表大气的百万分之一。一般的航空器的空气动力作用已十分微弱,人类借助发射各种航天器在太空中活动,这和人类在地面上驾驶汽车,在海面上驾船航行,在大气层开飞机的涵义是一样的。当然,在太空的高真空环境中,除了人类外,没有其他任何自由生存的生物。这一点和陆地上有牛羊、海洋里有游鱼、大气中有飞鸟这三个人类环境是完全不同的。那么,第一、第二、第三、第四环境的排列次序是随意的吗?不是的。这是根据人类对自然环境的认识过程和人类文明的进程而排列的。人类文明起源于陆地。随着渔业的发展,探险和寻找新大陆活动的增加,人类活动逐渐发展到海洋。在20世纪初,人类的活动发展到大气层。直至20世纪50年代,人类才闯入寂静的太空。关键词:太空第四环境 为什么把开普勒称为“天空立法者”,为什么把开普勒称为“天空立法者”德国天文学家开普勒分析了丹麦天文学家第谷毕生积累的天文观测资料,总结出关于行星运动的三个定律,世称开普勒行星运动三定律。它们分别是:(1)行星环绕太阳运行的轨道是椭圆,太阳在这椭圆的一个焦点上。(2)连接太阳和行星的向径,在相等的时间间隔内扫过相等的面积。(3)行星绕太阳运行的轨道周期的平方与它们轨道半长径的立方成正比。太阳在椭圆轨道的一个焦点上。行星在轨道上运动时与太阳的距离不是恒定的。在\(P\)点离太阳最近,称为近日点。在\(A\)点离太阳最远,称为远日点。因为引力与距离的平方成反比,所以,行星在近日点受到的太阳引力最强,运动的速度也最快。行星在远日点受到的太阳引力最弱,运动的速度也最慢。地球在近日点时,离太阳14?710万千米,速度是30.27千米每秒,远日点的距离为15?210万千米,速度是29.28千米每秒。这样,在相等的时间间隔\(t\)内,行星在近日点附近走的弧线\(ab\),比远日点走的弧线\(cd\)长,而面积\(Sab\)和\(Scd\)则相等。这就是开普勒第二定律的内容。太阳系中的行星,离太阳越远的,公转周期就越长。例如木星到太阳的距离是日地距离的5倍多,而公转周期是地球的12倍。开普勒第三定律把各个行星的公转周期与它们的轨道半长径联系起来了。如果一个行星的轨道半长径为\(a_1\),公转周期为\(P_1\);第二个行星的轨道半长径为\(a_2\),公转周期为\(P_2\),它们必定满足下面的关系:\[\frac{P_2^2}{P_1^2}=\frac{a_2^3}{a_1^3}_。\]开普勒行星运动定律的发现具有极其深远的意义。首先,发展了哥白尼日心体系。原来,哥白尼受天体只能作匀速圆周运动的陈旧观念的束缚,为使日心体系的计算结果能与实际的天象相吻合,他仍然因袭了均轮、本轮甚至本轮套本轮的旧例,以至于他的日心体系仍然要引进30多个大大小小的圆圈。开普勒以他的创新性思维和过人胆识,摒弃了2000年来陈陈相因的均轮和本轮观念,以椭圆轨道描绘行星的运动,使太阳系的图像变得十分简洁明了。这为太阳系的研究奠定了坚实的基础。其次,行星运动三定律为万有引力定律的发现准备了条件。牛顿正是从这些定律推导出了万有引力定律。正是由于这一辉煌成就,开普勒被誉为“天空立法者”。 为什么把河外星系称为“宇宙岛”,为什么把河外星系称为“宇宙岛”宇宙的广阔与深邃远超出人们通常的想象。肉眼能看见的夜空中的天体,绝大多数是银河系的成员。那么,银河系就是通常所说的宇宙了吗?远远不是!迄今人类所能观测到的宇宙空间里,弥散分布着数十亿个星系。每个星系平均由近1000亿颗恒星,以及弥漫于星际间的气体和尘埃所组成,每颗恒星都可能是和我们的太阳一样的天体。而我们太阳所在的银河系只是那千亿个星系中的普通一员,如同宇宙汪洋中的一个小岛。这就是宇宙岛概念的由来。银河系以外的其他星系,统称为河外星系。河外星系大小不一,外观和结构也显得多种多样。人类把河外星系视作“宇宙岛”的观念,可以追溯到18世.纪中叶。康德在《自然通史和天体论》一书中,就曾明确提出“广大无边的宇宙”之中有“数量无限的世界和星系”的概念。并猜想,人们观测到的星空中的一些云雾状天体,可能就是像银河系一样由星群构成的“宇宙岛”,只是由于距离太远而不能分辨出单颗的恒星。那么这些云雾状“星云”究竟是在银河系之内还是之外呢?准确测定它们的距离就成为验证这种理论猜想的关键,这也是其后100多年间天文学家关注与争论的焦点。直到1924年,美国著名天文学家哈勃,通过照相观测发现仙女座大星云中的造父变星,从而较准确地推算出仙女座大星云与我们的距离,结果证实它远在银河系之外,是类似我们银河系的恒星系统。于是,继地球、太阳之后,银河系也失去了在宇宙中的任何特殊的中心地位了。这是20世纪天文学上最重大的发现之一,从此,人类的视野超越了银河系的疆界,进入更为广阔的空间。关键词:河外星系宇宙岛 为什么把行星分为类地、类木等类别,为什么把行星分为类地、类木等类别太阳系天体中,除中心天体太阳外,最主要的是九大行星。对于行星及其物理性质等的探讨和研究,一直是天文学家们关心的课题,而进行类比是研究的重要手段之一,近些年来,比较行星学的迅速发展就是最好的证明。将行星进行分类显然是十分必要的。依据所选择的某些特征的类同,行星有以下几种分类:—、以地球轨道作为分界线,将位于分界线以内的水星和金星,称为地内行星,简称内行星;在地球轨道以外的行星,称为地外行星,简称外行星,它们是火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。这两类行星各具有相似的视运动特征。二、也有以火星与木星之间的小行星带为内外行星分界线的,这样,火星和地球也被列为内行星。三、依据行星大小、质量以及化学组成等的不同,将行星分为两大类:类地行星,包括水星、金星、地球和火星;类木行星,包括木星、土星、天王星和海王星。冥王星则被看做是个例外。类地行星以地球为代表,主要特征是:直径小、当然体积也就小,质量小,密度大、都在每立方厘米4克或以上,自转较慢,卫星少,含金属元素比例高,中心有铁核。它们全都集中在离太阳比较近的空间。类木行星以木星为代表,主要特征是:体积大,质量大,密度小、与水的密度相近,自转较快,卫星多。它们全都在距离太阳约5~30个天文单位的广阔空间里,围绕太阳运动。17世纪就发现了的土星环,在300多年中一直被看作是太阳系天体的特例;20世纪70年代,先后发现天王星环和木星环;1989年,海王星被证实也有环。4个类木行星全都有环,这纯然是巧合,还是这种分类法从一个方面确实反映了行星在演化上的关系?四、另一种分类法是在保留类地行星这一类别之外,把类木行星加上冥王星重新分为巨行星(木星和土星)和远日行星(天王星、海王星和冥王星)。巨行星的密度大;体上与水不相上下,主要由氢、氦、氖等物质组成。远日行星的密度大致在类地行星与巨行星之间,主要由氦、碳、氧及其氢化物等物质组成。有一种意见认为,这三类行星的特性互有差异,可能在一定程度上反映着太阳系的演化规律。 为什么把造父变星称为“量天尺”V5,为什么把造父变星称为“量天尺”V51784年,英国的业余天文学家聋哑人古德利克,首先发现“仙王δ”星的亮度在天空中不断地发生变化。经过进一步的观测,发现“仙王δ”星最亮时为3.7星等,最暗时只有4.4星等,这种变化很有规律,周期为5天8小时47分28秒,我们称之为光变周期。以后,人们陆陆续续又发现了很多与“仙王δ”类似的变星,它们的光变周期有长有短,但大多在1~50天之间,而且以5~6天为最多。由于我国古代将“仙王δ”星称为“造父一”,所以天文学家就把这种变星都叫做造父变星。大家都很熟悉的北极星也是一颗造父变星。1912年,美国哈佛天文台的女天文学家勒维特,在秘鲁的一座天文台对南天著名的大、小麦哲伦星云进行观测和研究。勒维特观测了小麦哲伦星云中的25颗造父变星,她把这些造父变星按其光变周期从短到长排列起来。意外的结果出现了:这些变星的视亮度也严格地按相同的顺序排列,光变周期越长,造父变星视亮度也越大。这个结果说明,造父变星的视星等与光变周期之间存在着某种确定的关系。由于小麦哲伦星云距离我们非常遥远,因此,这个星云内的所有造父变星与我们之间的距离,都可以看作是相等的。于是,就可进一步得出这样的结论:造父变星视星等与光变周期之间的关系,实际上反映了绝对星等(光度)和周期之间的关系,简称周光关系。用绝对星等作纵坐标,光变周期作横坐标,就得到了周光关系曲线。有了造父变星的周光关系,天文学家就有了测量遥远天体距离的一种新方法。一个不知道距离的造父变星,它的视星等和光变周期都可以通过观测来获得。再利用周光关系曲线得出绝对星等。然后根据视星等、绝对星等和距离之间的关系,马上就可以算出这颗造父变星离我们的距离。很多球状星团、河外星系等天体的距离十分遥远,不易确定,但只要能够观测到其中的造父变星,就能利用造父变星的周光关系将它们的距离确定出来。事实上,很多遥远天体的距离也就是利用造父变星才确定出来的,而且相当准确。因此,造父变星被人们誉为“量天尺”。关键词:造父变星光变周期周光关系 为什么把造父变星称为“量天尺”,为什么把造父变星称为“量天尺”在形形色色的恒星世界中,有些星的亮度总在变化,你隔一天甚至隔几个小时再去看它时,它的亮度已与先前的不一样了,这样的恒星称为“变星”。变星共分三大类,一类是食变星,即互相绕转的双星。另一类是脉动变星,是由星体本身周期性的膨胀和收缩而引起亮度变化的。第三类是爆发变星,即新星和超新星等。在脉动变星中有一种造父变星声名显赫,且有一个响亮的绰号叫做“量天尺”。为什么人们把造父变星称为“量天尺”呢?让我们从头说起。仙王座δ星是1784年被英国的业余天文学家、聋哑人古德里克首先发现有变光周期的。它位于天空北部,用肉眼就很容易看到。它的亮度极小时为4.4等,极大时为3.7等。它的变光周期很有规律,周期为5天8小时47分28秒。以后,人们陆陆续续又发现了很多与仙王座δ类似的变星,它们的变光周期各不相等,但大多在1天到50天之间,而且以5天到6天的为最多。由于我国古代将仙王座δ星称为造父一,所以天文学家就把这种变星都叫做造父变星。大家都很熟悉的北极星也是一颗造父变星。1912年,天文学家对于造父变星的研究有了飞跃性的进展。那一年,美国哈佛天文台的女天文学家勒维特,在秘鲁的一座天文台对南天著名的大、小麦哲伦星云进行观测和研究。勒维特观测了小麦哲伦星云中的25颗造父变星,她把这些造父变星按其光变周期从短到长排列起来,意外的结果出现了:这些变星的视亮度也严格地按相同的顺序排列,光变肩期越长的造父变星视亮度也越大。这个结果说明,造父变星的视星等与光变周期之间存在着某种确定的关系。由于小麦哲伦星云距离我们非常遥远,因此,这个星云内的所有造父变星与我们之间的距离,都可以看作是相等的。于是,就可进一步得出这样的结论:造父变星视星等与光变周期之间的关系,实际上反映了绝对星等(光度)和周期之间的关系,简称周光关系。用绝对星等作纵坐标,光变周期作横坐标,就得到了周光关系曲线。但这个曲线是根据视星等与光变周期的关系推出来的,坐标的零点需要重新确定。只要能知道勒维特观测的25颗造父变星中的一颗星的距离,零点马上就能确定。但是,小麦哲伦星云是距离极其遥远的河外星系,当时还没有任何办法能够测出它的距离究竟有多远,也就是说,25颗造父变星的距离全都无法知道。零点不确定的周光关系曲线是派不上用场的。天文学家们绞尽脑汁,花费了近半个世纪的时间,最后,他们采用一种很繁杂的统计方法,先定出银河系内一批造父变星的平均距离,进一步确定出它们的绝对星等,这样,终于把周光关系的零点确定出来。有了造父变星的周光关系,天文学家就有了测量遥远天体距离的一种新方法。一个不知道距离的造父变星,它的视星等和光变周期都可以通过观测来获得。再利用周光关系曲线得出绝对星等。然后根据视星等(m)、绝对星等(m)和距离(γ)之间的关系式M=m+5-5logr,距离马上就可以算出来了。很多球状星团、河外星系等天体的距离十分遥远,不易确定,但只要能够观测到其中的造父变星,就能利用造父变星的周光关系将它们的距离确定出来。事实上,很多遥远天体的距离也就是利用造父变星才确定出来的。因此,造父变星被人们誉为“量天尺”。 为什么把银河系归类为“棒旋星系”,为什么把银河系归类为“棒旋星系”根据旋涡星系无棒还是有棒的特征,哈勃将旋涡星系分为SB和S两大类,SB代表星系中心存在一个棒状的结构,S则表示星系中心没有棒。在每一大类中,哈勃又根据核球大小和旋臂的伸展程度将其分成a、b、c三个子类。根据哈勃的标准,科学家们最初把银河系分类为Sbc型旋涡星系,即认为它是无棒的S星系,形态介于b和c子类之间,中间有一个巨大的核,从核伸展出四条大旋臂。但2005年,斯皮策空间红外望远镜的巡天结果发现银河系的中心有一个显著的棒状结构,从棒舒展出两条主旋臂。因此根据哈勃标准,银河系应该分类为SBbc型棒旋星系。棒旋星系NGC1300伏古勒借鉴了哈勃的分类标准,把没有棒状结构的记为SA,有棒状结构的为SB,介于两者之间的为SAB;有环状结构的以字母r表示,没有的以字母s表示,中间类型用rs表示。旋臂方面,伏古勒系统除了保留哈勃系统中abc的子类型外,又增加了三种子类型:Sd型旋涡星系的旋臂弥漫断续,由几个独立的星团和星云构成,中心核球非常不显著;Sm型旋涡星系的旋臂形状不规则,没有中心核球结构;Im型旋涡星系是极端不规则的星系。这三种子类型的星系在哈勃分类中大多归为不规则星系。伏古勒的星系子类型标记可以联合起来精确地描述星系的外貌。例如一个星系被分类为SAB(r)c型,就表示它是有不明显棒状结构,旋臂缠绕松散且有环状结构的旋涡星系。根据这种分类标准,伏古勒认为银河系可被分类为SAB(rs)bc型星系,表示它具有棒状结构,但不是非常明显,核球外存在一个弱的气体和恒星组成的环状结构,旋臂较为舒展。 为什么拱极星整夜可见,为什么拱极星整夜可见我国古代一本叫《论语》的书上说:“以德为政,臂如北辰,居其所而众星拱之。”这里“北辰”指的是北极星。“众星拱之”就是众星都以北极星为中心运转。拱极星的名称就是这样来的。那么何谓拱极星呢?这要从天体的周日视运动说起。我们观测星空,就会发现星星是从东方升起,西方落下,也就是说众星是自东向西沿逆时针方向围绕北极星旋转,旋转一周的时间是一天,这叫天体的周日视运动。之所以称为“视”运动,是因为这并非天体的真运动,而只是看起来的运动;它是地球自转的反映。天体的周日视运动是以连接南北天极的轴线为中心旋转的,因此它们的周日视运动的轨迹是一个与天赤道平行的小圆。我们把这个小圆称为天体的周日平行圈。除了南北两极,观测者的地平圈与天赤道并不一致,而成一定的倾角。这样,天体的周日平行圏就会与地平圈相交,这就是说天体会有升有落。但是在北天极附近的星星,由于它们的周日平行圈在地平圈之上,因此它们永远不会落到地平圈之下。我们把这种整个周日视运动都在地平面之上的星星,称为拱极星。显然,在不同的纬度,看到的拱极星是不一样的。在北极或南极地区,天极与天顶重合,也就是地平圈与天赤道重合,天体的周日平行圈与地平圈平行,天体既不升,也不落,永远都是同一高度。所以,可以说在北极或南极看到的都是拱极星。在赤道地区,天极落到地平圈上,天赤道与地平圈垂直,天体沿着与地平圈垂直的圆周自东向西作周日视运动,在那电可以看到全天的天体。也就是说,在赤道地区看到的天体都是有升有落的,不存在拱极星。在其他纬度地区,天体的天赤纬(δ)必须满足下列条件δ﹥90°-ψ(ψ为观测地的地理纬度),其周日平行圈才会在地平圈之上。也就是说δ﹥90°-ψ的星是拱极星;90。-ψ≥δ≥-(90°-ψ)的星是有升有落的星;S﹤-ψ(90°-ψ)的星是永不升起的星。 为什么杜牧在诗中说“卧看牵牛织女星”,为什么杜牧在诗中说“卧看牵牛织女星”唐代诗人杜牧在著名诗篇《秋夕》中写道:“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”夏秋之交,晴朗的夜空中,银河像一袭轻纱斜挂天际,牛郎织女隔河相望。牛郎星(天鹰座α星)两侧各有一颗小星,那是肩挑着的一双儿女,古称“河鼓三星”。比牛郎更亮的织女星(天琴座α星)孤寂地伫立对岸。十字形的天鹅座展翅翱翔在银河中央,尾羽上有一颗亮星,中文名天津四(天鹅座α星)。津一般指渡口,但组成中国古代星官“天津”的9颗恒星则像一条大船,横亘于银河中央,其中第4颗最亮。天津四与牛郎、织女形成的接近等腰的大三角形,称为夏季大三角,很容易找到。杜牧诗的最后一句,有的版本写作“坐看牵牛织女星”,但实际上“卧看”更具有合理性。因为“秋夕”指农历七月初七,大约在公历的8月上中旬,立秋节气前后,对于中国中原地区来说,夏季大三角位于头顶正上方,“坐看”或站着看会使人脖子发酸,难以坚持。这时暑热尚未退去,晚上人们在户外纳凉。刚刚嬉闹扑萤、玩累了的少男少女们,躺在临时搭起的凉床上“卧看牵牛织女星”,浮想着有关牛郎、织女七夕相会的浪漫而凄美的神话故事,应当是非常自然而且惬意的享受。夏季大三角 为什么杜甫有“人生不相见,动如参与商”的诗句,为什么杜甫有“人生不相见,动如参与商”的诗句“参”与“商”是天上两组著名的亮星。参即“参宿”,中国古代划分的二十八宿之一,大致相当于猎户座,是冬夜天空中最为壮丽的星座。中央排成一线的三颗亮星,是猎户腰带上的三颗宝石,中国古称参宿三星,正好位于天赤道上。在没有钟表的时代,它是漫长冬夜的天然的计时器。猎户左肩上的红色亮星是参宿四(猎户座α星),右膝下的蓝色亮星是参宿七(猎户座β星),都是超巨星,真实亮度比太阳大数万倍。“商”指夏夜星空中的红色亮星“心宿二”,又叫“大火”,其两侧各有一颗稍暗的星,合称心宿三星,是殷商时代判断季节指导农耕的重要星星。《诗经》“七月流火,九月授衣”,指的是农历七月“大火”星逐渐“流”向西方,盛夏将尽,农历九月之前要准备好过冬的衣服。心宿二属天蝎座,古巴比伦人将天蝎座想象为天上的一只大蝎子,硕大的躯体,弯弯的毒钩。杜甫名句“人生不相见,动如参与商”,意指盛夏出现的商星与隆冬出现的参宿此起彼落,永无见面的机会,以此抒发“安史之乱”中亲友离散、天各一方的感慨。猎户座天蝎座 为什么格林尼治天文台要搬家,为什么格林尼治天文台要搬家英国格林尼治天文台名闻全世界,这不仅因为它历史悠久,在更大程度上是由于它处于特殊的位置,是地理经度的起点。格林尼治天文台是世界最早建立的现代化天文台之一,1675年建成,位于英国首都伦敦东南郊的皇家格林尼治花园中。1884年,国际子午线会议决定,将格林尼治天文台埃里中星仪所在的子午线,作为零子午线,称为“本初子午线”,并规定它为计量时间和地理经度的标准。这么一个历史久远、地位重要的天文台,为什么被迫在20世纪40年代从原址搬走,另找新家呢?天文学是一门以观测为主要手段之一(40年代更是如此)的科学。格林尼治天文台建立时,当地环境幽雅,灯光干扰基本上没有,那时伦敦只有约50万人口。第二次世界大战前,伦敦已经发展成为大工业城市,城市人口比17世纪中叶增加10倍以上,环境污染日益严重。城市范围一次又一次的扩大,其结果是把天文台越来越深地包进城市,用电量的成倍增加使夜晚天空不再是黑色的,光污染更甚于大气污染而严重地影响和妨碍着天文观测。从1946年前后开始,在保留原来格林尼治天文台名称的情况下,天文台搬往新址:位于东南沿海苏塞克斯郡海尔夏姆附近的赫斯特蒙苏城堡。搬迁工作前后达10年多,于1957年结朿。格林尼治天文台旧址则按原状修复,已退役的各类仪器也都安放原处,成为英国海事博物馆的天文部,作为一处重要的古迹兼名胜旅游点向公众开放。搬迁后的天文台尽管已不在格林尼治,仍称格林尼治皇家天文台。从使用情况来看,新台址并不十分理想,后来有一些新设备和精密仪器,很多都不安装在本台,而分别设置在太平洋中的夏威夷群岛和大西洋加那利群岛的拉帕尔马岛上。口径为2.49米的英国最大反射望远镜——牛顿望远镜,于1967年在赫斯特蒙苏新址安装、使用后没多久,为逃避环境的影响和干扰,搬到了拉帕尔马岛。考虑到格林尼治天文台新址不可能有很大的发展,准备第二次搬迁,方案之一是将天文台与剑桥大学合并,让赫斯特蒙苏城堡恢复原来的面貌。 为什么比拉彗星会消失,为什么比拉彗星会消失1826年2月27日,驻守在捷克的奥地利陆军大尉、业余天文学家比拉用望远镜捕捉到一颗彗星。他跟踪观测了两个星期,算出它的运行周期是6.6年。这颗彗星被命名为比拉彗星。天文工作者把地球、木星和土星对比拉彗星的摄动计算进去,推算出它应于1832年11月26日过近日点。结果它应时而来,只比预报提早12个小时。下一次回来应该在1839年,但是那次彗星的近日点位置太接近太阳,因而未能观测到它。再一次,预报比拉彗星应该在1846年2月11日过近日点,可那一次,早在1845年11月就已经能够看到它了,更奇怪的是,这颗老面孔彗星的彗核出现了一个突出部分。1846年1月13日,叫人大吃一惊的事又发生了,比拉彗星分裂成为2颗,分出的部分最初又暗又小,不久就越来越亮,它们之间的距离慢慢加大,到2月10日,分裂的两部分之间已有24万公里的距离。近代天文学家还从来没有见过这种彗星分裂的现象,因而曾轰动一时。分裂后的比拉彗星1852年9月,这对彗星又回来了,它们之间的距离已经增加到240万公里之遥。1859年则由于和1839年同样的原因,没有观测到分裂的比拉彗星,只有等到1865年再观测。可是到了1865年,虽然天文学家把它们的位置计算得很精确,许多天文台也尽力寻找它们,遗憾的是,寻遍天空,就是没能发现它们的踪迹。从此以后,比拉彗星失踪了。这颗分裂的彗星失踪后,留下了一件令人惊奇的事情。当地球于1872年11月27日穿过原来比拉彗星运行的轨道时,这天夜晚天上发生了一阵灿烂的“流星雨”,这并不是夸大的形容词,真和下雨一样地落了下来,到处都像在放节日的焰火,看上去真使人眼花燎乱。流星雨从这一天的19时开始,到第二天凌晨1时才停止,盛极时刻是在夜里21时左右。有人估计那晚的流星总数在16万颗左右。流星雨的辐射点在仙女座γ星附近。比拉彗星消失了,仙女座流星雨却出现了,这是怎么回事呢?它们之间有什么因果关系吗?当然我们不能不怀疑这是分裂的比拉彗星改头换面重新出现。计算结果表明,仙女座流星雨的运行轨道也是周期为6.6年的椭圆。这样,疑问找到了答案:仙女座流星雨就是比拉彗星瓦解的残骸。彗星每次回归经过太阳附近时,由于部分物质化为气体,形成彗发、彗尾、彗云等,就会损失一部分质量,变“瘦”变小。彗星越接近太阳,它的活动越激烈,损失的物质就越多,甚至分裂成碎块。破碎瓦解的彗星物质沿原来的彗星轨道环绕太阳运转。如果地球接近彗星轨道,瓦解的彗星物质粒子就有可能流入地球大气成为流星雨。查看历史,仙女座流星雨于1798年、1830年和1838年已经被人观测到,那时流星群处于比拉彗星之前大约5亿公里的地方。而1872年出现的流星雨则在它后面达3亿公里,所以瓦解的彗星物质沿其轨道分布至少达8亿公里。可见比拉彗星是逐步破裂的,在它的彗核一分为二之前,已有一长串碎粒分布在它运行的轨道上了。1885年3月27日流星雨又发生了,5小时内总计有40000余颗流星出现。1885年以后没有观测到大的流星雨,但每年11月27日总有些流星从仙女座辐射出来,只是—年比一年少。可见比拉彗星的瓦解物质已越来越均匀分布在它的全部轨道上了。 为什么玻璃陨石集中在地球上少数地区,为什么玻璃陨石集中在地球上少数地区你见过一种叫雷公墨的黑色小石头般的东西吗?在我国雷州半岛湛江市和以南的海康县、徐闻县附近,以及海南省文昌县到琼海县一带,常可在雷雨交加之后,于山沟里等处发现它们。雷公墨一般不大,重几克到一二十克,最重的也不过百多克。它们的模样有点奇形怪状,但多与熔融物质溅射时的形状相似,如:水滴状、球状、哑铃状、钮扣状,以及碎核桃壳状和难以形容的不规则状。同样是这种东西,各地给它的名字都不相同,如菲律宾熔融石、勿里洞玻璁陨石、印度支那石、澳大利亚石、莫尔达维石等。它们与雷公墨是同物异名,都是陨石家族中的玻一员——玻璃陨石的一种。到目前为止,世界上已经发现了的玻璃陨石,至少在六七十万颗以上。与陨石不同的是,陨石在全世界各处的分布大体上是均匀的,而玻璃陨石;的情况却不是这样,它们在全世界的分布有着明显的区域性,而且同一个区域的玻璃陨石年龄相仿,不同区域的则年龄互异。根据迄今为止的考察和发现,玻璃陨石主要集中分布在下面的4个地区:一、亚澳区:包括我国南部、印度支那半岛、菲律宾、印度尼西亚、泰国、马来西亚和澳大利亚等地。玻璃陨石年龄约70万年。二、科特迪瓦区:包括科特迪瓦、加纳和附近海域;玻璃陨石年龄为110~150万年。三、莫尔达维区:位于捷克南部;年龄大致为1400~1500万年。四、北美区:包括美国得克萨斯州、乔治亚州、马萨诸塞州和华盛顿等地;年龄约3200~3500万年。玻璃陨石的化学成分与一般陨石根本不同,与月岩、月壤也大为不同,而且同一区域的玻璃陨石的成分十分一致,不同区域的则差别很大。这些都引起了人们很大的兴趣和重视。玻璃陨石是从哪里来的呢?它的成因有两类说法,即地球成因和宇宙成因。虽然还没有一致的看法,但多数人同意地球物质经陨石冲击变质而形成玻璃陨石的观点。这种观点认为:巨大的陨石或者彗核之类的物体猛烈撞击地球,使砂岩等地球表面物质立即熔融、溅射到空中,急速冷却,形成玻璃陨石而落到地面。在某些玻璃陨石散落区附近,也确实找到了大陨石冲击的另一产物——陨石坑;但到目前为止,亚澳区和北美区的相应地区,却没有发现可以对此负责的大型陨石坑。地球成因中的火山成因,宇宙成因中的玻璃陨石来自月球等观点,存在着明显的缺陷,看来是不可能成立的。这类看法已被人们予以否定。 为什么观测火星的机会要两年多才有一次,为什么观测火星的机会要两年多才有一次行星当中最引人注意的要算是红色的火星了,当它在天空中出现的时候,它那与众不同的颜色立刻会使我们想去观测它。可是,观测火星的机会要隔两年多才有一次,为什么呢?难道平常不能对它进行观测吗?问题不在于能不能观测,观测一个星球总得挑一个好的机会,而观测火星的这种好机会两年多才有一次。火星是地球轨道外面的第一个行星,它绕太阳转一圈需要我们地球的687天,而火星和地球一度接近后,到下一次再接近,需要2年零50天的时间。好比有两个长跑运动员从起跑点上一起出发,甲跑一圈只要365秒,乙跑得慢点,得687秒。两人同时起跑后,甲很快超过了乙,跑完一圈的时候,乙才跑了半圈多一点。甲开始跑第三圈,还是以同样的速度前进,由于他的速度快,看起来他正从后面赶上乙。687秒过去了,乙刚跑完第一圈时,甲快跑满两圈了。甲继续往前追赶,大约在起跑后780秒时又赶上了乙。地球和火星的情况也是这样,地球绕太阳一圈得365天多,火星得687天。而每隔780天,即2年零50天,火星才有一次接近地球的机会,这时,烛球处在太阳和火星之间,这种现象叫“冲”。在“冲”的时候,火星离地球只几千万公里到一亿多公里,比平常亮得多,是观测火星的最好机会。太阳落山时,火星从东面地平线升起来,一直到第二天太阳升起时,它才从西面地平线落下去,整夜都可以看见。从图上可以看出,太阳基本上在地球轨道的中心,但它不是火星轨道的中心,我们把这叫做火星轨道的“偏心率”。地球和火星轨道的某些部分彼此比较接近,另外的地方就远些。因此,同样是火星“冲”,由于火星和地球在轨道上的位置不同,距离就有很大的差别。每隔15?17年,火星有一次特别接近地球,这叫“大冲”。在大冲的时候,火星离地球只5000?6000万公里,在行星中除了金星外,它是最亮的了,观测的机会特别好。上次大冲发生在1971年8月,本世纪里最后一次大冲,将在1988年9月28日,那天火星离地球只5900万公里;在这之前,1936年7月10日的一次冲,机会几乎同样的好,两颗行星相隔约6000万公里多一点。我们可以利用这两次大好机会,对火星作一次仔细的观测。 为什么赤道上的人可看见全天恒星,为什么赤道上的人可看见全天恒星我们大家都住在北半球,如果你没有机会到南半球去的话,那么就永远也没有机会能够看到全天的恒星。譬如说,你住在北京,北京的地理纬度大体是北纬40°。在北京看星空,北天极在星空中的高度大体也是40°,换句话说,离北天极40°范围以内的星,不论它转到了北天极的什么方向,永远也不会落到地平线以下去。这就是对于北京来说的恒显圈,它的半径在数值上与北京的纬度值相等,既有恒显圈,就有恒隐圈,它的半径也是40°。也就是说,在南天极周围40°范围以内的所有恒星,永远也不会升起到北京的地平线上面来,这些星在北京是永远也看不见的。在北半球的所有地方,基本情况是一样的,只是随着纬度的不同,恒显圈和恒隐圈的大小也有所不同。反正,总是有一部分或多或少的恒星是看不见的。清楚了这个道理,赤道上的观测者能看到全部恒星的问题,就容易明白了。赤道的地理纬度是0°,北天极在天空中的高度也是0°,即它在北地平线上。赤道上恒显圈的半径为0,即无所谓恒显圈。赤道上也没有恒隐圈,南天极就在南地平线上,高度也是0°。在赤道上,地球自转轴好像躺在地面上似的,所有的星星都环绕着它垂直地从东方升起,又垂直地从西方落下,没有例外。在任何时候,那里的人都能看到半个天空上的星,人人都有机会看到全天恒星。赤道上是地球上唯一能够不旅游、不搬家而看到全天恒星的地方。 土卫二真是“活”的吗,土卫二真是“活”的吗20世纪80年代“旅行者号”探测器两次探访直径只有504千米的土卫二之后,其观测结果就一直困扰着天文学家。土卫二表面既存在古老的陨星坑,又有大片区域为明亮而白净的冰所覆盖,这说明它极有可能存在冰火山,冰火山喷出的物质填平了许多陨星坑。土卫二就位于土星光环中稀疏的E环上,但其所在区域是E环中最稠密的区域,这是不是说明E环上的物质来自土卫二呢?探测土星的“卡西尼号”捕捉到了土卫二令人惊叹的影像,显示其南极地区存在几条平行的长裂纹,它们后来被称为“虎皮纹”。磁场数据则显示它有稀薄的大气,暗示偶尔会有气体从这颗体型较小的卫星上逃逸出来。2005年,“卡西尼号”拍摄到了从它南极附近的裂纹中喷出的数百千米高的羽状物。红外测量探测到了与“虎皮纹”重合的温度较高区域,其他仪器则探测到了羽状物中的水汽以及二氧化碳和氨这样的气体分子。“卡西尼号”的宇宙尘埃分析仪在对E环颗粒的采样中发现了钠,这说明在土卫二表面的冰壳之下可能存在一个海洋。“卡西尼号”的这些发现让小小的土卫二变成了今后行星际探测的主要目标。如果其表面之下隐藏着液态水,那么土卫二就拥有了我们已知的所有生命要素:液态水,有机分子和能量来源。如果真是这样,那么也可能会有微生物在喷发的过程中被喷射出来,飞过的探测器就能捕捉到它们。然而,要想在土卫二上生存却不是一件容易的事情。土卫二的所有活动可能都源自潮汐加热。而土卫二的轨道则存在着几亿年的周期变化,由此也造成了它显著的气候周期变化。如果在最寒冷的时期土卫二的海洋完全冻结的话,那对于生命而言无疑是灭顶之灾。 土卫六,土卫六土卫六具有众多和地球相同的特征:湖泊、丘陵、洼地、河谷以及泥泞的平原。它厚厚的大气层主要成分为氮,其中还有雾、霾和雨云等现象,和早期的地球极为相似,因此被称为“微缩版远古地球”。这些雨、河流和湖泊实际上是液态烃,它们在温暖的地球上会变成气体,但在表面温度仅有-180℃的土卫六表面则是液体。这些湖泊中80%是乙烷,此外还有丙烷、甲烷和乙炔。 土星大气为什么会像天王星一样呈蓝色,土星大气为什么会像天王星一样呈蓝色从望远镜里看去,土星呈鹅黄色,透出一种静谧与优雅。在土星的外层大气中,氢分子占据绝大多数,达96.3%,此外还有约3.3%的氦以及痕量的氨、乙炔、乙烷、丙烷、磷化氢和甲烷。这些不同的成分混合在一起造就了土星的鹅黄色外表。然而,这并不是它的全貌。美国航空航天局的“卡西尼号”探测器在2005年临近土星时,发现土星的北半球大气层呈蓝色,与天王星和海王星的大气十分相似。这是为什么呢?和地球一样,土星也有其自身的季节变化。每过14~15年,阳光就会直射到土星的赤道之上,它的北半球或者南半球就会进入春季。更为特殊的是,在季节变化的过程中,由于太阳直射点的变化,土星光环投下的影子位置也会跟着改变。于是对“蓝色土星”的一种解释认为,土星光环的影子使得其北半球降温,导致上层的云沉降到了土星大气看不见的深处。而此后,随着土星北半球由冬季进入春季,光环的影子也逐渐开始向赤道移动,土星北半球的大气层便失去了蓝色的基调,回归到其一贯的鹅黄色。到2017年“卡西尼号”的探测任务行将结束时,正值土星南半球的冬季,光环的影子会落在南半球——它也会随着季节变化再次变成蓝色吗?在这场光与影的魔术中,虽然地球上的人们看不到“蓝色土星”,但可以目睹土星光环的“消失”。在土星的春分或秋分前后,其光环的侧面就会对准地球。加上土星环非常薄,因此从小望远镜中看起来它就像消失了一样。届时,土星就会改头换面,从“光环之王”变成一块光滑的“鹅卵石”。北半部呈现蓝色的土星 土星的光环为什么有几年会“消失”,土星的光环为什么有几年会“消失”在太阳系里,土星是一个美丽的行星。这个行里的外面围着一圈明亮的光环,仿佛戴着一个锒色的项圈似的。在太阳系里,木星和天王星虽然也有光环,但是不象土星光环那么动人和容易观测到。土星的光环非常宽,我们居住的地球可以在这个环上滚,就象篮球在人行道上滚一样。而且这个光环十分明亮,如果你手边有一架较好的双筒望远镜,有时候晚上就能看到它。你会看到:这个行星有几年象一顶宽边的草帽,有几年又象一个盆子上摆着的圆饼,而有几年这个光环却又“消失”了,就是使用最好的天文望远镜,也看不出来。这种情形的确使最早观测土星光环的伽利略感到惊异,他不知道土星的环究竟“丢”到哪里去了。但现在我们知道,原来土星的环虽然很宽,可是却非常薄,它的厚度约10公里。因此,当它把光环的侧面朝向我们的时候,我们就看不见它了。土星在围绕太阳旋转一周的时期中,由于它朝向地球位置的不同,大约每隔15年,它的光环就会“消失”一次。例如,1950?1951年和1965?1966年,土星光环就曾“消失”过。下一次土星光环的“消失”,是在1980?1981年。从前,有的科学家以为土星光环是一片坚实的陆地;也有科学家认为这是一片液体或气体的环。后来科学家终于搞清楚了,原来土星的环并不是陆地,也不是什么液体和气体,而是这个行星的无数直径在4?30厘米之间的冰块所组成的,它们的总质量还不到月亮的三分之一。这些小物体在团团地绕着土星飞跑,从我们地球上看来,就成为一个银色的圆环。 土星的光环究竟是什么,土星的光环究竟是什么土星是一颗美丽的行星。它的赤道外面围着一圈明亮的光环,好像一个人戴了一顶宽边大草帽。在太阳系里,木星和天王星虽然也有光环,但却不如土星光环那么明亮和引人注目。早在1610年,伽利略用他自制的望远镜观测土星时,就察觉到土星旁边似乎有些异样的东西,仿佛土星长了两个耳朵。差不多50年后,荷兰天文学家惠更斯用更先进的望远镜观测土星,才证实了它实际上拥有一个又薄又平的光环。起先,人们以为土星光环是一整块的。直到19世纪中叶才通过观测认识到,土星的光环是由无数小碎块组成的,它们是些直径几厘米到几米的冰块和砂砾,走马灯似的围绕土星旋转着。土星的光环很薄,厚度只有10千米左右,但却非常宽,足以把我们的地球放在这个环上滚动,就像篮球在人行道上滚动一样。从望远镜中看去,土星的光环光洁而平滑。然而,空间探测器发回的照片,却为我们揭示了光环复杂结构的真面貌。1980年11月,当“旅行者1号”空间探测器飞越土星时,拍摄到了极其清晰的土星光环照片,使人类第一次看清了土星光环的细微构造。原来,土星光环是由不计其数的明暗相间的细环组成,看上去就像密纹唱片上的波纹一样。从地球上看,土星光环不但明亮、美丽,它的形状还在不断地变化。有几年土星像戴顶宽边草帽,而过几年这个光环居然会消失得无影无踪。对于这个现象,惠更斯早就作出了正确的解释。原来土星在运动过程中,它的光环常常以不同的角度朝向我们,当它的侧边恰好对着我们地球的时候,从地球看去,那薄薄的光环便不见了。大约每隔15年,土星的光环就会“消失”一次。例如,1950~1951年和1965~1966年,土星光环就曾从人们的视线中消失过。关键词:土星土星光环 外星智慧生物比我们聪明吗,外星智慧生物比我们聪明吗银河系和其他星系中,很可能存在着许多类似地球文明那样的外星文明世界。那么,外星文明世界中的高级智慧生物是否都会像地球上的人一样?甚至比地球人还要聪明?天文学家早就在思考这些问题了。1964年,苏联天体物理学家卡尔达谢夫首先提出,宇宙中可能存在的各种文明的发展水平应该是不同的,用对能量的需求和驾驭能力作为综合性的指标进行衡量,这些文明可分为三个级别:I型文明:只能驾驭其所在行星上的能量。行星上的能量包括行星自身所拥有的能量和母恒星传送到该行星上的能量。Ⅱ型文明:可以驾驭所在的恒星系统内的所有能量,其中最巨额的是母恒星发出的辐射能。Ⅱ型文明使用能量的功率大致是I型文明的100亿倍。III型文明:可以驾驭所在星系中所有恒星的能量。其使用能量的功率大致又是Ⅱ型文明的1000亿倍。Ⅰ型文明可借助“太阳帆”利用母恒星的光实现行星际旅行科学家设想围绕太阳的“戴森球”可以吸收利用整个太阳的光这种对宇宙文明三个级别的分类,已广为科学家和公众所接受。根据这个标准,地球人现今的文明水平显然还只是尚未充分发达的I型,据美国天文学家卡尔·萨根的意见,大致只有0.7的I型文明,因为人类甚至还未能充分利用地球上的能源。如果能掌握整个地球上的能量,人类就达到了I型文明的水平。未来,如果人类发展到可以掌握整个太阳系的能量,那就进入Ⅱ型文明了。在外星文明世界中,有不少文明的水平也许还不及我们,可能还处于石器时代或青铜器时代,但也有可能很多外星文明已经远远超越人类的地球文明了。假如我们在地球上竟然看到了“外星人”,那么因为他们能够来到这里,就一定要比我们聪明得多,高明得多,他们的文明水平很可能已经超过了I型,达到了Ⅱ型!在火星上采矿的想象图 威尔逊,威尔逊罗伯特·威尔逊(1936—?)生于美国休斯敦,毕业于莱斯大学,在加州理工学院获得博士学位。此后他到贝尔实验室工作,在那里与彭齐亚斯一起发现了宇宙微波背景辐射,并因此获得1978年诺贝尔物理学奖。后来他主要研究毫米波天文学及星际分子谱线等。 托勒玫,托勒玫托勒玫(约100—170)很可能是古希腊人的后裔,本人是罗马帝国的臣民,也是古希腊亚历山大里亚学派的最后一位著名天文学家。他多才多艺,出版了名著《天文学大成》,创建了托勒玫地心说;著有8卷本的《地理学》,并首创用原始的经纬度来表示一系列地方的位置;还出版了5卷本的《光学》。 托尔曼,托尔曼理查德·托尔曼(1881—1948),美国数学物理和物理化学家,加州理工学院著名教授,兼有实验和理论才华,特别擅长统计力学。托尔曼对爱因斯坦的振荡宇宙模型提出质疑,导致这种理论模型在20世纪60年代后不再流行。托尔曼(左)和爱因斯坦(右) 望远镜发明之前天文学家怎样工作,望远镜发明之前天文学家怎样工作望远镜发明之前,天文学家的主要工作是计量时间,观测天体的方位。在中国,最古老的天文仪器是西周初期问世的圭表。它分为圭和表两部分。圭沿正南北方向水平放置,而表则竖立在圭的南端,并向头顶方向延伸。表的高度一般为“八尺”,顶部有一圆孔。正午时阳光射入圆孔,会在圭面上留下孔影。冬至时,在圭面上孔影离表底部的距离最长;夏至时则距离最短。中国古代把圭面上孔影最长的冬至到下一年冬至的时间间隔定为一回归年。圭表主要是用来计量时间的,而中国古代测量天体坐标位置常用的仪器是浑仪,它由瞄准待测天体的窥管、反映各种坐标系统的读数环、支承结构和转动部件等构成。当窥管对准待测天体后,就可以从多组环圈读出天体的几种坐标。北宋元祐年间,苏颂、韩公廉制作了元祐浑仪。元祐浑仪后来安装在他们两人在元祐七年(1092年)建成的水运仪象台中,该台高12米、宽7米,分为上、中、下3隔。上隔放元祐浑仪,中隔放浑象(可用于演示天象,类似现今的天球仪);下隔的前部是一个由木偶出入报时的五层木阁,后部则是均匀挂满36个水斗的巨大枢轮,作为动力装置。这一动力装置不仅能驱动五层木阁中的木偶出入报时,而且还能使元祐浑仪的窥管以及浑象每过几分钟转过一个角度,从而起到跟踪天体运动的作用。元祐浑仪的屋顶可以开启,已开创了现今天文台活动屋顶的先河;而它的窥管能间歇性地跟踪天体,则是现代望远镜中转仪钟的祖先。可见水运仪象台的研制者何等聪慧!陈列在北京古观象台的圭表第谷正在用墙象限仪观测16世纪晚期,丹麦天文学家第谷在汶岛建立了天文台,安装了自己精心设计的十多台古典天文仪器。其中最著名的一台是结构独特的墙象限仪,它安装在一堵正南北方向的墙上,主要部件是一个半径1.8米、刻度精细的90°铜圆弧,其上有一瞄准器,观测者可以通过它测定南侧墙的上部长方形孔中所见的星的位置。这台墙象限仪可测得天体过子午圈时的地平高度,即天体方向对地平面的倾角。第谷研制的古典天文仪器结构精细,天文观测的精度很高。后来德国天文学家开普勒利用第谷留下的观测资料,得出了著名的行星运动定律。 为什么会下陨星雨,为什么会下陨星雨夜晚,常常能见到天空中流星一闪而过,产生这种现象的流星体绝大多数都只有针尖般大小。流星体与大气撞击、摩擦、燃烧发光的同时,已成为灰烬。如果流星体比较大,没有燃烧完,其残余部分坠落到地面附近时,又发生崩裂,大大小小的石块之类的东西就落到地面上,成为陨星。一次坠落的陨星比较多的话,就被称作陨星雨。1976年3月8日,一场世界罕见的陨星雨降落在我国吉林省境内。那天下午3时许,一颗有好几吨重的陨星,在飞速坠入吉林市地区上空时,由于与稠密的大气层相撞而燃烧、发光,形成一个耀眼夺目的大火球。火球很快分成一大两小,由东向西鱼贯前进,并发出巨雷般的爆裂声和隆隆回响,雷声未停,大小陨星纷纷落地,像雨点般陨落在吉林市北郊和永吉县、蛟河县一带,成为举世罕见的吉林陨星雨。吉林陨星雨是世界上分布最广、数量最多、质量最大的一次极其罕见的陨星雨。“雨”区在东西方向上延伸达70千米,南北宽8千米多,面积达500平方千米。从事此项研究的工作人员在短短几天内,就收集到了100多块质量超过500克的陨星,至于较小的陨星碎块和碎屑,简直是无法计数。这次坠落的陨星总质量在2600千克以上。其中,最大的“一号陨星”,是有史以来世界上收集到的最大的石陨星,它有1770千克。这块陨石降落在永吉县桦皮厂乡范围内。关键词:陨星陨星雨 为什么会出现狮子座流星雨,为什么会出现狮子座流星雨你看见过流星雨吗?1833年11月17日夜晚,盛大的狮子座流星雨景象十分壮观:流星像暴风雨般持续不断地从狮子座朝四面八方辐射开来,一连好几个小时,最多时每小时出现10万颗流星。有人估计,那天晚上出现的流星至少有20万~30万颗。从历史上狮子座出现第一次流星雨极盛算起,一共有15次,它们出现的年份是:公元902年、931年、934年、1002年、1101年、1202年、1366年、1533年、1602年、1698年、1766年、1799年、1833年、1866年以及1966年。从上面的记录,可估算出狮子座流星雨极盛周期基本上是33~35年。当然,其中也有不按规律的例子。那么,为什么极盛周期会是33~35年或是它的倍数?这就必须提到与狮子座流星雨联系在一起的1866年出现的“18661”大彗星了。这颗被命名为“坦普尔一特塔尔”的彗星的公转周期平均是32.9年,在它环绕太阳运动的过程中,除了将残余物质散布在轨道各处,形成狮子座流星群之外,特别密集在其运行轨道的一个比较窄的地段内。地球在每年11月中旬穿越“18661”彗星和狮子座流星群的轨道,但由于“18661”彗星的公转周期是33年左右,地球不会每次都遇上那个密集区,而是每隔33年左右遭遇一次。这就是说,每年11月17日前后,狮子座流星群只有少量流星,而每隔33年左右,会有一次盛大表演。有的天文学家预报,2000年前后将出现一次盛大的狮子座流星雨,这就格外引起人们的关注。届时,它会如期出现吗?盛况又将如何?请你拭目以待吧。从1998年和1999年狮子座流星雨的情况来看,流星数远没有预报的那么多。据计算,2029年,狮子座流星雨的母体坦普尔一特塔尔彗星与木星相距很近时,有可能在木星巨大引力的作用下,偏离原来轨道,这样的话,狮子座流星雨将会在不久的将来消失。关键词:狮子座流星雨彗星 为什么会发生内行星凌日现象,为什么会发生内行星凌日现象有一种叫做“凌日”的现象,不知你见过没有?只有内行星才有机会发生凌日,即水星凌日和金星凌日。它们距离太阳比地球要近,当它们运行到地球与太阳之间、即下合日的位置时,只要当时观测条件合适,看起来它们只是个在太阳圆面上缓慢地移动着的小黑圆点。这就是凌日现象。发生凌日的条件与产生日月食的条件是类似的,主要就是太阳必须是在内行星轨道与黄道的交点,或者交点附近很小的范围内。水星凌日:平均116天左右,水星就有一次下合日,但它的轨道与黄道之间有个7°的倾角,所以经常是水星从太阳的南面或北面通过,不发生凌日。太阳每年5月8日和11月10日前后,经过水星轨道与黄道的交点,在前一日期的前后3天内,或者后一日期的前后5天内,如果适逢水星下合日,就会发生水星凌日。水星凌日平均每个世纪只发生13次,11月的凌日次数大体上是5月凌日的2倍。20世纪总共有14次水星凌日,发生在5月的4次,11月的10次,最后2次的凌日日期是:1993年11月6日和1999年11月15日。金星凌日:2次金星下合日之间的时间间隔,即金星的会合周期,平均是584天,但是,并不是每次下合日时都会发生金星凌日。太阳经过金星轨道与黄道交点的日期,每年都在6月7日和12月9日前后,金星凌日只能发生在这2个日期前后几天的时间内。金星的会合周期比水星的会合周期长得多,发生凌日的条件也比较高,所以金星凌日的次数比水星要少得多。金星的5个会合周期差不多等于8年,152个会合周期非常接近243年,在其轨道与黄道的同一个交点附近相隔8年发生两次凌日之后,再在这个交点附近发生凌日是在243年或235年之后。20世纪里,一次金星凌日也没有,下次的一对凌日分别在2004年和2012年。 为什么会发生日食和月食V5,为什么会发生日食和月食V5月球围绕着地球旋转,同时,地球又带着月球绕太阳旋转。日食和月食就是由于这两种运动所产生的结果。当月球转到地球和太阳的中间,而且这三个天体处在一条直线或近于一条直线的情况下,月球挡住了太阳光,就发生了日食;当月球转到地球背着太阳的一面,而且这三个天体处在一条直线或近于一条直线的情况下,地球挡住了太阳光,就发生了月食。由于观测者在地球上的位置不同和月球到地球距离的不同,所看到日食和月食的情况也不同。日食有全食、环食、全环食和偏食;月食有全食和偏食。发生日食时,月球遮住了太阳,会在地球上留下影子。站在地球上被月球本影所扫过的地方,就完全看不到太阳,这叫做日全食;而站在地球上被月球半影所扫过的地方,看到太阳被月球遮住了一部分,这叫做日偏食。有时,由于月球离地球的距离不同,发生日食时,月球的影子不到达地面,那么在被月影延长线所包围的区域内,人们还能看得见太阳的边缘,也就是说月球只遮住了太阳的中心部分,这种现象叫做日环食。日全食和日环食阶段前后还能看到日偏食。在更难得的情况下,一次日食过程中,由于月球到观测点距离的变化,有些地方可以看到日全食,有些地方可以看到日环食,这就称为全环食。发生月食时,当月亮部分进入地球的阴影(本影)时,这叫做月偏食;而当月亮全部进入地球阴影时,这就叫做月全食。有一条规律我们可以记一记:日食总是发生在新月朔日,月食总是发生在满月望日。通常,一年里至少会发生两次日食,有时也会发生三次,最多会发生五次,不过这机会很难碰到。月食,每年大约会发生一两次,如果第一次月食发生在这年的1月初,那么,在这一年里可能会发生三次月食。没有日食的年头是没有的,可是没有月食的年头却常有,大约每隔5年左右,就有1年是没有月食的。既然日食比月食的次数多,为什么平时我们看见月食的机会要比日食多呢?对整个地球来说,每年发生日食的次数的确比月食多,但是对于地球的某一个地方来说,见到月食的机会却比日食多了。这是因为每次发生月食时,半个地球上的人都能见到。而发生日食时,只是处在比较狭窄的地带内的人们才能见到。日全食更是难得一见,对某个地方来说,大约平均200~300年才能见到一次。在上海,2009年7月22日可以看到一次日全食;在北京,就要等到2035年9月2日才可以看到。关键词:日食月食日全食日偏食日环食月全食月偏食半影本影 为什么会发生日食和月食,为什么会发生日食和月食月球是地球的卫星,围绕着地球旋转;同时,地球又带着月球绕太阳旋转。日食和月食就是由于这两种运动所产生的结果。当月球转到了地球和太阳的中间,这三个天体处在一条直线或近于一条直线的情况下,月球挡住了太阳,就发生了日食。当月球转到地球背着太阳的一面时,这运个天体处在一条直线或近于一条直线的情况下,地球挡住了太阳,就发生了月食。因观测者在地球上的位置不同和地球离太阳距离的不同,所看到的情况也不同:日食有全食、环食和偏食;月食有全食和偏食。日食时,如下图地球上1?2间的人们看到整个太阳被月球所遮住,也就是说在地球上为月球本影所扫射的地方,就完全看不到太阳了,这叫做日全食。而在3?14?2间的人们,也就是说地球上为月球半影所扫射的地方,看到的情况是太阳被月球遮住了一部分,这叫做日偏食。2?4和1?3地区,越近本影区,偏食程度越大。另外还有一种情况,如果月影不能达到地面,那么在被月影延长线所包围的区域内,人们还能看得见太阳的边缘,也就是说月球只遮住了太阳的中心部分,这种现象叫做日环食。日全食和日环食前后还能看到日偏食。当月亮部分进入地球的阴影(本影)时,这叫做月偏食;而当月亮全部进入地球阴影时,这就叫做月全食。有一条规律我们可以记一记:日食总是发生在新月朔日,月食总是发生在满月望日。还有,由于月球是跟随地球自西向东运行的,所以日食是从西边开始的;月食是从东边开始的。 为什么会发生长达大半个世纪的火星“运河”之争,为什么会发生长达大半个世纪的火星“运河”之争1863年,意大利天文学家塞奇用望远镜观测发现,火星上有些区域比较亮,有些区域却相当暗。其中有的暗区很宽阔,有的却很狭窄。塞奇觉得这就像地球上的海洋很广阔,河流很狭窄,所以他把火星上那些又窄又暗的特征称为“水道”。观测火星最好的时机是“大冲”。当火星和地球在太阳的同一侧,地球恰好在火星和太阳之间时,火星离地球最近。这种情况称为火星冲日,简称“冲”,平均每2年又49天发生一次。火星每次冲日时,同地球的距离并不完全相同。每隔15年或17年,会发生一次火星同地球靠得特别近的“大冲”。那时这两颗行星可以接近到约5600万千米,成为在地球上观测火星的最佳时机。1877年火星大冲前后,另一位意大利天文学家斯基亚帕雷利使用更好的望远镜仔细观测,也发现火星上有不少暗线把较大的暗区连了起来,就像地球上的海峡连通着大海。他也用意大利语把这些暗线称为“水道”,不料人们在译成英语时却误译成了“运河”。火星的“冲”和“大冲”运河是人工开凿的。火星上如果有“运河”,那就一定有“火星人”。科幻作家们更是想象火星上有一个正在衰亡的种族,它们企图依靠巨大的运河网尽量调用那些面临枯竭的水。这类科幻小说中,最著名的是英国作家威尔斯在1898年出版的《两个世界的战争》。事实上,坚持认为自己观测到了火星运河的天文学家是少数。其中最突出的是美国天文学家洛厄尔,他在1906年和1908年出版了两本很受欢迎的书:《火星和它的运河》以及《火星,生命的居住地》。但是,另一位以目力敏锐著称的美国天文学家巴纳德却无论如何也看不出火星上有“运河”。他指出那纯粹是视觉错误:当人眼竭力注视远方难以辨认的物体时,常会把许多不规则的小暗点误连成一条条直线。洛厄尔正在观测1913年,英国天文学家蒙德做了这样的实验:他在一些圆内画了许多模糊而不规则的斑点,然后让一些小学生站在远处观看,并将看到的形象画下来。结果,他们画的就像是斯基亚帕雷利的火星图。火星运河之争,直到人类进入空间时代才平息下来。20世纪六七十年代,美国发射的几艘“水手号”宇宙飞船从火星附近拍摄的大量照片,都没有任何运河的迹象。1976年夏季,美国的“海盗1号”和“海盗2号”宇宙飞船在火星上登陆。它们看到的只是一片荒凉。原来,火星运河只是各种地貌特征加上想象力的产物。争论结束了,这时离斯基亚帕雷利最初的观测正好是一个世纪。 为什么会有日食和月食,为什么会有日食和月食太阳、地球和月球的结合非常美妙,给我们带来了日食、月食这样壮美的天文现象。古时候,当日食或者月食发生的时候,人们会恐慌或迷茫,认为它们会带来灾祸。后来人们了解到,日食和月食都是有规律的天文现象。当月球运行到地球与太阳之间时,会遮挡住太阳,形成阴影。阴影可分为本影、伪本影和半影。在本影区,太阳被完全遮挡,看到的就是日全食;在半影区,太阳光只被部分遮挡,看到的就是日偏食;而在伪本影区,太阳的中心被遮挡,但从太阳边缘射来的光未被遮挡,所以看到的是日环食。日食发生时,月球的影子会在地球表面划过一条日食带,在这条日食带内的人们就能在不同时间内欣赏到日食。日偏食全过程,2012年5月21日摄于上海交大2008年8月1日新疆地区日全食食甚时的照片还有一种非常特殊的日食现象,即日全环食。这种日食发生的时候,在日食带中的某些区域可以看到日全食,而某些区域的人们看到的是日环食。中国是世界上最早对日食进行观测和记录的国家之一,最早的日食记录距今已有4000多年。相似地,当地球运行到月球和太阳之间的时候,月球进入了地球的影子,就发生月食现象。月食分为月偏食、月全食以及半影月食。由于地球的投影比月球的角直径要大很多,因此没有月环食。最美丽的月食现象当属月全食,月全食是月球完全进入地球本影而造成的现象。月全食时,整个月球呈现出古铜色。在星空的映衬下显得尤为漂亮。月全食发生前后也都会经历月偏食过程。月偏食是月球部分进入地球本影区域时发生的现象。半影月食发生的时候,月球表面亮度变化不大,不易被人们所察觉。尽管日食、月食每年发生的情况不尽相同,但经过长期的观测、记录和计算,人们还是总结出了日食、月食的规律。2000多年前的巴比伦人就发现了“沙罗周期”,约为6585.32天,即18年零11天左右。“沙罗”是拉丁文“重复”的意思,因为每过一个沙罗周期,月球就会再次回到与地球和太阳的相对位置相同的同一点。也就是说,如果在某一时刻发生了日食或月食,那么经过一个沙罗周期,又会再次发生日食或月食。但由于沙罗周期有0.32天的“零头”,因此如果一个地方发生日食或月食,要经过三个沙罗周期,也就是约54年后的同一时刻,日月食才会在此地再次发生。沙罗周期实际上是月球运行的三种周期:朔望月(月相盈亏的周期)、交点月(月球回到其公转轨道平面与黄道平面交点的周期)、近点月(月球回到近地点的周期)的公倍数。在中国汉代的《太初历》中也发现了一个日食、月食周期,称为“三统历周期”,为3986.629?65日,这与146.5个交点月大致相等。如今,科学家可以更详细地计算出何时何地可以看到何种日食或者月食现象。这个时间甚至比我们用的手表还要准确呢。 为什么会有柯伊伯带,为什么会有柯伊伯带早在20世纪上半叶,天文学家柯伊伯等人就猜测在太阳系的外围存在一个由遥远的天体组成的带,后人将其命名为柯伊伯带。1992年,天文学家终于发现了第一个柯伊伯带天体,它绕太阳公转的轨道完全处于海王星轨道之外。按照目前的理论,太阳系的行星形成于原始气体尘埃盘中。尘埃通过吸积先长成星子。它们是从尘埃到行星的中间阶段。当盘中某些区域的物质太少,因而无法形成行星的时候,这些星子就会保留到今天。这很有可能就是柯伊伯带的成因,由于其物质密度较低且位于如此远的距离,其中的天体在比冥王星还小的时候吸积过程就停止了。然而,这个大的框架并不能解释观测到的一些细节。例如,柯伊伯带天体的总质量非常小——大约只有地球质量的1/10,而理论预期的值是观测值的100多倍。为了解释这些消失的质量,有些人提出,柯伊伯带天体由于相互碰撞变成了尘埃,进而在太阳光的推动下被驱逐出了太阳系。其他人则认为,柯伊伯带天体原先形成于现在海王星轨道附近,后来才迁移到了现在的位置,而且原始柯伊伯带中的物质几乎已经被清空,只留下了极少量的天体。柯伊伯带质量的缺失并不是唯一的谜题。由于离开太阳系中其他天体都比较远,而且也没有遭遇过大天体的强引力扰动,所以柯伊伯带天体被认为应该拥有近似圆形并且和太阳系行星共面的轨道。但事实上,很多柯伊伯带天体有着大椭圆的轨道,相对于行星的轨道面也具有较大的倾角。一些行星科学家的观点是,这些天体形成于更靠近太阳的地方,原始海王星的向外迁移而引发的近距离引力交会,将这些天体向外推到了现在的位置。如果当初在现在海王星的外侧存在一个总质量更大的天体带,那么海王星将会迁移到比现在更远的地方,进入现在的柯伊伯带区域。 为什么会有那么多的UFO,为什么会有那么多的UFOUFO,是英文UnidentifiedFlyingObject的缩写,是“不明飞行物”的简称。任何一个身份尚未识别、来源未被判明的空中飞行物体,都可以被称为UFO。当你看到某一房顶上空的不远处忽然闪过一个光点、光团甚至黑影,在还未认清是什么东西时,它又一下子迅速消失了,在尚未探明这个飞行物或现象的起因之前,你完全可以把它称作UFO。它可能是一架飞机,也可能是一个风筝;可能是一颗流星,也可能是一颗人造卫星;可能是一只飞鸟,甚至可能是一个人影;当然也不排除飞碟和外星人的可能。因此,UFO是一个包含范围极广的概念。它可以分为四大类:(1)地球上的自然现象,如各种大气光学现象、地震光现象、极光现象、生物发光现象等。(2)地球外的自然现象,即天文现象,如流星、彗星、月光和某些亮星等。(3)地球上的非自然(即人工)现象,如飞机、火箭、卫星、飞艇﹑风筝、孔明灯、地面激光等。比如2011年8月20日中国许多地方观测到的气泡状UFO,就是某个航天器在太空中排放燃料而形成的。近些年来,还有光学和数码摄影中出现的许多幻象被报告为UFO,比如照相机镜头中因为多层镜头的反射和折射造成的“鬼影”(眩光)。“罗斯维尔事件”曾被认为是一次飞碟坠毁事件。图为罗斯维尔博物馆中的外星人“尸体”。但后来证实这些都是穿凿附会的想象(4)地球外的非自然现象,即可能来自外星智慧生物或“外星人”的飞行器,也就是所谓的“飞碟”事件。任何一个不明飞行物,在被辨认之前都可以被称为UFO。但一旦被识别,就必须、也只能归属于上述四类中的某一类。当然,还有一种情况,就是人类在特殊情况(比如过分紧张、神经或精神疾病时)出现的幻觉和一些骗子制造的骗局。有一些流传很广的照片,后来就被证明是有意伪造的。20世纪60年代,人类进入了空间时代,日新月异的太阳系空间探测成果大大开拓了人们的视野,激起了人们对地外生命和地外文明探索的强烈兴趣。80年代初,国际上的飞碟和UFO热潮又开始涌入中国,更引发了国内公众和媒体对飞碟和UFO的高度热情。从此,人们对太空、对天空的事物和现象也就更加关注了。诚然,人们不可能立即就看清并理解所有突然发生的、奇异的、罕见的空中事件。它们在被识别之前,全都可以被称为UFO。但是,有人却有意无意地把这些UFO事件与“飞碟”、“外星人的飞行器”联系起来,进而被渲染、被夸张,闹得沸沸扬扬。这就是用猜想的“已知”来替代实际的“未知”了。 为什么农历没有闰春节,为什么农历没有闰春节如果农历有闰正月,我们就有两个春节了!可惜从来没有这样的好事。事实上,农历非但没有闰正月,连闰十一月和闰十二月都没有。因为地球环绕太阳的公转运动在公历1月3号(过近日点)前后速度最快。而太阳在星空背景上的运行正是地球公转的反映。因此,在1月3号前后,太阳在黄道上的移动速度也最快,以至于每过1个节气,即每运行15°,只需14天左右。这样,两个中气之间的间隔比一个阴历月份还短,所以决不会出现没有中气的月份。农历的十一月、十二月和一月,大致相当于公历的12月、1月和2月,这些月份,正是地球公转速度最大的时候。在这些月份没有农历的闰月也就容易理解了。阳历的1年比12个朔望月多11天,而二十四节气是根据回归年划分的 为什么冥王星和冥卫一曾被看成“双行星”,为什么冥王星和冥卫一曾被看成“双行星”冥卫一是冥王星最大的卫星,直径为1200千米,超过冥王星直径的一半,质量为冥王星的1/10。冥卫一同冥王星仅相距19?130千米,相当于月地距离的1/20。冥卫一每6天9小时17分钟环绕冥王星公转一圈,这恰好与冥王星的自转周期完全相同,而且冥卫一的公转轨道平面又与冥王星的赤道平面正好重合,这就使冥卫一永远固定在冥王星赤道上空的某一点,既不上升也不下落,就像我们地球赤道上空的同步人造卫星一样。在整个太阳系中,像冥卫一这样的天体同步卫星至今还没有发现第二颗。同时,冥卫一还始终以同一面朝着冥王星,因此,它们就像两个人“手拉手、面对面”地跳舞,谁也看不见谁的后脑勺,这在太阳系中又是独一无二的。冥王星和冥卫一互相绕转的轨道冥卫一各方面都和冥王星相差不多,而且它们又挨得很近,所以它们不太像“主仆”,倒像是“兄弟”。不少天文学家曾因此认为,与其说冥王星和冥卫一是一个“行星—卫星”系统,还不如把它们当成“双行星”更好。那么,如今是不是可以称它们为“双矮行星”了,你说呢? 为什么利用卫星可以进行地球资源勘测,为什么利用卫星可以进行地球资源勘测用来勘测和研究地球自然资源的卫星称为地球资源卫星,它是应用卫星中重要的一种。目前人类面临的众多问题中,最重要的莫过于食物、环境和能源了。对这些问题的解决,航天技术是大有可为的。地球资源卫星安装有各种遥感设备(包括多光谱扫描仪、可见光和红外辐射计、微波辐射计等),能获取地面各目标物辐射出来的信息,也能接收由卫星发出的经地面目标物反射的信息,并把这些信息发送给地面系统。这些信息统称为光谱特性。地面系统对地球资源卫星进行跟踪、测量,并接收、记录和处理卫星发来的图像和数据,依用户的需要对这些资料进行加工处理,然后分送给服务系统。地质、测绘、海洋、林业、环境保护等许多部门,都需要地球资源卫星提供资料。利用地球资源卫星,不仅“看”得广,还能“看”得深。用它可以发现人们肉眼看不到的地下宝藏、历史古迹、地层结构,也能普查农作物、森林、海洋、空气等资源,还能预报和鉴别农作物的收成,考察和预报各种严重的自然灾害。目前全世界有100多个国家和地区利用了这种卫星遥感资料。地球资源卫星分为两类:一是陆地资源卫星,二是海洋资源卫星。地球资源卫星一般采用太阳同步轨道运行,保证卫星对地球上的任何地点都能观测到,又能使卫星每天同一时刻飞临某个特定的地区,实现定时勘测,是个名副其实的“太空勘察员”。除专门的地球资源卫星外,气象卫星等其他遥感类卫星和航天飞机、宇宙飞船、空间站等载人航天器,也可进行地球资源的勘测工作。地球资源卫星问世已20多年,它对人类的贡献功不可没。关键词:地球资源卫星卫星遥感 为什么利用航天技术能进行考古,为什么利用航天技术能进行考古大家知道,考古是一门需要极其耐心、细致观察的学科。那么,为什么在高高的太空中,利用航天技术也能进行考古呢?其实,卫星遥感技术的发展,已成为现代考古有力的帮手。我们知道,考古中有一项重要的工作,就是寻找古代遗址。利用卫星遥感技术,可以从太空对地球表面进行可见光、红外线和微波辐射的观测,将观测到的信息送入大型计算机,经数字化图像处理后,就可以为人们呈现一些在地面上人们难以获得的考古资料。这种考古手段就是利用航天技术进行的航天考古。航天考古具有视野开阔、信息量大、宏观性强的优点。打个比方,你站在近处观看一幅笔触粗矿的梵·高的油画时,可能只看到局部花花绿绿的色彩,看不清整幅画的主题,也无法欣赏整幅画的魅力。如果你退后几步,拉开了与油画的距离,你马上就会觉得,画面上的景物变得清晰起来,品味出艺术大师的高超技艺。一张由卫星拍摄的地球照片,就像在太空看一幅巨型油画,它覆盖的面积达1亿平方千米。航天考古技术还分无源遥感技术和有源遥感技术两种。广泛使用的陆地影像卫星采用的是无源遥感技术。这种卫星本身不发射电磁波,而是接收和拍摄各种光谱的地面影像。埃及利用“陆地卫星1号”探测史前或有史时期的地貌和岩体,在底比斯附近挖掘出了法老的地下陵墓。1984年,科学家利用“陆地卫星1号”上的多光谱红外探测器能识别出隐埋古物的特性,在尤卡坦半岛的热带丛林中,发现了玛雅文化的遗址。影像雷达是一种有源航天遥感考古工具。它能主动发射微波,并靠接收回波来进行遥测。影像雷达对植被和土层有一定的穿透力。利用这种技术,美国航天局在危地马拉的热带丛林中,发现了隐蔽在密林中的星罗棋布的玛雅时期古代农田的遗迹。关键词:遥感技术考古航天考古 为什么南极洲的陨石特别多,为什么南极洲的陨石特别多1969年,日本的南极冰川科考队在南极的大和山一个很小的区域内发现了9块陨石,而这些陨石居然是6次不同的坠落事件中分别落下的。经过仔细研究,日本科考队掌握了南极地区的陨石分布规律,几年内就在大和山发现了上百颗陨石。美国科学家闻风而动,于1976年也派出陨石搜索队到南极。他们一到达南极洲阿兰山附近,就发现了11块属5种不同类型的陨石。继日本、美国之后,欧洲一些国家、中国和韩国的南极科考队也将寻找陨石作为常规性工作任务,成果斐然。截至2012年初,已经有37?000颗以上的南极洲陨石获得了独立命名,占全球已命名陨石量的70%。铁陨石的切面,半透明部分为橄榄石南极洲能发现那么多陨石,原因何在呢?南极洲是地球上最寒冷的地区,也是地球上最干燥的大陆。坠落该地的陨石,受到的风化作用小,很容易保存数万年,甚至上百万年。而在其他大陆,坠落地面的陨石,其表观特征在几年到几百年内就会风化殆尽,即使在最特殊的热带沙漠环境也无法将陨石保留超过10万年。此外,南极洲大部分地区冰雪覆盖,冰上的可疑物体很可能就是陨石。而在其他大陆,陨石和岩石土壤混合在一起,不如在南极容易辨认。不过,南极陨石储量惊人的最大功臣还是“蓝冰区”。冰川在从南极大陆向海洋移动的过程中,受到山脉阻碍,被挤在山前停滞不动。强烈的南极下降风侵蚀着冰川表面,发生风蚀的地区就形成了“蓝冰区”。顾名思义,蓝冰区较之白雪皑皑的南极大陆是呈蓝色的。广袤的冰川裹挟着散布在上面的岩石,慢慢地聚集到山前,南极下降风又使得其中的岩石碎片显露出来。科学家可以通过卫星影像发现这些蓝冰区域,并前往搜寻,让人类陨石库中的标本数量翻了番。值得一提的是,1961年签署的《南极条约》规定:在南极洲进行的任何考察活动不能以商业为目的;从该洲找寻的所有地理样品只能用于科学研究。因此,南极洲的陨石都被保存在科研机构中,没有因为私人搜寻或转售而流失。2013年2月15日,一颗陨石向俄罗斯车里雅宾斯克地区坠落 为什么可以利用微波背景辐射测量宇宙的几何形状,为什么可以利用微波背景辐射测量宇宙的几何形状宇宙微波背景辐射犹如宇宙诞生38万年时的一张快照,它携带了早期宇宙的许多信息。通过理论计算人们发现,原始的不均匀性在38万年里只能传播有限的距离,这段距离在地球上看来的张角有多大呢?这与宇宙空间曲率有关。如果宇宙空间像欧几里得几何那样是平直的话,那么这段距离在天空中所占的角度大约是1°。如果这个角度小于1°,那就表明宇宙空间像马鞍面一样曲率是负的;如果大于1°,那么空间就像球面一样曲率是正的。从20世纪末到21世纪初,科学家用高空科学气球和卫星对宇宙微波背景辐射进行了大量观测,精度也越来越高。所有的结果都表明,宇宙微波背景辐射存在微小的各向异性,而且在相差1°的方向上这种差异最为明显。这正好符合欧几里得几何,说明在目前的测量精度下,宇宙的几何形状是平直的,空间曲率为零。 为什么可以用航天飞机发射和回收卫星,为什么可以用航天飞机发射和回收卫星航天飞机有好些用途,其中发射和回收卫星,是它的重要使命。太空中有成百上千颗人造卫星,时刻在为人类服务。但要把卫星送入太空,不是一件容易的事情,通常是采用多级运载火箭来发射。制造一枚运载火箭,从试验研究、设计制造到装配发射,不但要花很长的时间,还要耗费大量的人力、物力和财力。一枚大型运载火箭,价值都在几千万美元以上。不过最为遗憾的是,运载火箭只是一种一次性使用的工具。一旦把卫星送入轨道后,它自身的一部分会变成“太空垃圾”长留太空,其余部分则坠入大气层化为灰烬。要发射一颗卫星,就要制造一枚火箭,有时为保险,还要制造备用火箭。这需要多大的代价呀!因此,就是一些富有的航天大国也不堪负担,时时去寻找新的出路。航天飞机的出现,为卫星发射新辟了路径。因为它运行在近地185~1100千米的轨道上,那里几乎没有重力,因而施放卫星只需要比地面上小得多的推力就行了。加上航天飞机有高达30吨的运载能力,完全可以把各种大小的卫星先装入机舱,再带到太空中去发射。这就好比把地面的卫星发射场,搬到了太空中的航天飞机上。卫星从航天飞机弹射出来后,再让卫星上的发动机点火工作,将卫星送入预定的位置。科学家曾算过一笔账,由于航天飞机可以多次重复使用,用航天飞机发射卫星的费用,还不到用火箭发射的一半,你看这多划算。同样的道理,航天飞机也可以在低地球轨道捕捉和修理失效的卫星。太空中那些昂贵的卫星,有时也会突然损坏,或未能进入预定轨道,或因“服役”期满而停止工作。那些因某个零部件损坏而“短命”的卫星,如让其在太空中“流浪”,真是极大的浪费。此时,航天飞机利用机动飞行,去接近卫星,实行“上门服务”,就地“诊断修理”。有些卫星实在无法修理,就带回地面“住院治疗”。这些“绝活”,绝非是运载火箭所能干得了的。1984年,“挑战者号”航天飞机在太空中,首次修理好了“太阳峰年号”太阳观测卫星,开了航天飞机修理卫星的先河。1993年和1997年,又有航天飞机两次在太空中修理哈勃望远镜,使它更加“眼明心亮”。我国长征火箭发射的第一颗卫星——“亚洲一号”通信卫星,也是1984年航天飞机从太空中回收下来的美国“西联星6号”通信卫星,它因末级发动机故障未能入轨,在太空中“流浪”了大半年。航天飞机用来发射和回收卫星,开创了航天器应用的一个新时代。关键词:航天飞机卫星发射卫星修理 为什么回归年与恒星年不一般长,为什么回归年与恒星年不一般长平常我们说,地球绕太阳公转一周是一年,这是一种比较简单的说法。这里没有讲清楚,所说的年指的是什么“年”?难道还有好几种年吗?是的,最常提到的是回归年和恒星年。太阳从春分点出发,再次回到春分点,就是一个回归年。回归年平均长365.24220日,即365日5时48分46秒。回归年是一种很重要的基本时间单位,在编制历法的时候是绝对不可少的,我国历代的天文学家和制订历法的学者,都十分注意提高测定回归年的精确度。公元5世纪时,南北朝时代的南朝科学家祖冲之,在创制的《大明历》中,把一个回归年定为365.2428日,这个数值比现在测定的只差52秒钟。公元12世纪,我国宋代天文学家杨忠辅创制的《统天历》以365.2425日为一个回归年,与实际相比,只大0.0003日,约26秒。而明代天文学家邢云路于17世纪初提出一个回归年长度为365.242190日,与现代推算得的精确值相比,一年只差2.3秒。这些精密的测量值都是当时世界的先进水平。至于恒星年,那才是真正的地球绕太阳公转的周期,平均长365.25636日,即365日6时9分9.5秒,比回归年长约20分23秒。前面说过,回归年是以春分点为依据的,而春分点每年在黄道上向西移动一小段距离,好像是在迎着太阳前进,而恒星年是以无显著自行的恒星为标准的,这就造成了恒星年比回归年略长的结果。 为什么好些太阳系天体上都有环形山,为什么好些太阳系天体上都有环形山300多年前,当通过望远镜第一次看到月球上的环形山时,天文学家简直不敢相信自己的眼睛,难道这就是那明镜美玉般的月亮吗。然而面对科学的事实,当时也只能承认这种碗状的坑穴是月球上所独有的特殊地形。近二三十年的空间探索,天文学家们不禁大吃一惊:原来环形山并非是月球的“专利”,而是几乎遍布所有具有固体表面的行星和卫星上。从空间传回来的照片可以看出,水星和月球差不多,它那里重叠交错地密集着大量的环形山。金星上也隐约可见环形山,然而与月球相比要稀疏多了。火星和它的两个卫星上都有环形山,在火星上,满目坑穴的地段几乎占它整个表面的一半。木星的卫星差不多都是瘢痕累累的面孔,从木卫一到木卫五一个比一个环形山更多更密,尤其是木卫四,表面环形山密度之大完全可以与水星和月球媲美。土星以及天王星的卫星上,全都程度不同地存在着环形山。甚至在哈雷彗星的彗核上,也发现了环形山的踪影。环形山不仅天上有,当然我们居住的地球也不会例外。近年利用人造卫星等先进手段,在地球上已经发现100多个环形山状的坑穴。关于环形山的由来,过去曾经众说纷纭,许多学说各持己见。经过对月球地质地貌的空间和实地考察发现,月球环形山周围的多层同心环壁,从环形山向四周辐射状分布的辐射纹,还有成串的环形山以及环形山凹地中央的山丘等,都是被陨星体撞击的明显特征,因此也是撞击成因的明证。有的月球环形山外形很像火山喷火口,月球上还分布着大量火山喷发留下的熔岩,又完全可以作为火山成因的证据。至此,对于月球环形山成因的看法,已基本上趋于一致:月球上绝大多数环形山为陨星撞击而成,少数尤其是直径很大的环形山口,大致都是火山喷发的遗迹。太阳系其他天体上存在环形山的情形与月球大体相同。由此我们不妨作出这样的推断:太阳系好些天体可能都是由同一个星云物质,在大体相同的时间和条件下形成,并且在它们演化历史的某个阶段中遭受了同样的劫难,也就是说,在那不稳定的阶段中,经历过火山活动和陨星体的反复轰击,终于造成了如今这般千疮百孔的模样。 为什么好多人都认为存在冥外行星,为什么好多人都认为存在冥外行星很多天文学家都相信,冥王星之外的寒冷空间里,可能还有颗第十大行星有待人们去发现。这种想法早在冥王星于1930年被发现之后就有了。天王星和海王星运动的理论和实际观测之间,存在着无法解释的差异,而冥王星太小,它不仅不能对天王星和海王星运动中的偏差负责,相反,它自己的运动中也存在着类似现象。太阳系最外3颗行星运动中的这类偏离,不少人认为是由尚未被发现的冥外行星的摄动引起的。有人作了精细的数学计算,结论是这颗假想中的行星是对已知几颗大行星的摄动作用实在太小太小,任何想凭理论上的计算和实际观测位置之间的微小差异,来判断未知行星的存在与否或算出相应的结果,简直是不可能的。不管怎么说,多少年来,从未有人断然否定冥外行星的存在,却是有越来越多的人从不同角度提出了它存在的可能性。特别是最近几年,随着天文观测手段和计算技术的飞跃发展,更为冥外行星的存在提供了全新的理论依据。有人作了这样的比较:太阳系里最大的2颗行星——木星和土星,质量分别只及太阳的1000多分之一和约3500分之一,已经知道分别有16颗和23颗卫星绕着它们在转。2颗次大的行星——天王星和海王星的质量,还要小一个数量级,只及太阳的22000多分之一和约2万分之一,也分别拥有不少于15颗和8颗卫星。太阳质量是九大行星质量总和的740多倍,却只有区区的9个大行星,实在太不相称了。太阳的引力很大,它引力所及的范围,估算不小于4500天文单位,有可能大到60000天文单位或更大些,而在这片相当辽阔的空间里,九大行星都“婚缩”在离太阳中心不超过50天文单位的区域里,实在太不合理了。显而易见,如果愿意的话,谁都可以把上面提到的那种对比,作为考虑问题的出发点,但不能就此证明太阳系内一定还有尚未被发现的新的大行星。我们需要的是更加站得住脚的理由和依据。有人将哈雷彗星轨道从1835年那次出现,回过去一直推算到公元295年,这1500多年当中,它曾回归过21次。结果表明,彗星过近日点的日期,实际的与计算的有明显差异。1835年的那次,实际的比理论推算的推迟了3天,后来1910年的回归又一次推迟了3天。科学家们发现,哈雷彗星过近日点的日期,大体上是以500年为周期而变化的。对此作出的解释是:当彗星运行到其轨道远日点附近的太阳系空间时,很可能我们正在寻找的那颗冥外行星,对它施加了摄动影响,这颗未知新行星的绕日公转周期约500年。在把彗星分成彗星族的情况下,至少有8颗彗星的轨道远日点,都集中在38.0~45.4天文单位范围内。它们明显地自成一族,却又似乎不与任何一个已知大行星相关,它们被称做“冥外第一彗星族”,假定它与某颗冥外行星有关。有趣的是,从一些彗星轨道情况来看,好像还有冥外第二、第三乃至第四彗星族,它们分别由5颗、4颗和5颗彗星组成。这么一来,冥外行星可能就不止一颗,而是有2颗、3颗、4颗,甚至更多颗。有待寻找的对象多了,寻获的机会也就多,许多人的兴趣更加被鼓了起来。对此持不同意见的也不乏其人,认为这种说法简直是耸人听闻,至少是为时尚早。如果在比冥王星远得多的太阳系空间,存在着一颗或者多颗未知行星的话,它们的表面温度一定是低到极点,亮度恐怕也是这样,光学望远镜很不容易观测到它的话,利用红外技术是一个合乎逻辑的设想。1983年1月发射成功的“红外天文卫星”,也被用来进行搜索冥外行星的工作,它也确实发现了些遥远的低温天体,但其中是否有我们期待的冥外行星,现在还很难说。早在1946年,一位法国科学家用了有点数学游戏味道的方法,来推算冥外行星的距离和周期。他得出的结果是:距离为77天文单位,周期677年。根据1833年以来天王星和海王星所受的摄动,一位美国天文学家得出:距离为101天文单位,周期为1019年,质量为地球的4倍。大家特别受到鼓舞的是,据报它的亮度大致为14星等,是目前的那些大望远镜有能力观测到和发现的,问题只是在于据说它现在正处于天蝎座银河最密集的部分。值得一提的是,冥王星的发现者天文学家汤博对于发现冥王星外行星的事也很感兴趣,这位现已80开外的老人曾花了14年的时间去搜寻冥外行星,仔细核査了70%以上的、新行星有可能出现的天区,但是一无所获。大家也许要问:究竟冥外行星是否存在?这在今天谁也无法肯定地下结论。除非它拫本不存在,如果确实有这么颗行星的话,那么,发现它将会是非常困难的。 为什么好多望远镜都要安装在高山上,为什么好多望远镜都要安装在高山上从夏威夷岛的希洛市乘车,沿着弯弯曲曲的山路行驶2小时,就到了太平洋的最高点——海拔4206米的莫纳克亚山顶。这里看不见一草一木,满目荒凉,在死火山口附近却耸立着8个白色圆顶。自1968年当地的夏威夷大学在此地设置60厘米望远镜以来,英国、法国、美国宇航局相继把自己的天文台搬到莫纳克亚山。这里的望远镜以光学望远镜为主,还有红外望远镜和射电望远镜,品种多彩多姿。目前世界最大的红外专用望远镜——英国的3.8米UKIRT望远镜就设在莫纳克亚山顶。到2000年以前将有12个望远镜设置在这里,其中包括美国加州大学的10米分割式光学望远镜(WMKT),美国国立光学天文台的15米新技术望远镜(NNTT)和日本的7.5米大型光学红外望远镜(JNLT),这将使得夏威夷的莫纳克亚成为世界最大的天文观测基地。为什么世界各国的天文学家要争先恐后地把自己最好的天文观测设备,安置在莫纳克亚山顶呢?这是因为夏威夷是举世公认的世界上三个最佳天文台址区之一。另外两个是南美智利的安第斯山区和北大西洋的加那利群岛,在前者建起了海拔2450米的欧洲南方天文台和海拔2500米的赛罗·托洛洛天文台,在后者兴建了海拔2426米的北半球天文台。莫纳克亚山比上述天文台高出近2000米,是世界上海拔最高的观测基地。莫纳克亚山位于北纬19°51′,西经155°29′。低纬度的辽阔水域和独立海岛上的高峰奇妙地结合,产生极佳的天文观测条件。首先,低纬度适宜观测南天星空。其次,6小时以上的晴朗夜晚占全年的68%,如果再加上“可能观测”的夜晚,可达83%,能与这个数相比的只有智利安第斯山区中的几个地点。第三,海拔高,温度低且稳定,因此山顶附近的大气透明稳定,湍流少,这样,天文观测的最大“天敌”——天体的“抖动”几乎没有。第四,这里的温度比通常情况低10%,来自天体的红外线和无线电波,被水分子吸收也少,这对红外望远镜尤其重要。第五,山周围完全没有居民区,夜天背景亮度极低,空气中尘埃也少,完全不用考虑灯光给天文观测所带来的危害。前面说过,另外两个世界最佳天文台址区也在高山上。事实上,近代的天文台大多都建在山顶。从夏威夷的实例中不难看出:天文台建在高山上,晚间气流沿山坡流动,对观测比较有利。同时高山上空气稀薄,大气抖动小,散射也小,空气干净透明,周围的光污染相对也小些。这就是为什么很多大望远镜要安装在高山上的原因。 为什么彗星看起来都是庞然大物,为什么彗星看起来都是庞然大物从地球人的眼光看来,太阳实在是个大得不得了的天体,它的体积足足有130万个地球那么大。可是,在太阳系全部天体中,即使完全依照体积大小来定名次的话,太阳也只能落得个“亚军”,“冠军”宝座无可争辩地属于彗星,它是当之无愧的。彗星的主体是彗核,它很难从彗头中明确地区分出来,直径也不大,小的才几百米,或者几公里,大的也不过几十公里到上百公里。在它围绕太阳公转的绝大部分时间里,它就是这么一个“其貌不扬”的普普通通的天体。当彗星越来越靠近太阳的时候,情况就大不相同了。彗星运行到离太阳约2个左右天文单位的距离时,从彗核蒸发出来的气体和被抛射出来的尘埃,形成彗发和彗尾。彗星离太阳越近,朦胧的彗发就越亮,包括彗发在内的彗头也越来越大;尤其是彗尾,更是异乎寻常地一股劲地扩展再扩展、延伸再延伸,使充分“发育”了的彗星成为一个诱人、漂亮和形状奇特的庞然大物,赢得了太阳系最大天体的“绝对冠军”称号。彗头的直径一般在5~25万公里间,保持最大彗头记录的1811年大彗星,其彗头直径超过180万公里,比太阳直径近140万公里要大得多。地球大气外的观测发现,某些彗星的彗发外面,还有更大的包层——氢云,有的直径达1000万公里。如此巨大彗头的彗星,更是太阳望尘莫及的。就是刚才提到的那颗1811年出现的大彗星,它的彗尾长1.6亿公里以上,虽非彗尾冠军,也是够出类拔萃的了,尤其是彗尾的宽度竟达2300万公里。如果我们把这样一条彗尾看做是个正圆锥形,它的体积就在太阳的2万倍以上。彗星体积虽大,但“肚”内空空,比太阳大上万倍的彗星,其质量也许只有太阳的2000亿到2亿亿分之一,它的密度自然是十分小的。有的彗星,其彗核组成物质的密度只是与水差不多,即每立方厘米1克上下,而有的则是水密度的百分之一。 为什么彗星轨道只有三种形式,为什么彗星轨道只有三种形式每年少则可以发现10来颗彗星,多则可以观测到二三十颗。据统计,除去重复出现的彗星之外,总共观测过的彗星不到2000颗,已经计算出轨道和确定了轨道形状的,至少有七八百颗。已经算出轨道的这七八百颗彗星也好,将来还会发现更多的也好,可以肯定地说,彗星千百颗,轨道只三种:椭圆、抛物线和双曲线。彗星轨道无例外地都是圆锥曲线,或叫二次曲线,具体形状则是由其偏心率决定。偏心率e小于1时,轨道是椭圆(圆是椭圆的特例),e=l时为抛物线,e大于1时为双曲线。椭圆轨道彗星周而复始地回归,来到太阳和地球附近,因此又被称做周期彗星,又以200年为界分为短周期彗星和长周期彗星。已计算出轨道的彗星中,约40%是椭圆轨道。彗星椭圆轨道的偏心率有的很接近1,那就是个拉得很长的椭圆,近日点和远日点的距离可以相差好几十倍;有的彗星轨道的偏心率不大,只有0.11、0.14等,这样的椭圆轨道就与圆相差不太多了。已知最小椭圆轨道彗星是恩克彗星,它绕太阳公转一周只有3.3年,1786年1月它被发现以来,已回归了好几十次。已知最大椭圆轨道彗星是1914年出现的一颗彗星,它是迄今所知周期最长的彗星,周期据说长达2400万年。在已确定轨道的那七八百颗彗星中,抛物线轨道和双曲线轨道的分别为49%和11%左右。一般说来,它们来到太阳附近、经过近日点后一旦离去,就永不再回来了。它们都是非周期彗星。它们有可能来自遥远的宇宙空间,是偶然闯进太阳系里来的,是太阳系的过路客,不能算是太阳系的成员。不过,彗星轨道并非一成不变,在木星等大行星的摄动影响下,周期彗星可以改变为非周期彗星,反过来也一样。另外,我们只是在彗星百十年周期中很接近太阳的那一段轨道上,对它进行了短时期的观测,而大偏心率的椭圆轨道与抛物线和小偏心率的双曲线轨道,有时很难从不多的观测中精确测定,完全有可能被定为双曲线和抛物线轨道的彗星,实际上是偏心率极大、周期极长的椭圆轨道彗星。 为什么恒星也分老中青,为什么恒星也分老中青茫茫夜空,点点繁星在向人们眨着眼睛,它们中间有的亮,有的暗,这是你一眼就能看出来的。再仔细看一看,你还会发现有的星星颜色发白,有的发蓝,还有的发红。然而,另外有一点,光凭我们的眼睛是看不出来的,那就是这些恒星还有它们各自的年龄,就像我们人类一样,它们中间也有年幼的、中年的和老年的星。一颗恒星从诞生到衰亡,要经历几百万年甚至几十亿年的时间。现代天文学的全部历史对于恒星的一生,也只不过是短暂的一瞬,但是天文学家根据对各种各样恒星的观测和研究,终于了解了恒星的一生是怎样从孕育到诞生,再从成长到成熟,最后从衰老到死亡的整个过程。恒星是由星际气体云聚集而成的。宇宙空间存在着大量的星际云。这些星云也像恒星一样,围绕着银河系中心旋转。当它通过银河系的旋臂的时候,受到较强的压缩,密度就会增大。假如它的密度超过一定的限度,那么它就会在引力作用下开始收缩。于是,一颗新的恒星就在孕育之中了。随着不断的收缩,星际云温度也不断的提高,由原来的氢原子云变成氢离子云、球状体,又变成红外星。此时,一颗新的恒星就算是诞生了。恒星的质量不同,收缩的速度也各不相同。质量越大的恒星,收缩得就越快。例如,质量和太阳相等的恒星从星云变成红外星约需几千万年,比太阳大几十倍的恒星只要几千年,而质量为太阳几分之一的恒星,却长达10多亿年。红外星继续收缩,当星体内的温度达到80万度以上的时候,内部开始出现一些不连贯的热核反应。内部温度达到1000万度左右时,氢核聚变为氦核的反应就持续不断地发生了。这时,就可以说它“长大成人”了。恒星长大成人以后,由于核反应产生巨大的能量,恒星内部压力增高到足以和引力相抗衡,使恒星不再收缩。并且,恒星内部能量的产生和向外辐射的损耗也基本平衡。因此这一时期相对来说比较稳定。在著名的赫罗图上,这些恒星分布在从左上角到右下角的一条线上,这条线叫做主星序,主星序上的星都叫做主序星。主序星可算是恒星一生中精力最旺盛的中壮年时期。我们的太阳也在主星序上。由于恒星内部含有大量的氢,氢核聚变反应可以保持很长时间,所以恒星在主序阶段停留时间很长。比如太阳约停留100亿年。质量越大的恒星氢消耗得越快,因此在主序阶段停留时间就越短。比太阳质量大10倍的星,只停留几千万年;而质量只有太阳几分之一的恒星,却要停留上万亿年。过了主序阶段之后,恒星就开始走下坡路了。此时,恒星中心部分的氢已经全部转化为氦,中心部分以外的区域由于温度的增高又开始氢核聚变反应,并且核反应迅速向外层转移,推动外层膨胀,使得恒星体积很快增大上千倍甚至几千倍以上。这样,就变成了又大又红的红巨星。红巨星中心温度很高,氦开始发生聚变为碳的核反应。冬夜星空大名鼎鼎的参宿四就是一颗红巨星。恒星在红巨星阶段停留的时间也比较长,比如太阳作为红巨星的时间将会有10亿年。经过了红巨星阶段之后,恒星便进入了老年行列。老年恒星的重要特点就是不稳定,先是有由体积膨胀收缩引起的大小、亮度的周期性变化,著名的造父变星就属此列;后是有爆发,行星状星云即是由老年恒星爆发抛射出来的物质所形成的。恒星的老年期比较短,氦聚变为碳,碳聚变为氧和镁,氧聚变为氖和硫,核反应一个接着一个,最后全部变成铁。这时,恒星内部温度高达60亿度,发生极强的中微子辐射,带走大批能量,恒星的内部压力大大降低,远远不能与向心引力相平衡。于是,必然会出现收缩甚至坍缩现象,恒星的衰亡就开始了。质量不同的恒星,衰亡后的归宿也各不相同。质量较小的恒星,经过较平静的收缩过程,变成白矮星。天空中最亮的恒星——天狼星的伴星就是一颗白矮星。质量大的恒星衰亡过程较激烈。由于它们的质量大,引力作用强,因此它们的收缩过程是来势迅猛的坍缩。剧烈的坍缩会引起超新星爆发。恒星经过超新星爆发,抛射出相当一部分物质以后,就会变成密度极高的中子星或者是密度更高的黑洞。恒星的一生就这样结束了。 为什么恒星会发光,为什么恒星会发光天上的恒星,表面温度都在上千摄氏度甚至几万摄氏度,所以它们能够发出包括可见光在内的各种电磁辐射。就拿太阳这颗普通的恒星来说,每秒钟从它表面辐射出的能量,大约是382亿亿亿瓦,这么多能量可以供全世界使用1000万年!为什么恒星会发光呢?这是100多年来天文学上的疑谜,到了最近几十年才揭开了谜底。20世纪初,伟大的物理学家爱因斯坦,根据他的相对论推出了一个质量和能量关系式,从而帮助天文学家解决了“为什么恒星会发光”这个问题。原来,在恒星内部,温度高达1000万摄氏度以上,在这样高的温度下,物质会发生热核反应,例如,由4个氢原子核聚变成为1个氦原子核,在这个过程中损失一部分质量,同时释放出巨大的能量。于是,这能量由内传到外,以辐射的方式,从恒星表面发射至空间,使它们长期在宇宙中闪闪发光。行星的温度远低于恒星,因此它们自己是不会发光的。行星的质量比恒星小得多,太阳系行星质量最大的木星还不到太阳质量的千分之一,因此,行星从引力收缩而得到的能量,决不可能使其内部温度高到发生热核反应的程度。关键词:恒星热核反应聚变 为什么恒星会发光,行星却不会发光,为什么恒星会发光,行星却不会发光天上的恒星,表面温度都在上千度到几万度,所以它们能够发出各种的辐射(包括可见光)。就拿太阳这颗比较一般的恒星来说,每秒钟从它表面所发出的能量,相当于一架具有5200万亿亿马力的发动机的功率。是什么原因在使恒星发光?这是100年来天文学上的疑谜,到了最近几十年才得到正确的答案。本世纪初,物理学家爱因斯坦拫据他的相对论推出了一个质量和能量关系式,从而帮助天文学家解决了“恒星为什么会发光”这个问题。原来恒星内部,由于温度髙达10000000°C以上,使那里的物质产生热核反应,由4个氢原子核聚变成为1个氦原子核,放出巨大的能量。于是,这能量由内传到外,以辐射的方式,从恒星表面发射至空间,以维持它不断的光辉,使它们长期闪闪发光。可是行星表面温度远低于恒星,因此它们就不会自己发光了。它们的质量比恒星小得多(质量最大的木星还不到太阳质量的千分之一),从引力收缩而得到的能量,决不能使内部温度高到发生热核反应的程度。 为什么恒星看上去有光芒,为什么恒星看上去有光芒天上的恒星都是自己发光的。每一颗恒星,就是一个遥远的“太阳”,有的比太阳还大得多。只因它们距离我们太远了,看上去才成为一个个小小的星星。不论什么恒星,在我们看来,它的周围都有光芒。但是,天文学家用望远镜观测星星时,每一颗星都只是一个小小的光点,没有“芒”。如果采用更精确的方法——用照相机来拍摄照片,底片上的星象,也都是圆圆的亮点,没有“芒”。为什么我们看到的星星却都有光芒呢?其实,这是人眼睛的一种毛病。因为人们的眼珠不是十分透明的,而是一种纤维组织,这种纤维是依六个方向排列成辐射状的。以致在人们看遥远的恒星时,眼珠的辐射构造就造成了一种错觉——星星有辐射状的光芒。平时,我们不仅看恒星有光芒,就是在夜晚看远处的灯光,也会产生光芒的感觉。如果用一张纸片,在上面用针扎个小孔,把纸片放在眼前,从小孔里观看远处的灯光,就不会看到灯光周围有什么“芒”了。这是因为小孔缩小了眼晴瞳孔的受光面积,消除了眼珠的这种毛病。 为什么恒星际旅行要使用“太空方舟”,为什么恒星际旅行要使用“太空方舟”“太空方舟”的可能模式,用自转提供人造重力有人曾经提出过,把飞船的速度加快到超过光速,例如2倍的光速,这样往返比邻星一次的时间就只要4.22年了;而如果加速到8倍的光速,就只需1年多便能来回了。这就是所谓的超光速飞行,有些人甚至设想了种种奇特的方案,例如时空隧道、时间机器、虫洞等。但目前那都只是一些科幻式的构思而已,还没有任何现实意义。现代物理学根据爱因斯坦的相对论,认为宇宙中任何物体的速度都不可能超过光速,这就是所谓的“光速极限”。星际飞船的速度也不可能超越光速。比光速慢但接近于光速的飞行,称为亚光速飞行,在物理学上是合理的。人们期望,当我们进入Ⅱ型文明时就能解决这个问题。但即便如此,也只能前往离我们较近的恒星。对于再远一些的恒星际飞行,还有一个更加严峻的问题——人的寿命。人的寿命最多也就100岁左右,即使接近光速飞行时,相对论效应会让飞船上人的衰老速度变慢,也无法跨越太远的距离。于是出使的宇航员们将是“壮士一去兮不复返”了。解决这个问题的唯一方法,可能就是直接在飞船中培养下一代接班人了。这样,飞船上搭载的就不仅是宇航员本人,还得加上他们的妻子、丈夫和儿女。或者也有可能,飞船上的年轻人就在航程中再组成新的家庭。于是又有了婴儿诞生的问题,进而更有孩子的教育问题等。这么多人员的生存和繁衍所需的种种物品已经不可能都在出发时从地球上带去,于是必须考虑飞船上物资的生产问题,必须安排工业、农业、各种制造业、服务业等。人员太多,就得有人管理,于是又来了官员、警察,甚至军队,进而又须得有决策和指挥的核心,甚至还需要一位元首了!此时的飞船已不是一艘普通的飞行器了,它携带的是成千上万的人员,携带的是一个居住着大型使团的社区或小型的城市了。科学家把这样的一种飞行器称为“空间城”,有人甚至把它称为“太空方舟”,那就真有点像《圣经》中的“诺亚方舟”了。方舟上的乘员作为地球人的代表,肩负着崇高的使命,乘着这样一艘代表当时最先进科技水平的飞船,向着茫茫太空进发,去寻访外星的文明世界。它们可能要经过许多世代的漫长航行,才能遇到几百甚至几千光年外的外星文明。如果寻访到了,该是如何地令人激动啊!然而,那时他们还能回来吗?当地球上出生的祖辈过世之后,在飞船上成长的子孙后代还会盼望返回地球吗? 为什么患近视的人也能当航天员,为什么患近视的人也能当航天员要回答这个问题,首先要介绍一下航天员是由哪些人组成的。目前,构成航天员队伍的有三类人员:一是载人航天器的驾驶员,负责在宇宙航行中操纵驾驶航天器;二是飞行任务专家,负责航天器在飞行中的维修,完成飞行中对卫星或探测器的施放和修理,还有到舱外执行某些特殊任务;三是载荷专家,他们就是到太空中进行科学实验的科学家和工程师。前两类航天员是职业的,而后一类航天员是非职业的,只有担负与自己有关专业的任务时才登上太空。早期航天员的挑选是十分严格的,通常是从喷气式飞机的驾驶员中选拔,可谓是千里挑一,所以对身体的要求也极为苛刻,当然患有近视眼的人是不可能人选的。随着航天技术的发展,宇宙飞船和航天飞机频频进出太空,载人航天的活动次数也越来越多,空间站已成为人类在太空停留的重要场所。因此,今后会有更多的人进入太空生活和工作。据统计,全世界需要矫正视力的人高达48%(主要是近视眼),而患近视眼的人在科学家和工程师中所占的比例还会更高。如果戴着眼镜上太空,那是很不方便和不安全的,但把他们统统排除在航天员之外,又是一个很大的损失。出路在哪里呢?用隐形眼镜可以解决这个问题。国外已经让航天员戴上隐形眼镜,作过模拟上天的试验,都没有出现不良反应,并公认隐形眼镜是矫正航天员视力的理想用品。从今以后,不仅科学家和工程师上天可以不受视力上的限制,对未来的太空游客们也敞开了一扇大门。关键词:航天员近视眼隐形眼镜 为什么每晚月亮升起的时刻比上一天迟一些,"为什么每晚月亮升起的时刻比上一天迟一些前面说到“日未落,月已出”和“日已出,月未落”的现象,也就是说新生的蛾眉月,常常在太阳上升不久就上升。上弦的时候,月亮在正午升起。满月的时候,在日落时就升起了。而下弦的时候,要在半夜才升起来。如果仔细地观察几天,你会发现月亮升起的时刻,平均每天要比上一天延迟50分钟左右。所有的天体——太阳、恒星、行星等东升西落的主要原因,都是地球转造成的,月亮当然也不例外。由于月亮是绕着地球在不停地转动着的,每个朔望月27.32天中转一周。而且它转动的方向和地球自转的方向一样,都是从西向东,平均每天东移13°。因此如果今天晚上七点钟月亮从地平线上升起来,那么在地球自转了一周以后,月亮在它自己的轨道上也向前走了13°,地球必须再转过这个角度后,才能看得见月亮。也就是说月亮升起的时刻,比上一天要迟一些,每天平均约迟50分钟左右。由于月亮的轨道和地平的交角在变化,每天实际迟升起的时间不是一样长的。如北京地区,有时月亮比前一天晚升起来22分钟,有时却要比前一天迟80分钟。所以,月亮的升起是一天比一天晚的。" 为什么没有南极星V5,为什么没有南极星V5北极星的大名,无人不知,无人不晓。即使是住在南半球的人,虽然无缘直接看到北极星,但对小熊星座的这颗2等星,也是心驰神往,颇为熟悉。北极星即“小熊α”星,由于它离北天极很近,自然被看作北天极的标志,而享有盛名。在北半球的人,只要找到了北极星,就找到了正北方向。南天极附近也有类似的这么一颗南极星吗?南天极位于南极星座内。南极星座是个很暗的星座,多数是肉眼刚能看到的6等星。有一颗“南极α”星,按常理来说,它完全有可能赢得南极星的光荣称号,因为它离南天极的距离,与“小熊α”星离北天极的距离基本相当,都不足1°。可惜的是“南极α”星很暗,亮度只有5.48星等,视力极佳的人也必须定睛细看,仔细辨认,才能把它找到。稍稍有点薄云和月亮,它就隐匿不见。这样的一颗星,尽管其实际光度是太阳的7倍,却因其与我们有着120光年的距离,才使它的亮度如此暗淡,而不足以被尊称为南极星。南极星座里有没有别的亮些的星可以被称为南极星呢?最亮的“南极v”星是3.74星等,这样的亮度与北极星的1.99星等比起来要逊色许多,更遗憾的是它离南天极足足有12.5°,这就很难起到为人们指示南天极准确位置的作用。看来,目前还没有南极星的合格候选者,只能虚位以待。有朝一日,全天第二亮星——“船底座α”星即老人星,由于岁差现象而逐渐靠近南天极的时候,人们自然会很高兴地给它戴上“南极星”的桂冠。关键词:北极星南极星座北天极南天极老人星 为什么没有南极星,为什么没有南极星北极星的大名,无人不知,无人不晓。即使是住在南半球的人,虽然他们无缘直接看到北极星,但对这颗小熊星座的2等星,心向而往之,犹如从未晤面的老朋友,也是颇为熟悉的。北极星即小熊α星,由于它离北天极很近,自然是被看作认识此天极的标志,而享有盛名。南天极附近也有类似的这么一颗南极星吗?南天极位于南极星座内。南极星座是个很暗的星座,亮于6等的星倒是不少,有43颗,但多数都是肉眼几乎刚能看到的暗星。有一颗叫做σ的星,按常理来说,它完全有可能赢得南极星的光荣称号,它离南天极的距离,与小熊α离北天极的距离基本相当,都是很近而不足1°。遗憾的是,南极σ星很暗,亮度只有5.48星等,视力正常的人也必须定睛细看,仔细辨认,才能把它找到,稍为有点薄云和月光,它就隐匿不见。这样的一颗星,尽管其实际光度是太阳的7倍,却因其与我们有着120光年的距离,使它的亮度暗淡到不足以被尊称为南极星。显而易见,它不可能像北极星那样完成应尽的义务的。南极座里还有亮些的星可以被称为南极星的吗?南极座中最明亮的星是一颗叫做v的3.74星等的星,它的亮度比起北极星的1.99等来逊色多了,外加它离南天极足足有12.5°,太远了些,不容易起到为人们指示南天极准确位置的作用。离南天极最近,同时在亮度上可与小熊α星媲美的,是水蛇星座β星,亮度2.78等。从亮度来说,它勉强够南极星的资格,问题也是离南天极太远,约13°。看起来,目前暂时还没有南极星的合格候选者,只能虚位以待,决不可以滥竽充数。上万年以后,有朝一日全天第二亮星、船底座α星即老人星,由于岁差现象而逐渐靠近南天极的时候,人们自然会很高兴地给它戴上南极星的桂冠。 为什么海王星离开太阳有时比冥王星远,为什么海王星离开太阳有时比冥王星远任何一本天文书都会很明确地告诉我们:冥王星与太阳的平均距离是39.44天文单位,即约59亿千米;而海王星与太阳的平均距离是30.058天文单位,约44.97亿千米。那么为什么海王星离开太阳有时会比冥王星远呢?问题在于这两颗行星的轨道偏心率上。海王星绕太阳的公转轨道基本上呈圆形,偏心率很小,只有0.009,它与太阳之间最远和最近距离相差不大。海王星离太阳最远时的距离是30.316天文单位,约45.37亿千米;离太阳最近时的距离是29.800天文单位,约44.56亿千米。冥王星绕太阳的公转轨道呈较扁的椭圆形,偏心率很大,达0.256,它与太阳之间的距离变化也很大。最远时的距离是49.19天文单位,约73.75亿千米;最近时的距离是29.58天文单位,约44.25亿千米。一比较读者就可以看出,在多数情况下,冥王星离太阳要比海王星远得多;只有当冥王星转到公转轨道的近日点附近时,才会在一段时间内比海王星离太阳要近些。冥王星绕太阳公转一周为90465天,约247.7年,它最近一次转到近日点的日期是1989年9月12日。在这前后各10来年间,即从1979年1月21日到1999年3月14日,它与太阳的距离比海王星略小,“最远行星”的称号暂时就让给了海王星。关键词:海王星冥王星公转轨道 为什么火星上会出现“大风暴”V5,为什么火星上会出现“大风暴”V5火星是一颗明亮的红色行星,中国古代称之为“荧惑”。同地球一样,火星也有大气层,但不同的是,火星大气层很稀薄。当年,“海盗号”探测器的登陆器登临火星时,直接测量出火星表面的平均气压还不到地球海平面处大气压的1%。火星大气的主要成分是二氧化碳,占95.3%,其次是氮气,占2.7%。火星大气中水的含量只是地球大气中水含量的千分之一。火星上也有诸如云、风暴等大气现象。火星上经常发生风暴,这主要是大气环流造成的。当火星表面的风速较大,达到50~100米/秒时,就会带起尘埃和沙粒,产生尘暴。尘暴是火星大气特有的现象。典型尘暴中的微粒绝大部分直径在10微米左右,一些更小的微粒可以被风吹到50千米的高空。尘暴的起因可能与太阳对大气的加热有关。大气受热后,因温差引起不稳定,因而扬起尘埃。尘埃到达空中,可以吸收更多的热量,使热气流迅速上升。这时,冷空气过来填补它的位置,使风力加强,尘暴的范围变广。在一些风速较大的地区,如靠近极冠的区域(这里温差较大)及高地区域,更加容易发生尘暴。尘埃风暴经常有几百千米的范围。尘暴此起彼伏,每个火星年(686.98天)大约发生上百次。有时几个尘暴会联合起来,把大量尘粒卷到30千米的空中,发展成为全球性的大尘暴,可以持续几个星期,剧烈时可以持续几个月之久。在此之后,温差减小,尘暴逐渐平息。1970~1980年间就发生过5次大尘暴。这种大尘暴的规模之大,在地球上用较大的望远镜就可以看到。宇宙飞船还在火星上拍摄到火星的气旋风暴,这种风暴类似于地球上的飓风,范围很大,高度可达6~7千米。关键词:火星火星大气火星尘暴 为什么火星上会出现“大风暴”,为什么火星上会出现“大风暴”火星上不仅有风、云、雾等一般的气象变化,而且还不时出现灾害性的天气——“大风暴”。实际上它是狂风卷着尘粒的大尘暴。这种大尘暴,在地球上通过望远镜有时也能观测到。开始时,火星的天空中只有小小的黄色云块出现,然后云块逐渐聚集起来,几天之内就会由小变大,说明尘暴已经开始。几个星期之后黄尘便覆盖住南半球,继续发展也会殃及北半球,有时整个行星都被黄尘所笼罩。1971和1976年飞往火星的探测器到达火星时,都恰巧碰上了这种天气。比如,1971年美国发射的“水手9号”探测器到达火星上空时,尘暴正席卷着整个火星,厚厚的黄尘云遮盖着它,使得探测器无法看清它的表面。因此,拍摄火星地貌的工作只好暂时搁浅,等到1972年初这场尘暴平息后才进行。大尘暴是火星所独有的天气现象,迄今为止,还没有发现别的行星上刮过这样的“风”,应该说,这与这颗行星的具体条件有关。现在一般认为火星尘暴是这样形成的:开始时,这种大尘暴都发生在火星的南半球。当火星南半球夏至的时候,也正赶上火星过近日点,所以它南半球上的夏季尤其炎热。太阳光的直射,极大地加热了南半球的大气,造成了那里空气的不稳定状态。又由于火星的大气十分干燥,空气的流动使本来就漂浮着的尘粒,和从火星表面上被风携带至空中的尘粒大聚会,从而飞沙走石漫天飞舞,随即尘暴开始形成。当空中的尘粒不断地接收到来自太阳的热量时,加剧了尘粒的上升速度,尘暴也就不断升级,这时风卷着尘粒就会铺天盖地滚滚而来,形成巨大的尘暴。如果尘粒的吸热作用使强有力的地面风也加入进来时,尘暴就会刮得更加猛烈,益发不可收拾,从南半球一直蔓延至北半球,最后酿成全球性的大尘暴。然而,也正是在尘暴分布到火星全球范围以后,各地的温差减小,风就会逐渐平息下来,尘粒也会从空中慢慢地降回地面。这种大尘暴多发生在火星的春末夏初之际,尘暴发展得激烈时,持续达几个月之久。而且差不多每个火星年,都会有一次大规模的尘暴袭来。遇到这种奇异的天气,对气象学家来说确实是研究特殊天气的好机会,同时却给天文学家带来许多麻烦。因为它既不利于在地球上观测火星,又不利于探测器或者着陆器的探测。不过,只要明了它发生的原因,掌握它出现的规律,完全可以设法避开这种灾害性的天气,以取得对火星更深入的了解。 为什么火星上会出现大尘暴,为什么火星上会出现大尘暴火星大气很稀薄。火星表面的平均气压仅约700帕,还不及地球海平面气压的1/100。火星大气中95%是二氧化碳,氮居其次占2.7%,氧和水蒸气的含量极少。火星大气中也有风、云、雾、霜等天气现象。火星黎明前后,有时会晨雾弥漫。火星云比地球少得多,有水冰云,也有二氧化碳冰形成的云,即干冰云。在寒冷的火星夜晚,大气中的水和二氧化碳都可能冻结成霜。火星上的风速可达数十千米每小时,大量尘埃被卷到空中,就会形成尘暴。在火星通过近日点前后,其南半球处于春夏之交,这时阳光增强,大气变得不稳定,成为尘暴的发源地。在火星上,每年总会有上百次的地区性尘暴,有的还会发展成全球性的大尘暴。尘暴会改变大气温度,而且尘埃也是水汽和二氧化碳的凝结核,最终会沉降到极区。1971年11月13日,美国的“水手9号”探测器进入环绕火星的轨道。当时一场大尘暴席卷火星全球,连极冠也被遮蔽得无法看见。这使“水手9号”起初拍摄的远距离照片令人失望。那时,苏联的“火星2号”和“火星3号”探测器也接踵而至。它们比美国的探测器更大也更精巧。但是,尘暴成了扼杀它们的凶手:它们向火星表面投下的照相设备完全失踪了。“水手9号”幸亏机动能力很强,在等待尘暴平息的过程中,暂时把考察目标转向两颗火卫,并且成功地拍摄了火卫的近距离照片。同年12月,尘暴终于平息下来。“水手9号”开始考察火星本体。它绘制的火星全图清楚地表明,火星可分为外貌迥异的两半。一半有许多环形山,相貌如月;另一半环形山较少,或许是火山活动铸成了现在的模样。 为什么火星生命之谜还在争论,为什么火星生命之谜还在争论在太阳系里,按离太阳远近来说,火星比地球离太阳远,排在第四位。望远镜中看到的火星,是个两极带有白斑的橙红色圆面。白斑是它两极的极冠,表面的红色沙漠,使它显现出橙红色的明亮光辉。火星很像地球,它不仅有坚硬的固体表面,而且在它上面也有四季的交替。尤其令人瞩目的是,在望远镜中看到它那白色的极冠,竟随着季节在增大或缩小,好像地球上白雪皑皑的两极,由于夏季温度升高冰雪消融,冬季温度降低冰雪又重新冻结一样。在望远镜中还可以看到,火星表面暗黑区域的颜色也随季节在改变,好像那里也和地球上一样,植物在春季发芽,夏季繁茂,秋季结果,冬季凋零。由此人们容易产生这样的联想,火星上也许是生机盎然的世界。远在100多年前,有人宣布观测到了火星上的“运河”,还有人画了运河图,而且毫不含糊地认为,“运河”是火星人开凿的。火星有两个很小的卫星,也曾一度被认为是“火星人”发射的人造卫星。科幻小说和科幻影片更把“火星人”描绘得活灵活现。然而,即使在“火星人”的传说流传得十分热闹的时候,许多天文学家就提出过,火星上所谓的“运河”不过是眼睛的错觉造成的。由此可见,火星上是否存在生命,很久以来始终是个争论不休的问题。如今,现代化的科学技术把人们的视野扩大了,人们不仅停留在地面上观测,还可以冲破地球大气层到宇宙空间去探测,对火星这样的近邻,甚至已经让着陆器在它的表面作了实地考察。对火星探测的结果,使虚构的美景如画的火星世界梦幻被荒芜的沙丘和峻峭的山崖这一事实所彻底破灭,并逐步回答了许多令人困惑的问题。从探测器所拍的照片上看,“运河”是根本不存在的,火星表面那颜色暗淡部分色彩或深或浅的变化,完全是由火星上云和雾等气象现象引起的。白色极冠主要由二氧化碳冻结成的干冰所组成。在探测中还发现,火星上存在着看来是由流水形成的干涸河床,说明在古老年代里,可能有过液态水在那里流动。火星表面干燥又寒冷,昼夜温差悬殊,一冷一热上下相差100℃以上,在两极最冷的夜晚,温度可降至-139℃。火星大气稀薄,大气成分95%以上是使人窒息的二氧化碳。如果与地球相比,对生物以至人类来说,火星世界远远不是个舒适宜人的天堂。在对火星的探测中,尽管用了精良的仪器,对火星上的—定区域作了长时间的监视,让镜头对准小至几毫米的物体进行拍照,并对从火星土壤中取出的样品进行多项化验分析,都未能发现任何生命存在的痕迹,或任何类型的有机化合物分子。尽管如此,所有这一切都不能使科学的探索就此止步。在今后飞往火星的探测中,将会继续在那里搜寻,以解开火星生命之谜。差不多就在探测器飞往火星作深入考察的同时,有的科学家在南极洲山谷的岩石缝中,发现了白色的地衣和绿色的水藻。南极洲的环境条件与火星相类似,温度一般远低于0℃,而这些植物却在那里奇迹般地经受住了考验。尤其是火星的两极地区,极冠的变化说明那里不仅存在着水,而且夏季温度会达到0℃以上,而这些正是生命存在的条件。是否将来会有那么一天,当人类的足迹踏上火星之后,或者当那里有了人类定居点的时候,经过仔细探索,最终会发现一些有幸能存活的生命呢。所以,目前对火星上是否存在生命的问题还不能作出任何结论,研究这个问题的专家也只能谨慎地说:“我们既没有发现,也没有排除生命存在的可能性。” 为什么火星看上去是红色的,为什么火星看上去是红色的火星,似火一般在夜空发出火红色的光芒。从望远镜中看去,火星宛若一团燃烧的火球。这一现象曾一直使古人迷惑难解,因此在中国古代,人们把这颗火红的星星称为“荧惑”。荧就是荧荧似火的意思。那么,火星为什么会呈火红色呢?大家知道,火星是太阳系九大行星之一,行星是不会发光的,我们所看到火星火红的颜色是它反射太阳光的结果。据研究,火星表面的岩石含有较多的铁质。当这些岩石受到风化作用而成为砂尘时,其中的铁质也被氧化成为红色的氧化铁。由于火星表面非常干燥,没有液态水的存在,这使火星上的砂尘,极易在风的驱动下到处飞扬,甚至发展成覆盖全球的尘暴。1971年,当“水手9号”空间探测器飞临火星上空时,就曾观测到一次巨大的尘暴,尘暴先是从南半球开始,然后扩展到北半球,把整个行星都笼罩在尘埃之中。尘暴持续了几个月之久,大气中的砂尘才逐渐沉落,使火星表面恢复原来的状况。正是这种反复发作的尘暴,使火星表面几乎到处都覆盖着厚厚的氧化铁砂尘,结果火星表面便呈现出红色的面貌。在太阳光的照射下,火星在夜空中荧荧似火,发出火红色的光芒。关键词:火星火星尘暴氧化铁 为什么火箭发射采用倒数计时,为什么火箭发射采用倒数计时1927年,一批早期的宇航爱好者在德国成立了宇宙航行协会。不久,他们接受了为一部科幻电影《月里嫦娥》制造一枚真实火箭的任务。但由于缺乏经验,这枚真实的火箭始终未能制造出来,反而是制片商把一枚模型火箭先制造出来了。在拍摄影片的过程中,为了发射模型火箭,导演弗里茨·兰首创了倒数计时的发射程序。这种计时程序,既符合火箭发射规律和人们习惯,又能清楚地表示火箭发射的准备时间在逐渐减少。10分钟准备,5分钟准备……1分钟准备,直到发射前10秒钟,而后是10、9、8……3、2、1,起飞!这种倒数计时,会使人产生准备时间即将完结,发射将要开始的紧迫感觉。电影成为这种发射模式的先导。之后,德国在20世纪30年代制成第一枚试验火箭,以及40年代初研制“V-2”火箭时,都采用这种倒数计时的发射程序。40年代后,美国和前苏联研制的火箭和导弹,发射时也都采用了这种程序。它把火箭在起飞前的各种动作按时间程序化,既严格又科学,真是“万无一失”。目前,世界各国的火箭、导弹和航天飞机的发射,自然就一直沿用这种倒数计时程序了。关键词:火箭发射倒数计时 为什么火箭没有机翼也能改变方向,为什么火箭没有机翼也能改变方向飞机上面都装有机翼,包括尾部的升降舵和方向舵。它利用升降舵的上下或方向舵的左右运动,来改变飞机的飞行姿态,这是因为迎面吹来的气流对这些舵面产生了作用力的结果。但是火箭大多数时间是飞行在大气层以外,那里没有空气,那么改变火箭的飞行方向靠什么办法呢?靠的就是火箭内部的“驾驶员”——飞行控制系统。这个系统有两大作用,一是控制火箭向前飞行(由火箭发动机提供推力);二是控制火箭的姿态(使火箭俯仰、偏航或滚动)。火箭的飞行控制系统靠敏感元件(类似人的眼睛),去“观察”火箭的飞行状态是否正常(与预定的路线作比较),如发生偏差,立即报告“大脑”(箭上计算机),经过分析思考(计算机进行各种计算),最后向执行机构(类似人的手和脚)发出修正指令,控制火箭沿正确的方向飞行。火箭在真空环境里飞行时,如果用类似飞机的空气舵,自然就不起作用了,需改用燃气舵和摇摆发动机。燃气舵安装在发动机喷管的尾部,用石墨或耐高温的合金制成,当发动机燃烧室喷射出来的高速气流作用在舵面上时,就会产生控制力以改变火箭的姿态。摇摆发动机是将发动机安装在可变动推力方向的支架上,用改变推力的方向来达到改变火箭姿态的目的。因此,火箭的外形多是圆柱体,光秃秃的,它虽然没有机翼,但同样也能随心所欲地改变飞行方向。关键词:飞行姿态飞行控制系统 为什么看似恒星的“类星体”并不是恒星,为什么看似恒星的“类星体”并不是恒星凡是发光的物体,都可统称为“光源”。光源可分为点光源和面光源两大类。点光源是指没有结构的光源,即使在大望远镜中也只是更亮些,而无法看见结构。远处的恒星就是点光源。除此以外的其他天体绝大多数属于面光源,如太阳、月亮、行星、星团、星云、星系等,望远镜可以把它们放大,甚至还能观测到其中的结构细节。20世纪50年代,由于射电天文学的发展,人们发现有一些天体能发出射电辐射(即无线电波),并将它们统称为射电源。为了确认射电源的“身份”,需要在可见光波段辨识出它们的“光学对应体”,而这在50多年前绝非轻而易举之事。经过努力,天文学家识别有些射电源是银河系中的恒星,冠名为射电星,有的是银河系外的星系,称之为射电星系。1960年,美国天文学家桑德奇找到一个标号为3C48的射电源的光学对应体。该射电源在照片上的光学特征像恒星,但光谱中拥有恒星光谱所没有的许多宽而强的发射线。人们一时未能识别这些谱线所对应的化学元素。1962年,另一个射电源3C273的光学对应体也被找到了,那也是一个类似恒星的天体。第二年,美国天文学家施密特发现,它的光谱与3C48很类似。施密特还成功识别出3C273光谱中最亮的4条谱线是氢元素的发射线,只是这些谱线的红移很大,达到0.158。3C48的谱线不久也得到了辨认,其红移比3C273还大。此后,一批性质类似的射电源不断被发现。它们的可见光像与恒星类似,因而被称为“类星射电源”。后来又发现一些光学性质类似的天体,但并不发出射电辐射。它们的光学像呈蓝色,因而被称为“蓝星体”。由于这些天体的光学像都和恒星一样无法分辨出结构,因此被统一称为“类星体”,意为像恒星一样的天体。类星体3C273的光谱从图中可看出3C273的光谱线发生了显著的红移美国荷兰裔天文学家马丁·施密特类星体为何有如此大的红移?河外天体谱线红移的起因,通常解释为多普勒效应。红移越大,说明它们以越高的速度远离我们而去,由哈勃定律可知其距离也越远。类星体的红移很大,可见它们是一些非常遥远的天体。根据类星体的距离和它们的视亮度,我们可以推知其输出的能量。银河系的总光度约为太阳光度的360亿倍,超巨椭圆星系M87的光度为太阳光度的1000亿倍,而典型类星体的光度可高达太阳光度的10万亿倍,即比银河系要亮上千倍。除此之外,类星体还有光变,有时甚至会爆发式地增亮,如类星体3C279在20世纪80年代中两次爆发时亮度猛增25倍,最明亮时的光度竟超过银河系的1万倍。另一方面,类星体的尺度又很小,尚不及银河系的1/100?000,仅相当于太阳系那么大。一个小尺度天体可以输出如此大的能量,对此用热核反应来解释显然行不通,这就是所谓的“类星体能量之谜”。科学家们提出了种种设想。一些人质疑类星体的距离,认为它们的红移不遵循哈勃定律,类星体其实并没有那么远,实际光度也就不那么大了。有人曾提出类星体可能是从银河系或某些河外星系中高速抛出的天体,它们的速度很大,但距离却并不太远。也有人认为类星体的红移并不是由多普勒效应造成的,而是有其他起因,如引力红移等。但这些观点却不能解释另外一些重要观测事实,因而未被天文界普遍接受。现在知道,类星体应归于活动星系核之列,而且是输出能量最大的一类活动星系核。包括类星体在内的活动星系核为何有非常大的能量输出?流行的观点是那里有一个超大质量黑洞,巨大的能量产生于黑洞与周围物质的复杂相互作用。 为什么科学家总在说“赫罗图”,为什么科学家总在说“赫罗图”天文学里有一幅百年不衰的老图,名叫赫罗图。你在天文学家口中总能听到它。当然,这不是打招呼的“Hello”,而是两个天文学家的名字:丹麦天文学家赫兹伯隆和美国天文学家罗素。一幅什么样的图,值得天文学家如此关注呢?原来这是一幅恒星的光谱型与光度之间的关系图:它以恒星的光谱型或表面温度为横坐标,以恒星的光度或绝对星等为纵坐标,每颗恒星对应图上一个点。1905年赫兹伯隆发现,颜色相同(也就是表面温度相近或光谱型相似)的恒星,光度可相差几十倍、几百倍,甚至几万倍。他把光度小的称为“矮星”,光度大的称为“巨星”。他还提醒其他天文学家,要他们注意巨星和矮星的差别。但是,一颗星看起来很暗,并不一定是“矮星”,有可能是因为离我们很远;一颗星很亮,也不一定是“巨星”,有可能是因为离我们很近。所以要分清恒星的巨和矮,还必须知道恒星的距离。可惜,当时知道距离的恒星很少。不过,赫兹伯隆却有妙计,他专挑疏散星团来研究,因为一个星团内所有成员星离我们的距离大致相同,它们之间的亮暗对比也就是真实的光度差别,与距离无关了。1911年,赫兹伯隆把毕星团和昴星团的成员星按颜色和亮度画在了一张图上:横坐标是颜色,纵坐标是星等,这就是现代天文史上第一幅恒星的颜色—星等图。远在美国的罗素并不知道赫兹伯隆取得的进展,他从1907年起也在研究这个问题,只不过他用到的恒星都是太阳附近的,距离都已经测定,所以这些恒星的光度是知道的。他以恒星的光谱型为横坐标,以恒星的光度为纵坐标,画出了现代天文史上第一幅光谱型—光度图。1913年,罗素发现图上的恒星并不是杂乱无章的,而是排列有序,大部分恒星密集在从左上角(光度大、温度高的区域)到右下角(光度小、温度低的区域)的一条斜带上。这条斜带后来被称为主序或主星序,主星序上的恒星被称为主序星。除了主序星,还有些星分布在从左到右的水平带上以及主星序左下方的区域,那些星后来分别被称为亚巨星、巨星、超巨星和白矮星。因为颜色—星等图与光谱型—光度图是等价的,所以赫兹伯隆和罗素做的是同样的工作。后人就把这两种图统称为赫罗图,而那已是1933年的事情了。百年以来,赫罗图始终“兴旺不衰”,为什么呢?原来,赫罗图是研究恒星内部结构和演化的重要工具。不同质量、不同化学组成、处于不同演化阶段的恒星位于赫罗图的不同位置。所以在赫罗图上,恒星从形成、成长到壮年、老年和衰亡的全部过程一目了然。其中的道理十分简单:恒星的质量和化学组成,决定了它的内部结构,也决定了内部发生的物理过程,这些结构和过程又决定了恒星外在的光度和表面温度。随着时间的流逝,恒星内部的组成、结构发生了演变,从而引起恒星光度和表面温度的变化。这在赫罗图上反映为恒星位置的变化,从一个区域移到另一个区域。赫罗图的这种功能,使我们能够立即判断出一颗恒星是巨星还是矮星,化学组成是正常的还是反常的,它处在哪个演化阶段,如此等等。赫罗图这么有用,难怪它能永葆青春! 为什么科学家能知道早期宇宙的不均匀性,为什么科学家能知道早期宇宙的不均匀性宇宙微波背景辐射发现之初,测量到它的温度大约为3开,与宇宙大爆炸模型的预言十分接近。经过大量的测量,人们发现宇宙微波背景辐射确实具有黑体辐射谱,对应的温度约为2.73开。由此,科学家普遍相信宇宙微波背景辐射就是大爆炸后宇宙早期热平衡状态残留至今的余晖,所以无论朝哪个方向去测量,背景辐射温度都相同。但是假如宇宙当初是绝对均匀的,那怎么会发展出今天的星系世界呢?因此,宇宙的早期一定有极其微小的不均匀,它是今天星系世界的“种子”。而且,这种不均匀也一定残留在宇宙微波背景辐射之中,所以必须更精确地测量宇宙微波背景辐射。测量出这种不均匀的空间分布,也就知道了星系诞生时的情况。1989年11月18日,“宇宙背景探测卫星”(COBE)被送上了天,开始了它的太空历程。除了测量宇宙微波背景辐射的能谱和温度以外,它的另一个重要任务就是测量背景辐射的不均匀性,即它的“各向异性”。卫星上有一个仪器,叫“较差微波辐射计”,它有2个喇叭状天线,可以分别对准天空中相差60°的2个地方,然后用无线电较差方法测量它们的温度差。为了把外界干扰减到最小,它选择在银河微波辐射污染最低的频率上工作,卫星也设计成极地轨道,并沿昼夜分界线飞行。为了消除望远镜热发射的影响,望远镜还用液氮、氦4和氦3进行四重制冷,把仪器冷却到0.2开。宇宙背景探测卫星(COBE)结构图宇宙早期存在微小的各向异性很快得到了证实,观测数据表明在不同的方向上宇宙背景辐射温度有1/100?000的涨落。不过,科学家非常谨慎,他们继续以高空科学气球和地面为基础开展一系列实验测量。最后各种实验都一致证实了卫星的观测结果。完成卫星实验的两位主要科学家斯穆特和马瑟,也因其出色的工作而荣获2006年度的诺贝尔物理学奖。“宇宙背景探测卫星”的灵敏度和分辨率还不够高,所以后来的实验都作了改进,特别是分别于2001年和2009年发射的“威尔金森微波各向异性探测卫星”(WMAP)和“普朗克卫星”,性能比“宇宙背景探测卫星”提高了几十倍。因为有更高的分辨率,后来这些实验进一步发现了宇宙背景辐射中残留的宇宙早期不均匀性的遗迹,即早期宇宙中的声波振荡。早期宇宙充满了光子、电子和质子,在高温高密的条件下,它们之间频繁发生碰撞而处于热平衡状态。电子一方面受到光压并散射光子,另一方面又受到质子的电磁力和引力作用。这些物理过程造成宇宙中辐射和物质的疏密变化——声波振荡。当宇宙诞生38万年时,温度下降到3000开,物质与辐射不再相互作用(这称为退耦),而那一瞬间的辐射疏密变化也就残留在宇宙微波背景辐射之中。这种声波振荡信号对应的视角大约为1°,相应于38万年内声波走过的距离。除了温度的涨落以外,“威尔金森微波各向异性探测卫星”还发现了宇宙微波背景辐射的偏振。偏振是光子被电子散射而产生的,退耦时同样残留在背景辐射之中。宇宙微波背景辐射各向异性包含了宇宙早期极丰富的信息,对它的研究成为精确测量宇宙物质密度、宇宙几何形状以及研究宇宙早期演化等的极为重要的手段。 为什么美国人要登上月球,为什么美国人要登上月球当美国的肯尼迪总统宣布美国人将在20世纪60年代末登上月球之时,人们纷纷表示怀疑。要知道,当时人类才刚刚飞出地球的大气层。直到通过电视画面看到阿姆斯特朗站立在月球表面时,人们才开始相信人类已经有能力去探索地球外遥远的未知世界。月球是地球唯一的天然卫星。人类自古便希望探索它的奥秘。20世纪60年代初期美国提出了著名的“阿波罗”登月计划。1961年4月12日,苏联人尤里·加加林成为第一个飞入太空的人,这极大地刺激了美国政府的神经。时任美国总统的肯尼迪随即下令大力推进“阿波罗”登月计划,力求通过这一计划促进美国宇航科技领域的发展,从而超越苏联。“阿波罗11号”的宇航员在月球表面活动在经过多次模拟飞行和绕月飞行后,1969年7月16日“阿波罗11号”飞船成功发射升空,并于4天后的7月20日在月球表面的静海附近着陆。6个多小时后,尼尔·阿姆斯特朗走下舷梯踏上月球表面,并说出了一句盛传已久的名言:“这是个人的一小步,却是人类的一大步。”随后,巴兹·奥尔德林也走出登月舱,踏上月球表面。两位宇航员在月球表面共活动了约2个半小时,采集了21.55千克的月球岩石和土壤样本。7月24日,“阿波罗11号”完成登月任务返回地球。此次任务验证了人类登陆另一星球并成功返回的可能,并为后续的行动积累了丰富的经验。整个“阿波罗”登月计划从1961年开始至1972年底结束,是美国航空航天局迄今为止最庞大的月球探测项目。在此期间,共有7艘飞船飞赴月球,除“阿波罗13号”由于技术故障取消登月直接返回外,均获得成功。先后有12位宇航员踏上月球表面,并进行了一系列科学活动。宇航员们通过多种科学手段对月球表面的物理化学特征进行了实地考察,并带回380多千克的月球岩石供实验室分析研究。中国也曾于1978年获赠1克的月球岩石样本,其中一部分保存在北京天文馆供展出,另一部分交由中国科学家进行科学研究。客观地说,“阿波罗”计划的实施推动了美国航天技术领域的极大发展,为了完成将人类送上月球并安全返回这一目标,美国共有2万多家企业、大学及研究机构参与了“阿波罗”计划,产生了数千项科研成果,推动了一大批新材料、新技术的产生。此外,整个“阿波罗”计划对经济的刺激作用也不容小视,它的投入产出比达到1:14。当时的许许多多研究成果在随后的岁月中转化为民用,创造了大量社会财富,使得美国一跃站上世界航天领域的巅峰。 为什么能利用卫星进行军事侦察,为什么能利用卫星进行军事侦察侦察卫星是一种获取军事情报的卫星,它“站得高、看得远”,是活跃在太空中的“间谍”。由于它具有侦察面积大、范围广、速度快、效果好、可定期或连续监视某一地区并不受国界和天气等限制的优点,在冷战时候,成为超级大国的“宠儿”。在人类发射的所有人造卫星中,侦察卫星就占了1/3。侦察卫星可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星和海洋监视卫星。照相侦察卫星是其中出现得最早、数量最多的,它一般运行在150~1000千米高空,每天绕地球飞行十几圈。它是担任空间侦察任务的“主力军”。卫星上携带的侦察设备就像照相侦察卫星的“眼睛”,它包括可见光照相机、红外照相机、多光谱照相机,以及后期出现的合成孔径雷达和电视摄像机等。照相侦察卫星所获得的情报,如胶卷、磁带等都记录贮存在返回舱内,当飞经本国国土时降落回收;也可以通过无线电以实时或延时的传输方式,由地面接收站接收后,再作处理和判读。此外,电子侦察卫星上装有电子侦察设备,用来侦辨敌方雷达和其他无线电设备的位置和特性,窃听敌方的机密信息。导弹预警卫星利用卫星上的红外探测仪,及早发现导弹起飞时发动机尾焰的红外辐射。而海洋监视卫星,用雷达、无线电接收机、红外探测器等侦察设备,监视海上舰船和潜艇的活动。关键词:人造卫星侦察卫星 为什么能够知道月球的内部构造,为什么能够知道月球的内部构造科学家们对我们地壞的里里外外很感兴趣,这是理所当然的。因为我们就生活在这个不算大的星球上么。对其他天体也是如此,尤其是离我们最近的月球,它的表面情况我们还真了解不少,它那看不见、摸不着的内部情况又如何呢?这个在历史上长期只能靠猜测的谜,现在已经可以比较准确地回答了。类似于把地球内部分为好多层一样,月球内部连同表层大体上可以分为4层,即:月表、月壳、月幔和月核。月表:月球内部构造的表面层,包括从表面到深约2公里的区域,主要由斜长岩等月岩碎块和粉尘般土壤组成。月壳:内部构造的上部,厚605~65公里,根据月岩类型和性质的不同,分为上下两层,上层从2~25公里,下层厚三四十公里。月幔:内部构造的中间部分,也是整个月球体积的最大部分,大致从65公里深处开始,一直延伸到约W88公里处,占月球半径的76%。也可以细分为上下两层:上月幔从65~250公里左右,下月幔从250~约1388公里。地球岩石的密度一般不大于每立方厘米3.0克,月幔物质的密度较大,上层每立方厘米超过3.5克,下层比上层低约5%。月核:从约1388公里以下直到月球中心是月球内部构造的最内层,即月核,温度大体在1600℃上下,很可能处于熔融状态,主要由铁、镍、硫等物质组成。尽管对于月球内部构造的具体划分,以及各层的密度、温度等,不完全一致,但通过各种手段探测月球内部所得到的结果,基本上还是符合的。这些手段中很重要的一种就是对月震波的分析研究。正像根据地震波的传播来了解地球内部构造那样,科学家从月震波的传播速度和特征,以及震源区的深度等,来了解月球的内部。美国“阿波罗号”宇宙飞船带去放在月面上的月震仪所提供的记录表明:月球是一个比较平静的世界,平均在每个地球日里发生一次左右的月震,而且很微弱,最大的也只有1~2级,震源区比较而言都相当深,在500公里甚至1000公里的部位。为了更多地掌握月球内部构造情况,除由自动月震仪进行月震记录外,登月的宇航员们还在月球上作了人造月震实验和测试。除月震外,对月球磁场、重力及其变化、电导性能等的研究,从不同的侧面也都为我们了解月球内部提供了宝贵的信息。 为什么能断定微波背景辐射来自宇宙大爆炸,为什么能断定微波背景辐射来自宇宙大爆炸大爆炸理论断言,在宇宙诞生初期,宇宙中的光辐射具有一种特定的能量分布,称为“黑体辐射”。黑体辐射是物质吸收和产生电磁辐射的理想情况。如果某种物质能够吸收照射在它上面的全部辐射,而不产生透射和反射,就被称为黑体。例如,在常温下黑炭、煤烟等物质能吸收几乎全部可见光,因此呈现黑色,可以近似地看作理想黑体。黑体不仅吸收光子,本身也可以辐射各种不同能量的光子,其辐射的光子能量分布与黑体的温度有关。德国科学家普朗克在假定辐射具有量子性的情况下,从理论上推导出了理想黑体产生的辐射能谱。宇宙诞生初期的辐射就应是极高温时的黑体辐射。大爆炸后,宇宙不断膨胀冷却,但宇宙早期黑体辐射的能量分布模式却保留了下来,在今天依然是黑体辐射能谱,只是辐射能谱的特征从高温黑体谱变成了低温黑体谱,最大亮度处的波长移到了微波波段。1989年发射升空的COBE卫星通过远红外线游离光谱仪(FIRAS)的实验,精确测定了宇宙微波背景辐射的能谱,证实其确实是非常理想的黑体谱。如果宇宙微波背景辐射不是来自宇宙大爆炸,而是(比如说)由于大量恒星产生的辐射被尘埃吸收后再以微波的形式辐射出来,那么它就不可能如此精确地呈现出黑体辐射谱。因此可以断定微波背景辐射来自宇宙大爆炸,这也是宇宙大爆炸的又一个证据。由于这一成就,FIRAS的负责人约翰·马瑟荣获2006年度诺贝尔物理学奖。不同温度的黑体谱COBE卫星测量的宇宙微波背景辐射能谱 为什么能知道一块石头是不是“天外来客”,为什么能知道一块石头是不是“天外来客”从地球外来的流星体如果未在大气层中燃尽,落到地面上就是陨石。它正好落在你面前的机会微乎其微。大部分陨石是很早以前就落到地上的。要辨别一块躺在地面上的石头标本是不是陨石,可以根据标本的外观特性、岩石学特性和化学元素来初步判断。首先看外观特性。陨石在坠落时相对于地球的运动速度非常高,至少11千米/秒。如果以这个速度旅行,只需要1.6分钟就可以从北京到达上海了。如此高速的陨石冲入大气层时,陨石前方的空气会被压缩而升温,其温度比太阳表面的温度还高。陨石被如此高温的空气灼烧,表面会融化,形成一层毫米级厚度的熔壳。熔壳通常是黑色的。随着时间的推移,陨石表面黑色的熔壳会风化变浅,甚至完全剥落。注意铁陨石表面的熔壳和气印大气和陨石的强烈作用,还可以在陨石表面形成一种被称为气印的结构。气印是陨石表面的非常浅的凹坑。因为陨石的大小不同,气印从拇指肚大小到巴掌大小都有。不过陨石降落过程中会在空中翻滚,并不是每块陨石上都会留有气印。陨石的岩石学特性也与普通石头不同。陨石中绝大多数是石陨石。石陨石中最常见的类型是球粒陨石,它有两个非常典型的岩石学特性:毫米级的球粒状结构和磁性。球粒状结构可以在陨石剖面上观察到;而用磁铁靠近球粒陨石则可以感受到陨石的磁性。球粒陨石剖面还有两种陨石,即铁陨石和石铁陨石,虽然数量不如球粒陨石多,却最容易辨识。即便它们表面的熔壳脱落了,也容易认得出。铁陨石又叫陨铁,是纯度很高的铁。因为地球表面自然状态的铁非常罕见,只要能排除熔渣等人工产物,它就很可能是陨铁。而且陨铁中镍元素的含量较高,而地球上通过铁矿石提炼的铁中镍元素很少。可以用对镍敏感的测试剂涂抹标本来判断镍含量,从而初步判断陨铁的可能性。石铁陨石的铁含量低些,但也有50%是铁和镍,因此也可以用镍试剂法来判断。此外,陨铁和石铁陨石都具有磁性,也可以作为判断的依据。最难判断的是既无球粒结构又无磁性的陨石,比如火星陨石、月球陨石、灶神星陨石等。如果缺少了熔壳这个最直接的证据,那么,判断起来就非常困难,往往需要专业的研究机构,比如大型自然博物馆、天文台或者大学里的地质系才能鉴定。 为什么航天员用跳跃方式在月面上行走,为什么航天员用跳跃方式在月面上行走从电视里观看“阿波罗”登月时的情景,你会发现航天员在月面上活动时,多数情况不是用脚行走,而是用脚跳跃,这是为什么呢?先要对月球作些简单的介绍。月球是地球唯一的天然卫星,它的直径约为地球的1/4,是太阳系中比较大的卫星,仅次于木星的卫星木卫三和土星的卫星土卫六,比九大行星中的冥王星还要大1/3。由于月球的质量只是地球的1/81,因此月面上的重力差不多只相当于地球重力的1/6。一个在地面上重600牛顿的人,在月面上只重100牛顿了。如果在月球上跳高,你要比在地面上跳得高得多。一个跳高运动员可以在月面上跳到8米多高,人人到月球上去都可以成为跳远和跳高“冠军”。月球是个低重力的环境,航天员穿上150千克的登月服,也不会感到重压在身,在月面上走起来显得轻飘飘的。但是,航天员在行走时,月面对他产生的水平推力也只有地面上的1/6,所以在月面上走一步比在地面上走一步所花的时间长,只能“姗姗而行”。如果航天员在地面上1分钟可走100~120步的话,那么在月面上他尽最大努力也只能走上20步。同时,月面上有一层厚厚的细沙,走在上面很容易滑倒。再加上所背的大背包(登月服)使人体的重心后移,一不小心,即使是微小的后仰,也会“人仰马翻”,所以,在月面上航天员很容易跌跤。但是,月面上的跌跤却别具特色——都是慢慢地跌下去,但爬起来却又快又容易。在月面上的航天员,如果像在地面上那样迈方步行走,自然就很容易跌跤。因此,他们改用单脚跳跃前进,后来,又想出了用双脚跳行,这样既快又可以减少体力消耗。他们像小孩似的在月面跳跃着前进,有时用单脚,有时用双脚,还边跳边喊:“太好玩了!太好玩了!”这种跳跃行走的办法,可不是航天员在地面训练时就事先想好的,而是他们在月面上的急中生智“创造”出来的。“阿波罗”登月一共成功地进行了六次,其中后三次航天员们带去了电动的月球车。他们驱车在月面上四处巡游,大大方便了他们的出行。月球车最远可以开离登月船20千米,使航天员能在更广的区域里进行科学考察。关键词:月球月面行走月球车 为什么航天员要穿航天服,为什么航天员要穿航天服去太空旅行的航天员都要带上一件航天服,那是为了适应太空环境的需要。太空环境十分险恶,大大小小陨星的袭击,常常令航天员猝不及防;高空的辐射,会危害人体的细胞膜,干扰或终止细胞的抗疾病功能;还有太空中充斥着人类遗弃在那里的太空垃圾,对航天员的生命也是一种威胁。为此,航天员需要严格的保护措施,才能去太空工作。航天服是一件高科技的产品。它的作用除了防御来自太空的侵袭以外,还有一套生命保障系统和通信系统。它能帮助航天员适应太空中温度的急剧变化,使航天员有合适的温度、氧气和压力,如同在地面上一样舒适;在太空行走时,可以方便地与航天器上的航天员通话联系。航天服的设计者,可谓精心而周全。他们把航天服制成多层的套服,一般至少有5层。与皮肤接触的贴身内衣又轻又软,富有弹性,通气又传热,内衣上安有辐射计量计,以监测环境中各种高能射线的剂量。内衣上的腰带,具有生理监测系统,可随时测定心率、体温。第二层是液温调节服。衣服上排列着大量的聚氯乙稀细管,调节温度的液体通过细管流动,温度的高低可由航天员自己控制,有3个温度档次可供选择。第三层是有橡胶密封的加压层。层内充满了具有相当于一个大气压的空气,保障了航天员处于正常的压力环境,不致因压力过低或过高而危及生命。第四层是一个约束层。它把充气的第三层约束成一定的衣服外形,同时也协助最外一层抗御陨星的袭击。最外一层通常用玻璃纤维和一种叫“特氟隆”的合成纤维制成。它具有很高的强度,能抵御陨星的袭击,还具有防宇宙辐射的功能。这样复杂的一件航天服,它的制作代价当然十分的昂贵,大约一件在300万美元以上。航天服一般很重,虽然在设计中,为了方便航天员的行动,关节部位有较高的灵活性,可是,穿着航天服对航天员来说仍是一个沉重的负担。据说,第一个穿上航天服进行太空行走的航天员,虽然总共只穿了12分钟,已经累得汗流浃背。可是,在太空航天员没有航天服的保护是难以想象的。关键词:太空环境航天服 为什么航天员进行舱外活动前要吸纯氧,为什么航天员进行舱外活动前要吸纯氧生活在载人航天器(如空间站、航天飞机或宇宙飞船)内的航天员,那里有与地面相当的气压,因此,航天员除了有失重的感觉外,生活上可以与地面上没有太大的差异,甚至可以穿上一般的衣服。但是,航天员如果要到航天器外的太空中去完成种种任务,即舱外作业,就必需穿上一种特别的航天服,并在出舱前先呼吸三小时纯氧,以避免进入太空后出现减压病。什么是减压病?为什么吸氧能防止减压病?我们来看看航天员出舱前后所面临的变化。航天器内通常保持与地面相当的大气压力,即每平方厘米约9.8牛顿压力,一个成年人的身体表面积总计2平方米左右,这样,他所承受的压力就大约为19.6万牛顿。但是,我们在地面并不感到身上有如此大的压力,这是因为人体内部产生的内压与之平衡。如果外界压力一旦减小,人体组织和体液中溶解的气体(主要是氮气),就会转变为游离的气体,在血管内形成气泡堵塞血管,在血管外压迫局部组织,出现四肢疼痛、面色苍白、出汗虚脱、呼吸困难、听觉失灵等情况,这就是减压病,与高山反应征状十分类似。虽然航天员在出舱时穿上了航天服,服内也保持有一定的气压,但因目前技术水平所限,这个气压值还不能做到与舱内一样,而仅为舱内的1/3左右(相当于9~10千米高空)。地面实验证明,在8千米以上人就可能会患上减压病,因此航天员在出舱前,都要先吸足纯氧,使体内组织和体液中的氮气尽可能排出,以避免在舱外发生减压病,从而顺利地完成舱外作业任务。关键词:减压病舱外作业 为什么航天器在太空中要保持正确的姿态,为什么航天器在太空中要保持正确的姿态我们在读书写字时要保持正确的姿势,航天器在太空中也要保持正确的姿势吗?是的,这可是航天器在执行任务时,要满足的最起码的条件。进入太空的航天器,如人造卫星,都是为了执行一些特定的任务。有的要对宇宙中的某一个天体进行观测;有的要监视地球的某个地域;有的要在空中对地球进行多地点的无线电转发;等等。许多航天器还装有大面积的太阳能电池板。如果把航天器上的各种探测仪器的传感器比作眼睛,把航天器上向地面传送信息的天线和接受太阳能的电池板比作耳朵,那么,航天器的“眼睛”和“耳朵”带有明显的方向性,只有同时对准各自特定的目标,航天器才能做到“耳聪目明”。如果本来应该对准地球的传感器却面朝太阳,本来要对准太阳的太阳能电池板却背着太阳,处在阴暗面,那么,辛辛苦苦发射到太空的航天器就不能正常工作,成为一堆废物。举个例子,如果某颗负责电视转播的通信卫星的姿态发生了较大的误差,地面上成千上万的定向卫星电视接收天线将收不到电视信号。所以,航天器要时刻进行姿态控制,使自己的“眼睛”和“耳朵”始终对准目标。一些执行复杂任务的航天器,还要随时从一种姿态转变成另一种姿态。关键词:航天器姿态控制 为什么航天器要在太空中进行对接,为什么航天器要在太空中进行对接汽车要进站,轮船要进港,航天飞机和宇宙飞船的“港湾”就是空间站。空间站通常建在近地轨道上。1971~1982年,前苏联向太空发射了7座名为“礼炮号”的空间站;1973年,美国发射了一座名为“天空实验室”的空间站;1986年,前苏联又发射了“和平号”空间站。目前,美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局的11个成员国,正共同筹建世界航天史上的最大航天工程——国际空间站。科学家建立这些空间的港湾,其目的是进行生物医学、天体物理、天文观测和建立太空工厂。因此,有许多科学家必须在空间站里工作一段时间,空间站里的设备需要维修,给养需要补充,人员需要更换……这些工作都由航天飞机和宇宙飞船来承担。当它们来到空间站的时候,由于太空的险恶环境,不能像汽车进站和轮船进港一样方便,这就需要进行太空对接。1995年6月,美国的“阿特兰蒂斯号”航天飞机和俄罗斯的“和平号”空间站在太空首次对接成功。质量为100吨的航天飞机和质量为124吨的空间站,在缺乏重力的太空环境下对接,任何失误都可能导致相互碰撞而失败。因此,对接的过程十分缓慢,两者的相对速度大约是2.5厘米/秒。对接系统采用了两个圆环构成的双重结构,上层圆环可以缩进,装有3个花瓣状的挂接机械;下层是基座,装有12组挂钩和插销。两个庞然大物在太空不断纠正航线,终于衔接在一起,这时机械弹簧锁把它们锁住。90分钟以后,对接口通道内灌进了加压空气,航天飞机和空间站的舱盖才打开,航天员们终于相会在一起,相互握手,欢呼对接成功。1995年11月,“阿特兰蒂斯号”航天飞机第二次与“和平号”空间站对接,为建立国际空间站做准备。1998年12月6日,由美国“奋进号”航天飞机携带上天的“团结船”——国际空间站的一个部件,与俄罗斯的“曙光舱”实现了对接。这次对接完成了国际空间站的第一期拼装工程,形成了国际空间站的核心。“曙光舱”和“团结舱”实施对接之后,使航天员完成了国际空间站两个太空舱之间的40对电气接头的连接工程,从而使电力和数据可以在两个舱之间流动。1999年5月,美国“发现号”航天飞机又载着7名航天员前往国际空间站,它们为国际空间站运送1630千克的各种物资,包括计算机、急救药箱和一台建筑用的起重机,供组装国际空间站的需要。这一次对接,安排在航天飞机和空间站均从俄罗斯地面站上空飞过的时候,计算十分精确,并且如期完成了对接。关键词:空间站太空对接“和平号”空间站“阿特兰蒂斯号”航天飞机 为什么航天飞机能像飞机那样飞回来,为什么航天飞机能像飞机那样飞回来航天飞机是运载火箭、宇宙飞船和飞机巧妙的“混血儿”。它在发射时,垂直起飞,像火箭一样;入轨道后绕地球飞行,像一艘宇宙飞船,并有与其他航天器机动对接的能力;返回地球时,又像一架滑翔机,在传统的飞机跑道上降落。对于使用一次就“报销”的运载火箭和宇宙飞船来说,航天飞机可以重复使用上百次,是航天技术一个重大的飞跃,被公认为20世纪科学技术最杰出的成就之一。作为天地往返的运输系统,航天飞机最为高明之处就是它能像飞机那样平安、完整地返回地面,从而实现了航天器的反复利用,这就大大降低了航天活动的成本。然而要使航天飞机飞回来并不是件容易的事,主要的难关就是防热。虽然航天飞机具有三角形机翼和垂直尾翼,使它在大气中飞行时能够具有良好的稳定性和操纵性,犹如一架飞机一样飞行自如,但当它从地球轨道返回地球时,会以极高的速度(接近30倍音速)冲入大气层,机身表面将跟空气发生剧烈摩擦,使表面温度急剧升高,这就是所谓的气动加热。加热的后果是使用铝合金制成的飞机结构立即熔化,因为铝合金的熔点只有660℃。因此,科学家不得不给飞机穿上一件特殊的“防热衣”。在机头和机翼前缘,那里的温度最高,可以达到1600℃左右,就给它“穿”上一层耐高温的石墨纤维复合材料,以保护铝合金不被烧熔。在机身和机翼的上表面,温度大约是650~1260℃,这些地方就“穿”上一层由2万块左右耐高温的陶瓷瓦拼成的阻热层。陶瓷瓦每块15厘米见方,2~6厘米厚。在机身的侧面和垂直尾翼的表面,温度比较低,只有400~650℃。这些地方只需稍加保护,就“穿”上7000块另一种规格的陶瓷瓦。这种陶瓷瓦每块20厘米见方,0.5~2.5厘米厚。其他的部位最高温度不会超过400℃,“穿”上一层涂有白色硅橡胶的纤维毡就可,而不需去使用前面那种分量较重、价格昂贵的陶瓷瓦了。要把这2.7万多块陶瓷瓦贴上飞机表面,也非一件轻松的事。虽然陶瓷瓦的尺寸大部分是相同的,但也有少部分是根据飞机机身的特定部位而“量体裁衣”定制的。每块瓦上都预先标好号码,对照工艺图纸,一一“对号入座”,用黏胶贴上去。由于陶瓷瓦非常容易碎裂,因此工人们粘贴时务必小心翼翼,轻手轻脚,“慢工出细活”。美国第一架航天飞机,为粘贴防热瓦足足花了一年的时间。后来采用了粘贴机器人,进度才加快了许多。从电视上我们还能看到,航天飞机在机场上着陆时,尾部会打开一顶大大的降落伞,这是为了使航天飞机更快地停下来,以缩短机场跑道的长度。关键词:航天飞机防热瓦 为什么行星也有圆缺变化,为什么行星也有圆缺变化在晴朗无月的晚上,我们仰望夜空,繁星不断地闪烁着光芒,在这美丽的自然图案中,人们还能看到几颗晶亮而又从不闪烁星光的行星。倘若用望远镜仔细地、经常性地观测它们的形状,就会发现它们象月亮一样,也按一定的规律有着圆缺的变化,这种行星形状的变化就叫做行星的圆缺变化,又称位相变化。首先发现行星圆缺变化现象的,是意大利天文学家伽利略。在1610年,他用自制的望远镜观测金星时,发现金星也有圆缺变化。但是直到1643年,瑞士数学家马赛亚斯?海兹盖特用几何图形的方法,才成功地解释了金星和水星的圆缺变化现象。我们知道:地球和金星在各自的运行轨道上绕太阳公转,当它们处于不同的轨道位置上,太阳、地球和金星的相对位置也就发生了变化,因此,人们站在地面上看到金星的向日面(反射太阳光的半球面)随着发生变化,这就引起了金星的圆缺变化。如在下页图中,地球位于运行轨道的下方,人们在这一位置上观测不同位置上金星向日面的变化。当金星处于上合的位置时,也就是说当太阳在地球和金星之间的时候,金星的向日面正好对着地球,这时,原来应该看到完整的金星圆面。但是,由于强烈地散射着太阳光的地球大气层把微弱的金星光完全地淹没了,使人们无法看到圆圆的金星。而当金星离开上合的位置,逐渐地接近地球时,它的向日面却象正在变狭的“D”形,直到它逐渐缩小成纤细的钩形。等到它到达下合的位置时,也就是说当金星在太阳和地球之间的时候,它的向日面正好背向地球,这就发生了一种有趣的现象:假若你从天文望远镜中观测,还能看到一个模糊的半晕,这是金星的大气散射太阳光造成的。以后,金星逐渐地远离地球,从下合跑向上合,金星的向日面从好象一个“C”形的细钩开始“发胖”,直到金星回到上合的位置时,它的向日面又恰好对准了地球。于是又回复到先前的情况。就这样从缺到圆,从圆到缺……周而复始,循环不已,这就是金星圆缺变化的原理。水星和外行星也有这样的圆缺变化。但是,水星的体积比较小,又非常靠近太阳,一般不容易看到它的圆缺变化。只有用高倍率的天文望远镜,在水星与太阳的角距离较大的时间内才能发现这种现象。对于外行星,如火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星来讲,由于它们处在地球轨道外侧绕太阳运行,因此,外行星的圆缺变化和内行星水星和金星的圆缺变化略有不同。当地球上的人看到完整的外行星,譬如火星的圆面时,这时火星正好处在地球的背日方向的位置上,也就是太阳和外行星在地球的两个相反方向,相离180°的时候,叫做冲。随后,尽管太阳、地球和外行星的相对位置在不断地变化着,但是每颗外行星的形状也始终是大于半个圆面,这也是人们观看外行星圆缺变化的一个特点。 为什么行星亮度有变化,为什么行星亮度有变化行星是青少年天文爱好者喜欢观测的对象,尤其是那几颗比较亮的,像金星、木星、火星等。即使不用任何望远镜,单凭肉眼,不仅能够很容易地看到它们,还能看到它们的一些有趣变化,其中之一就是亮度变化。以金星为例,有时我们看到它星光耀眼,宛如挂在天上的一盏明灯;有时又觉得它似乎已失去昔日的光彩。火星也常有这种情况,一段时间内,它在亮度上不及金星,可比木星、土星都亮;但是,没有过多久,它又明显地暗于木星,甚至还不如土星。行星的亮度变化很容易使人想到:这可能是由于它们的远近有变化造成的。近的物体看起来亮些,远的物体暗些,这样的说法在一定的条件下是成立的。但火星不管它处在绕日轨道的什么位置上,它的距离始终是小于木星和土星距离的。可见,影响行星亮度变化的不只是它们的距离,还存在着其他因素。对于不同的行星来说,近亮远暗是问题的一个方面。另外一个重要因素是它的大小,直径大的行星面积也大,比直径小的行星能反射更多的太阳光。与行星的反照率也有一定的关系,同样大小的物体,反照率高的自然更亮些,而反照率与反射面的性质有密切关系。金星被浓密的大气包围着,反照率达0.76,即射在它上面的太阳光的76%,都被反射回来了。火星的反照率却只有0.16。对于同一颗行星来说,近亮远暗是主要因素,尤其是那些离我们比较远的行星,基本上就这样。对于离地球比较近的火星和金星等来说,还各有其特别的因素影响着它们的亮度变化。火星轨道偏心率为0.093,这使它的距离几乎有大到十分之一的变化。火星每2年多不是有一次冲日吗!冲日时,火星、地球相距最近,但这个最近距离是有个变化幅度的。在最有利的条件下,即每15~17年火星大冲时,火星距离我们只有5500万公里,而条件最差的冲日时,地、火两者可相差约1亿公里。至于在非冲日时,地、火两行星之间的最大距离可达约4亿公里,几乎是大冲时的9倍。那么大的距离变化,自然会大大影响火星的亮度变化。金星的轨道偏心率很小,影响它亮度变化的一个重要原因是它的位相变化。由于是在地球轨道之内,金星有像月亮那样的位相变化:在金星下合日前后,从地球上看金星,它呈现为很窄的镰刀形;金星大距时,即金星在太阳以东或以西达到最大角距离44°~48°时,它看起来是半圆形,但要比镰刀小些;接近上合日时,金星变成为圆形,这时,它离地球最远,看起来很小。距离因素加上位相因素,金星一般在下合日前后36天左右达到最亮,这时,它的星等不低于-4.4等,甚至达到-4.8等。金星最亮时,它会把地上的物体照出清楚的影子;当它与太阳在地平线上的位置合适时,白天也能看到它。某个时候某颗行星究竟有多亮,是多少星等,这是要根据各种因素进行综合考虑的。下面给出各行星可能达到的最大和最小星等,以及本文提到的它们的距离、直径、偏心率和反照率等。 为什么行星在天空中有时向东走,有时向西走,为什么行星在天空中有时向东走,有时向西走如果你连续几个星期或者几个月注意某颗行星在天上的位置变化,你会发现,行星在星空中走的路线也真有点奇怪,它经常是向东移动,但有时候却是回过“头”来向西走的,走了一段“路”之后,又扭过“头”来向东走。难道它就是这样忽东忽西地绕着太阳转的吗?我们得弄清楚,行星在星空中的移动和它实际绕太阳转的运动有联系,但不能混为一谈。行星绕太阳公转的运动,都是步伐一致地朝一个方向前进的——自西向东,没有例外,从来没有向西退着走的时候。可是,我们是在运动着的地球上看其他行星的运动,这就不一样了。另外,各行星绕太阳转的速度有快、有慢,有的比地球快,也有的比地球慢,这就使得我们在地球上看起来,行星在星空中的移动变得错综复杂了。拿金星作个例子吧,先看金星正好处在太阳后面的情况。这时,从地球上看起来,太阳和金星在同一方向上,太阳的光辉把金星掩没了。过了一段时间,譬如说一个月,地球在轨道上前进了一圈的十二分之一,可是金星绕太阳一圈只相当于地球的七个半月,所以它前进了十五分之二。这时候,太阳和金星互相之间的位置是怎么一个关系呢?在这一个月中,太阳向东移动到了新的位置,金星则向东移动了一段更大的距离,跑到太阳东面去了。行星在星空中的向东移动叫顺行。再看金星在太阳和地球之间的情况时,就不一样了。一个月后,虽然金星和地球在各自的轨道上,还是分别前进了十五分之二和十二分之一,可是从地球上看起来,太阳是向东移动了,金星却好象是向西移动,到了太阳的西面。表面上看起来,行星在星空中的向西移动叫逆行。水星和金星离太阳比地球近,它们的轨道在地球轨道的内侧,叫内行星,它们都在上合(太阳在地球和内行星之间的时候)前后顺行,下合(内行星在太阳和地球之间的时候)前后逆行。外行星如火星、木星、土星等,在合日(太阳在地球和外行星之间的时候)前后顺行,在冲日(地球在太阳和外行星之间的时候)前后逆行,道理是一样的。行星从顺行变为逆行,或者从逆行变为顺行时,都有一段时间好象在星空中停留不动的样子,叫做“留”。 为什么行星都出现在黄道附近,为什么行星都出现在黄道附近不论你在什么时候去找行星,太阳系里的大行星都好象很“偏爱”黄道,舍不得离开它似的,永远在它附近不远的地方,不会跑到别处去。那么为什么会是这样的呢?首先得弄清楚黄道是什么?举一个少先队员瞻仰北京天安门广场上的“人民英雄纪念碑”的例子,或许对下面的解释有些帮助。假使少先队员们分处在纪念碑的周围,要他们分别回答纪念碑在什么方向,一定是很有趣的。在碑的东面革命历史博物馆方向的少先队员们说,纪念碑在西面,碑后面是人民大会堂;在碑西面人民大会堂方向的队员们却说,碑在东面,后面是革命历史博物馆。同样的,在南面的队员说碑在北面,后面是天安门;而在天安门方向上的队员却说碑在他们南面,后面是毛主席纪念堂。这很容易明白,各个队员在不同的方向上,看到的纪念碑的方向也就不同。这有点象地球绕太阳旋转时看太阳的情况。地球绕太阳转,不断地改变着自己的位置,看起来却好象是太阳在改变“方向”,在星空间不断地向东移动位置。太阳“走”的这个路线就称黄道,黄道实际上就是地球轨道无限扩展开来之后,与天球相割的那个大圆圈。照这样说起来,行星“偏爱”黄道的真正原因和地球轨道有关系。事情正是这样,九大行星绕太阳旋转的轨道虽然互相交错,但都相差不多。以我们地球轨道作为“标准”的话,那么各行星轨道的倾斜程度是:水星7度0分土星2度29分金星3度24分天王星0度46分火星1度51分海王星1度46分木星1度18分冥王星17度09分你们看,除了这颗连中型天文望远镜也看不见的冥王星外,其他行星最多不超过8度,也就是说,它们在天空中的位置都在离黄道8度以内的范围中变化不会跑远了。这就是各行星不“肯”离开黄道的真正原因。为此,黄道两旁各8度的范围特别被叫做黄道带,行星的位置除冥王星外,都在黄道带内。 为什么赫歇尔数星星能绘出银河系的图景,为什么赫歇尔数星星能绘出银河系的图景18世纪20年代起,一些学者纷纷提出关于恒星世界结构的猜想。他们认为无数恒星构成了一个庞大的系统。英国哲学家赖特探讨了恒星在宇宙中的分布,首次提出“银河系”的概念。德国哲学家康德发展了赖特的思想,认为银河系是被恒星填充的,恒星在银河系中连续分布。不过,关于银河系的这些天才预见,尽管有的在相当程度上符合实际情况,但毕竟停留在推测阶段。英国天文学家威廉·赫歇尔18世纪后期,英国天文学家威廉·赫歇尔在他妹妹卡罗琳·赫歇尔的协助下,用自制的48厘米口径的反射望远镜,开展深入的巡天观测。他假定太阳位于银河系的中心,制定了周密的计划,把天空划分成一个个天区,通过巡天观测来确定全天恒星的空间分布。为此,他假定所有恒星的光度相同,它们亮度的差异只是由于与我们的距离有别;看上去越亮的恒星,离我们越近,看上去越暗的恒星,离我们越远。天狼星是天空最亮的恒星,把它作为距离基准。通过被观测恒星的亮度与天狼星亮度的比较,估计该恒星的距离有多远。他还假定宇宙空间是完全透明的,使用望远镜能够看到银河系最外缘的恒星。每到晴朗的夜晚,他就用望远镜对准选定的天区,一颗颗数出这些天区里的星数,并根据亮度估计每一颗星的远近。这开创了后来恒星天文学上常用的“取样统计法”。威廉·赫歇尔通过取样统计发现,在银河附近恒星的数密度要比远离银河的方向上高得多,而且它们分布延伸得更远。他先后作了1083次观测,在683个取样天区中一共数了近11.8万颗恒星。在以上假定的基础上,他认真分析观测资料,于1785年获得一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图。这样,威廉·赫歇尔首次通过观测证实了恒星聚集在一个状如“磨盘”的系统里。它的形态与现代天文学家揭示的银河系图像很相似。那么,为什么数星星就能得知银河系的形状呢?上图中左边两个圆圈分别代表望远镜指向视线A和视线B时所见的视场。在A视场里我们见到比较明亮、稀稀拉拉的少数恒星,而在B视场里,我们见到亮暗不等、密密麻麻的许多恒星。按照威廉·赫歇尔的假设,越暗的恒星距离越远,于是这两条视线上的恒星数目和分布就可以反映右图中两条相应视线上的情况了。约翰·赫歇尔赫歇尔的这项观测,工作量之浩大和过程之艰苦是显而易见的,而他的巨大成果则在天文学史上树立了又一个重要的里程碑。他用实际观测证实了其他学者关于银河系的推测。从此人们的视野从太阳系扩展到广阔得多的银河系,有了一个新的飞跃。威廉·赫歇尔去世后,他的儿子约翰·赫歇尔于1833年11月携带其父那架48厘米口径的望远镜来到南非好望角,建立了一个观测站。他把父亲的取样统计法用于南天,统计了3000个选区的近6.9万颗恒星。他的计数结果证实了老赫歇尔关于银河系结构的结论。赫歇尔的磨镜工具赫歇尔家族的工作可靠地证实了银河系的存在。从此银河系的研究有了坚实的基础,并蓬勃地向前发展。1916—1917年,美国天文学家沙普利通过测量许多球状星团的距离,证实了太阳位于远离银心的地方。沙普利把太阳从银心地位上移走,是人类继哥白尼之后第二次破除自己居于宇宙间某种中心地位的观念。这在人类思想史上,也具有革命性的意义,而且为建立更真实的银河系图像开辟了正确的途径。现在天文学家对于银河系的自转、旋臂、组成等运动和结构方面的问题,又有了远比过去更加详细而深刻的了解。威廉·赫歇尔制造的大型金属反射面望远镜,口径1.22米,长12米 为什么金星上的太阳从西边升起,为什么金星上的太阳从西边升起如果你从太阳的北极上方向下看去,太阳系中的所有行星都沿着逆时针方向绕太阳公转,同时绝大多数行星也以逆时针方向绕着它们的自转轴自转,唯独金星以顺时针方向自转,是个例外。由于自转方向和地球等其他行星相反,对于金星上的观测者而言,太阳就会从西边升起,到东边落下。不过金星上的太阳升落可不容易感觉到,因为金星是太阳系所有行星中自转速度最慢的。金星上的太阳日(即前后两次日出之间的时间间隔)为116.75个地球日,而金星的恒星日(即金星自转一周的时间)要长达243个地球日,相比之下,它绕太阳公转一圈才224.7个地球日,所以金星上的“一天”比“一年”还长。金星赤道表面的转动速度为6.5千米/小时,作为比较,地球赤道的转动速度比它快250多倍。金星在形成之初,也许和其他行星一样是逆时针自转的,历经几十亿年的演化才慢慢变成现在的样子。有天文学家认为,在几十亿年前金星可能经历过一次猛烈的撞击,撞击事件为金星增添了至少一颗卫星。在此之后大约1000万年,另一次碰撞又使得金星的自转方向彻底反向,同时还使得这颗卫星最终撞上了金星,两者融为了一体。此外,来自太阳和其他行星的引力作用以及金星自身浓密大气的潮汐作用,也对它自转的演化起到了关键的作用。金星目前的自转周期可能正是太阳引力的潮汐锁定作用和金星大气潮汐之间相平衡的结果。 为什么金星凌日有时过8年发生一次,有时却要相隔100多年,"为什么金星凌日有时过8年发生一次,有时却要相隔100多年金星凌日是金星视圆面呈小黑点状投影在太阳表面上的天象,是金星运行到日、地之间且三者在一条直线上时发生的。金星凌日,一是珍稀,二是好看,所以是值得观赏的难得天象。金星凌日的发生,相隔8年为一组,而且不是同在6月8日前后,就是同在12月10日前后。8年一组过后,就要相隔105.5年及121.5年交错发生。金星凌日出现的规律,是地球与金星绕太阳公转造成。金星和地球的公转周期分别是224.6960日和365.2564日。金星转得比地球快。金星转到地球与太阳之间的位置称为“下合”。如果金星与地球的轨道在同一个平面上,那么每次下合都会“凌日”;实际上金星和地球两个轨道面之间有3.39°的夹角,所以从地球上看,金星下合时与太阳的角距离最大会达到8.86°。只有在两轨道面的交线附近发生金星下合,才有可能与太阳连成一条直线而发生凌日。多次曝光的金星凌日照片两轨道面交线与两轨道各有升、降两个交点,地球每年通过这两个交点的日期是基本固定的,分别是12月10日和6月8日前后。金星两次下合的间隔日期叫“会合周期”。设T和E分别为金星和地球的公转周期,S为会合周期,都以日为单位。从下合开始,一日之内金星转了1/T圈,地球转了1/E圈,金星超前地球(1/T-1/E)圈。当金星的超前量累积到整整一圈的时候,金星又来到与地球会合的位置,所需时间S等于1/(1/T-1/E)日。这就是金星和地球的会合运动方程。这个方程同样也可用来计算金星和水星的凌日。不难计算,金星的会合周期S等于583.920日。地球过交点的周期为E,等于365.2564日。两者周期不同,而且不能通约,所以完全准确地既到达下合位置,又同时都在交点上,而且要使金星黑点准确地从日面中心通过,几乎是不可能的。幸好太阳有一个较大的圆面,角直径约0.5°。当金星下合时,金星与日面中心的角距离小于15′,就可以看到凌日了。这个条件依然比较苛刻。有三个时间段符合这个苛刻的条件,那就是8年、105.5年和121.5年:8E-5S=8×365.2564-5×583.920=+2.45日105.5E-66S=105.5×365.2564-66×583.920=-4.17日121.5E-76S=121.5×365.2564-76×583.920=+0.73日经过这三个时间段以后,地球到达交点与金星下合的日期接近吻合,满足发生凌日的条件。这三个时间段的循环组合就形成了金星凌日看似神秘的奇特规律。经过这三个时间段以后,地球到达交点与金星下合的日期接近吻合,满足发生凌日的条件。这三个时间段的循环组合就形成了金星凌日看似神秘的奇特规律。 1631—2984年金星凌日的发生日期 (双日期表示凌日带跨太平洋中的日界线) 发生年月 间隔(年) 1631.12.7 8 1639.12.4 121.5 1761.6.6 8 1769.6.3/4 105.5 1874.12.9 8 1882.12.6 121.5 2004.6.8 8 2012.6.5/6 105.5 2117.12.10/11 8 2125.12.8 121.5 2247.6.11 8 2255.6.9 105.5 2360.12.12/13 8 2368.12.10 121.5 2490.6.12 8 2498.6.10 105.5 2603.12.16 8 2611.12.13 121.5 2733.6.15 8 2741.6.13 105.5 2846.12.16 8 2854.12.14 121.5 2976.6.16 8 2984.6.14 " 为什么金星表面温度特别高,为什么金星表面温度特别高金星离太阳比地球近30%左右,它表面温度应该比地球高些,这是完全可以预料和理解的。可是,当科学家们通过观测发现金星表面温度竟高达465~485℃的时候,也感到有点惊讶。什么原因使得金星表面温度如此高呢?金星有着浓密的大气层,它阻挡我们直接看到它的表面。只是在空间探测器接二连三地对金星大气层和表面进行现场考察之后,它才逐渐揭开了自己的面纱,为我们透露了一些秘密。现在已经知道,金星大气中二氧化碳的含量达到难以想象的程度,在97%以上。大气低层的二氧化碳含量还要高些,达99%,几乎全是二氧化碳了。而我们地球表面附近的大气层中只含有约0.03%的二氧化碳,与金星比起来,实在太微不足道了。此外,金星大气中还有少量的氮、氩、一氧化碳、水蒸气等。就在离金星表面三四十千米高空的大气层里,存在着很厚的浓云密雾。更加令人惊奇的是,这层浓云竟是由雾滴状的浓硫酸组成的。在地球上,硫酸是重要的化工产品,想不到它在金星上竟然是大量存在的天然产品。金星大气可以反射约76%的太阳光,这使得金星在天空中显得特别明亮。其余24%的太阳光穿过金星大气,照射到金星地面,本来的情况应该是,照射到金星地面的24%太阳光中,有一部分会从地面返回太空,可是,金星大气层中浓密的二氧化碳却起了阻碍作用,就像给金星盖了一床大棉被。太阳辅射的热量在金星表面附近越积越多,温度也越来越高,达到了现在难以想象的程度,产生所谓的“温室效应”。地球大气层中的二氧化碳含量尽管不多,但是,地球上每时每刻产生出来的二氧化碳可不少,如果长此以往而不采取有效的措施,后果将会是非常严重的。地球上的温室效应已经成为一个重要的环境问题,金星无异给人类上了严肃的一课,提出了警告。关键词:金星金星大气温室效应二氧化碳 为什么金星表面温度那么高,为什么金星表面温度那么高金星离太阳比地球平均近30终,它表面温度应该比地球高得多,这是完全可以预料的和理解的。可是,当科学家们得知金星表面温度高达465~485℃的时候,也感到有点惊讶。什么原因使得金星表面达到如此高温呢?说怪也不怪,问题就在金星本身,主要在它的大气身上。金星有着浓密的大气层,它阻挡我们直接看到它的表面。只是在探测器接二连三地对金星进行现场考察之后,其中包括对大气层和对表面的考察等,金星才逐渐揭开了它的面纱,为我们透露了它的一些秘密。现在已经知道,金星大气中二氧化碳的含量达到难以想象的程度,达97终以上,大气低层还要高些,达99%,那几乎全是二氧化碳了。作为比较,我们地球的地表附近只有约0.03%的二氧化碳,比起金星来,实在太微不足道了。此外,金星大气中还有少量的氮、氩、一氧化碳、水蒸汽等。就在离金星表面三四十公里高空的大气层里,存在着厚达25公里的浓云密雾。更加令人惊奇的是,这层浓云竟是由雾滴状的浓硫酸组成。在地球上,硫酸是重要的化工产品,想不到它在金星上竟然是大量存在的天然产品。金星大气可以反射约76%的太阳光,这是金星显得特别明亮的原因。其余24%的太阳光穿过大气,照热金星地面,被地面吸收。本来的情况应该是,至少有部分热辐射从地面返回太空,可是,让阳光穿进来的二氧化碳这时却起了阻碍作用,产生所谓的“温室效应”。这无异在金星面上盖了一床大棉被,日积月累的结果,温度达到难以想象的程度,也是任何生物都无法忍受的程度。找到了金星表面高温的原因,无异给人类上了严肃的一课,提出了警告。地球大气中二氧化碳尽管不多,但是地球上每时每刻产生出来的二氧化碳可不少,长此以往而不采取有效措施的话,后果将会是非常严重的。因此它的温室效应作用丝亳不应予以忽视,特别是从长远观点来考虑。 为什么黄道十二宫与黄道十二星座不一一对应,为什么黄道十二宫与黄道十二星座不一一对应这是个青少年们常提出来的问题。你是否也注意到了:白羊宫不是与白羊座对应,而是在双鱼座。为了表示太阳在黄道上的位置及其移动,古代巴比伦和希腊等国的天文学家,把黄道分成12段,每段算是一个宫,每个宮长30°,从春分点起算,也就是:白羊宫0~30°狮子宫120~150°人马宫240~270°金牛宫30~60°室女宫150~180°摩羯宫270~300°双子宫60~90°天秤宫180~210°宝瓶宫300~330°巨蟹宫9~120°天蝎宫210~240°双鱼宫330~360°在2000多年前,黄道十二宫与黄道上的12个主要星座,基本上是一一对应的,十二宫就以所对应的星座来称呼。当时,春分点在白羊宫,称为白羊宫第一点;巨蟹宫、天秤宫和摩羯宫第一点,则分别是夏至点、秋分点和冬至点,因为那时宫与座基本相符,所以这两分两至点自然是分别在白羊、巨蟹、天秤和摩羯座内。由于岁差的缘故,春分点在黄道上的位置不是固定的,而是缓慢地向西移动,每年移动约50″.2。这是个很小的角度,积40来年才移动相当于满月那么一段距离。可是日久天长,日积月累的结果是相当惊人的,2000多年来,春分点已经向西移动了约30°。这样,宫随着春分点移动,而春分点仍是白羊宫第一点,现在已在双鱼座内,所以白羊宫已经不再与白羊座吻合,而是基本上与双鱼座对应了。同样的道理,夏至点、秋分点和冬至点仍旧分别是巨蟹、天秤和摩羯宫第一点,但它们目前却在双子、室女和人马座内。黄道十二宫现在大体上分别与它们同名星座西面隔壁的星座符合,而且它们还在缓慢而继续不断地向西移动。 为什么三伏有时是30天,有时是40天,为什么三伏有时是30天,有时是40天天气一点点热起来,快到夏至(公历每年6月22日前后)的时候,很多人习惯于翻看翻看日历,看看今年的三伏从哪天开始,到哪天结束,今年的伏天有多少天?三伏是初伏(也叫头伏)、中伏(二伏)和末伏(三伏)的总称。它们虽是二十四节气之外的杂节气,但大家挺关心,因为三伏天是一年中最热的时候,对于农业生产有着很密切关系。有句农谚说:三伏不热,五谷不结。三伏是在哪一天呢?按照我国传统的推算法,三伏究竟在哪一天是根据干支来确定的。干支纪日法为每天确定一对干支,60天一个循环。农历规定,从夏至那天算起,依据干支纪日的排列,逢第三个庚日为初伏,第四个庚日为中伏,立秋之后的第一个庚日为末伏。两个庚日之间的间隔是10天,因此,从初伏到中伏毫无疑问是10天。但是,从中伏到末伏有时是10天,有时却是20天,这就要看夏至之后的第三个庚日是早还是晚了。请看下面:可见,夏至以后第三个庚日如果是在7月18日(该年立秋在8月8日的话,则为7月19日)之后,那么第四个庚日在7月28日,中伏也是10天,再下一个庚日是在立秋那天,即末伏。如果夏至后的第三个庚日在7月18日之前,最早可在7月12日,那么中伏就会有20天。因此,中伏是10天还是20天,也就是说整个三伏天是30天还是40天,完全是由干支纪日法中的“庚”日造成的。我国古书中关于三伏的最早记载,是在《史记》这部书里,说的是秦德公二年(公元前676年)的伏天。古代所'说的伏日指的是一天,即初伏日、中伏日和末伏日,总共3天,在每个伏日的时候,要进行祭祀活动,共进行3次祭祀活动。由于两个庚日之间相差10天,现在习惯上都把10天算一伏;伏日只是指一天、这天要进行祭祀活动等,反而都淡忘了。 为什么人们总是对冥王星的身份提出疑问,为什么人们总是对冥王星的身份提出疑问冥王星是美国洛厄尔天文台24岁的天文学家汤博在1930年初发现的。人们曾经为命名这个新天体提过许多聪明的建议。1930年5月1日,洛厄尔天文台台长维克托·梅尔文·斯莱弗正式宣布将它命名为普鲁托——罗马神话中的冥神。这个名字是英国牛津一位11岁的女孩维尼夏·伯尼提议的,她觉得这很适合于一个永处幽暗与寒冷中的星球。在汉语中,它按意译定名为“冥王星”。冥王星到太阳的距离差不多是日地距离的40倍,所以接收到的太阳光非常微弱,即使面向太阳的地方温度也低到-220℃,除了氢和氦等极少几种气体外,其他气体物质都会凝成液态或固态。冥王星的直径仅2280千米。冥王星公转一周需要248年,它从发现至今才绕太阳转了1/3圈。冥王星有5颗卫星。最大的一颗是美国天文学家克里斯蒂于1978年发现的。人们将它命名为“卡戎”——希腊神话中在冥河上运渡亡灵的艄公的名字,在汉语中定名为“冥卫一”。美国航空航天局2005年通过哈勃空间望远镜发现了冥卫二和冥卫三,2012年又发现了冥卫四和冥卫五,它们都很小,直径都只有几十千米。汤博和他自制的望远镜冥王星轨道和柯伊伯带示意图人们曾将冥王星看作太阳系的第九颗行星,但是种种问题很快就来了。相比起太阳系的其他行星,冥王星实在是太小了。论体积,我们的月亮也顶得上三个半冥王星那么大。冥王星的物质密度是水的2倍,比地球的平均密度小得多,大约500个冥王星才抵得上1个地球那么重。行星都在接近正圆的椭圆轨道上环绕太阳运行,冥王星的轨道却要扁得多,它经过近日点的时候竟比海王星离太阳更近。也就是说,它与海王星的公转轨道彼此交错,而这在行星中是没有先例的。而且,行星的公转轨道平面都很接近黄道面,冥王星的公转轨道平面与黄道面的夹角却达17°之多。此外,在原先已知的8颗行星中,离太阳较近的水星、金星、地球和火星(统称为类地行星)体积都较小,但密度相当大;离太阳较远的木星、土星、天王星和海王星(统称为类木行星)体积都很大,密度却很小。冥王星离太阳更远,个子却特别小,密度倒比类木行星大。这些情况也使人们产生疑问:冥王星究竟是不是一颗名副其实的行星?其实早在1936年,英国天文学家里特顿就提出:冥王星原先很可能是一颗与海卫一一起绕海王星运行的大卫星。它一度靠近了海卫一,它们在万有引力的相互作用下改变了运动状况,结果冥王星脱离了海王星而成为第九颗大行星,海卫一则由于受到反向的冲力而成为一颗逆向运行的反常卫星。1978年冥卫一发现后,很快就有人提出一种新颖的理论:过去某个时候,有一颗质量比地球大三四倍的未知行星途经海王星的卫星系统,猛烈的引力扰动将冥王星抛了出来,同时还从它身上撕出一大块物质,后来形成了冥卫一。这颗“闯了大祸”的行星本身则跑到了离太阳很远很远的地方。20世纪90年代以来,天文学家陆续发现了一批柯伊伯带天体,它们与冥王星很相似。特别是阋神星的“个头儿”甚至比冥王星还大。这种局面最终导致国际天文学联合会在2006年通过决议,将冥王星重新归类为“矮行星”。就在那年1月,美国发射了第一个冥王星探测器“新视野号”。它将于2015年飞抵冥王星附近,对冥王星、冥卫以及柯伊伯带进行近距离的考察。到那时,对太阳系中这个遥远的区域,我们就可以知道得更详细了。 为什么人们看日食时,要用一片涂了墨的玻璃,为什么人们看日食时,要用一片涂了墨的玻璃日食是种奇异的自然现象,特别是日全食,更是自然界的壮丽奇观。在日食的短暂时间里,科学家使用各种各样的天文望远镜和射电望远镜观测日食,对它进行拍照和记录,分析它的光谱和射电强度变化曲线。人们都希望仔仔细细地看看这个现象如何开始、如何发展变化而最后结束。但必须注意,不要用眼睛直接正对着太阳观看。几十年前,就因为直接用眼睛看日食,德国有几十人双目失明!直接用眼睛看日食为什么会伤害眼睛,甚至使人双目失明呢?原来太阳光以及其中看不见的红外线中包含大量的热能,被物体吸收后会产生大量的热大家都有这样的体会,用眼睛直接看太阳,即使只看短短的一刹那,眼睛就会受到很大的刺激,好久好久眼前一片昏暗,很难恢复过来,这是因为眼睛里有一个水晶体,它能起聚光镜的作用。对准太阳看,太阳的热能被它聚集在眼底的视网膜上,就会觉得刺眼如果经过一些时间后,视网膜就会被烧伤而失去视力。在发生日食时,大部分时间都是偏食,月亮只挡住了一部分太阳,剩下的部分仍然和平常一样,所以直接用眼睛看的时间长了,同样会烧伤眼睛的。那么用什么简单的办法去观测日食呢?通常可用一块涂了墨的玻璃放在眼睛前面看,或者把玻璃放在烟火上面熏黑。墨层的厚度要均匀,能使眼睛透过它而看到太阳成为古铜色,看上去既不刺眼,又能看清楚。因为涂墨玻璃能大量地吸收太阳光中的热能,使得聚集在视网膜上的太阳光达不到烧伤视网膜的程度。有时也用一盆加了墨汁的水,观看映在水中的太阳。但由于水反射光线的本领还比较大,所以不能看得太久,要看看停停,时间长了,旧会损害眼睛的。还有一些保证安全看日食的其他方法,例如有望远镜的小朋友,可以象书上画的那个小朋友那样去看。它们的原理是:减弱太阳光,使它不致烧伤眼睛。但是无论如何绝对不能把眼睛凑近望远镜直接去看太阳,那是很快就会把你的眼晴烧伤的。那么是不是说任何时候都不可以直接用眼睛看日食呢?在特殊的条件下是可以的。一种是日全食的时候,整个太阳被月亮的影子挡住,只剩下外围暗淡的日冕时,可以直接用肉眼观测。但日全食发生的次数很少,人们难得看到,而且真正全食的时间最长的只有7分40秒钟,而它发生和发展的整个过程前后达二三个小时,在这个时间里仍然是偏食,还得用上面介绍的一些方法去看。另一种是日食发生在日出或日没的时候,这种现象叫做“带食而出”或“带食而没”由于太阳光被厚厚的地球大气层“削弱”了,可1980年2月16日,也就是这年春节的那一天,将近黄昏的时候,在我国西南地区发生过一次日食,其中沿瑞丽到昆明一条线上,人们都看到了瑰丽的日全食现象。这是本世纪最后一次在我国领土上发生的日全食。而且广大的西南地区的人们都看到了“带食而没”的现象。 为什么人们难识银心真面目,为什么人们难识银心真面目如果你熟悉夏夜的星空,会发现在人马座方向的那段“银河”格外宽阔、明亮。那里就是银河系的核球,我们银河系的“心脏”就深埋在这片银白色的辉光里面。天文学家一直都很好奇:银河系的中心,会是一个怎样的神秘所在?其实,“银河”的辉光都来自银河系中遥远的恒星,虽然人眼所见的是重叠在一起的模糊一团,但利用大型光学望远镜是可以将它们在图像上分解开来的。那么是不是只要我们有足够大的望远镜,就可以看透“银河”呢?不幸的是,广袤的星际空间里,除了恒星之外,还有气体和尘埃散布其中。尤其是尘埃,它们会遮蔽途经的星光。星际尘埃极其稀薄,即便是形成尘埃云块的地方,每立方米也只有几个到几百个颗粒。这样的密度比地球上最好的实验条件下得到的真空还要稀薄。但是,从太阳系到银河系的中心大约有2.6万光年,在这么遥远的路途上,尘埃颗粒的遮光效应不断累积,结果就相当可观了。我们可以看到,沿着“银河”,形成了一条边缘模糊却贯穿始终的暗带,这就是尘埃吸收带。尘埃带在银心的方向尤为浓重,估计在尘埃吸收最强烈的方向,星光甚至可能被减弱几十个星等。可见,要探测银心,简直是“迷雾重重”!于是,天文学家将目光转向波长更长的近红外波段。因为波长越长,尘埃的遮光效应就越弱,或者说光线的穿透能力就越强。在能见度不好的天气里,红色的交通灯更容易在远处被看见,就是这个道理。不过,红外天文观测也存在许多困难。首先是我们地球上的大气(尤其是其中的水汽)对红外线有很强的吸收。仅仅是在几个特定的波长范围内(天文学中称为红外观测“窗口”),红外线才有一定的穿透能力,而在其他范围则会全部被吸收。因此,许多用于红外观测的望远镜不得不送到远离地球大气的空间轨道上。这对望远镜的大小和许多观测技术的应用都会有很大的限制。其次,在红外波段有更多的来自环境的干扰。比如,常温下的物体自身都会发出红外辐射,望远镜本身就是一个红外辐射源,这一定会干扰其对天文目标的观测。因此,需要用非常有效的制冷技术把望远镜本身的温度降下来。目前工作的空间红外天文望远镜,都要背一个比自身大得多的装满了液氦制冷剂的“包袱”,就是这个原因。另外,就探测器的技术而言,红外设备无论在探测的灵敏度和分辨本领上都还远远不及可见光的探测水平。不同波段拍摄的银河系中心区域图像如此看来,想要揭开银心的神秘面纱,还当真不容易。 为什么人择原理可以帮我们理解宇宙何以如此,为什么人择原理可以帮我们理解宇宙何以如此人择原理是认为宇宙中生命(特别是人类)的存在可以对当前宇宙的状态(包括基本常数乃至自然规律)施加约束的一种主张。人择原理常常与多重宇宙一起帮助我们解释难题,它可以回答:我们这个宇宙的性质何以如此?答案就是,若我们的宇宙不如此,就不能演化出生命,更不会有我们在这里提出这个问题了。因为多数论证只涉及一般生命而非特指人类,所以也有人认为称它“生存原理”或许比“人择原理”更为确切。例如,我们这个宇宙有一个宇宙学常数,可以十分精细地“抵消”真空能的作用。“抵消”后剩下的“等效真空能密度”,只有量子场论推导得到的真空能密度的\(1/10^{120}\)。这样的“等效真空能密度”可以满足我们所知万物的形成。如果等效真空能大一些,那么宇宙的膨胀速度就会过快,原始物质就无法聚集成星系和恒星,也就不可能有人类;如果等效真空能小一些,原始物质的引力优势太大,就会聚集成黑洞,也不可能有人类。那么,为什么等效真空能如此微妙,正好能允许人类存在呢?人择原理认为,不同的多重宇宙有不同的真空能,但是其中大部分宇宙中都无法产生人类,因而就没人会观测到其他的真空能大小。人类能观察到真空能的宇宙,必然是允许人类存在的宇宙。也就是说,人择原理要求观察者解释所观察对象的同时,也要考虑自身存在的影响。也许有许多宇宙,它们各有不同的物理常数,但只有较少的宇宙具有适合诞生智慧生物的物理常数 为什么人类能知道恒星的身世,为什么人类能知道恒星的身世恒星的一生极其漫长,根据不同的质量,寿命从几百万年到数千亿年不等。就是我们的太阳走完一生也需要100多亿年,而寿命长达几百亿年的恒星比比皆是。相比恒星,人的生命实在短暂。如果我们用“滴答”一秒钟来表示一个百岁老人的寿命,那么太阳的寿命就相当于3年。奇怪的是,“只有短短一秒钟寿命”的天文学家却对恒星的一生了如指掌,知道它们从哪里诞生,怎么成长,最后又怎样回归终点。道理非常简单。这就像节假日的广场,能见到各阶段年龄的人:婴幼儿、少年、青年、成年人、中年人、老人,甚至还有的尚孕育在母亲腹中。把这些人的资料收集起来,你就可以认识到人是怎样诞生,一生又是怎样度过的。同样,天文学家收集了许多星星的资料。这些星星的年龄、质量、大小各不相同,有的尚在形成,有的年轻力壮,有的苟延残喘,有的已奄奄一息。从不同年龄的恒星,天文学家可以分析出恒星是怎样形成和演变的。人类就这样逐渐知晓了恒星的身世。 为什么人类要多次探测火星,为什么人类要多次探测火星在太阳系的九大行星中,火星和地球在许多地方十分相似:火星自转一周是24.66小时,昼夜只比地球上的一天多40分钟;火星自转倾斜角也和地球相近,所以火星上也有春夏秋冬四季的气候变化;火星上还有大气层。1877年,意大利天文学家斯基帕雷用望远镜发现火星上有许多细长的暗线和暗区,他把暗线称为“水道”。有人干脆把“水道”翻译成英语的“运河”,暗区就成了“湖泊”。有运河就有智慧生命的大规模活动。于是,一个世纪以来,有关这颗红色星球上的火星人和火星生命的传说、猜测和探测不断出现。眼见为实,只有对火星进行逼近观测,才能彻底解开这些谜。20世纪50年代后,人类就开始了利用航天技术探测火星的努力。早在1962年11月1日,前苏联发射了“火星1号”探测器,开始了人类对火星的逼近探测。1965年,美国发射的“水手4号”探测器,在距离火星9280千米的高处,首次拍摄了22张火星照片。1969年,“水手6号”和“水手7号”探测器观测了火星南极,并且发现火星大气中的二氧化氮含量高达95%。1972年,“水手9号”探测器拍摄了7000多张火星照片,这些照片显示了火星表面70%区域中的峡谷、火山和干涸的河床。1974年,前苏联发射的“火星5号”首次拍摄了火星的彩色照片。“水手”系列探测器拍摄的大量照片表明,火星上根本没有什么运河。那么,火星上究竟有没有生命呢?这必须对火星作进一步的了解,除了逼近观测外,还必须作着陆探测。1976年,美国发射的“海盗1号”和“海盗2号”探测器携带的两个着陆器,在火星表面成功软着陆。它们测量了火星上的温度、风速、大气压,分析了火星大气和土壤的成分。“海盗号”还在空中拍得4500多张火星照片。令人失望的是,土壤分析结果没有发现生命物质,甚至没有找到有机化合物。但是,这两个着陆器只是随机降落在火星表面的两个点,能不能让探测器在火星上行走,去“寻找”人类感兴趣的目标呢?21年后,这个愿望实现了。1996年12月,美国发射“火星探路者”探测器。1997年7月4日,“火星探路者”经过7个月的旅行,行程4.94亿千米,终于来到火星,并成功地在火星上的阿瑞斯平原着陆。这是自“海盗号”以后,人类再次把航天器送入火星表面,也是美国航天局跨世纪的一连串火星轨道和着陆探测计划的开始。“火星探路者”携带了一辆六轮小跑车,称为“漫游者”。“漫游者”在着陆器着陆后的第二天走下着陆器,开始对选定的目标进行研究。在以后的90天里,“火星探路者”共向人类发回了1.6万张照片。1996年11月,美国发射“火星全球勘探者”飞船。“火星全球勘探者”在1997年9月进入火星轨道,这是人类成功地送人火星的第一个轨道器。“火星探路者”终于找到了一些支持“火星生命说”的证据,从它发回的1.6万张照片中科学家发现,几十亿年前,火星的阿瑞斯平原曾发生过大洪水,而现在的火星可能与地球一样有晨雾,说明火星上有水,有水就可能有生命。而“漫游者”的研究结果,证实地球上的一块编号为“ALH84001”的限星,可能来自火星,而美国航天局的科学家宣布,他们在这块陨星中发现了可能存在原始生命的证据。为了全面了解火星,寻找火星生命的证据,美国计划在1999年以后到21世纪初的10年中,再发射10颗火星探测器,并在2008年,把多达1千克的火星岩石样本带回地球的实验室进行研究。关键词:火星探测“火星探路者”“火星全球勘探者” 为什么人类要开发空间资源,为什么人类要开发空间资源往地下打井,可以找到水,这是水资源;开矿采煤,取得能源,这是矿产资源。在太空中处于真空状态,虽然物理学上把真空也定义为物质,但是在形态上它还是“一无所有”。那么,太空中有什么资源可以开发呢?俗话说,站得高,看得远。坐在飞机上看地面,没有东西阻挡,高山和河流会变得很小,视野非常开阔。如果在航天器中从太空看地球,那么看到的区域就更大了,甚至可以把整个地球“尽收眼底”。高和远也是一种重要的资源,称为空间高远位置资源。一般航天器最低轨道距离地面也有200千米,这是利用空气动力学原理而制造的飞机、飞艇、热气球远远不及的;航天器可以与地球相对静止,没有国界和地理限制,是地面上巨塔、高山无法比拟的;航天器可以迅速绕地球运行,活动范围当然比飞机大得多。航天器在太空的位置越高,它可以看到地球表面的范围就越大。那么,是不是越高越好呢?也不是。把一本《十万个为什么》放在地上,在1米的高度,封面上的字还能看清楚;但是你跑到4~5米高的二层楼看地上的这本书,封面上的字已经看不清了;如果在几百到上千千米的航天器上,可能连这本书都找不到了。所以,位置越高,范围越大,信息密度却越低。随着技术的进步,各种高分辨率的地面观测仪器被装在航天器上面,来弥补信息密度不足的缺陷。这好比你在二层楼用望远镜来看地面上的一本书一样。利用空间高远位置资源的典型代表是地球静止轨道上的静止航天器。它悬于地球赤道上空3.6万千米,以与地球相同的角速度,绕地心以赤道为平面的圆形轨道旋转。一个静止航天器可以覆盖地球五分之二的区域。如果在这个圆形轨道上,以等角三角形均等分布三个航天器,就可以负责除了地球南北极地区域外的所有地区的观测和通信任务。资源是有限的,空间高远位置资源也是如此。上述的地球静止轨道就只有唯一一条。这条比较有利的轨道位置一旦被占有,别人就无法再去开发了。除了空间高远位置资源外,空间资源还有高真空高洁净环境资源、微重力环境资源、太阳能资源和月球资源。不过,在20世纪,真正为人类带来巨大经济效益和社会利益的还是空间高远位置资源的开发。关键词:空间资源空间高远位置资源 为什么人造卫星环绕地球的轨道不一样,为什么人造卫星环绕地球的轨道不一样在地球上空运行的人造卫星按其轨道离地面高度来区分,可分为三种,即近地轨道(小于600千米)、中轨道(600~3000千米)和高轨道(大于3000千米)。近极地太阳同步轨道不同用途的卫星,运行在不同的高度。需要对地面目标进行仔细观察和探测近地空间环境的卫星,通常运行在近地轨道,如科学实验卫星和侦察卫星等;需要对地球进行频繁地、周而复始地观察的卫星,通常运行在中轨道,如极轨气象卫星和资源卫星等;而需对地球作大范围、长时期定点观测或信号中转的卫星,通常选用高轨道,如静止气象卫星和静止通信卫星。有两个十分重要的轨道,它们就是中轨道的太阳同步轨道和高轨道的地球静止轨道。所谓太阳同步轨道,就是通过地球南北极的卫星轨道平面,每天向东移动0.9856°,这个角度正好是地球绕太阳公转每天东移的角度。轨道高度在700~1000千米之间。卫星每天都在同一时间通过同一地区上空,可观察到该地区的连续变化过程。极轨气象卫星每天定时观测同一地区云图,得到逐日变化过程,这就为天气预报提供了科学根据。而对一些要求在空中“固定不动”的卫星,如转播电视的通信卫星,则采用地球静止轨道。这个轨道在地球赤道平面内,离地面35860千米。因为在这个轨道上,卫星绕地球自西向东旋转,速度为3.075千米/秒,正好等于地球自转的速度。因此地面与卫星就相对“不动”了。关键词:人造卫星卫星轨道太阳同步轨道地球静止轨道 为什么人造卫星能按预定的轨道运行V4,"为什么人造卫星能按预定的轨道运行V4普通的人造卫星不象飞机那样,它本身没有发动机,没有驾驶员,也不象飞机那样可以在任何时候操纵,因此也不能使它升降、转弯、飞快或飞慢。当火箭把卫星送上髙空,火箭燃料用完后,就跟卫星分离,这时卫星由于惯性和地心引力作用,按一定轨道继续运行。怎样使人造卫星按预定的轨道运行的呢?关键是要掌握好它和火箾脱离并开始进入轨道那一瞬时的速度和方向。一般进入轨道的速度应在每秒8至11公里之间。在这个范围内,速度越小,轨道就越接近圆形,速度越大轨道就越长越扁。速度的大小,主要决定于运载火箭的推力和级数,推力越大,级数越多,速度也就越大。卫星进入轨道的方向,就是火箭与卫星脱离时的飞行方向,这方向是可以由地面通过无线电遥控信号来控制的。这样,就完全有可能使人造地球卫星按预定的轨道运行了。要使卫星在预定的轨道上运行,是一个十分复杂的问题。从火箭发射到进入预定轨道,要求都很严格。例如,要使卫星在高度为250公里的轨道中运行,如果要求高度误差不超过10公里,那么卫星进入轨道时的速度误差就要求小于万分之二,角度误差要求约小于2度(一个圆周为360度)。但是,带有发动机的卫星,可按地面指令启闭,就可改变卫星的原有轨道,进入新的轨道,这对于科学应用有重要作用。" 为什么人造卫星能测量地球的形状和大小,"为什么人造卫星能测量地球的形状和大小地球在赤道处的半径为6378.140公里,地球的极半径为6356.755公里,两者相比,只差21.385公里,它的扁率很小。因此,地球是一个很接近圆球的椭球体。这个结果,是人们通过大地测量、重力测量、天文测量等几个途径得岀来的。但是这些方法都有一定的条件限制,还不能做到十分精确。人造地球卫星的发射,使得人类有可能综合利用大地、重力和天文测量的结果,更精确地测定地球的形状和大小。例如,在大地测量中可用人造卫星代替月球作为长距离测量的连接点,那么测量的精确度就可以大大提高。这是因为人造卫星的体积很小,可见标志小,并且离地球较近,所以容易测量准确。又如,可以在人造卫星上安装仪器来进行重力测量,确定地球各地的密度分布情况。因为人造卫星不仅飞越大陆,而且跨过海洋,它的运行轨道几乎遍及整个地球,因此,能使我们比较全面地掌握重力测量资料,了解各地的密度分布,以便用来研究地球的形状。月球是地球的卫星。月球运行轨道的变化也反映了地球形状的变化,我们如果用人造地球卫星代替月球,那么,就可以根据人造卫星的不规则运动来研究地球的形状。因为人造卫星的质量较小,绕地球运转的周期也短,轨道的变化快而且显著,而且人造卫星离地球又比较近,这些对于观测都很有利,因而求出地球的扁率也较精确。" 为什么人马座银河部分特别明亮V5,为什么人马座银河部分特别明亮V5横跨南天和北天的银河,是我们太阳系所在的银河系主体在天球上的投影。它经过二三十个星座,最北面的有仙王座、仙后座、英仙座等,最南面的则有船底座、南十字座、半人马座等,此外还有御夫座、金牛座、双子座、猎户座、大犬座等著名星座。银河各处的宽窄程度不同,宽的部分达30度,窄的地方只有10来度。银河各部分的明亮程度也有很大差别,最亮的部分在人马座一带。用望远镜进行观测时,可以很明显地看到,银河是由难以计数的恒星和众多的星云组成的,银河里到处都是密密麻麻的恒星,星云则有亮有暗。这些恒星和星云的分布则是不均匀的。另外,我们太阳系是在靠近银河系边缘的地方,从这里向四周观望,更加使我们觉得,在银河的各个方向上,恒星和星云的数量有很大差别。人马座方向正是银河系中心,即银心方向。在这个方向上的恒星特别密集,亮星云较多,使得这部分天空的银河比其他星座中的银河部分,更显得亮些。这里也是银河最宽的部位之一。不仅如此,天鹰座、天鹅座、天蝎座等星座一带银河部分都是很亮的。天蝎座、人马座每年7~8月份天黑后出现在南方天空,它们以及该天区的明亮银河特别容易引起我们的注意。在离城市较远的地方,如农村、山区、森林、海洋等,那里灯光的干扰较少,星星都好像是镶嵌在黑丝绒上的一颗颗珍珠,银河看起来就格外明亮,人马座的银河部分看起来简直像是一朵朵飘浮着的白云,后面衬托着亮晶晶的星星,给人以无限的遐思和美的享受。关键词:银河人马座银河系 为什么人马座银河部分特别明亮,为什么人马座银河部分特别明亮横跨南天和北天的银河,是我们太阳系所在的银河系主体在天球上的投影。它经过二三十个星座,最北面的有仙王、仙后、英仙等,最南面的则有船底、南十字、半人马等,此外还有御夫、金牛、双子、猎户、大犬等著名星座。银河各处的宽窄程度不同,宽的部分达30°,窄的地方也有10来度,不仅如此,银河各部分的明亮程度也有很大差别,最亮的部分在人马座一带。用望远镜进行观测时,可以很明显地看到,银河是由难以计数的恒星和众多的星云组成的,银河里到处都是密密麻麻的恒星,星云则有亮有暗。在银河系里,恒星和星云的分布本来就是不均匀的;另外,我们不是从银河系中心而是从银河系边缘向四周观望的,这就更加使我们觉得,在银河的各个方向上,恒星和星云的数量有很大差别。人马座方向正是银河系中心、即银心方向。在这个方向上的恒星特别密集,亮星云较多,使得这部分天空的银河比其他星座中的银河部分,更显得亮些。这里也是银河最宽的部位之一。不仅如此,实际上天鹰、天鹅、天蝎等星座一带的天区,银河都是很亮的。天蝎、人马等星座每年7~8月份天黑后出现在南方天空,它们以及该天区的明亮银河特别容易引起我们的注意。尤其是在偏离城市较远的地方,如农村、山区、森林、海洋等处,那里灯光的干扰较少,星星都好像是镶嵌在黑丝绒上的一颗颗珍珠,银河看起来就格外明亮,人马座的银河部分看起来简直像是一朵朵飘浮着的白云,后面衬托着亮晶晶的星星,给人以无限的遐思和美的享受。 为什么卫星可以从飞机上发射入轨,为什么卫星可以从飞机上发射入轨发射卫星,除了主要从地面使用火箭外,近年来也开始利用飞机来发射卫星,就是先把携带卫星的小型火箭用飞机送上一定高度,再启动火箭把卫星送入预定轨道。从空中发射卫星具有很多优点。首先是发射费用低,至多为地面发射的三分之二。这是因为火箭已在空中从母机获得了一定的初速度和高度,因而节省了许多昂贵的燃料。其次是发射的准备时间短,小型火箭通常只需几名技术人员花上两周时间就够了。再有,空中发射不需要有设备齐全的地面发射基地,也不会受到“发射窗口”、地面设备维修等的制约,随时可以从世界上任何一个机场起飞发射,而用户也可灵活地选择卫星的目标轨道。1990年4月5日,美国在加州用一架“B-52”大型飞机,携带“飞马座”火箭,在高空把两颗小卫星送入预定轨道,从而开了用飞机发射卫星的先河。当然,在空中发射卫星也有局限性。主要是卫星不能太重,卫星的轨道不能太高,这是由于受到母机运载能力和飞机飞行高度的限制。如用航天飞机,则可弥补这两点不足。据科学家预测,在未来的20年内,全世界等待发射的卫星有上千颗,其中大多数是质量仅为几百千克甚至几十千克的近地小卫星。这些卫星性能好、价低廉,是卫星家族的主力军。很显然,空中发射卫星的方式,必将会在未来航天发射市场上占有一席之地。关键词:卫星发射 为什么卫星可以减灾防灾,为什么卫星可以减灾防灾世界上时时刻刻都在发生各种各样的自然灾害。从1965年至1992年的28年里,全世界发生了4650多起自然灾害,约30亿人受灾,其中死亡361万人,直接经济损失约3400亿美元。最常见的灾害有台风、洪水、地震、干旱、火灾等。自从卫星上天以来,人类利用先进的卫星遥感技术,防止或减小了这些自然灾害造成的恶果。比如1987年5月,中国东北大兴安岭地区发生一场猛烈的森林大火,在天上巡游的卫星成功地监测到这一信息,为扑灭这场大火创造了条件。1991年夏天,中国江淮流域发生严重水灾,又是卫星提供了水灾淹没面积的准确估计,为救灾工作找到了依据。尤其是1998年中国长江中下游、松花江和嫩江流域的抗洪救灾,天上卫星功不可没。卫星作为防灾减灾的哨兵,发挥了有效的作用。目前,人类已经利用气象卫星、资源卫星、通信卫星、导航卫星等进行了大量的减灾活动,取得了良好的效果。此外,许多国家都在研制一种新的减灾卫星,即使同一颗卫星集对地观测、通信、导航等功能于一身,实现救险防灾的目的。气象卫星是防灾的先锋。大家知道,防灾减灾,首先要知道灾害的起因,并能监测灾情的发展,方能“对症下药”。也就是说,要先“看得见”并及时掌握情况,才能采取相应的措施。对于自然灾害等变化的环境观测,除了要求具有一定的空间分辨率以外,还要能够在较短的时间内对地面进行重复观测,即有较高的时间分辨率。现有的遥感卫星中,气象卫星,特别是地球静止气象卫星,能够不间断地对大气现象进行观测,对于防治自然灾害,起到了开路先锋的作用。近年来出现的雷达卫星可以穿云透雨,它主动发出一定频率的电磁波,并接收目标对它的反射和散射的回波,形成图像。由于雷达卫星所用的微波能穿透云雨,并到达地表以下一定深度,而且可以做到有高的分辨率。因此,雷达卫星是一种十分重要的监测手段,特别是在常伴有阴雨天气的洪涝季节更是大有用途。卫星的最大防灾本领,莫过于监测地球上的陆地、海洋和大气层,创造良好的生态环境,使人类免遭各种自然灾害之苦。因此,各种专门的减灾卫星便应运而生。我国曾利用自己的返回式卫星和气象卫星,在防灾、抗灾、救灾和治理灾害方面已取得了一定成绩。但中国是个幅员辽阔的大国,经常饱受自然灾害之虐,治理环境始终是一项重要课题,因此国家已经把研制减灾卫星列为发展航天技术的头等大事。关键词:人造卫星减灾卫星气象卫星雷达卫星 为什么卫星可以预报地震,为什么卫星可以预报地震地震是人类自古以来不可躲避的自然灾难。由于地震起因和前兆非常复杂,因此,地震预报始终是世界性的难题。科学家发现,地震前在震中区周围,会出现温度异常等震兆。震前由于岩石圈板块相互作用,应力不断积累,当超过岩石圈强度时,就会发生微裂隙,原储存在岩石圈内的气体,特别是温室气体,会沿着已有的裂缝溢出地面,受到太阳辐射和自身辐射,导致该地区温度增高。或者带电的微粒子从岩石圈深处渗出地表,这些带电微粒子在低空处造成电场异常,激发温室气体,使温度比正常增高几度。当今,不少安装有遥感仪器的卫星(尤其是气象卫星)上,都有红外扫描仪,它的扫描宽度有上千千米,所测地面、水面及各种界面上的温度精度可达0.5℃。借助大型计算机及图像处理机,能在30分钟内处理好一幅地球表面的温度图像,为迅速判别震兆温度异常提供了有利条件。我国的国家地震局和航天有关部门,10多年来对利用卫星遥感来作地震预报进行了不懈的探索。他们利用遥感卫星摄制的红外图像进行地震短期预报,找出红外异常与地震发生的关系,建立模型,取得了喜人的成果。从已发布的地震短期预报来看,不论地点、震级和时间,多数都取得了满意的结果,为卫星的应用开辟了新的领域。不过由于地表增温的原因很多,要正确区分出真正临震前的异常增温,还有很多问题尚待解决。相信经过不断努力,地震预报的成功率将会有大幅度的提高。关键词:地震地震预报卫星遥感 为什么四季星空是不同的,为什么四季星空是不同的—年中的春、夏、秋、冬四季,带来了地面上的寒来暑往,也使天空里发生了斗转星移的“变化”。温暖的春夜里,北斗七星令人注目地闪烁着,为人们指示着北极星的方向;紫跟着它的是雄伟的镰刀形的狮子座。凉爽的夏夜里,巨大的弯钩形的天蝎座运行到南天里,轻纱似的银河从那里流向东北方;明亮的牛郎、织女星隔着银河相对辉映,十字形的喜鹊星飞翔在银河上正在为他们架起桥梁。晴朗的秋夜里,北斗星降到了地平线上,正方形的飞马座升到天顶,为人们指明方向,它的每一个边正好表示了一个方向。寒冷的冬夜里,以全天最华丽灿烂的猎户座为中心的新年的星空,集中地给人们展示了一个天体在时间上无限滇化发展的形象。这里有年轻的参宿七和南河三、壮年的五车二,有高龄的变星参宿四,年老的白矮星天狼伴星,同时也有着天体中的婴儿昴星团,更弥漫着将要演化为未来恒星的原材料猎户座大星云。满天星斗东升西落是由于地球从西向东自转引起的。可是,同样是太阳落山,天刚黑的黄昏时候,为什么在春、夏、秋、冬不同季节里天上的星座又是各不相同的呢?原来,这是由于地球绕太阳公转所引起的。春天,地球公转到狮子座方向,太阳运行到飞马座下方,这时狮子座就在半夜升到正南方,傍晚在南天闪烁的便是猎户座,而天蝎座则在天亮前的南天里闪烁。夏天的时候,地球公转到天蝎座,太阳运行到猎户座上方,出现在正南方的星座,半夜就是天蝎,晚上是狮子,早上是飞马。秋季里,地球运行到了飞马座下方,太阳运行到狮子座,飞马座就在半夜里升到正南方,天刚黑的时候南方天空里便是天蝎座,天亮前则是猎户座。每年冬天,地球运行到猎户座方向,在地球上看来,太阳运行到天蝎座。于是,猎户座就在冬天半夜升到正南方天空里,天刚黑时,正南方天空里是飞马座,天明前则是狮子座。这样看来,春、夏、秋、冬四季的星座原来是环天一周,前后相连,环绕在北极星四方的。任何时刻总有大约一半星星可以在天上看到,另一半则没于地平线以下,不能同时看到。既然如此;们不妨畅想一下,如果我们乘上宇宙飞船,远离地球,进入了宇宙空间,那时地球也就成了天空中的一颗星星,不再阻碍我们的视线,我们便可以同时看到南北两极和春、夏、秋、冬四季的星座罗列在前、后、左、右、上、下的奇妙景象了。 为什么四季的星空不一样,为什么四季的星空不一样人在地球上任何位置,只能看到半个星空,另一半星空在地平线下。在南北两极,地球自转轴通过头顶,星空怎么转也还是那些星,地底下的不会升起来。而在一般纬度的地方,人们可以看到星空随季节不同而有规律地变换。四季星空的变换原因和地球公转有关。太阳之外的恒星距离地球都非常遥远,而地球距太阳较近,所以在地球绕太阳公转时,从地球上看起来太阳便在相对不动的众星之间运转,一年一个周期,这称为“太阳周年视运动”。因为地球的大气分子散射阳光,所以我们在白天看不到被太阳光辉淹没的半个星空,只能在夜晚看到反方向的另半个星空。这样,随着太阳的周年视运动,我们就轮流看到了不同的星空。春季里,太阳离飞马座不远,半夜时,反方向的狮子座高悬头顶;夏季时,太阳移至猎户座附近,半夜可见到天蝎座;秋季里,太阳在狮子座中,飞马座成为半夜星空的主角;到冬季,太阳移至天蝎座,所以半夜当空的是猎户座。这就是四季星空的变换。当然,星空的变换并不是突然换季,而是每晚都在连续地进行。因为太阳周年视运动一年转360°,折合每天在黄道上移动约1°,而由地球自转造成的星空东升西落,转过这1°约需4分钟。所以同一颗恒星每天升起的时间提前4分钟,一个月提前2小时,一年提前24小时,又回到原来的时间了。星移斗转,年复一年,星空总是这样有规律地运转不息。黄道十二宫四季星空的主要星座 为什么土卫八长着一张“阴阳脸”,为什么土卫八长着一张“阴阳脸”土卫八有两张迥然各异的面孔,其前导面(指向运动方向)比尾随面暗了约10倍。2004年“卡西尼号”飞越土卫八时,发现了它另一个令人费解的特点:在其赤道上有一道由明亮物质组成的山脊,高约19千米,这使得它看上去就像一个核桃。虽然有人认为这是它早先因为高速自转而留下的扁球形遗迹,但这道山脊的起源仍然不明。不过,“卡西尼号”却为它的“两面性”提供了线索。它发现土卫八和土卫九的表面成分具有相似性,并且土卫八的深色表面是由一个只有几厘米厚的薄层物质构成。颜色较深的区域温度也较高,所以深色的物质是水冰升华成气体后所遗留下来的物质。整个过程是,深色的冰吸收较多的阳光进而升华,然后在极区和尾随面颜色较浅的地方重新凝华成霜。随着时间的推移,这一对比会更加明显,最终形成了我们看到的阴阳脸。那么这些深色物质来自哪里?2009年10月,斯皮策空间红外望远镜发现了围绕土星的巨大光环——“土卫九环”。它是最大、距离土星最远的光环。因此土卫八和土卫九之间可能的联系得到了佐证。土卫九环中的粒子可能来自微流星体对土卫九的撞击。在过去数千年的时间里,阳光将这些颗粒向内推,落到了土卫八的身上,慢慢地为土卫八“画”了一张脸。 为什么土星光环中有那么多的“螺旋桨”,为什么土星光环中有那么多的“螺旋桨”自从抵达土星的那一天起,美国航空航天局的“卡西尼号”土星探测器便一直徜徉在土星及其壮观的光环中,年复一年地向地球发回大量包含着惊人细节的图像。其中最引人注目的是土星光环中类似飞机螺旋桨形状的结构。当很小的土星卫星穿行于围绕土星转动的光环时,就会产生这些痕迹。在土星宽14?000千米、厚仅10米的A环中已经发现了几十个“螺旋桨”。土星光环中的“螺旋桨”结构这些卫星本身太小了,直径只有几百米到几千米,因此即便是“卡西尼号”也无法直接看到它们。相比之下,它们产生的螺旋桨形痕迹则可达成百上千千米长,其中一些已经被观测数年之久。它们是由于这些卫星的引力拖拽周围的物质而造成的。位于卫星轨道内侧的物质,因为更靠近土星,所以运动得较快,于是这一扰动迅速地削弱了卫星的影响,在其前方形成了一条长而窄的痕迹。这就是“螺旋桨”中的前导桨叶。与此同时,处于卫星轨道之外的物质运动得较慢,就形成了尾随桨叶。土星的光环系统是目前所知同45.5亿年前诞生地球和其他行星的尘埃、碎石盘最相似的事物。这个原行星盘是一团由超低温气体和尘埃组成的星云在自身引力作用下坍缩形成的,在盘中作轨道运动的碎石和土星的光环系统极为相似。天文学家相信,类似螺旋桨的结构也会出现在行星形成的过程中。此外,螺旋桨结构的轨道也在不断地变化,它们有时候会往里运动,有时候又会往外运动。光环中所看到的这些复杂结构和难以置信的变化,为天文学家提供了许多有关行星形成的信息。 为什么土星光环又宽又亮,为什么土星光环又宽又亮土星是颗最漂亮的行星,用望远镜观测时,它是个黄色的扁圆状天体,在它的赤道面上存在着又薄又平又亮的光环,样子十分俏丽,就好像它戴着的一顶宽边草帽。由于光环的装饰,土星的形象竟然成为星空画家笔下美妙绝伦的艺术品。当1610年意大利天文学家伽利略首次用望远镜观测土星时,就发现土星两边好像有些异样的东西,似乎土星长了两个耳朵。到了1659年荷兰天文学家惠更斯观测土星时,证实土星四周有环,环与土星并不相连,但仍然不清楚它的本质。直到19世纪中期,人们才认识到土星光环是由无数小岩石块围绕土星旋转形成的。在空间探索之前,已知土星环由5个同心环组成,另外还有3个环缝。1979年以后前往土星采访的行星探测器,陆续向地球传递回来新的消息,在一系列使人赞叹的新发现中,又发现了土星的2个新环——F环和G环以及1个新的环缝——先驱者缝。F环和G环都比较暗,这大概就是它们迟迟未被发现的缘故。如果按离土星中心的距离由近到远来排列,现在巳知土星环和环缝是这样排列的:D环、C环、法兰西缝、B环、卡西尼缝、A环、恩克缝(在A环中)、先驱者缝、F环、G环和E环。在这一群环中,A、B、C三大环为主环,最亮。尤其;B环既宽且亮,大约有25000公里那么宽,在它上面可以并排放上两个地球。离土星中心很远的E环,它居然扩展到大约四五个土星半径甚至更加遥远的空间。土星半径大约6万公里,你可以想象土星光环该有多宽。从望远镜中看去,土星的光环光洁平滑,但经过空间探测,揭示了光环复杂结构的本质。土星岂止仅有5个或7个坏,而是密密麻麻有成百上千条环,它们挤在一起就像密纹唱片上的波纹一样。空间探测之初,发现F环像编在一起的发辫,但后来的探测纠正了这种看法,实际上F环里还存在着至少10个以上独立的小环。另外,几个环缝也并不空空荡荡,差不多每个环缝里都隐匿着若干小环。探测证明,组成土星环的岩石块,直径从几厘米到几十厘米不等,只有少量的超过1米或更大。更确切一点说,它们都是裹着冰霜的岩块,晶莹的冰霜自然能反射较多的太阳光而显得明亮。恰恰相反,木星光环则是由黑色的岩石颗粒组成,两相对照就更衬托出土星光环的闪闪光芒。 为什么土星戴着一个美丽的光环,为什么土星戴着一个美丽的光环在望远镜中,土星可算得上是一个大明星,其漂亮的圆面加上环绕着它的精致光环绝对让人难忘。土星的光环占据了巨大的空间,其密度较大的主环始于土星赤道上空7000千米处,一直延伸到80?000千米远。但它的平均厚度却只有10米,不过有时因土星卫星的推波助澜,它的垂直高度可以抬升到3.5千米。1675年法国天文学家卡西尼发现土星光环中有一道缝隙,后来人们把这道位于土星A环和B环之间宽4800千米的缝隙命名为卡西尼环缝,它是土星光环中最大的环缝。卡西尼土星光环的细节土星及其光环土星光环的90%~95%是水冰,其余是被陨石掺杂进来的尘埃及其残骸。天文学家相信土星光环在形成之初完全是由冰组成的。类似地,土星的内层卫星也异乎寻常地富含冰。过去流行的观点认为,由彗星撞击而瓦解的小型卫星是土星光环的成因。但由此形成的光环会是冰岩混合体,而非今天看到的接近纯冰的情况。因此目前新的理论把光环的形成和土星内层卫星的形成联系了起来。先前的研究提出,土星最初拥有多个土卫六大小的卫星,但由于靠得太近而最终坠入了土星。天文学家新近通过计算机模拟发现,在坠入土星的最终阶段,土星引力对这些卫星的加热会使它们上面的冰融化,并且使它的岩石向中心沉积。当这样一颗卫星距离土星约100?000千米时,引潮力会把它的外部冰层剥离并形成光环,而内部岩质核心则最终撞上土星。这一过程所产生的光环质量要比土星光环目前的质量大得多,光环宽度也宽得多。在演化过程中,它内边缘的物质逐渐流失,外边缘的物质则集聚成了土星富含水冰的几颗卫星。 为什么外星文明有可能理解我们的编码信息,为什么外星文明有可能理解我们的编码信息如果要向外星文明世界发送关于地球人的信息,该用什么方式才能让他们理解呢?可以合理地假定,能接收地球人无线电波的外星智慧生物,其智力应该不比我们差。那么,最容易理解的信息显然应该是图像——由一组编码信息解译出来的二维图像。但是外星文明能理解我们的无线电编码信息吗?1960年,在弗吉尼亚州格林班克美国国家射电天文台举行的一次射电天文会议上,德雷克做了一次尝试。他给参加会议的每一个人都发了一份事先设计好的“外星来电”,就像电报的编码那样,上面写满了“0”和“1”,要求大家都来破译。有趣的是,大多数与会者竟都很快就解译出来了。其实,推理的过程并不难。这张“电文”上,共有1271个二进位信息(0和1),而1271只能分解成31和41这两个素数的乘积。因此这应该是一个(31×41)单元(现今我们称之为“像素”)的阵列图像,如果我们在这个阵列单元的方框内,按顺序把单元“1”点在相应的位置上,就得到了一张有趣的图像:一个男人和一个女人搀着一个小孩,此外还包含了其他许多信息。德雷克的这次测试大大加强了人们的信念。1974年11月16日,在庆祝阿雷西博射电望远镜改建完成之时,科学家用这架世界上最大的射电望远镜向武仙座中的M13星团方向发送了介绍地球人的信息。这组信息由1679个单元组成,1679只能分解成23和73两个质数的乘积,这些单元可以排列成73行23列的矩形图像。它的编码信息是德雷克在卡尔·萨根帮助下设计的,包含了相当丰富的内容。后来就以“阿雷西博信息”之名著称于世。M13是北半天球最亮的球状星团,距离地球约25?000光年。其中约有30万颗恒星,密集地拥挤在一个半径165光年的球状空间范围内,因此发送的信号在那个方向被地外文明接收到的可能性也许会更高一些。不过很有可能,当2.5万年后阿雷西博信息抵达M13现在所处的位置时,这个球状星团早已移动到别的方向了。 为什么外星生命也许和地球上的生命大不一样,为什么外星生命也许和地球上的生命大不一样地球生命是以碳为基础的,有人认为外星生命并不一定都以碳为基础。外星的环境可以千差万别,其上的生命形式更可能是稀奇古怪。由于硅元素的化学性质与碳元素最为接近,1891年时,德国波茨坦大学的天体物理学家申纳尔就已探讨了以硅元素为基础的生命的可能性。后来,科学家提出了更多的猜测和设想,认为在外星上更加极端而严苛的环境条件下,生命有可能是硅基的、氨基的,甚至是砷基的等,它们新陈代谢所需要的液态介质也可能不是液态水,而是氟化硅、硫、氨、甲烷等,因而这些生命的形态、长相当然就不会和地球上的生命一样了。但这些都还只是猜测而已。 为什么外行星冲日前后是最佳观测期,为什么外行星冲日前后是最佳观测期寻找和认识一下行星,或者从望远镜里观测和仔细辨认它们的表面特征,都是青少年天文爱好者乐意干的事情。如能掌握好行星的出没规律和观测时机,那是比较理想的,不然的话,也许我们正想观测,它却姗姗来迟,天黑后好长时间也没见到它从东方地平线升起;或者它已早早没入西面的地平线了。更何况每颗行星总有一些时间因为离太阳太近,我们根本无法看到它。对于外行星来说,最佳观测期是在它冲日前后的一段时期里,其中的道理还得从它的视运动说起。外行星合日时,两者的经度相同,行星淹没在太阳光辉中,它与太阳同升同落,我们不可能看到它。合日之后,因为太阳在黄道上的运动比外行星要快,它很快就跑到了外行星的东面,相对来说,我们看到外行星的位置偏离太阳向西。这就意味着,每天太阳升起之前,外行星出现在东方低空。行星越来越偏西,升起来的时间也就越来越早,开始时只比太阳早个把小时升起,逐渐变得早二三小时、四五小时。几个月之后,行星在半夜前后升起,并逐日提早到半夜之前升起,譬如说,日没之后三五个小时,外行星就从东方地平线冉冉升起了。外行星逐渐向西偏离太阳,当它与太阳正好差180°时,称为冲日。这时,太阳落山,它从东方升起;第二天早晨,它落山,太阳从东方升起,所以从天黑到第二天天亮的全部时间里,它都在天空中,是观测它的最良好时期。冲日之后,外行星仍是一股劲地向西偏离太阳,超过了180%,譬如说190°、200。、210°……这时候,我们习惯上就说它是在太阳东面170°、160°、150°……它从东方升起来的时间也就提早到傍晚、下午、中午。换句话来说,日落时,它已经在东南或者南方天空了,半夜前后从西面落下。外行星从东面慢慢靠近太阳的结果是,日落时它越来越偏西,越来越接近太阳,而终于被太阳光淹没。当它与太阳的经度再次相同时,又合日了。我们把上面说的简化一下,外行星的视运动和可观测的时机,可以归纳成这样:在冲日前后的几个月里,不仅外行星的可观测时间长,这时也是它最亮的时候,拿火星来说,在观测条件最佳的冲日——大冲时,比它非冲日而观测条件又很不好时,亮度几乎大了百倍。 为什么天上有88个星座,为什么天上有88个星座晴朗的夜空,繁星密布。远古人类经过长期的观察,发现群星组成的图案是恒定不变的,只有少数几颗亮星(行星)在众星之间游走。为了区分并称呼这些恒定不变的星星,人们将它们分组,取以专门的名称。不同的民族,组合方法不同,名称也各异。现代国际通行的星座划分,可溯源至古巴比伦。古巴比伦远在5000年前就有了最早的星座名称。公元前13世纪,已划分出黄道带上的12个星座,称为“黄道十二宫”,意为太阳周年运行过程中的12座行宫。以后又逐渐扩充,命名了更多星座。公元2世纪,古希腊天文学家托勒玫在总结前人认识的基础上,编制出含有48个星座的表。16~17世纪欧洲地理大发现,又补充了南天的一些星座。这时的星座概念,还只是一些肉眼可见的亮星之间的组合,星座与星座之间并没有明确的界限。随着天文望远镜技术的发展,越来越多的暗星被发现和深入研究,但它们属于哪一个星座,怎样标记和称呼它们,难以明确。以北极点为中心的北天星座及其神话形象以南极点为中心的南天星座及其神话形象1928年,为了天文学研究的需要,国际天文学联合会在荷兰莱顿举行的大会明确地将全天空划分为88个星座区域,沿天球赤道坐标系的赤经、赤纬线曲折分界,保留住传统的星座名字,用拉丁文规定其学术名称和由三个明确大小写的字母组成其缩写符号,全世界统一使用。其后,中国天文学会又确定了星座的中文译名,成为正式的学术名称。其他文明也有自己的星空划分和命名方法。比如中国古代把星空划分为三垣、四象、二十八宿等,它们在历史和文化上发挥过很大的作用,在功能方面与西方流行的星座是类似的。 为什么天上的星星有的亮有的暗V5,为什么天上的星星有的亮有的暗V5天上的星星,有的暗有的亮。我们知道,60瓦的电灯比同样20瓦的电灯亮,是因为它的发光能力强。那么,亮的星星是不是比暗的星星发光能力强呢?实际并非一定如此,决定星星亮度的除了它的发光能力,还有另一个原因,就是星星与我们距离的远近。一般来说,星星离我们越近,看上去就越亮。上面说的是星星的视亮度,也就是看起来的亮度。视亮度用视星等来表示。我们看到的那些最亮的星一般都定为1等星,正常视力的人用肉眼能够勉强看到的最暗星定为6等星。天空中的亮星,可能真的是颗发光能力很强的恒星,但也可能只是因为它离我们特别近,才显得亮。相反,有些暗星也不一定真暗,尽管它们要通过望远镜才能观测到,但它们的发光能力可能极强,只是由于距离我们太遥远,看起来就显得比较暗。为了比较不同恒星的真实发光能力,应该把它们放在与我们距离相同的地方进行比较。这就像赛跑那样,必须站在同一条起跑线上同时起跑。根据国际规定,恒星的这条“起跑线”定为10秒差距,即32.62光年。规定恒星在这个标准距离处的亮度为它的绝对亮度,用绝对星等来表示。运动员可以在同一条起跑线上起跑,恒星则无法都挪到10秒差距的距离处,所以,绝对星等都是计算出来的。太阳的视亮度是绝对冠军,一旦把它放到比现在远206万多倍远的10秒差距处,它的绝对星等只有+4.8等。按视星等顺序排列的以下这5个天体,如果按绝对星等排列的话,则应该倒个个儿。关键词:视亮度视星等绝对亮度绝对星等 为什么天上的星星有的亮有的暗,为什么天上的星星有的亮有的暗满天星斗,明暗悬殊。有的星光灿烂,有的却依稀难辨。恒星的亮和暗,与什么有关呢?几颗恒星的相对大小:(左起)参宿七、参宿五、太阳、大陵五、毕宿五肉眼看到的恒星明暗程度称为亮度,亮度的大小与恒星辐射的能量及恒星的距离相关。恒星单位时间辐射的总能量就是恒星的发光强度,简称光度,它与恒星的表面积成正比,也与恒星表面温度的4次方成正比。不同恒星的光度相差极大。已知光度最大的恒星,可达太阳光度的100万倍;而光度最小的恒星,只及太阳光度的百万分之一。在天文学中,光度小的恒星称为矮星,光度大的恒星称为巨星,光度特别大的恒星,则称为超巨星。恒星的亮度不仅与恒星辐射的能量相关,也与恒星同观测者距离的平方成反比,因此恒星的距离对亮度的影响更大。比如天鹅座α(中国古代称为天津四)远在1740光年以外,是一颗蓝超巨星,光度为太阳的85?000倍;而距离太阳最近(4.22光年)的比邻星是一颗红矮星,光度不到太阳的二万分之一。两者相比,光度相差约20亿倍!但是,它们到太阳的距离相差近400倍,因而从地球上看,它们的亮度只相差1万倍左右。为了比较恒星的真实发光能力,天文学家用绝对星等来表示恒星的光度。也就是说,把不同的恒星放在同一个距离处进行比较。这就像赛跑那样,要站在同一条起跑线上。恒星的这条“起跑线”就定义在离观测者10秒差距(32.6光年)远的地方。在这个距离上所观测到亮度用绝对星等来表示。而我们在地球上实际看到的恒星的星等,则称为视星等。套用一句俗语“人不可貌相”,对于恒星世界来说就是“星不可貌相”了。一颗恒星看上去亮(星等数值小),发出的光不一定强,只有绝对星等数值小,它发出的光才真的强。 为什么天上的星星有的亮,有的暗,"为什么天上的星星有的亮,有的暗天上的星星,有的很暗,有的很亮。也许你会认为,亮的是大星,暗的是小星吧。如果真照你所想象的那样,那么就没有比太阳和月亮更大的星星了。不是吗,星星都比不上太阳和月亮那么亮啊!实际上不是这样,决定星星亮度的一个原因是它的发光能力。我们知道,一只60瓦的电灯要比20瓦的发光能力强。星星也是这样,它们的发光能力大小可差25个星等,即是100亿倍之多。另一个原因是星星与我们距离的远近,一般说来,星星离我们越近就越亮。究竟星星离我们多远呢?拿离我们最近的恒星——半人马座的比邻星来说吧,它与我们的距离是4.22光年。这就是说,若是比邻星上发生了一次巨大的核子爆发,我们要过4.22年以后才能看到它的亮光。这仅仅是离我们最近的星,而远的星星距离我们有几万光年。星星的大小又是一种情况,大星不一定发光最强,有些看上去是暗淡的星,却往往是巨大的星。如在夏天的傍晚,正南方有一颗红色的恒星,叫“心宿二”,离我们约410光年,虽然看上去是一个光点,但是它的体积要比太阳大两亿两千万倍呢!也就是说,要有两亿两千万个太阳堆积起来,才有这颗心宿二那么大。太阳满可以带着水星、金星、地球和火星保持现在的距离到心宿二内部去遨游哩。还有个比心宿二更大的恒星,它在御夫座,叫“柱六”,它是已知的恒星中最大的一颗,比太阳的体积大200亿倍。可是这两颗星都不是光度最大的星。相反,也有些星看起来很亮,实际上却很小,被称为“白矮星”。比如天狼星有一颗伴星,直径只有太阳的一百四十分之一,但是它的目视星等为8.4等(现已观测到的最暗的星的星等是25等)。" 为什么天文台大多设在山上V5,为什么天文台大多设在山上V5天文台主要是进行天文观测和研究的机构,世界各国天文台大多设在山上。我国的天文台也大多设在山上。如紫金山天文台,它就设立在南京城外东北的紫金山上,海拔267米。北京天文台设有5个观测站,其中兴隆观测站海拔约940米,密云观测站海拔约150米。上海天文台在佘山的工作站,海拔也有98米。云南天文台在昆明市的东郊,海拔为2020米。天文台的主要工作是用天文望远镜观测星星。天文台设在山上,是因为山上离星星近一点吗?不是的。星星离开我们都非常遥远。一般恒星离我们都在几十万亿千米以外,离我们最近的天体——月亮,距离地球也有38万多千米。地球上的高山一般只有几千米高,缩短这么一小段距离,显然是微不足道的。地球被一层大气包围着,星光要通过大气才能到达天文望远镜。大气中的烟雾、尘埃以及水蒸气的波动等,对天文观测都有影响。尤其在大城市附近,夜晚城市灯光照亮了空气中的这些微粒,使天空带有亮光,妨碍天文学家观测较暗的星星。在远离城市的地方,尘埃和烟雾较少,情况要好些,但是还不能避免这些影响。越高的地方,空气越稀薄,烟雾、尘埃和水蒸气越少,影响就越小,所以天文台大多设在山上。现在,世界上公认的三个最佳天文台台址都设在高山之巅,这就是夏威夷莫纳凯亚山山顶,海拔4206米;智利安第斯山,海拔2500米山地;以及大西洋加那利群岛,2426米高的山顶。关键词:天文台天文观测 为什么天文台大多设在山上,"为什么天文台大多设在山上天文台主要的是进行天文观测和研究的机构。世界各国的天文台大多设在山上。我国的天文台也大多设在山上。如:紫金山天文台,它就设立在南京城外东北的紫金山上,海拔有267米。北京天文台,它另外设有五个观测站,其中沙河工作站海拔40米;兴隆观测站海拔约940米;密云观测站海拔约150米。上海天文台除了在上海市西南角的徐家汇部分外,在佘山的工作站海拔也有98米。云南天文台在昆明市的东郊,海拔为2020米,它算是目前我国海拔最高的一个天文台了。此外,陕西天文台在西安东面的骊山脚下的观测站,海拔为497米。而在台北的圆山天文台海拔也有31米。天文台的主要工作是用天文望远镜观测星星。天文台设在山上,是因为山上离星星近一点吗?不是的。星星离开我们都非常遥远。一般恒星离我们都在几十、几百光年以外;离我们最近的天体——月亮,距离地球也有38万多公里。地球上的高山,一般只有几千米高。显然,缩短这么一小段距离,是微不足道的。地球是被一层大气包围着的。星光通过大气后才到达天文望远镜。大气中的烟雾、尘埃的微粒、水蒸气的波动,对天文观测都有影响。尤其在大城市附近,夜晚城市灯光照亮了空气中的这些微粒,使天空带有亮光,妨碍天文工作者观测较暗的星星。在远离城市的地方,尘埃和烟雾较少,情况要好些,但是还不能避免这些影响。越高的地方,空气越稀薄,尘埃和水蒸气越少,影响就越小,所以天文台大多设在山上。不过,在山上,大气对有些天文观测还是有影响的。如用光谱法研究金星上的水蒸气时,因为地球大气中水蒸气的影响,很难判断金星上水蒸气的真实面貌;观测天体的红外辐射和毫米波射电时,因为水蒸气对红外光波的强烈吸收,严重地妨碍天文工作者取得准确的观测资料,所以天文工作者不得不利用探空气球或应用火箭、空间轨道天文台把仪器带到高空中进行观测。将来天文学家还将在月球上建立天文台呢,月球上没有大气,因而可以完全消除大气对天文观测的影响。" 为什么天文台的观测室大多是圆顶的,"为什么天文台的观测室大多是圆顶的一般房屋的屋顶,不是平的就是斜坡形的。唯独天文台有些屋顶与众不同,远远看去,好象一个大馒头,圆圆的屋顶上还刷了一层银漆。阳光照耀之下,闪闪发光。为什么天文台有的房子是圆顶的呢?难道是为了好看吗?不,天文台有的房子造成圆顶的,完全不是为了好看,而是有它特殊的用途。天文台有些屋顶远远看上去,只不过是半个圆球。可是走近一看,圆球上却有一条宽宽的裂缝,从屋顶的最高处一直裂开到屋檐的地方。再走进屋子里一看,嘿!哪里是什么裂缝,原来是一个巨大的天窗,庞大的天文望远镜就通过这个天窗指向辽阔的太空。天文台观测室的圆屋顶,是为了让望远镜便于观测而设计的。天文望远镜观测的目标,分布在天空的各个角落;如果采用普通的屋顶,就很难使望远镜指向任何目标了。天文台的屋顶造成圆形,并且在圆顶和墙壁之间安装几个车轮,车轮下面有轨道。圆顶可以转动。有些特别大的圆顶上还装了电动机,利用电来操纵,十分方便。这样,不管天文望远镜指向天空的什么方向,只要转动一下圆顶,把天窗转到镜头前面,天体射来的光线立即进入镜头,这样就可以看到任何方向的目标了。在不用的时候,把圆顶上的天窗关起来,可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。当然,并不是所有的观测室都要做成圆屋顶,有些天文观测只要对准南北方向进行,观测室就只要造成长方形或方形的,在屋顶中央开一条缝,观测时,打开盖在缝上的长条形天窗就可以进行工作了。" 为什么天文台的观测室大多是圆顶结构,为什么天文台的观测室大多是圆顶结构一般房屋的屋顶,不是平的就是斜坡形的,唯独天文台的屋顶与众不同,远远看去,银白色的圆形屋顶好像一个大馒头,在阳光照耀之下,闪闪发光。为什么天文台要造成圆顶结构呢?难道是为了好看吗?不,天文台的圆顶完全不是为了好看,而是有它特殊的用途。我们看到的这些银白色的圆顶房屋,实际上是天文台的观测室,它的屋顶呈半圆球形。走近一看,半圆球上却有一条宽宽的裂缝,从屋顶的最高处一直裂开到屋檐的地方。再走进屋子里一看,嘿!哪里是什么裂缝,原来是一个巨大的天窗,庞大的天文望远镜就通过这个天窗指向辽阔的太空。将天文台观测室设计成半圆球形,是为了便于观测。在天文台里,人们是通过天文望远镜来观测太空,天文望远镜往往做得非常庞大,不能随便移动。而天文望远镜观测的目标,又分布在天空的各个方向。如果采用普通的屋顶,就很难使望远镜随意指向任何方向上的目标。天文台的屋顶造成圆球形,并且在圆顶和墙壁的接合部装置了由计算机控制的机械旋转系统,使观测研究十分方便。这样,用天文望远镜进行观测时,只要转动圆形屋顶,把天窗转到要观测的方向,望远镜也随之转到同一方向,再上下调整天文望远镜的镜头,就可以使望远镜指向天空中的任何目标了。在不用的时候,只要把圆顶上的天窗关起来,就可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。当然,并不是所有的天文台的观测室都要做成圆形屋顶,有些天文观测只要对准南北方向进行,观测室就可以造成长方形或方形的,在屋顶中央开一条长条形天窗,天文望远镜就可以进行工作了。关键词:天文台天文观测天文望远镜 为什么天文台能够知道准确的时间,"为什么天文台能够知道准确的时间曾经有过这样一个有趣的故事。很多年以前,外国某一个城市,为了便于市民校准时钟,每天中午在城外的小山上鸣放午炮。另外城里有一家钟表店,在市中心的广场上挂着个标准钟,供大家对钟。他们的时刻是从哪里得来的呢?专管放炮的人每天早上到中心广场去对他的表,用来作为鸣放午炮的依据。而管理这具标准钟的人,却是每天中午听午炮声来对钟的。但是他们互不通气,习以为常,都认为对方是标准的。直到有一天城市里这具标准钟坏了,放午炮的人到钟表店一问,才拆穿了这个秘密。这当然是个笑话,准确的时间是应该有一个标准的,不能象这个故事中所说的那样,任意选择一个做为标准。现在,我们打开收音机,每逢整点,就能够听到人民广播电台发出“嘟嘟……”的六响,最后一响是正点的时刻,用来校对钟表非常方便。可是,你有没有想过:为什么人民广播电台能够告诉我们准确的时间?它是从什么地方,用什么方法得到的?准确的时间是从专门测定时间的天文台通过天文观测得到的。地球载着我们不停地自西向东在旋转着(自转),每天旋转一周,转的速度相当均匀,快慢的变化很小,天文台就把它当作“标准钟”,用它来做时间的标准。只要把满天的恒星,按着一定的次序和方向,象钟表那样编上字码;再在地面上竖起一根指针,那么随着地球的转动,这根针就能够象钟表的指针那样,指出时刻来。当然,我们不可能做出一根一直指到星星那样长的指针,用来指示时间。实际上也不需要做这么长的针,天文台是利用专门的望远镜(例如中星仪)来充当这根指针的。天上的恒星很多,因而环绕整个天空,可以把需要的每颗星代表钟面上的字码编排得非常细,使每颗星代表一定的时、分、秒(几点、几分、几秒)。随着地球的旋转,中星仪跟着地球一齐在转动。天文台的工作人员,从这种望远镜里就能够先后看到代表不同时刻的恒星。举一个例子来说,如果在某个时刻,在望远镜中看到一颗代表晚上11点12分38秒的恒星,而这时钟上的指针指的时刻是11点12分37秒,这就知道这具钟慢了1秒钟,马上就可拨正。专门测定准确时刻的天文台,每个晴朗的晚上都要用上述这种天文望远镜来校准钟表。应用地球自转这具自然的“天文”钟加上地球自转变化的改正和地极移动的改正,可以得到准确到千分之几秒的准确时刻,再把这观测到的时间,用几只高精度的钟(现在大多用石英钟、分子钟和原子钟)记下来。我们每天应用的时刻,就是由天文台测定后,每天在固定的时间告诉人民广播电台,再由电台广播出来的。它可准确到十分之一秒。如果你收到9351千赫或5430千赫的时间讯号,那就可以准确到百分之一秒。对这些时间讯号,我们事后还可以加以改正,改正后可以得到精确到千分之一秒的时间。准确的时刻不仅是我们日常工作、学习和生活必不可少的,更是国民经济各部门不可缺少的。至于绘制地图、勘测、划定国界、发射导弹和人造地球卫星、航海、航空,以及国防和科学研究等等,就需要更精确的时刻了。比如,为了划定国界线或船舶在大海中定位如果时刻相差一秒,那么在东西方向上的距离会相差400?500米,即使时间相差百分之一秒,也仍然有4?5米之差。由此可见测定准确时间具有很重要的意义。" 为什么天文学上要用光年来计算距离,为什么天文学上要用光年来计算距离我们日常生活中,一般都用厘米、米、千米来作为计算长度的单位。比如,一块玻璃厚度是1厘米,一个人的身高为1.8米,两个城市之间的距离有1000千米,等等。我们可以看出,在表示较小距离时,一般用小一点的单位;在表示较大距离时,一般用大一点的单位。天文学上也有用千米作单位的。例如,我们经常说,地球的赤道半径是6378千米,月亮的直径是3476千米,月亮离地球是38万千米,等等。但是,如果拿千米来表示恒星与恒星之间距离的话,这个单位就显得太小太小了,使用起来很不方便。如离我们最近的恒星——比邻星,与我们相距就有40000000000000千米左右。你看,写起来多麻烦,读也不好读,何况这还是离我们最近的一颗恒星呢!其他的恒星离我们还要远得多啦!人们发现光的速度最快,1秒钟可以走30万千米(精确数是299792.458千米),光在1年里差不多走10万亿千米,说得精确些,就是94605亿千米。能不能用光在1年里所走的路程——光年,来作为计算天体之间距离的单位呢?这倒是个不错的主意。现在,天文学家就是用光年来计算天体之间距离的,光年已经成为天文学上的一个基本单位。如果用光年来表示比邻星离我们的距离,就是4.22光年。再如,牛郎星离我们是16光年,织女星是26.3光年,银河系以外的仙女座星系离我们约220万光年,目前已观测到的离我们最远的天体距离在100亿光年以上,银河系的直径是10万光年,等等。这些都是很难用千米来表示的。天文学上还有别的计算距离的单位。有的比光年小,如天文单位,1天文单位就是地球到太阳的平均距离(14960万千米),主要用于计量太阳系范围内天体间的距离;也有比光年大的,如秒差距(1秒差距相当3.26光年)、千秒差距、兆秒差距等。关键词:光年天文单位秒差距 为什么天文学家不管天气预报,为什么天文学家不管天气预报如果你问一位天文学家“明天天气如何”,估计他会一愣。这是因为作为一名天文学家,他既不研究大气,也不从事气象预报工作。他感兴趣的,主要是地球大气层以外的事情。有些天文学家研究的是太阳系中的天体,包括火星、木星这样的行星,也关注彗星、小行星这些小质量天体,他们研究的是“行星科学”。有些天文学家喜欢研究太阳以及更加遥远的恒星,他们研究的是“恒星天文学”。有一些天文学家研究恒星等天体组成的银河系以及更远的星系,他们研究的是“星系天文学”。还有些天文学家喜欢探索整个宇宙的故事,他们关注宇宙在膨胀还是收缩,宇宙何时形成,以后又将怎样,这个领域称为“宇宙学”。可以说,地球大气层之外的所有天体,都是天文学家研究的对象。不过也有例外。比如,天文学中有一个门类称为“流星天文学”。流星是宇宙空间的流星体闯入大气层后,和大气摩擦而产生的发光现象。虽然这种现象发生在大气层内,但其本体来源于宇宙,因此同样也被天文学家所关注。和流星天文学类似,从外太空掉落到地面上的陨石,从太阳来的带电粒子产生的极光,宇宙中高能粒子在大气中产生的簇射,这些都是天文学研究的对象。那么天气预报应该归谁呢?原来,从事天气和气候方面研究的是气象学家。不过天文和气象在过去经常被人们放在一起来谈。因为中国早期的香港天文台、徐家汇天文台、青岛观象台等台站,最重要的工作是做气象数据记录,此外才是从事天文现象观测。这也难怪让人产生“天文气象是一家”的误会。如今香港天文台(上图)仍在预报气象,热带风暴来临时会挂“风球”(下图)随着学科划分越来越精细,天文学和气象学逐渐成为两个独立的学科,如今的天文台不再负责气象观测,天文学家可以专心研究自己钟爱的天体了。不过,由于天文是基于观测的一门学科,需要用望远镜去观测遥远的天体,了解观测时的天气如何就很重要。因此,观测天文学家才会密切关注天气变化,从而制定更好的观测方案。 为什么天文学家对光谱那么感兴趣,为什么天文学家对光谱那么感兴趣一束光,通过特殊的光学器件,例如三棱镜、光栅等,可以分解成一列不同波长的光,它们所形成的图案,就叫光谱。自然界中最常见的光谱就是雨后的彩虹。第一个对光谱进行认真观察和分析的是牛顿。他用三棱镜获得了太阳光谱。后来,物理学家、天文学家开始对太阳光谱与恒星光谱进行大量的分类、研究,取得了一些基本的光谱知识。它们光谱中的某一具体位置会产生特定的线,称为谱线。谱线的性质与天体中含有的元素以及它们的丰度、电离状态相关。按照这个线索,天文学家通过研究恒星光谱,逐渐了解了组成这些恒星的元素,并确定了它们的组成比例。光栅可以把白光分解成多色光随着人类对光谱分类以及恒星大气模型的了解更加深入,光谱的作用就不仅仅是用来辨认恒星大气的元素组成,还用于研究恒星结构、演化。到了20世纪60年代,随着计算机的广泛应用,科学家对天体物理的辐射机制有了更细致的了解。天文学家把实际观测得到的光谱同用各种不同的辐射模型计算得到的光谱相对照,来推断光谱背后蕴藏的信息。例如通过超新星遗迹的光谱,可以判断这个超新星遗迹处于演化的哪个阶段;通过原恒星系统的红外光谱,来推测原恒星的成长阶段,研究恒星是怎样诞生的。获得天体的光谱,天文学上称为分光。随着望远镜口径越来越大,分光设备越来越先进,现在从射电、红外、可见光直至高能伽马射线,天文学家可以在所有波段进行分光观测。所得的光谱将给我们揭示更多的宇宙奥秘。 为什么天文学家特别关注海底热泉中的嗜极生命,为什么天文学家特别关注海底热泉中的嗜极生命早先,人们曾认为地球上的生命对生存环境条件的要求是相当苛刻的。但自20世纪70年代以来,科学家在东太平洋、大西洋、印度洋,甚至北冰洋的洋底相继发现了数以百计的被称为海底热泉和“黑烟囱”的奇异景观。在那些极端严酷的环境中,竟然有许多奇特的生物组成了相当稳定的生态系统。不少科学家认为,这种环境可能与地球形成早期古细菌所处的环境甚为接近,因此,这样的环境很可能就是孕育地球生命的最初场所。这种深海下的海底热泉和“黑烟囱”处于一种高温(热泉喷口附近温度达300℃以上)、高压(达200个标准大气压以上)、缺氧、偏酸的极端环境中,连阳光也照射不到。令科学家感到惊讶的是,那里竟然也是一片生机勃勃的景象,那里生存的奇特生物如管状蠕虫、蛤类和细菌等,被称为嗜极生物。它们组成了一个封闭的生态系统,仅靠地下的热源和黑烟囱喷发出来的各种无机物就能世代繁衍,不需要其他外来的物质和能量。这就为地球上,甚至为其他星球上生命起源的问题提供了新的启示、新的思路。海底热泉和黑烟囱的发现,是20世纪最重大的科学发现之一。现今,人类的空间探测又发现,太阳系的某些天体,如土卫二和木卫二上,也可能有着与海底热泉相似的环境,因而那里也可能会有生命,或者最终会孕育出生命来。即使在太阳系之外,如果某些天体上也有着与这种海底热泉相似的环境,那么在那些天体上就同样可能存在生命。 为什么天文学家老是要给星星拍照,为什么天文学家老是要给星星拍照在照相技术发明以前,天文学家都是用眼睛观测,素描记录。伽利略就在纸上记录过木星与其4颗主要卫星位置的图。但素描记录毕竟速度慢、误差大。照相术发明以后,天文学家终于有了可以实时记录观测目标的工具。通过对照片的分析,天文学家可以细致地研究星星长什么样,温度有多高,运动速度有多快,甚至分析星星的年龄、内部化学元素的组成等天文课题。为此,天文学家设计了各种特殊的照相机,它们拍的照片主要可分为三个大类,天体的形态拍摄(成像),天体的光谱拍摄(成谱),天体随时间的变化(光变)。通过这些照片,我们可以看到千姿百态的恒星、星云、星系,可以研究它们的结构,例如旋涡星系的核心结构、旋臂结构、周围晕的结构等;可以了解它们的化学组成和物理状态,比如含有什么元素,温度有多高;还可以通过不同时间拍的照片,了解它们的亮度变化。天文学家给星星拍的照片往往不能直接使用,要通过复杂的处理、分析,最后才能得出可靠的结论。天文学家用来分析天体照片的基本理论依据就是天体的辐射机制。所谓辐射,主要是指天体发出的电磁波。它们是构成天体物质的原子、分子在不同的物理条件下所发出的“光”。不同的光,背后对应的物理机制与化学成分都不一样。比如天文学家就是通过对太阳光谱的拍摄,再通过太阳表面的辐射模型、大气结构模型,最后来确定太阳表面的温度、压力和化学成分。也许你很快会提出一个问题,为什么要用照相而不用录像呢?这是因为,除了太阳等特殊天体外,大部分天体到达地球上的光是非常非常弱的。以我们目前的技术水平,还无法做到清晰的录像。天文学家拍一张清晰的照片往往需要曝光1小时或更长。只有这样,才能累积足够的光子,构成足够的信息供科学分析。可以说,现代天文学的发展,就是靠一堆堆星星照片发展起来的。从曾经几百元人民币一张的照相玻璃干版,到现在几百万元的CCD照相机;从一个晚上几十兆比特数据,到一张照片就包含上百兆比特数据。在这些星星照片的背后,是天文学综合着其他学科共同发展的历程。 为什么天文学家能够发现太阳系外的行星,为什么天文学家能够发现太阳系外的行星在地球上看太阳系内的行星,比如金星、木星、土星,都十分耀眼,甚至要亮于大多数恒星。但这些光辉都是行星反射的太阳光,只是因为行星离我们近,所以看起来才这么亮。如果我们飞到离太阳系较远的地方,就会发现行星反射的光远不能和太阳发出的光相比,再远的话,就只能看见太阳,而所有的行星,包括地球,都会淹没在黑暗的背景中。科学家们要寻找的系外行星也是如此。那么,既然很难直接“看到”这些不发光的行星,天文学家又是通过什么样的办法发现它们的呢?到目前为止,寻找系外行星最有效的两种方法是:视向速度法和掩星法。视向速度法是利用多普勒效应的原理。如果一颗恒星周围有行星环绕它公转,那么恒星也会因受行星的影响而发生运动。如果此行星的公转轨道平面和我们的视线方向平行,这样的恒星相对我们就会发生“远离—靠近”的周期运动。根据多普勒效应的原理,当恒星远离我们运动时,发出的光就会变红,而当恒星靠近我们运动时,发出的光就会变蓝。天文学家通过观测恒星光谱线红移或蓝移的变化,就可以测量出恒星运动速度的变化,从而就可以间接地判断该恒星周围是否有行星存在。掩星法的原理和日食类似。当月球挡在地球和太阳之间时,会把太阳照射到地球上的部分光线挡住,我们就会看到日食。掩星法也利用同样的原理。行星是不发光的,它们环绕恒星转动时,如果恰好经过地球和恒星的连线,恒星发射到地球的光线,有一小部分就会被这颗行星遮挡住。从地球上就会发现这颗恒星变暗了,利用恒星是否具有这种周期性的明暗变化,就可以推断这颗恒星周围是否有行星了。现在的系外行星几乎都是由上述这两种方法探测到的。随着科技的进步,探测系外行星的手段会越来越丰富、有效,肯定能观测到更多的系外行星。 为什么天文学家能知道太阳系不处于银河系的中心,为什么天文学家能知道太阳系不处于银河系的中心天文学是一门观测科学。人类对太阳在银河系中位置的认识,正是在观测的基础上逐步深入的。第一个通过观测来研究银河系结构的,是18世纪后期大名鼎鼎的英国天文学家威廉·赫歇尔。赫歇尔用的是恒星计数的方法,就是先挑选出数百个均匀分布的天空区域,然后通过天文望远镜对这些天区进行上千次细致的观测,数出每一个天区内的恒星数目。他发现,越是靠近银河,每单位面积的恒星数目越多,而在垂直于银河平面的方向上,恒星的密度最小。根据对观测结果的统计研究,1895年,赫歇尔绘制出一幅扁而平、轮廓参差、太阳位居中心的银河系结构图。这是人们第一次从观测上揭示了比太阳系更高一层次的天体系统的存在,在人类认识宇宙结构的历程中,具有里程碑的意义。利用恒星计数研究银河系结构,需要面对的一个棘手问题是如何估计和比较各个恒星的距离远近。人们都有这样的经历:夜间行路或远眺,常常凭借灯火的亮暗程度,估计远处建筑或村落的距离。当年赫歇尔正是以类似“所有的灯都一样亮”的思想,假设所有恒星具有相同的亮度,再由观测到的各恒星的亮暗来推断它们的远近。赫歇尔的假设当然是粗糙和不准确的,但当时还没有更好的测定恒星距离的办法。到19世纪中叶,随着观测设备与技术的进步,测定恒星距离的方法有了长足的发展,从而为人们更加准确地描绘银河系的真面貌奠定了基础。真正依靠观测证据推断出太阳系并不在银河系中心的是美国天文学家沙普利。1918年,他利用威尔逊天文台2.5米口径反射望远镜,研究当时已知的大约100个球状星团。统计结果显示,有三分之一的球状星团集中分布于人马座方向,90%以上坐落在以人马座为中心的半个天球上。如果太阳位于银河系中心,这些球状星团在银河系内是对称分布的,则从地球上来看,球状星团在天空中也应该呈球对称分布,这与观测结果是矛盾的。沙普利由此推想,是否还有另一种可能,即太阳系并不在银河系中心,这样,地球天空上的球状星团就不是球对称分布了。经过多年的观测和研究,沙普利最终建立了银河系的透镜形结构模型,正确地得出太阳系不在银河系中心的结论,银河系的中心应在人马座方向,太阳系则位于较靠近银河系边缘的地方。关键词:银河系恒星计数球状星团 为什么天文学家要使用星表,为什么天文学家要使用星表天文学家解开宇宙的奥秘是从记录星星的位置开始的。那些为星星编了号的表格索引就是星表。中国已知最早的星表是由战国时期的甘德、石申分别编写的,他们的原作早已失传。后人编撰的合集——《甘石星经》,时至今日也只剩下他人引用的只言片语。古希腊天文学家依巴谷编制的西方第一份星表也是因为在其后的另一位古希腊天文学家托勒玫的著作中被述及才为世人所知,其中包括1000多颗恒星的资料。敦煌出土的唐代星图显示了北极附近的“三垣”天区中国古人把接近赤道的天区分为“四象”,共二十八宿后来天文学家不断编制更精确的星表。丹麦天文学家第谷在1576年建立了汶岛天文台,完成了望远镜时代之前最为精确的天文观测。后来德国天文学家开普勒根据第谷的观测资料,编制发表了《鲁道夫星表》,为他发现行星运动定律打下了可靠的基础。但是这时欧洲的观测者们从未见过南极附近的星空。1676年,年仅20岁的英国天文学家哈雷乘坐东印度公司的航船到达南大西洋上的圣赫勒拿岛,在那里建立了第一个南天观测站。3年后他发表了第一份《南天星表》,因而被誉为“南天的第谷”,获得牛津大学的学位并被选入英国皇家学会。天空中不只有明亮耀眼的恒星,还有众多美丽的星云,它们也有自己的星表。18世纪的法国天文学家梅西叶在搜索彗星的过程中发现天空中有许多模糊的天体很容易和彗星混淆。他于是将110个此类天体编成表,以“梅西叶星表”为名发表。我们今天知道,这些相对黯淡的天体既包括弥漫的星云,也包括密集的星团,还包括遥远的星系。此表今称“梅西叶星云星团表”,表中所列的那些美丽的天体,直到今天仍是天文学家和天文爱好者们频繁观测的目标。经过400多年的观测积累,今天的星表类型已经非常丰富。从不同的天体类型到不同的观测波段,每一类天体都各有自己的星表。而且星表的内容也得到了极大的扩充,除了天体的位置之外,还包括距离、颜色、温度、光谱型、红移等许多信息。这些卷帙浩繁的数据曾经耗费了许多天文学家毕生的精力,现在我们可以通过互联网方便地使用这些成果。目前最大的天文星表数据库是由法国斯特拉斯堡天文数据中心开发维护的CDS数据库系统(http://cdsweb.u-strasbg.fr),所有历史上的重要星表以及最新的研究结果都能够在这个系统中统一查询。 为什么天文学家要用望远镜观测星空,为什么天文学家要用望远镜观测星空我们经常用“繁星点点”、“数不胜数”来形容天空中星星数量的繁多。其实,我们肉眼能够看见的星星并没有想象的那么多。天文学家已经详细计算过,全天空中,凭肉眼能看见的星星,总共只有6974颗。这只是宇宙中星星的极少极少的一小部分。还有许许多多遥远的天体,它们射到地球的光线很弱,用肉眼是看不见的。虽然我们平时认为眼睛很灵敏,并且对位置的判断也相当准确,但对天文学家来说是远远不够的,眼睛常常会被错视现象所“欺骗”。因此,天文学家在研究宇宙时,需要借助仪器来获得天体的精确数据。17世纪初,光学天文望远镜的诞生,大大开阔了人们的眼界,为天文学带来了巨大的变革。由于人眼的瞳孔只有2~8毫米,而望远镜的口径比这大得多,因此,望远镜收集到的星光比人眼收集到的多得多。通过望远镜观测星空,遥远的天体变近了,变亮了。一台10米口径的光学望远镜,比我们肉眼接收到的星光要多上百万倍,由此可见望远镜的巨大威力。不仅如此,天文学家还在望远镜上连接了照相机、电子接收设备或光谱仪等,使得灵敏度有更大的提高,可以获得有关天体的更多的信息。此外,天体辐射出来的电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。我们肉眼所能看到的只是其中可见光的部分,而天文学家需要观测天体辐射的全电磁波段来探索宇宙的秘密。因此,除了光学望远镜外,天文学家还要通过射电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、X射线和γ射线望远镜来观测宇宙中遥远的天体。所以,天文学家开展观测和研究工作是离不开望远镜的。关键词:望远镜天文观测 为什么天文学家要研究河外星系,为什么天文学家要研究河外星系河外星系的发现,使人类清楚地了解了自己在宇宙中的地位,同时也使我们的视野跃出了银河系,迈向更加深远的宇宙空间,这是人类在探索宇宙历程中的重要一步。现在我们知道,茫茫宇宙中分布着无数个像我们银河系一样的河外星系。它们是宇宙中最基本的单元,也是宇宙中物质最基本的表现形式之一。通过对河外星系形态、分布、运动以及起源与演化的研究,人们正在逐步加深对宇宙的认识。比如,从观测上可以知道,河外星系彼此都在相互远离,因此,科学家们推断出,我们的宇宙起源于一次全方位的大爆炸。再比如,我们发现河外星系在空间的分布并不均匀,而是成群结队,这说明在宇宙创生的时候,就有一些不均匀的“种子”,它们主导了宇宙的演化历程,以至于形成如今我们看到的形形色色的星系世界。所以说,河外星系的研究是人类认识宇宙的一个重要环节。另一方面,将视线再转回到我们的银河系。银河系中有恒星、星云以及各种星际物质,非常复杂,而我们地球所在的太阳系又身处其中,这就为我们研究银河系本身造成了很大的困难。正所谓“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”可我们知道,河外星系中有许多是和我们银河系相似的,通过研究它们,就可以帮助我们了解银河系本身。关键词:河外星系 为什么天文学家要给星星拍照,为什么天文学家要给星星拍照拍照可以给我们留下美好的回忆和永久的纪念。那么天文学家为什么要给天上的星星拍照呢?原来,有很多天文现象瞬息突变,像超新星能在几天之内光度突然增加到原来光度的千万倍以上,又如流星在天空中一划而过,几秒钟就又消逝;有些天文现象极其罕见,像日全食在一个地方平均要相隔200~300年才出现一次,而且一次最长不过几分钟时间,又如亮的彗星,要几十年甚至更长时间才碰上一次。这些天象如果不拍下照片,长期保存,单凭人们的印象和记录,就很少有科学价值。天文现象的另一个特点是星光暗淡,在观测恒星光谱时,需将这点微弱的星光分散在一条谱带上,若要用眼睛直接看清每条谱线,是很困难的。如果通过天文望远镜拍下照片,星光虽弱,但底片感光有积累作用,加长曝光时间就可以弥补这一不足。给星星拍照还有一个好处,就是它能拍到紫外线和红外线部分,超出了肉眼的可见范围,这样就扩大了我们观测恒星光谱的范围。再说天空中繁星点点,多得使人眼花缭乱,无法应付。因此,天文学家在绘星图、编星表时,用给星星拍照的方法,既客观又准确。若用目视方法测绘上千万颗星的位置,实在是难以想象。所以,给星星拍照是天文观测中不可少的,而且至今仍是重要的办法。近代天文学中的重要发现,可以说大部分都有照相术的功劳。给星星拍照和我们一般拍照不大一样。一般在拍人、拍景时,“咔嚓”一声,一张照片就拍好,曝光时间很短,只有几百分之一秒或几十分之一秒。而给星星拍照则需几分钟乃至几小时,曝光时间长是天文照相的一个特点。其次,天文台大都使用玻璃底片——干片,因为天文台需要进行精密测量,比如测谱线的波长或测星星的相对位置,都要精确到万分之一毫米,使用玻璃底片就不会变形。当今数字照相机正在崛起:大有取代用胶卷的普通照相机之势。原理与数字相机基本相同的天文观测设备,也正在逐步取代经典的天文照相术,但它们的工作目的还是一样的,只是“拍照”的效果更好。关键词:天文观测照相 为什么天文学家要观测日食和月食,为什么天文学家要观测日食和月食太阳是地球上生命的源泉,太阳上发生的一切变化,都和我们的日常生活有着非常密切的关系。例如,太阳大气发生爆炸时,对地球上的天气变化、短波无线电通信等都有剧烈的影响。因此,弄清楚太阳的本质,摸清太阳的脾气是很有意义的。要了解它,就要观测它。但是,观测太阳并不是毫无阻碍的。通常我们见到的强烈的太阳光,绝大部分是太阳大气最底层发出的,这一层叫做光球层。太阳大气外层的光很微弱,在地面上观测太阳时,由于地球大气散射太阳光,使天空变得很亮,它完全掩盖了太阳外层大气的光,使我们看不见那里的各种现象。用一般的仪器只能看清楚光球层。日全食时,月球遮住了太阳的光球,天空变暗了,太阳外层大气的光才显露出来,露出了“庐山真面目”,使我们能看到平时看不见或者看不清楚的现象。色球层、日珥、日冕都是太阳外层大气的组成部分。前面谈到的地球上的天气变化、短波无线电通信受干扰,都和它们的活动有密切关系。因此,色球层、日珥、日冕都是天文学家感兴趣的对象。虽然平时在一定条件下也可以观测到色球层、日珥、日冕,但在日全食时,这些现象可以看得特别清楚。这时,进行研究得到的结果非常有价值。所以,每逢发生日全食的时候,科学家们总要千里迢迢地带上许多笨重的仪器,赶到可以见到日全食的地方去进行观测。那么为什么要观测月食?天文学家在月全食时,通过研究月球的亮度和颜色,可以判断地球大气上层的成分。月食时测定月面温度的变化,可以帮助研究月球表面的构造。此外,还可以从月食的过程,仔细研究地球和月球的运动规律。相比起来,日食观测要比月食观测更有科学意义。关键词:日食月食太阳大气光球层 为什么天文望远镜越大越好,为什么天文望远镜越大越好如果你有机会到天文台去参观,肯定会惊叹于那些个头巨大的望远镜!每个望远镜都如同大炮筒,口径大的可以轻易装下一个人,口径小一些的用双臂也抱不过来。天文学家就是靠这些大家伙来观测遥远天体的。为什么要用口径巨大的望远镜进行观测呢?它们有什么优势呢?我们见到的这些望远镜,有一个统一的名字叫“光学望远镜”,接收的是遥远天体传过来的可见光。由于距离遥远,这些天体传过来的光都很暗弱。如何才能把这些暗弱的光线收集起来呢?这就如同在下雨时,我们用盆来接雨水,若是想在同样时间内多接一些雨水,最好的办法就是使用口径尽量大的盆。同样,要收集更多的光线,就需要望远镜具有更大的口径。人眼瞳孔的直径在黑暗环境下可以达到7毫米,如今世界上最大的光学望远镜口径达到10米,按照面积之比,是人眼收集光线能力的200万倍。这就是大望远镜的威力!坐落在中国科学院国家天文台兴隆观测基地的郭守敬望远镜上海佘山65米口径射电望远镜不过,大望远镜的威力还不仅如此。通过望远镜,我们总希望看到天体更加清晰的细节,比如观测一个星团,我们期望能将其中一颗颗星“解析”出来,而不喜欢看到一堆星挤在一起模糊一片。光学中有这样一个定律,望远镜的分辨本领与口径成正比,也就是说,口径越大的望远镜,就能分辨出越精细的天体信息。看来大望远镜不但能够收集更多的光线,使我们看到更暗弱的天体,还能“看”得更加清楚。 为什么天王星的发现如此激动人心,为什么天王星的发现如此激动人心1781年3月13日夜,英国天文学家威廉·赫歇尔用望远镜发现金牛座中有一颗星呈现出一个很小的圆面。他一连观测了4夜,断定此星相对于周围恒星的位置有了变化。起初他猜想,这大概是一颗尚未长出尾巴的彗星。后来,几位著名的天体力学家不约而同地推算出这个天体的运行轨道,认定它是在土星轨道以外的一颗新行星。事实上,这个天体最亮的时候是一颗5.7等星,肉眼也能勉强看见。在赫歇尔之前,它已被其他天文学家记录到17次,但每次都被误认为恒星。赫歇尔使用一架并不很大——口径15厘米、长2.1米——但性能优良的反射望远镜,弄清了它的真实面目。作为发现者,赫歇尔想把新行星命名为“乔治星”,以表达对英国国王乔治三世的尊敬。一些天文学家提议称它为“赫歇尔”,以表示对发现者本人的敬意。但最后以神话人物命名天体的古老传统占了上风,人们将天神乌拉诺斯的名字赋予这颗新行星,汉语中称为天王星。多少年来,人们一直把土星的公转轨道视为太阳系的边界。现在,赫歇尔竟然发现了一颗比土星还要远一倍的新行星,人们自然为此激动不已。甚至直到35年后,英国大诗人济慈还用这样的著名诗句“于是我感到宛如一个瞭望天空的人,正看见一颗新的行星映入他的眼帘”来比喻那种极端惊喜的心情。赫歇尔本人在世84年,恰好等于天王星的公转周期。天王星结构示意图威廉·赫歇尔发现天王星的望远镜复制品 为什么天空中会出现流星,为什么天空中会出现流星夜晚,有时候天边突然一亮,接着就有一道弧形的光在天空扫过,来得突然,去得迅速,人们不禁脱口呼出:流星!在我国古老的传说里,关于流星有着许多神话,最普遍的,是说每个人都相应地有一颗星,哪一个人死了,他的那颗相应的星就会落到地上来。而从前的那些封建帝王,为了要保持自己的统治,担心自己的死亡,专门养了几个星官,观看天象,给帝王预报吉凶。这种说法,实在毫无科学根据。据估计,目前地球上的人口大约是50多亿,而天上的星,包括肉眼看不见的在内,何止千亿!而且,说流星是星掉下来也是不正确的。我们看到的满天星斗,除了地球的几个兄弟是行星之外,都是非常巨大的恒星,是和太阳差不多的天体。不过它们离地球非常非常远,和地球相碰的可能性是很小很小的。因此,在人类历史中根本不会有星“掉下来”的事。那么,流星究竟是什么呢?流星,科学地说来,是闯入大气层的一种行星际物质,在大气层中与空气摩擦发光的现象。原来,地球附近的宇宙空间里,除了其他行星外,还有着各种行星际物质。这种行星际物质,小的似微尘,大的像一座山,在空间按照它们自己的速度和轨道运行。这些行星际物质'又叫做流星体。它们自己不发光,当它们和地球“相撞”的时候,流星体相对于地球大气的速度非常高,每秒钟可达10~80千米,比速度最快的飞机还快几十倍。当流星体以这样的高速度穿进地球大气时,和大气发生剧烈摩擦,并燃烧,使空气加热到几千摄氏度甚至几万摄氏度,在这样高温气流作用下,流星体本身也气化发光。流星体在大气里的燃烧,不是一下子就烧完的,而是随着流星体运动过程逐渐燃烧的,这样就形成了我们看到的那条弧形光。有时,体积过大的流星体,还来不及烧完就落到地面,我们叫它陨星。陨星有石陨星(陨石)、铁陨星(陨铁)和石铁陨星等。由于大气稠密,落到地面的陨星是很少的,它们到达地面时的速度也较小,所以很少带来灾害。流星体的物质内容是些什么呢?根据化验陨星的结果,它的成分多半是铁、镍,或者有的干脆就是石头。也有人猜测,陨星中还可能有一些地球上没有的元素,只是当流星体燃烧时烧毁了,这一点暂时还没有得到证实。还有一些流星飞进地球大气层燃烧发光,但是由于速度很大,竟然能够再飞出大气层扬长而去,它们真像是天地间的过客,闪电式地访问一下地球,就又回到宇宙空间去了。关键词:流星流星体陨星 为什么天空中星座的位置会随时间而变化,为什么天空中星座的位置会随时间而变化晴朗无月的夜晚,站在空矿的地方,你就会看见繁星闪烁在深黑的天空里。如果你不断地观看天象,就会发现星星从东方升起,慢慢地掠过天空,再落于西方,正和我们每天所看见的太阳的东升西落一样。其实,这也是由于地球自西向东自转的结果。我们除了看到星星每天围绕地球自东向西运动之外,每一颗星从地平线升起的时间,每天比前一天提早约4分钟,因而,一年内每夜同一时刻,所看见的星星并不相同,星座的位置在渐渐向西边移过去。例如我们所熟悉的猎户星座,12月初,黄昏时分才从东方升起;过了3个月,黄昏刚刚降临,猎户座已闪烁在南方的天空中;可是到了春季快结束时,黄昏时它已经随着太阳同时西落了。随季节的进展,星座向西的缓慢运动,是由于地球绕太阳公转的结果。如果我们在白天里也可以看见星星,那么我们就会看见太阳在星座间向东移动,每一天太阳大约向东移动1°,相当于太阳直径两倍那样的距离。这样,一年内它在天球上作了一个所谓“周年视运动”。总的来说,星星有两种运动现象:一种是由地球自转引起的周日视运动,造成每天夜里星星东升西落的现象;另一种是由地球公转引起的周年视运动,使星座随季节变化出没,隐显时间也发生相应变化。两者不可混为一谈。关键词:星座周日视运动周年视运动 为什么天空中星座的位置随时变化,为什么天空中星座的位置随时变化晴朗无月的夜里,如果站在空旷的地方,你就会看见繁星点点,闪烁在深黑的天空里。如果你不断地观看天象,就会发现星星从东方出来,慢慢地掠过天空,再落于西方,正和我们每天所看见的太阳的运行一样。这是由于地球围绕自己的轴由西向东旋转的缘故。我们除了看到星星围绕地球由东向西每天一周的运动之外,每一颗星从地平线下面升起的时间,每天比前一天约提早四分钟,因而一年内每夜同一时刻,比如说同样都是晚上8点钟,所看见的星并不相同,星座的位置在渐渐向西边移过去。例如我们所熟悉的猎户星座,12月初是在黄昏时从东方升起。过了3个月,黄昏时,猎户座已闪烁在南方的天空了。可是到了春季快结束时,它已经随着太阳同时西落了。随季节的进展,星座向西的缓慢运动,是由于地球在绕太阳作公转,因此看起来太阳在星座间向东移动。如果我们在白天里也可以看见星星,譬如天文馆里天象仪所表演的那样,那么我们就会看见太阳在星座间改变位置,每一天它移动大约等于它直径两倍那样的距离(约1度),因而一年内它在天球上作了一个所谓“周年视运动”。总的来说,星星有两种运动现象:一种是由地球自转引起的周日视运动,造成每天夜里星星东升西落的现象;另一种是由地球公转引起的周年视运动,使星座随季节有出没隐显的现象。古代诗人所说的"斗转参横欲三更”(斗指北斗七星,参指参宿,有七颗星,属猎户座),是指星座的周日视运动,而“物换星移几度秋”是指星座的周年视运动,两者不可混为一谈。 为什么天空中有时会出现十分明亮的星星,为什么天空中有时会出现十分明亮的星星有时候,在天空中某一个地方会突.然出现一颗很亮的星,它的亮度在一两天的很短时间内迅速增加,以后再慢慢减弱,在几年或几十年之后才恢复原来的亮度。这种星不多,离我们比较远,都比较暗。在没有变亮的时候,一般是看不到的。变亮时光度突然増加到原来光度的几万、几十万甚至几百万倍,才被我们看到,因此叫做“新星”,我国古代叫“客星”。其实,它并不是突然变出来的新东西。还有一种亮度増加得更厉害的恒星,叫“超新星”,它们的实际亮度比太阳还要亮几千万倍到几亿倍。它在一瞬间释放出来的能量相当于几百亿亿亿颗百万吨级氢弹爆炸的能量。1885年在仙女座星云附近发现一颗超新星,在6天里发出光的总量,竟相当于太阳在100万年里面发光的总量。新星和超新星的爆发原因,有可能是它们内部原子反应引起的爆炸。它们爆发时,抛射出大量物质,抛射出的物质以每秒几千公里的惊人速度向外运动,形成一个膨胀着的气壳。也有可能是其他原因引起它们的爆发。在银河系中发现的新星,到目前为止记载下来的普通新星有150个以上,超新星只有3个。我国古代很早就有关于新星的记载了。早在三千三百多年前,我国商代的甲骨文上就有关于新星的记载。汉代以后的记载更多,约有90个。公元1700年以前,我国古书中记录的新星和超新星就有近百个。最有名的一个超新星就是公元1054年在金牛座出现的超新星,我国宋代的文献里有完整精确详细的记载。它最亮时比金星还要亮,这颗超新星的余迹就是有名的蟹状星云,这个星云以每秒1100公里的速度向外膨胀着,而且还是一个著名的射电源。由于新星和超新星爆发时发出的光非常强,所以我们可以看到河外星系中的新星和超新星。如果宇宙中无论在什么地方爆炸的新星和超新星发出的光是一样的,那么,我们就可以从观测到的遥远星系中的新星和超新星爆炸的亮度,来推算这些星系的距离,这对于研究宇宙很有用。 为什么天空中每个方向都有微波背景辐射,为什么天空中每个方向都有微波背景辐射1964年,美国贝尔实验室的两位青年科学家彭齐亚斯和威尔逊打算把该实验室一台曾用于卫星通信实验的微波天线改造成射电望远镜。他们对改造后的设备进行一系列测试,在测试中意外地发现,总有一种多余的“噪声”无法消除。最初,他们怀疑这是仪器本身的问题,但进行了大量检查和实验(包括清除了在天线上做窝的一对鸽子和它们留下的粪便)后,他们确认仪器本身并没有问题,这一噪声确实是由于天线接收到的微波辐射引起的。而且这一噪声的大小与天线所指的方向没有关系,任何方向都有这种微波辐射而且强度相同。这是非常奇怪的,因为无论是人类产生的微波辐射,还是太阳、恒星、银河系等天体产生的辐射,都来自特定的方向,不可能处处都有同样的强度。彭齐亚斯和威尔逊与他们的微波天线WMAP卫星在2012年测得的宇宙微波背景辐射图,红色代表温度较高,蓝色代表温度较低正当他们为无法解释这一现象而苦恼时,彭齐亚斯在一次出差时偶然遇到了麻省理工学院的伯克教授。伯克教授告诉他,普林斯顿大学的迪克和皮伯斯有一种理论可以解释他们观测到的现象。迪克和皮伯斯研究过宇宙大爆炸理论。大爆炸理论预言宇宙早期的时候温度应该非常高,这时宇宙中应该有许多光子。宇宙在不断膨胀,这些大爆炸早期的光子需要走过漫长的路程才能来到今天的地球。从地球上看来,这些光子是从距离非常远的一个球壳发出来的。根据哈勃定律的距离-红移关系,这些非常遥远处发出的光子红移应该非常大,以至于它们会被拉长到微波波段。由于宇宙是均匀的,因此各个方向的辐射强度也应该处处基本相等,这被称为宇宙微波背景辐射。其实,早在迪克和皮伯斯之前,伽莫夫同他的学生阿尔弗和赫尔曼也曾经在理论研究中预言了这一现象,但是他们没有想到这一辐射可以被探测到,而他们的研究结果也被人遗忘了。彭齐亚斯和威尔逊发表了他们的观测结果,迪克和皮伯斯也同时发表了其理论解释。彭齐亚斯和威尔逊因发现宇宙微波背景辐射而荣获了1978年度诺贝尔物理学奖。 为什么天空中每个方向都有微波背景辐射,为什么天空中每个方向都有微波背景辐射1964年,美国贝尔实验室的两位青年科学家彭齐亚斯和威尔逊打算把该实验室一台曾用于卫星通信实验的微波天线改造成射电望远镜。他们对改造后的设备进行一系列测试,在测试中意外地发现,总有一种多余的“噪声”无法消除。最初,他们怀疑这是仪器本身的问题,但进行了大量检查和实验(包括清除了在天线上做窝的一对鸽子和它们留下的粪便)后,他们确认仪器本身并没有问题,这一噪声确实是由于天线接收到的微波辐射引起的。而且这一噪声的大小与天线所指的方向没有关系,任何方向都有这种微波辐射而且强度相同。这是非常奇怪的,因为无论是人类产生的微波辐射,还是太阳、恒星、银河系等天体产生的辐射,都来自特定的方向,不可能处处都有同样的强度。彭齐亚斯和威尔逊与他们的微波天线WMAP卫星在2012年测得的宇宙微波背景辐射图,红色代表温度较高,蓝色代表温度较低正当他们为无法解释这一现象而苦恼时,彭齐亚斯在一次出差时偶然遇到了麻省理工学院的伯克教授。伯克教授告诉他,普林斯顿大学的迪克和皮伯斯有一种理论可以解释他们观测到的现象。迪克和皮伯斯研究过宇宙大爆炸理论。大爆炸理论预言宇宙早期的时候温度应该非常高,这时宇宙中应该有许多光子。宇宙在不断膨胀,这些大爆炸早期的光子需要走过漫长的路程才能来到今天的地球。从地球上看来,这些光子是从距离非常远的一个球壳发出来的。根据哈勃定律的距离-红移关系,这些非常遥远处发出的光子红移应该非常大,以至于它们会被拉长到微波波段。由于宇宙是均匀的,因此各个方向的辐射强度也应该处处基本相等,这被称为宇宙微波背景辐射。其实,早在迪克和皮伯斯之前,伽莫夫同他的学生阿尔弗和赫尔曼也曾经在理论研究中预言了这一现象,但是他们没有想到这一辐射可以被探测到,而他们的研究结果也被人遗忘了。彭齐亚斯和威尔逊发表了他们的观测结果,迪克和皮伯斯也同时发表了其理论解释。彭齐亚斯和威尔逊因发现宇宙微波背景辐射而荣获了1978年度诺贝尔物理学奖。 为什么天空中的北极星好像是不动的,为什么天空中的北极星好像是不动的喜欢观察天空的人都知道天上有一颗大名鼎鼎的北极星。一旦找到了北极星,东南西北的方向就清楚了,因为北极星所在的方向就是北方。北极星有一个有趣的特点。我们每晚看星,会发现星星都在东升西落,而北极星却像一位大元帅,稳坐中军帐,几乎一动不动。再仔细观察,还会发现群星好像都在围着北极星转圈圈,这是怎么回事呢?原来,星星的东升西落是我们地球自转造成的一种现象。地球一刻不停地绕着一根假想的自转轴自西向东旋转,自转造成了昼夜的交替,也造成了群星的东升西落。如果把这根假想的自转轴向两边无限延伸,那么它就会与我们头顶上的天球交于两点,在地球北极上方的一点叫做北天极,对应的方向就是正北方;而在地球南极上方的一点就叫南天极,对应的就是正南方。北极星就在离北天极不到1°的地方,面向这颗星的方向当然就是北方了。群星的东升西落是地球自转造成的,而北天极就是地球自转轴的方向,所以,看上去群星是围绕北天极旋转。北极星恰好在北天极附近,粗看起来,就像是北极星一动不动,群星在绕着北极星旋转了。其实,北极星并不等于北天极,北极星实际上也在沿着一个很小的圆圈绕北天极旋转,只是这个圆圈太小,肉眼通常是看不出来的,于是给我们的感觉就是北极星好像在天空中总是一动不动的。在北半球,北极星是夜间指示方向的最好工具。关键词:北极星地球自转北天极南天极 为什么天空看起来像个球,为什么天空看起来像个球“天似穹庐,笼盖四野”,“天如鸡子,地如卵中黄”,这是古代中国人对天空的描述。他们认为天空如同一个锅盖,或者一个球壳,将大地包裹在其中。古希腊天文学家托勒玫的“地心说”认为天空是由一层又一层的“天球”组成的,恒星则固定在最外层天球上。天空真是球形的吗?为何人们都有如此相似的感觉?其实这是一种错觉,产生这种错觉的原因,是因为星星太遥远了,我们完全无法判断哪颗星离得近,哪颗星离得远,以至于我们认知的距离感丧失了,错认为每颗星到我们的距离都是一样的,因此我们看到的天空就如同一个球形。虽然这种“天球”的感觉是因错觉造成的,但在天文观测中,我们却可以借助“天球”的概念来标定天体在天空的位置。在天文观测中的天球,是以观测者为中心,以无穷远为半径假想出的一个巨大球面。既然这个球面是无穷远的,那么我们也不用顾及哪颗星星距离我们远,哪颗星星距离我们近,而是把它们统一当作无穷远的天体来看待。这样一来,我们只需要在天球上画出网格坐标,就可以通过经度和纬度来记录天体的位置及变化。当天文学家通过望远镜观测时,用这些坐标数字就可以准确找寻天体。为了形象表示天球,人们还制作出了天球仪。中国汉代的浑象和西方古罗马时期的法尔内塞天球都是早期天球仪的代表。天球仪和地球仪样子差不多,也有南北极和赤道。不过地球是真实存在的,而天球是假想球。天球上画的不再是地面上的河流山川,而是天上的日月星辰。相对于地球仪而言,天球仪上的坐标要复杂得多,除了常用的赤道坐标系,还有根据太阳运行的轨道平面建立的黄道坐标系,根据银河系的盘面建立的银道坐标系,根据观测地的地平圈建立的地平坐标系等,它们都可以用来记录各种天体的位置。三维的天球仪是以天球之外观察者的角度来设计的,因而同地球上看到的方位刚好相反,使用并不方便。更常用的是投影后的二维星图。位于苏州的南宋石刻天文图就是这样绘制的。 为什么太空垃圾会威胁航天活动,为什么太空垃圾会威胁航天活动自从人类开始航天活动以来,火箭发射后的遗骸、失效的人造航天器等自行爆炸或互相碰撞,形成越来越多的空间碎片。这些空间碎片长期滞留在地球的外层空间,被称为太空垃圾。太空垃圾在不同高度、不同轨道平面上运行,在地球周围形成一层层的“包围圈”,严重污染了地球的外层空间环境。太空垃圾的存在,使得航天器的发射和运行受到严重威胁。太空垃圾往往以极高的速度绕地球飞行,如果航天器在发射或运行过程中,与某颗空间碎片发生撞击,那么,由于它们之间相对速度非常大,航天器将会受到严重损坏。1996年7月24日,法国的一颗人造卫星突然发生翻转,不再面朝地球,完全失去控制。经过仔细观测和研究,这颗卫星用于姿态控制的重力梯度杆,被一块空间碎片撞了一下,从而使得这颗卫星失效。这次“太空事故”的“肇事者”就是欧洲的“阿里安”火箭发射后留在空间的碎片。当然,如果载人航天器与太空垃圾相撞,后果更是不堪设想。1991年,美国的“阿特兰蒂斯号”航天飞机在飞行途中,地面监测中心发现,在航天飞机预定的轨道上有一块较大的空间碎片。为了及时避让太空垃圾,地面指挥中心的专家们紧急计算了航天飞机和这块空间碎片各自的轨道,然后命令航天飞机迅速下降。虽然后来航天飞机安然无恙,但是以太空安全飞行的距离标准衡量,这块空间碎片几乎是与航天飞机“擦肩而过”,十分危险。一些表面积大、又很光亮的太空碎片,在太空中会反射光线,直接对天文观测和空间实验产生很大的干扰。许多太空垃圾是原来航天器的核动力装置,如果这样的太空垃圾的轨道太低,速度越来越慢,就有可能坠落到地球表面,直接造成核辐射污染。所以,如果不加控制地任意向太空发射航天器,地球有可能最终被厚厚的太空垃圾层封闭,使航天活动严重受阻。现在,世界各国已认识到这个问题的严重性,并从改进火箭和航天器的设计及进行国际立法来限制太空垃圾的增加。关键词:太空垃圾空间环境 为什么太阳上也会“吹”风,为什么太阳上也会“吹”风太阳也“吹”风,这就是太阳风。太阳风的名称是20世纪50年代提出来的,关于它的可能存在,好几百年前就有人这么想了,证据就是彗星的尾巴。一颗带着长尾巴的亮彗星出现时,彗尾的方向常常引起科学家们的注意:不论在任何时候和任何情况下,彗尾总是背着太阳。换句话说,在彗星越来越接近太阳的阶段,彗头在前好像拉着彗尾一起前进,彗尾冲着与太阳的相反方向延伸开去。在彗星越过绕日轨道上的近日点,越来越离开太阳的阶段,彗尾冲着与太阳的相反方向延伸的现象还是不变,可是看起来好像是彗尾在前拉着彗头一起离开太阳。生活中也能找到这样的例子:逆风走的时候,我们的头发很自然地向后飘;顺风走的时候,头发就会被吹到前面来。许多人相信,太阳也一定在刮“风”,可这是种什么性质的“风”呢?有人认为,太阳除了辐射出可见光之外,一定还有各种带电粒子从它那里来到地球,只是暂时还没有发现它们。这实际上已经指出了太阳风的存在。20世纪50年代末,美国天文学家帕克曾进一步描述了来自太阳的这股“风”。他认为日冕没有明确的边界,而是处于持续不断的膨胀状态,使得高温低密度的粒子流,高速而稳定地“吹”向四面八方,膨胀速度可以达到每秒400~800公里。几年之后,人造地球卫星等所作的观测,完全证实了太阳风的存在,它确实是股非常强劲的风。在地球轨道附近,它的速度在每秒450公里左右。我们知道地球上12级台风的风速,也只有每秒三四十米。幸亏太阳风是股极为稀薄的风,它每立方厘米体积内只有1~10个质子,比地球实验室所能制造的真空还要“真空”得多。这只是宁静太阳风,在太阳黑子较多、活动较强的时候,太阳抛出来的粒子流的速度就会成倍增加,太阳风的速度可达到每秒1000~2000公里,叫做扰动太阳风。速度那么大的太阳风能“吹”多远呢?考虑了空间各种物质成分对它的可能影响之后,推算出太阳风的最远边界大致在25~50个天文单位之间。太阳风对研究行星磁层中出现的各种物理过程、行星际磁场的结构、特别是地磁扰动等现象,是一个非常重要的因素,只是对它的观测和研究还很不够,对它本质的了解还需做大量的工作。 为什么太阳会发光,为什么太阳会发光对于这个问题,自古以来人们就进行了种种猜测。最直观的解释当然认为太阳就是一个燃烧的大煤球。但是,像太阳那么大的煤球要是一直燃烧,最多只够烧3000多年。实际上,有文字记载的人类历史也超过5000年了,这种矛盾显然是没法解释的。也有人提出,太阳的能量来自陨星的撞击,把动能转化成热和光。但是,陨星的积累会使得太阳的质量增加,引力逐渐增强,地球的公转就会因此而变快。如果太阳的能量真的来自陨星撞击,将会造成地球上每一年比前一年缩短一两秒钟。可是实际上并没有发生这样的情况。19世纪,科学家开尔文和亥姆霍兹提出,太阳的能量来自其自身物质在引力作用下的收缩,把势能转换为热能。但计算表明,这样收缩产生的能量也只够太阳发光1800万年。20世纪以来,随着原子物理学的发展,人们最终解决了太阳能源的问题。爱因斯坦发现了物体质量与能量的关系,那就是著名的质能方程\(E=mc^{2}\)。根据这个关系,一点点质量就可转化为数值十分巨大的能量。例如,1克物质如果全部转变成能量,就相当于1万吨煤全部燃烧所放出的热量。氢弹爆炸的能量来源是氢原子核的热核聚变,太阳的能源也是如此太阳的组成成分中71%是氢,26%是氦,还有少量其他元素。在太阳内部极端高温和极端高压(约2500亿标准大气压)的条件下,氢原子会发生热核反应,具体而言包括“质子-质子链反应”(pp链)和“碳氮氧循环”(CNO循环)两种过程,但是最终的净效果都是4个氢原子核聚合成1个氦原子核。在这个物质转变的过程中,有一小部分质量会损失,然而正是这一小部分“丢失”的质量转化为巨大的能量了。这个产能原理类似于地面上的氢弹爆炸。太阳每秒要消耗6.3亿吨氢,其中损失的420万吨质量会变成\(3.8×10^{26}\)焦能量,相当于爆炸100亿颗百万吨TNT当量的氢弹。因此,我们可以形象地说,正是太阳核心区域持续不断地发生无数的大规模“氢弹爆炸”,为太阳提供了源源不断的能量,为我们带来长久的温暖和光明。氢核合成氦核的过程 为什么太阳会发光发热,为什么太阳会发光发热太阳像一个炽热的大火球,光耀炫目。它每时每刻都在辐射出巨大的能量,给我们的地球带来光和热。可是,地球所接受到的太阳能,仅是太阳全部辐射能的二十二亿分之一。我们可以想象一下它的威力,如果在整个太阳表面覆盖上一层12米厚的冰壳,那么只消1分钟,太阳发出的热量,就能将这层冰壳完全熔化。令人惊异的是,太阳已经这样辉煌地闪耀了几十亿年!很早以前,人们就在思索:太阳所发出的巨大能量是从什么地方来的呢?显然,太阳上所发生的不可能是一般的燃烧。因为即使太阳完全是由氧和质量最好的煤组成,那也只能维持太阳燃烧2500年。而太阳的年龄比这长得多,是以数十亿年来计算的。1854年,德国科学家亥姆霍兹第一个提出了太阳能源的科学理论。他认为,由于太阳上气体物质不断发出热量,因而不断地因冷却而收缩。收缩时物质向太阳中心下落,产生能量,使太阳损失的能量不断地得到补充。根据计算,太阳直径只要每年缩短100米,收缩所产生的能量,就足以补偿它辐射出的能量了。可惜的是,即使太阳最初的直径等于太阳系最远的行星的轨道直径,收缩到现在的大小,也只能维持太阳闪耀2000万年。在19世纪,有些科学家还认为太阳会发光,是陨星落在太阳上所产生的热量、化学反应、放射性元素的蜕变等等引起的,但所有这些都不能解释太阳长期以来所发出的巨大能量。1938年,人们发现了原子核反应,终于解开了太阳能源之谜。太阳所发出的惊人的能量,实际上是来自原子核的内部。原来在太阳上含有极为丰富的氢元素,在太阳中心的高温(1500万摄氏度)、高压条件下,这些氢原子核互相作用,结合成氦原子核,同时释放出大量的光和热来。因此,在太阳上所发生的并不是一般人所想象的燃烧过程。在太阳内部进行着的氢转变为氦的热核反应,是太阳巨大能量的源泉。这种热核反应所消耗的氢,在太阳上极为丰富。太阳上贮藏的氢至少还可以供给太阳继续像现在这样辉煌地闪耀50亿年!即使太阳上的氢全部燃烧完毕,也还会有别种热核反应继续发生,使太阳继续发射出它那巨量的光和热来!关键词:太阳热核反应 为什么太阳和月亮看起来差不多一样大,为什么太阳和月亮看起来差不多一样大太阳和月亮看起来差不多一样大,只是一种巧合。实际上太阳是巨大的恒星,而月球只是地球的卫星,太阳直径是月球直径的400倍,大小差别很大。但碰巧的是,太阳到地球的距离恰好也是月球到地球距离的400倍。于是在地球上看起来,天上的太阳(通常也称为日轮)就和月亮(月轮)差不多一般大小。说“差不多”,是因为地球绕日公转的轨道和月球绕地公转的轨道都是椭圆,在一个公转周期中,日地距离和月地距离长短各有一些变化,影响到日轮和月轮的大小也略有不同。这一点,在发生日食的时候显示得最清楚。日全食的时候,黑色的月亮完全挡住了太阳,天空骤然变黑,星辰出现,说明月轮略大于日轮;日环食的时候,黑色的月亮只挡住了太阳中间的大部分,露出细细窄窄的一圈外缘,天空依然明亮,不会看到星辰,说明月轮略小于日轮。月食原理(左)和日食原理(右)示意图由于地球和月球之间存在着潮汐摩擦,使得月球在渐渐远离。所以,只有在最近若干亿年内,在地球上看起来太阳和月亮才一样大,我们也才能看到美丽的日环食。在若干亿年前,月球离地球比现在近,月轮总比日轮大,所以不会有日环食,而若干亿年后,月球离地球比现在远,月轮总比日轮小,则不会有日全食了。不同区域看到的日食 为什么太阳系中会有那么多小行星, 为什么太阳系中有那么多的小行星,为什么太阳系中有那么多的小行星1766年,德国科学家提丢斯发现,如果写下这样一串数字:0,3,6,12,24,48,将其加上4,然后除以10,就得到了0.4,0.7,1.0,1.6,2.8,5.2,10.0。如果用日地间距离(即天文单位)为计算单位,那么这个数组中除了2.8以外,其余都十分接近当时已知的行星同太阳的距离:0.387(水星)、0.732(金星)、1.000(地球)、1.520(火星)、5.20(木星)、9.54(土星)。1772年,德国天文学家波得再次介绍了这一规律,这一规律于是被称为“提丢斯—波得定则”。提丢斯—波得定则发现以后,很多天文学家相信,在火星与木星之间,与太阳距离2.8天文单位的地方,应该有一颗未被发现的行星。于是纷纷把望远镜对准了那片区域。1801年,意大利天文学家皮亚齐在距太阳2.77天文单位的轨道上发现了谷神星,符合提丢斯—波得定则,但它的直径还不到1000千米,和已知的大行星相去甚远。1802年和1807年,德国天文学家奥伯斯又在谷神星的轨道附近发现了智神星和灶神星,1804年,德国天文学家哈丁在距太阳2.67天文单位处发现了婚神星。其后在这个区域发现的小行星越来越多。1868年达到100颗,1879年达到200颗,1890年达到287颗……今天在这个区域中观测到的小行星已经数以十万计。绝大部分小行星的直径小于1千米,它们大多集中在距太阳2.1~3.5天文单位的地方,这个区域也被称为小行星主带。在这个区域内的小行星数量,可能占太阳系所有小行星的98%以上。小行星主带补上了提丢斯—波得定则中所“空缺”的那个轨道,因此有些天文学家认为小行星是原来运行于这个轨道上的一颗大行星碎裂而成的。但是小行星主带中所有小行星的质量加起来也没有月球的质量大,而且如果是碎裂形成的,那么小行星的轨道应该能相交在碎裂点上,但事实上小行星的轨道相差很大;另外,不同小行星的化学成分也相差很大,这是“大行星碎裂说”难以解释的。近几十年来,当科学家们能够用计算机数值模型来模拟太阳系的演化过程时,另一种假说得到了更多人的承认。那就是“边角料”模型,即小行星是太阳系形成初期的行星盘的残留物。这个模型认为,太阳系形成之初,有一个由尘埃和气体组成的行星盘。盘中的尘埃不断碰撞、形成了较大的星子,星子又在碰撞中不断合并,变得越来越大。大的星子容易吸积周围的物质,就会变得更大,太阳系的大行星就是这么形成的。但是在小行星主带上的星子却很不幸,因为它边上先形成了一颗质量巨大的木星。当木星的公转周期与小行星主带中的星子的公转周期之比为一些特定的数值时,便会产生“轨道共振”现象。星子或小行星和木星产生轨道共振的话,它的轨道就会受到强烈的扰动。而且太阳系历史上还曾出现过木星和土星这两个巨大行星共同产生的“超级轨道共振”。这些大行星的引力作用会把小行星主带中的星子往各个方向抛射开去,因此那里的星子就无法像其他行星一样不断长大。所以这些“边角料”就一直以原始的形态残留在小行星主带中了。 为什么太阳系会有那么多小行星,为什么太阳系会有那么多小行星如果有人提出问题:“太阳系的主要特征是什么?”并要求你用一二句话来回答,你将怎么说呢?一位天文学家巧妙地用这样两句话来表达:“一小簇大行星,一大簇小行星。”话虽有点开玩笑的口气,却也是精炼、明了,抓住了问题的核心。已经发现的大行星只有9颗,而从1801年发现第一颗小行星,到20世纪90年代初,已登记在册和编了号的小行星有4000多颗,而且更多的已经发现,有待进一步的证实。论个儿,最大的小行星也不值一提,因为它比最小的大行星还要小得多。小行星虽都不大,但都绕太阳公转,而且具有行星应具有的一切特征,与大行星称兄道弟是毫无愧色的。大行星的这些小兄弟究竟有多少呢?有人做过统计,越暗的也即越小的小行星数目越大。亮于19星等的小行星在40000颗以上,它们的直径约为几百米;更小的、再暗2个星等的小行星,总数估计在50万颗左右,更不要说比这还要小、还要暗的。那么,为什么在一小簇大行星之间,在火星和木星之间这段不算太大的空间里,聚集着这么一大簇小行星呢?这个问题摆在天文学家面前已经一二百年,许多人都提出了自己的见解,但迄今还没有得到普遍承认的定论。常提到的一种可以称它为爆炸说,大意是:小行星带所在的那个空间里,原先是有一颗与地球、火星不相上下的大行星,它与其他行星一样,在很长的一段历史时期里围绕着太阳运动。后来,由于现在还不清楚的某种原因,它被炸裂得粉身碎骨,碎块又互相碰撞,成为更小的碎片,其中大部分现在都有了小行星的身份,小部分变成了流星体。除少数较大的小行星基本上是球形的之外,多数小行星的形状很不规则,大小也有很大差别,这种种似乎都在支持爆炸说。它致命的一点是,究竟从哪里来那么大的能量,居然能把个大行星炸飞了!退一步讲,炸崩了的碎块又怎么能集中在现在的小行星带内呢?也有人提出另外的观点,认为:原来这部分空间不是有一个大行星,而是可多达几十个直径都为几百公里以下的小行星,它们的轨道各不相同,即轨道长轴、偏心率、周期以及轨道与黄道之间的倾角都不同,但有些也不是相差得那么大。显而易见,它们在长期绕日运动的过程中,难免有彼此接近和比较接近的机会,发生碰撞甚至多次碰撞的可能性是很大的,就这样形成了大小不等、形状各异的众多小行星。但也不是今天看到的小行星全是碰撞后的产物,那些比较大的、基本上成球形的,是其中幸免于难的,至少是没有经过剧烈碰撞的。碰撞说也有不能自圆其说的地方,最主要的是哪来那么多的碰撞机会呢?几十个那么大的天体在火星、木星间运动,就像是太平洋里有几条鱼在游动,你说,它们在水中相撞的机会有多大!近些年来,比较流行的一种假说是所谓的“半成品说”。其大意是:在原始星云开始形成太阳系天体的初期,由于木星的摄动和其他一些未知因素,使得这部分空间内本来就不多的物质更进一步减少,遂而不具备形成大行星的条件,而只能成为“半成品”——小行星。为什么有那么多小行星的问题,虽然一时还没有解决,但我们也可以大概知道,研究小行星对于认识我们太阳系的起源等问题是多么重要! 为什么太阳系内其他星球上也可能有生命,为什么太阳系内其他星球上也可能有生命太阳系内的八大行星中,木星、土星、天王星、海王星被称为“气态巨行星”或“类木行星”,都没有固态的表面。它们离太阳都很远,无法获取足够的太阳热能,行星上没有液态水,因此无法孕育出地球型的生命形态。水星、金星和火星,则与地球颇为相似,都具有固态的岩石表面,被称为“类地行星”。其中,水星离太阳太近,大气层又极其稀薄;金星的大气层过分浓密,而且主要成分是二氧化碳,温室效应使得金星表面的温度高达460℃以上。因此,水星和金星的表面都不可能有液态水,也不可能有生命。火星只比地球距离太阳稍远一些,能得到足够的阳光照射;其自转周期是24.6小时,昼夜交替与地球十分相近。火星直径是地球的一半,能保持稀薄的大气,维持一个较为温暖的环境,因此有可能存在生命。20世纪后半期,人类进入了空间时代。50多年来,科学家发射了数以百计的空间探测器,对太阳系的许多天体,特别是对各大行星及其卫星进行了广泛的探测研究。虽然迄今还未在这些天体上发现任何形式的生命,但在火星以及土星和木星的几颗卫星上还是发现了生命存在的潜在可能性。土星的卫星土卫二和木星的卫星木卫二都有冰冻的表面,冰面下可能是液态水的海洋。土星的另一颗卫星土卫六是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星,大气中98%是氮气,还有甲烷、乙烷、丁二炔、甲基、乙炔等许多有利于产生生命的有机化合物,它的固态冰层表面遍布着液态或固态的乙烷、甲烷,冰层表面之下也可能有液态水的海洋。而在木卫一上,发现了数以百计的活火山。这几颗卫星的状况与地球上的某些火山喷口、海底热泉、黑烟囱等极端状态的生态环境颇为相似。因此,它们很可能拥有生命,或者迟早会孕育出生命。最令人鼓舞的是对火星的探测。人类已经向火星发射了几十个探测器,有些在火星表面着陆。探测发现,火星地表遍布着曾有流水的迹象。在两极地区,甚至可以看到大量的水冰。在火星地表下的某些区域,也许还隐藏着液态水的暗湖!如果火星上曾经有过流水,那么一系列的问题就会接踵而来:这些水曾经孕育出生命吗?如果孕育过生命,后来又留下了什么遗迹?当年是否有过比现在浓密得多的大气?是否有可能改造火星,让它再度拥有流水?为了揭开这些疑谜,科学家们还在开发更先进的探测器,期待有更多的发现! 为什么太阳系的所有行星都有一个共同的“魔幻数”,为什么太阳系的所有行星都有一个共同的“魔幻数”由开普勒第三定律能推导出一个十分有趣的数值,法国天体物理学家沙隆日把它称为“魔幻数”。对于确定的中心天体,比如太阳,若选取一定的时间单位和距离单位,这个数就是一个确定的常数\(K\)。在太阳系里,选择年作为计量时间的单位,天文单位(即太阳到地球的平均距离,约等于1.496亿千米)作为计量距离的单位。由开普勒第三定律的公式\[\frac{P_1^2}{a_1^3}=\frac{P_2^2}{a_2^3}=常数,\]以地球环绕太阳运行的数据\(P=1\)年,\(a=1\)天文单位代入,可得\(K=1\)。它就是太阳系的开普勒魔幻数。我们可以用这个关系式来求太阳系任何一个行星到太阳的距离,只要测定它的公转周期即可。以木星为例,它的公转周期是12年。由上式得\[\frac{12^2}{a_{木星}^3}=1,\]因此\[a_{木星}^3=12^2=144,\]于是\[a_{木星}=\sqrt[3]{144}≈5.2(天文单位)。\]如果取地球为中心天体,以小时为时间单位,以万千米为距离单位,那么地球的魔幻数\(K=7.6\)。这个魔幻数适用于环绕地球运行的一切卫星。以月球为例,它的公转周期\(P_{月球}\)为27.32天。用小时计量相当于\[P_{月球}=27.32天×24小时=656小时,\]\[\frac{P_{月球}^2}{a_{月球}^3}=7.6=\frac{(656)^2}{a_{月球}^3}\]因此\[a_{月球}^3=656^2/7.6=56?623。\]求上列结果的立方根就得到月球与地心的距离:\[a_{月球}^3=\sqrt[3]{56623}=38.4万(千米)。\]现在请注意距离的计量单位,我们选择了1万千米。因此38.4就是38.4万千米,结果非常接近于实际的地月距离。如果把一颗人造卫星发射到空间,使它在赤道上空“停留”在我们的头顶上(即所谓的地球同步卫星),它的周期就应该与地球的自转周期一致;因此\(P_{卫星}=24小时\)。根据地球的开普勒魔幻数就可以知道这个卫星的高度,但要注意这是卫星到地心的距离,因此要再减去地球赤道半径6378千米。答案是35?941千米,即约3.6万千米。 为什么太阳表面有时会长出“雀斑”,为什么太阳表面有时会长出“雀斑”虽然总体上太阳是一个相当稳定的发光气体球,但它的大气层时刻经历着局部性的剧烈活动。从地球上看,明亮的太阳上时有“暗影”浮动,原本无瑕的日面会生长出些许暗淡的“雀斑”。太阳的大气层从里向外可分为光球、色球和日冕三层。从地球上直接看到的是最底层光球,色球和日冕只有在日全食时才能用肉眼观察到。我们平常所看到的太阳圆面就是太阳光球。光球的温度约5800开,平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以是不透明的。光球看上去很光滑,实际上犹如一片沸腾的火海。光球层中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有密密麻麻如同一颗颗米粒般的结构,称为米粒组织。它们上下翻滚,活像一锅沸腾的粥,其实这是光球下面气体剧烈对流造成的现象。米粒的温度比周围温度高出300~400开,看上去就比周围背景亮;单个米粒的尺度在1000千米左右,但极不稳定,平均寿命仅5~10分钟。光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多近似于椭圆形。其实黑子并不黑,只因黑子中央温度比周围光球的温度低1000开以上,在明亮背景的反衬之下才显得比较暗黑,而实际上它们的温度超过4000开,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子的光芒便可以相当于满月。太阳黑子及其附近区域的结构示意图紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到。日全食时,当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约2000千米,其物质密度和压力要比光球低得多。色球层上常会出现耀斑爆发,这是太阳大气中又一种复杂和剧烈的活动现象,表现为突然出现、迅速发展的局部亮斑。耀斑在短短几分钟到几十分钟内释放出的能量,与整个太阳1秒钟内释放的总能量相当。耀斑爆发会引起太阳风暴,大量高能的带电粒子(总量可达10亿吨)以数百千米每秒的速度席卷行星际空间。如果太阳风暴恰好朝向地球而来,会对地球附近的空间环境造成很大的影响。在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是所谓的“日珥”。日珥是色球层迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。最为壮观的要数爆发日珥,本来或宁静或活动的日珥,有时会突然“怒火冲天”,拼命往上抛射气体物质。有时抛射物又返回太阳表面,形成一个环状,称为环状日珥。在日全食时的短暂瞬间,常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外,还有一大片白里透蓝、柔和美丽的晕光,这就是太阳大气的最外层──日冕。日冕的形状同太阳活动有关,日冕还会有向外的膨胀运动,并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出,形成太阳风。 为什么太阳面上有那么多“米粒”,为什么太阳面上有那么多“米粒”一张拍得很清楚、能显示太阳表面细节的照片上,总是可以看到许多形状像米粒那样的斑块,“米粒”与“米粒”之间则是略为暗一些的条纹。这种景象很容易使人想到一块黑丝绒上洒着许多汉白玉小颗粒。这些米粒状的斑块,它们都是些不规则的多边形,大致说来,它们的直径都在700~1800公里之间。这是颗好大的“米粒”呀!而且,在同一个瞬间,太阳光球层上面的这种米粒状斑块,大体有400万颗。“米粒”之间的暗条也有200来公里宽。“米粒”所以显得突出,是因为它们的温度比暗条部分要高些,可能高300~400℃,亮度强10~20%。从整体来说,“米粒”组织好像一幅马赛克画,它始终存在于光球层上,但就个别“米粒”来说,它却是在很快地变化,新的“米粒”不断产生,老的“米粒”不断消失,其变化之快也许会使我们感到惊讶:这么大的“米粒”平均寿命只有8分钟左右,个别长寿命的也只有15分钟上下。这些“米粒”是从哪里来的呢?现在一般认为,“米粒”组织是由光球层下面的对流层中气体对流所产生的现象,从对流层上升的炽热气体柱的顶部就是“米粒”,热气体柱通过“米粒”而把太阳能量不断地从内部带到表层,上升的物质温度略为降低之后,成为暗条纹形状向内部下沉。20世纪50年代,人们还观测到一种比“米粒”组织更大的“超米粒”组织,这种日面结构的直径可达2~6万公里,寿命为20~40小时。按平均数计算,我们看到的太阳面上同时约有2500颗“超米粒”。“超米粒”组织现象是天文学家们正在深入研究中的一个课题。 为什么太阳黑子有些年份多有些年份少,为什么太阳黑子有些年份多有些年份少人们经过长期观测发现,太阳表面黑子活动的盛衰具有平均约11年的周期性,称为11年太阳活动周。在一个活动周内,太阳表面的黑子数从无到有,逐年增加,直到黑子数最多的“峰年”,以后又逐年减少,直至消失不见。太阳黑子不仅数目呈现周期性变化,黑子在日面上的分布也有一定的规律性:活动周开始时,太阳黑子出现在日面南、北纬35°左右区域;到了黑子数极大年份,黑子大多数出现在日面纬度15°左右的低纬度区域;到活动周接近尾声时,黑子都出现在日面纬度5°左右的地方,并随之消失。如以时间为横坐标,黑子群的平均日面纬度为纵坐标作图,便可发现不同年份黑子群的分布犹如一群排列整齐的蝴蝶,每隔11年重复出现,就像太阳脸庞在做周而复始的“祛斑”美容一样。不同年份的太阳黑子活动图究竟是什么原因造成了太阳活动11年的周期,至今仍然是一个不解之谜。需要指出的是,说一个太阳活动周大约是11年,这只是一种平均的结果。实际上,太阳活动周期的长短不是恒定的,而且变化相当大,有的不到9年,有的超过13年。分析300多年来太阳黑子数的变化曲线,可以看到,除了大约11年的周期之外,还存在一些更长的周期,叠加在11年周期之上,使得不同太阳活动周中极大年的太阳黑子数出现大幅度波动。这说明,导致太阳活动周期性变化的机制相当复杂,还有待于进一步的深入研究。 为什么托勒玫的地心说可称是世上第一个较科学的宇宙结构学说,为什么托勒玫的地心说可称是世上第一个较科学的宇宙结构学说早在公元前6世纪末至前5世纪初期,古希腊数学家兼天文学家毕达哥拉斯就从美学观念和天文观测经验出发,提出一切立体图形中最美的是球形,一切平面图形中最美的是圆形,因此地球和天体的形状是球形的,它们的运动也应是匀速圆周运动。约两个世纪后,古希腊学者亚里士多德指出,月食时看到挡住月亮的地球阴影总是圆的,这是大地呈球形的有力证据。他还指出,人们向北或向南作长途旅行时,会看到北极星的高度和星空的形象在变化,而只有大地呈球形时才会产生这种变化。由于这些论证,大地呈球状的观念在古希腊得到了普遍赞同,这正是托勒玫地心说的第一项重要基础。17世纪天文学家绘制的地心说示意图。图上以古希腊神灵的形象表现了月亮、水星、金星、太阳、火星、木星和土星及它们所在的轨道古希腊人通过长期的天文观测,已发现水星、金星、火星、木星和土星这五颗行星在天空中相对于恒星背景而言,通常都是自西向东地“顺行”;但有时也会自东向西地“逆行”;当从顺行转为逆行或逆行转为顺行的过程中,行星会在恒星背景上短暂地静止不动,这称为“留”。这些现象是怎么引起的呢?公元前4世纪,古希腊人又提出了“拯救现象”的观念,即认为人们提出的理论一定要尽量保存并能解释观测到的现象,这种观念是后来“假说必须说明足够多的观测事实”的思想发端。为了能“拯救”行星视运动时而顺行、时而逆行、时而留的奇怪现象,古希腊学者先后提出了多种用几何系统来阐释行星运动的方案。公元前3世纪末,古希腊数学家兼天文学家阿波罗尼提出了本轮-均轮说,他认为行星\(P\)在一个以\(O\)点为中心的本轮上作匀速圆周运动,而本轮中心\(O\)又在以地球\(E\)为中心的均轮上作匀速圆周运动,结果行星\(P\)的运行轨迹就会出现大部分时间向前进,但也有小部分时间向后退的现象,而且从向前运行转为向后退行,或者从向后退行转为向前运行时,都会存在一个停留不动的拐点。阿波罗尼的本轮-均轮说,可以很好地解释行星视运动时而顺行、时而逆行、时而出现留的现象。本轮-均轮说是后来托勒玫建立地心说的第二项重要基础。依巴谷是古希腊时代的著名天文学家,他通过观测发现太阳在天空中作周年视运动时,从春分点到夏至点需要94.5天,从夏至点到秋分点需要92.5天,从秋分点到冬至点需要88.125天,从冬至点到春分点需要90.125天。为解释这种不均匀性,他提出太阳在圆轨道上绕地球转动,但地球却并不在圆心处,而是在偏离圆心l/24个圆半径处。正是由于太阳沿这种偏心圆轨道绕地球转动,所以从地球上看去,太阳的运动才是不均匀的。依巴谷这种偏心圆的图像是后来托勒玫建立地心说的第三项重要基础。托勒玫是古希腊天文学的集大成者,他沿袭了“拯救现象”的传统,总结了阿波罗尼、依巴谷等许多古希腊学者的工作,加上自己长期观测行星的运动,并独创了某些数学处理方法,出版了13卷巨著《天文学大成》,提出了著名的托勒玫地心说。托勒玫地心说示意图托勒玫的地心说沿袭了“地球静止”和“圆形轨道”的传统,即五大行星和太阳、月亮都在围绕静止的地球运动。但为了“拯救现象”,托勒玫对均轮进行了特殊处理,他发现可以认为行星在一个小的圆(即本轮)上运动,而本轮的中心又在一个称为“偏心均轮”的大圆上运动。其所以称为偏心均轮,是因为地球并不在均轮的中心,而是略偏在中心的一侧,另外还引入一个点叫“等分点”,位于均轮中心的另一侧,而且行星运动在均轮上并不是匀速的,但相对于等分点的角速度却是均匀的。这就解释了为什么行星的轨道和速度相对于地球不对称,当行星离地球较远时,速度也相对比较慢,反之则比较快。这个学说就是“托勒玫体系”。托勒玫地心说由于吸收了依巴谷有关偏心圆轨道的见解,而很好地解释了太阳在天穹上周年视运动的不均匀性;由于吸收了阿波罗尼的本轮-均论说,并使用大量观测资料来拟合行星在天穹上的不均匀运动,所以又可以定量地预报行星未来的位置。该学说既能解释天文观测资料,又能在当时的观测精度下预报日、月、行星的行踪,所以它是一个成功的理论,堪称世界上第一个较科学的宇宙结构学说,是人们对宇宙认识的伟大成就。 为什么探测器要登陆彗星,为什么探测器要登陆彗星太阳系里的彗星,大部分在远离太阳的极其寒冷的地方出没。彗星上保存着太阳系形成早期的最原始的物质,可是,彗星究竟是由什么物质组成的,我们对此只有猜测而不能定论。为了采集彗星的原始物质,1999年2月,美国航天局派出了“星尘号”探测器,它将在2004年与一个叫“怀尔德2号”的彗星相遇。“星尘号”探测器是一个质量达385千克的机器人,在地球引力的帮助下,它将穿越4.8千米的彗星轨道平面和彗星相遇。在相遇之时,“星尘号”准备伸出一只用气凝胶构成的巨型“手套”,从彗尾处收集星体物质,将它装在返回舱里,带回地面。预计,科学家在2006年可取得彗星尘埃,这将是人类第一次从“地一月系统”外收集到的天体标本。如果此项计划能成功的话,我们就可知道看似披头散发的彗星,究竟是由什么物质构成的了。与此同时,一项更加激动人心的探测并登陆彗星的计划也开始酝酿。一位名叫布莱恩·缪尔黑德的美国科学家,设计了这样一个奇思妙想,他准备派遣一个叫“深空4号”的探测器,在距地球几亿千米外的一颗名叫“坦普尔1号”的彗星上登陆。“坦普尔1号”彗星每隔5年半绕太阳一周,它的轨道直径大约是6千米。尽管科学家相信彗星是由冰和尘埃组成的,可是在没有采集到彗星的实样以前,总是一个未知数。科学家设想,彗星表面的质地在棉絮和混凝土之间,因此为登陆器设计了一个类似鱼叉的装置。如果彗星的表面坚硬,鱼叉就锚定在它的表面;如果彗星表面柔软,鱼叉就会完全陷入彗星表面,然后展开一把小小的金属伞,以便固定在那里。“深空4号”将于2003年4月发射升空。在发射2年半以后,探测器将与“坦普尔1号”彗星相会。然后,在彗星的周围逗留115天,寻找登陆点。“星尘号”探测器的取样和“深空4号”探测器的登陆,将谱写人类探测彗星的新篇章。关键词:彗星 为什么提出要探索土卫六上的生命问题,为什么提出要探索土卫六上的生命问题土卫六,自它被荷兰天文学家惠更斯于17世纪中叶发现以来,就一直是一颗引人注目的卫星。首先,因为它是第一颗被发现的土星卫星;其次,它又是太阳系卫星中唯一一颗表面有大气的卫星;另外,它又曾经被认为是太阳系里最大的卫星。经过空间探测之后,最大卫星的称号已被木卫三摘取,而土卫六只好退居第二位:木卫三的直径为5262公里,土卫六稍小,为5150公里。过去天文学家长期认为,土卫六的大气成分主要是甲烷。可是,飞往土卫六的探测器了解到,它大气的主要成分是氮,约占98%,甲烷只占1%,其余还有少量的乙烷、乙炔,可能还有氢。由于这些成分在太阳紫外线的照射下被分解,就使土卫六呈现出桔红的鲜艳色彩,在探测器拍摄的彩色照片上,土卫六像个熟透了的柿子。据研究认为,土卫六所拥有的大气层,与大约40亿年前地球开始出现生命前的大气层很相象,而且土卫六表面可能有更多的岩石,这就更像地球了。因此天文学家设想,在土卫六上也许仍维持着最原始的生命形式。在空间探测中,飞往土星的探测器对土卫六的云层顶端作了认真的考察,果然不出所料,在那里还真的发现了形成生命前的有机分子,这种有机分子可能是氢氰酸分子。但土卫六表面是否存在生命,仍是个谜。为了让土卫六上面生命问题的研究得到新的突破,一项宏大的飞行计划正在筹备中。一艘叫作“卡西尼”的飞船,可能于20世纪90年代发射上天,它将在21世纪的最初几年到达土星区域,凭借携带的专用下降娱置,届时将进入土卫六的大气层,有针对性地研究土卫六大气的有机化学成分及其化合物的形成。总之,人们正在对土卫六的生命问题穷追不舍,非弄个水落石出不可。 为什么搜寻太阳系外行星的计划如此庞大,为什么搜寻太阳系外行星的计划如此庞大天上的恒星多如牛毛,到底哪些恒星周围才有“另一个地球”呢?这也是现在天文学界的热点问题。科学家制定了一系列庞大的空间探测计划,如“开普勒”计划、“盖亚”计划、“达尔文”计划、“类地行星搜寻者”计划等,希望找到这个问题的答案。“开普勒”计划是最先实施的空间望远镜探测计划。“开普勒”望远镜于2009年3月6日发射上天,通过探测恒星亮度的周期性变化来搜寻太阳系外的行星,寻找银河系中的“另一个地球”,探测上面是否有生命的痕迹,看看地球在银河系中是否独一无二。到2013年7月,“开普勒”望远镜已确认了135颗太阳系外行星。“盖亚”计划是欧洲空间局提出的空间望远镜计划,它的“盖亚”空间望远镜将停留在太阳和地球连线上靠地球外侧的地方,利用地球遮挡太阳光;为了减少阳光对仪器的影响,“盖亚”望远镜还将在太空中展开一块最大面积100平方米的遮光板。“盖亚”望远镜的目标是能确定至少10亿颗恒星的位置、颜色和真实运动。“达尔文”计划由欧洲空间局制定,由8艘飞船装载着望远镜组成,形成一个望远镜“舰队”阵列,从而能看得更远,更清楚。这些飞船计划2015年发射,将通过观测恒星的微小运动来发现它们的行星。“达尔文”计划将不仅探测太阳系外行星,还将研究它们的大小、温度、大气等信息。盖亚空间望远镜“类地行星搜寻者”计划由美国航空航天局提出,计划通过掩星法来搜索太阳系外行星,意在搜寻距地球45光年之内、约150颗恒星周围的另一个地球,计划于2015年发射升空。以上这些空间探索计划无一不是复杂而庞大的工程。这是为什么呢?因为寻找地外生命是一项复杂而艰巨的任务,涉及天文、航空航天、生物、化学等许多领域,而且一个空间望远镜项目耗资往往十分巨大,动辄几十亿甚至上百亿美元。因此,科学家必须小心谨慎地进行规划、设计,不能有半点差错。 为什么日冕上有“洞”,为什么日冕上有“洞”太阳大气从里向外分为3层:光球、色球和日冕。日冕一般又分为2层:内冕,大致延伸到离太阳表面约0.3个太阳半径处;外冕,可以一直伸展到好几个太阳半径处,甚至更远。冕字本来的意思是帽子,太阳可真戴了顶大“帽子”。日冕只有在日全食的时候可以看得很清楚,它淡雅、白里透蓝,很逗人喜爱。它的形状随太阳活动的强弱而有很大变化:太阳活动峰年时,日冕大致是圆形,像个宽宽的光晕裹在太阳周围;谷年时,在太阳两极区呈现为羽毛状的光芒,而在赤道面附近拉得很长。不管日冕看起来是什么模样,它各处的亮度相差不太多,可是,如果为它拍摄X射线照片,那情况就大不一样,可以看到日冕中经常有大片的暗黑区域,一般是长条形的,很不规则,这就是冕洞。冕洞最初是在1950年,由瑞士天文学家瓦尔德迈尔从地面观测中发现的。14年后,才从高空火箭上首次拍摄到X射线冕洞照片。天文学家们很快就认识到,冕洞确实可以说是“空洞洞”的,在这些“洞”的下面是完全没有X射线的光球层。冕洞并不像人们原先想像的那样在太阳活动区,相反却是在宁静区,它们的温度和密度都比日冕的其他部分要低得多。冕洞还是太阳磁场开放的区域,那里的磁力线向外张开,这样,带电粒子就可以自由地沿着磁力线从太阳内部跑出来。这就是太阳风。冕洞是太阳风的风口。冕洞的发现和被证实,还解决了一个多年的悬案。科学家一直注意到,由太阳引起的磁暴有的具有明显的周期性,周期约27日,与太阳赤道部分的自转周期相当,使人们很自然地认为,它与太阳有关。可是,使人们纳闷的是,这类磁暴发生时,太阳面上往往并没有显著的活动区,那么,它究竟该由太阳面上的哪部分负责呢?问题一时得不到解决,科学家只能把引起磁暴重复出现的有关区域,叫做M区,意思是神秘的区域。1976年,一直在寻找的M区终于被证实就是太阳赤道区的冕洞。M区、冕洞、太阳风之间的关系,大体上是清楚了,只是有关冕洞的一些物理性质还不完全清楚,关于冕洞的形成理论还没有解决。再进一步说,日冕包括冕洞在内,研究历史才只有短短数十年的时间,这个领域里今后会出现多少令人惊奇的东西,还很难预料。 为什么日冕的温度反而比太阳表面的温度还要高,为什么日冕的温度反而比太阳表面的温度还要高太阳的核心是一个温度高达1500万开的超高温大熔炉,核反应产生的巨大能量从核心向外传递,温度逐渐降低,到太阳的表面,温度已经降低到只有5800开了。然而,科学家在太阳表面的外侧却发现了一个奇怪的现象:随着与太阳表面距离的增加,温度反而升高了。日冕是太阳外层范围宽广的等离子体结构,其密度仅为光球层的\(1/10^{12}\),但是测量结果却表明其温度竟然可以高达100万~300万开!色球层和日冕之间,有一个厚度从十千米到数百千米的“过渡区”,温度正是在这里突然升高。从热力学角度很难解释这样一种现象,就好像一个电灯泡竟然能将周围的空气加热到比灯泡还热。为此,必须寻找非热力学的加热机制。几十年来,科学家们提出了许多日冕加热的理论,目前被广泛接受的有声波致热和磁重联两种理论。声波致热理论是1949年提出的。太阳是一种充满了磁场的高温等离子体,因此描述磁场中等离子体波动现象的磁声波和阿尔文波被认为是太阳最重要的波动模式。太阳光球上,米粒组织或超米粒组织的扰动都会产生这两种波,它们都可以携带能量,穿越太阳外层大气,最终以激波的形式将能量转换成热能。另一种可能的加热机制是磁重联理论。太阳磁场在日冕中引发电流,这些电流能够维持磁感线形成一个个独立的磁圈。然而,在某些情况下这些电流会突然崩溃,从而允许磁场被重新连接到其他磁极,这一过程就叫“磁重联”,这一过程中会有许多能量以热能和波动能的形式释放出来。太阳表面有数以百万计被磁化的小区域,而且不停地被米粒组织翻搅着,日冕中的磁场就必须不停地与这张“磁性地毯”进行“重联”操作,整体产生的热能不可轻视。日全食时看到的日冕然而,到目前为止,我们还只知道这个加热机制肯定与磁场有关,却没有一种理论能够非常理想地定量算出日冕的高温,最终的解决也许需要两种甚至多种理论相结合。这一谜题尚有待更多的观测数据和更深入的思考来解决。 为什么日冕的温度那么高,为什么日冕的温度那么高常识告诉我们,热能只可能从温度高的物体传给温度低的物体,而不可能反过来,因而离热源越远的物体,温度也就越低。日冕是太阳最外层大气,它的温度却远远高于光球,即我们看到的太阳表面。这种反常增温现象究竟是怎么回事呢?太阳中心温度至少在1500万K以上,光球层的温度不超过6000℃,即约5700K,而在厚约500公里的光球层顶部,即光球与色球的交界处,温度大致为4600K。从那之后,越往外温度却反而逐渐上升,在光球之上约2000余公里处的色球顶部处,温度可以达到几万度。从此进入色球与日冕层的过渡区,厚度虽只有1000来公里,温度却急剧地上升到几十万度;再往上到达日冕部分,温度更是高得难以想象,可达到百万度以上,个别地方更是高达好几百万度。日冕温度那么高,这可能吗!天文学家们也感到惊讶。而对日冕的光谱分析、射电观测等都表明,日冕高温是无可辩驳的事实,问题在于怎么去解释这个乍看起来似乎有点不可思议的反常增温现象。大约从20世纪40年代开始,科学家们就在寻找其中的奥秘。在很长的一段时期里,日冕高温的声波加热机制得到较多的承认,其大意是这样:在光球下面的对流层内,由于大量气体的对流运动而发生很大的波动,其中包括声波。声波在外传过程中,把能量也带到了光球层,并继续向色球、日冕层传去,可是,越往外,太阳大气也越来越稀薄,依靠物质的振动进行传播的声波,其传播条件自然越来越差。打个比喻,声波好像是一列满载热能的火车,尽管它沿途已经洒落了不少热能,在到达日冕“站”时,发现前面已是无路可走,不得不把剩下的热能就地卸下,日积月累,日冕的温度足以达到百万度以上的高温。70年代末,在对声波加热机制作了大量探讨和理论分析之后,相当一部分人倾向于放弃这种观点,而转向磁场加热机制。此外,还曾有人提出激波加热机制等。不论从观测、资料积累、还是理论模型来考虑,日冕加热问题的研究基本上还处于初始阶段。太阳物理学中的这个最重要课题之一,它的完善理论的提出和确认,可能尚有一段相当的历程。 为什么日晷能指示时间,为什么日晷能指示时间日晷的形式五花八门,这么说一点也不夸张。故宫大殿前的日晷像个磨盘,北京天文馆院子里的日晷则像个大床垫,其他有挂钟式的、锅形的等等。不论日晷的外观形态如何花梢和迷人,它显示时间的晷面主要有:水平式的(地平日晷)、垂直式的(立晷)和倾斜式的(赤道日晷)。日晷无例外地都以太阳对其指针在晷面上的投影,来指示时间的。拿水平式日晷来说,太阳从东北或者东面升起来的时候,晷针的影子就在西南或者西面;太阳由东到南再转向西北时,晷影就由西到北再转向东南。只要在晷面上从西南到北再到东南半个多圆圈上,刻上相应的时刻,它就能为我们指示时间了。太阳每天有规律地东升西落,这是地球有规律地绕轴自转的反映,而日晷则忠实地反映了太阳在天空中的位置。这种以一个地方太阳在天空中的实际位置得出来的时间,有个专门名称,叫做“地方真太阳时”。地球除绕轴自转的运动外,还沿着黄道绕太阳公转,因为公转时地日之间的距离有变化,地球的公转速度是不均匀的,在近日点附近时走得快,在远日点附近时走得慢。这些现象反映在太阳的视运动上,则是:太阳除周日视运动外,还有沿着黄道的周年视运动,周年视运动是不均匀的,每年1月初地球在近日点附近时,太阳的周年视运动快些,相反,在7月初则慢些。就是由于这些原因,真太阳时的单位——真太阳日的长度是有变化的,一年中最长的和最短的可以相差51秒钟,而把若干天的差异累积起来算,就会相差很多。显而易见,真太阳时,或者说从日晷直接读出来的时间,是无法在日常生活中得到应用的。如果把一年中的所有真太阳日来个大平均,得到的是平均太阳日,或者叫平太阳日,钟表上的时刻就是这种时间。我们得到的结论是什么呢?日晷可以告诉我们大概时间,但不就是钟表上的时间,两者之间有个差别,一般叫它时差。时差的变化范围达到30来分钟,即每年2月12日前后,真太阳时比平太阳时要慢-14.4分;每年11月3日前后,则快+16.4分。一年中有4次,真太阳时与平太阳时相同,即时差为零,它们是:4月16日、6月15日、9月1日和12月24日前后。如果你们校园里有个日晷,那么9月1日开学时,你们的钟表与日晷上的时刻,应该是一致的。 为什么日食和月食每隔一定时间后重复一次,为什么日食和月食每隔一定时间后重复一次古时候有一些专门研究天象的人,从实际的观测和研究工作中,知道了日食和月食每隔6585天8小时会重复一次。这就是说,这次出现的日食(或月食),隔了18年11天又8小时(如果在这段时期内有5个闰年,那么是18年10天又8小时),它又会重新出现一次。古代埃及人把这种周期叫做“沙罗周期”,“沙罗”就是重复的意思。古人就利用这个周期来预言日食和月食发生的日期。但是,他们并不明白为什么日食和月食会这样周期性地出现。直到近代的科学家研究了月亮的运动以后,才明白了这回事。我们知道,日食和月食只有当太阳、月亮、地球或者太阳,地球、月亮的位置正在一条直线上的时候,才会发生。这也就是说,只有当新月或满月落在它绕地球运行轨道和地球绕太阳运行轨道的交点附近,才会发生日食和月食。但是要知道,在月亮绕地球运行的时候,地球也在绕太阳运行。因此月亮在空间的位置老是在不断地变动,它的交点也就随着不断地移动,大约在18年11天又8小时后,上次出现的交点,才又重新回到原来的地方。这样就很明白,如果今天出现了日食(或月食),那么,它一定又会在18年11天8小时后,又重复出现。不过,对于地球上来说,不会发生在同一地方。因此,根据以上的规律,天文学家可以准确地计算出今后若干年内发生日食和月食的次数和时间来。 为什么日食比月食罕见,为什么日食比月食罕见在全世界范围中,每年会发生2次到5次日食。上一个有5次日食的年份是1935年,而下一个发生5次日食的年份是2206年。相比日食,月食发生的频率其实要低。平均每年会发生2次月食,有时候甚至一次也不发生。那么,既然日食每年发生的次数这么多,为什么我们会觉得日食更加罕见呢?这是由于日食是月球的阴影落在地球上产生的,能看到日食的范围只在月球的阴影掠过的区域,所以非常有限,特别是日环食和日全食的范围更加有限,而即便包含了偏食区域,在地球上可见的范围仍比较小。因此,对于人们来说,看到日食的机会并不是很多。地球上某一具体地点平均要三四百年才能看到一次日全食或者日环食。月食尽管发生的机会要少,但由于月食是地球的阴影落在月球上造成的,所以只要能看到月球的地方就可以看到月食现象。在地球上,可看到月食的范围非常大,同一地点看到月食的机会也就更多。日食和月食是大自然奉献给人类的奇景,当我们遇到这种现象的时候,千万要把握住观赏的好机会。特别在日全食时,由于月球的表面凹凸不平,会在挡住大部分太阳光的同时,在边缘漏出一些光,形成“倍利珠”、“钻石环”这样壮观的奇景,真让人惊叹不已! 为什么晚上能看到的星星,白天看不到,为什么晚上能看到的星星,白天看不到提起星星,我们总会联想到黑夜,仿佛星星只是在黑夜里才有;就好象说起太阳,总会联想到蓝天万里的白昼一样。的确,说起太阳,总离不开白昼,因为白昼本身就是太阳带来的;可是星星呢,难道真的只是黑夜里才会有的吗?星星是什么?是天体。这些天体中我们看得见的,除了少数几个是行星外,绝大多数是恒星。它们一年到头,一天到晚都亮着。既然说星星在白天里也亮着,那么为什么我们看不见它们,一定得等到黄昏以后才能看得见呢?这是因为白昼太阳中一部分光线被地球大气所散射,把天空照得十分明亮,使我们看不出星星来了。如果没有大气,天空是黑洞洞的,即使阳光十分强烈,也能见到星星。有没有办法在白昼看星星呢?有,只要用一架天文望远镜就可以了。通过天文望远镜,我们可以在白昼观看星星。这里面有两个原因,第一是天文望远镜的筒壁,把大部分散射在大气里的阳光挡住了,就象是人工造成了一个“小黑夜”;第二是望远镜中的透镜发生了折射作用,使得天空的背景黯淡下去,而恒星的光点加强了.这样,星星又显露了它们的本来面目。用天文望远镜在白昼观看星星,与黑夜里看星星相比,究竟有些美中不足,亮度不强的星星也不容易看到。但是尽管有些缺点,毕竟证明了星星在白天也是可以看得到的。 为什么望远镜越做越大,为什么望远镜越做越大只要使用一台普通的天文望远镜观测浩瀚的星空,你就会发现,宇宙原来是那么色彩斑斓,充满着梦幻般的无穷变化。你不仅可以看到月球上的环形山,还可以看到土星亮丽的光环……如果使用更大的望远镜,你将会看到银河系内外遥远的多彩星云和星系。古人道:“欲穷千里目,更上一层楼。”对天文学家来说,想要探索遥远的天体,使用尽可能大的天文望远镜是必不可少的。望远镜的大小通常是指它的通光口径,也就是物镜的直径大小。口径越大,收集天体辐射就越多,聚光本领就越强。因此,口径大的望远镜能观测到更远、更暗的天体,它反映了望远镜观测天体的能力。另一方面,望远镜的分辨本领是由望远镜的角分辨的倒数来衡量的,角分辨是指望远镜刚刚能分开两个天体(或一个天体的两部分)像的张角。高分辨本领是望远镜最重要的性能指标之一。在良好的天文台址的条件下,口径越大,望远镜的分辨率越高,能观测到的天体就越多。这就是为什么天文学家要不遗余力地建造越来越大的望远镜。1609年,伽利略首次将口径仅为4.4厘米的望远镜指向了茫茫的星空,并发现了木星的四颗卫星,看清了银河是由无数的恒星组成的。从此,天文望远镜得到了迅猛的发展。从第一台望远镜诞生到现在300多年间,光学望远镜的口径已从当初的几厘米发展到现在的10米。此外,射电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、X射线和γ射线望远镜都成为望远镜家族的重要成员,而且,这些望远镜也越做越大。望远镜作为天文学家的“千里眼”,使天文学家们获得了一批又一批宝贵的观测资料,使人们能不断深入地探索宇宙的奥秘。关键词:望远镜 为什么水星上面没有水,为什么水星上面没有水水星这个名字,容易引起人误会,以为水星上面都是水。其实“水星”和“水”完全是两回事。我国古代用阴阳五行代表日、月、行星。例如月亮又叫太阴,行星叫作金、木、水、火、土等。金星上并不都是金,水星上并不都是水,只不过是一种习惯的名称罢了。说穿了,所有行星的名字都是人给它们起的。古代希腊人因为看到水星的运行速度快,绕太阳公转一周的时间最少,所以把希腊神话中一个跑得最快的信使“墨丘利”的名字作为水星的名字。直到现在为止,在英文里,水星的名字还叫“墨丘利”呢!水星是距离太阳最近的一颗大行星,受到太阳强大的引力作用,围绕太阳旋转得很快。水星的一年只相当于地球的88天。水星也有自转,过去一直以为它的自转周期也是88天。1965年,射电天文学家测出水星的自转周期是58.65天,正好是它公转周期的三分之二。对这个问题,天文学家还没有作出恰当的解释。水星离太阳很近,朝向太阳的一面,在烈日曝晒之下,温度非常高,可达400℃以上。在这样热的地方,连锡和铅都会熔化。如果有水,也早已化成蒸汽飞散了。背向太阳的一面,长期不见阳光,温度非常低,冷到-173,在这里也不可能有液态的水。因此,从水星昼夜的温度看来,都不可能让液态的水存在。水星又是太阳系里较小的一颗大行星。直径4830公里,比月球大不了多少。它本身的吸引力比较小,不能够保住自己周围的大气。如果它古代曾经有过大气,在悠久的岁月中,也会一点一点地飞散掉。最近科学家从行星际探器探测到,水星上有一点儿大气,主要成分是氦、氢、氧、碳等,大气压力小于5千亿分之一个大气压。这样稀薄的大气,可能是依靠太阳的不断补充,才保持住的。因为太阳常向四周空间抛出一些微粒,苏中大部分是氢和氦的原子核以及电子。这些微粒中,有一小部分达到水星上,被水星截住,变成水星的大气。一方面水星的大气不断向空中飞散,另一方面它又不断从太阳获得补充。所以有一位天文学家说,如果没有太阳风的话,水星的大气,在短时期内就要完全飞散干净。到目前为止,人们还没有从水星的光谱中,发现水蒸气的痕迹。可以认为,即使水星上有一点儿大气,大气里也几乎是没有水的。 为什么水星和金星都只能在一早一晚才能看见,"为什么水星和金星都只能在一早一晚才能看见除了我们居住的地球之外,太阳系的其余八个大行星当中,不用天文望远镜而能够看到的只有水星、金星、火星、木星和土星。但并不是说我们随时随地都能见到它们,还得根据它们和太阳之间在天空中的位置关系等条件而定。条件合适的时候,在地球轨道外面的火星、木星、土星等外行星,整晚都可以看到。至于水星和金星,就完全不是这样,不管条件多好,只能在一早一晚看到它们。我们知道,水星和金星的轨道都在地球轨道里面,它们与太阳的平均距离,分别是地球的39%(即5791万公里)和72%(即10821万公里)。从地球上看起来,它们老是在太阳的东西两侧不远的天空中来回地移动着,决不会“跑”得太远。不管它们是在太阳东面也好,西面也好,到达离太阳一定的距离(用角度来表示,不用公里等来表示)之后,就不再继续增大而开始逐渐减小了。可以做一个小实验来说明这个道理。拿一个大皮球(篮球、排球更好),用右手按住皮球最上面的一点,用左手拨动皮球,让它绕着按住的那点旋转。如果把皮球上的某一点当作“金星”,那么我们看到它绕手指转的情况,正好和从地球上看金星绕太阳转的情况一样。不管皮球上的点在手指的哪一边,它永远也不会离得太远,它转的圆圈越小,离手指的距离也越小。从地球上看金星时,金星离太阳的距离(角度)最多不会超过48对于水星来说,最大不会超过28度,也就是说,水星老在太阳东面或西面28度的天空范围里来回移动着,不会跑出这个“圈子”。大概说起来,行星距离太阳15度,升落时间就差1小时。所以,金星在太阳东面40多度时,它比太阳迟约3个小时升起来和没入地平线,因此只能在傍晚看到它,叫做长庚星;在西面40多度时,金星先升起来也就先落下去约3个小时,因此只能在黎明前后看到它,叫做启明星。同样的道理,水星和太阳的升落时间最多只相差1个多小时。归根到底,因为水星和金星离太阳比地球近,所以只能在一早一晚才能见到。不过,观测金星的机会要优越得多,只要早晨或黄昏时它在天空出现,就很容易看到,面这种机会,一年多时间内总能遇到的。而观测水星要比观测金星困难得多。因为,太阳升起来之前或者落下去之后,天空并不一亮就亮或马上就黑下来,而是有一个“过渡时期”那就是黎明和黄昏,这段“时期”并不是每个地方都一样长,也不是一年四季都在我国大部分地区,黎明和黄昏一般都有半个小时甚至1个小时,这就使观测水星大为不利。水星要等黎明的曙光已出现在东方地平线上之后,才缓缓地从朦胧的天空中升起来;该晚上见的时候,等到天黑,水星也就很接近西方地平线了。而且,不管是早晨或晚上,地平线附件的空气层比较厚,这使得即使是比较亮的星光也大为减弱,而原来就不太亮的水星更难于辨认了。" 为什么水星很难见到,为什么水星很难见到水星和金星的运行轨道都在地球轨道内侧,所以它们被称作“内行星”。水星是距离太阳最近的一颗行星,同太阳的平均距离只有5790万千米,约0.38天文单位,所以水星同太阳的角距离不会超过28°,很容易被淹没在太阳光里。传说,连伟大的天文学家哥白尼都未曾目睹水星尊容。中国古代,有30°为一“辰”的说法,因为水星离太阳不超过一“辰”,所以又叫辰星。水星凌日照片水星与太阳的相对位置可以用黄道坐标系来表示。黄道坐标系是以太阳周年视运动的轨迹为基圈,以春分点为原点构成的坐标系。黄经圈即垂直于黄道的面在天球上的投影。当水星的黄经与太阳黄经相同时,称为“合”或者“合日”。水星与地球分居太阳两侧时称为“上合”,在太阳同侧时叫“下合”。上合后,水星位于太阳东面,日落后出现在西方低空,这时候叫昏星;反之,下合后,水星位于太阳西面,我们就需要在日出前不久在东方低空寻找,这时候的水星就是晨星。观测水星的最佳时机是“大距”,即水星离太阳角距最大的时候,水星在太阳东面时(昏星)叫东大距,在太阳西面时(晨星)叫西大距。然而即便是在大距时候,也必须要求天气晴朗,找一开阔地,在日落后或日出前约1小时的时间才能看得到,而此时地平高度往往只有十几度,观测难度可想而知。水星的“合”和“大距”水星距离太阳最近,也是公转周期最短的行星。它绕太阳公转一周只有87.97天(地球日)。而它的自转速度却比较缓慢,周期长达58.65个地球日,相当于公转周期的2/3。也就是说,水星上3天就等于那里的“两年”。也正是这个原因造成水星昼夜温差巨大。漫长的白天遭受太阳的炙烤,在阳光直射处的温度可超过350℃,而黑夜里温度则跌至-170℃。 为什么水星这么像月球,为什么水星这么像月球由于水星经常淹没在太阳光里,所以长期以来人们对水星知之甚少。1974年3月美国发射的“水手10号”探测器飞临水星,拍摄了5000多张照片,才向我们揭示了这个神秘世界。令人惊奇的是,水星表面布满环形山,犹如“克隆”的月球。除了环形山以外,还有辐射纹、平原、盆地、山脊、裂谷等地形,与月球如出一辙。天文学家相信,由于水星大气稀薄,容易遭受陨星撞击,而且撞击留下的痕迹也不容易被抹去。因此会留下许多陨星坑。现在水星表面已知的最大地貌特征叫卡路里盆地,可能是一颗直径大于100千米的小行星撞击造成的。盆地直径约1550千米,周围是高达2000米的环形山。盆地底部类似月海的平原,是撞击时引发的岩浆溢出而形成的。水星的体积也和其他行星相差较远,而和月球更接近(相当于3个月球)。不过和月球不同的是,水星有一个熔融的核,占到水星体积的42%,相比之下,地球的地核只占地球体积的15%。此外,水星核的铁含量也是太阳系所有行星中最高的。因此有人说,水星更像是一个剥掉了外壳的行星核,而不是一颗完整的行星。对此,科学家们提出了三种假说。一种假说认为,水星的前身是一颗2.25倍于目前水星质量的石质星球,其铁和硅酸盐的比例类似于球粒陨石。这颗原行星在太阳系形成早期遭到一颗直径为数百千米,质量约为其1/6的小行星撞击。撞击剥去了原有的壳和大部分的幔,留下的核就占了较大的比例。另一种假说认为,在太阳稳定点火之前,水星的前身行星就已经形成了。在太阳点火过程中,这颗质量约为水星两倍的原行星表面被加热到2000~3000℃。这么高的温度把它表面的岩石汽化,随后太阳风把这些气体吹走了。第三种假说认为,水星是在太阳系的原始星云中形成的。在形成过程中,由于水星离太阳很近,形成太阳的星云盘引力又十分巨大。这样,原本可能被水星吸积的一些较轻的元素大部分被吸积进入太阳星云盘,而只有部分重的金属元素被吸引到水星中,于是今天的水星金属元素比例就特别高。水星内部结构这三种假说哪种正确呢?2004年发射的“信使号”对水星表面的探测发现,水星表面的钾和硫含量都比预测的高。而钾和硫这样的轻元素更容易在撞击或岩石汽化的情况下被抛散,这和前两种假说预测的情况相悖。因此,很有可能第三种假说是正确的。但最终的结论如何,还需要更多的观测证据来确认。 为什么狮子座流星雨每隔三十三四年有一次极盛,为什么狮子座流星雨每隔三十三四年有一次极盛你见过流星雨吗?1833年11月17日夜晚,发生在狮子星座的狮子座流星雨是历来流星雨中最盛大的,景象十分壮观:流星像暴风雪般持续不断地朝四面八方辐射开来,一连好几个小时,最多时每秒钟出现30来颗流星,相当于每小时10万颗。有人估计那天晚上出现的流星至少有二三十万颗。那次狮子座流星雨并非首次出现,只是最盛大的一次。从已经证实为历史上狮子座出现第一次流星雨极盛算起,到1966年,一共有15次,它们出现的年份是902年、931年、934年、1002年、1101年、1202年、1366年、1533年、1602年、1698年、1766年、1799年、1833年、1866年以及1966年。从上面的记录,天文学家注意到从公元10世纪到20世纪,每个世纪的01年或02年;33年或34年;66年;98年或99年,往往会出现一次狮子座流星雨极盛行的情况,其中尤以902年、934年、1766年、1799年、1833年、1866年,这3个世纪的6个年份具有典型意义,据此估算出狮子座流星雨极盛周期基本上是每隔33~35年一次。当然,其中也有不按规律的例子,如931年那一次,以及随后有好几个世纪每个世纪只出现一次甚至一次都没有出现流星雨极盛的情况。不过,即使一个世纪只有一次,它们出现的年份前后相隔都是33~35年的倍数,这就不能说是巧合了。那么,为什么极盛周期会是33~35年或是它的倍数?这就必需提到与狮子座流星雨联系在一起的1866年出现的1866I大彗星了。这颗彗星的公转周期平均是32.9年,在它环绕太阳运动的过程中,尤其是彗星残骸解体的时候,除了将残余物质散布在轨道各处,形成狮子座流星群之外,特别密集在轨道上一个比较窄的地段内。现在地球在每年11月中旬穿越1866I彗星和狮子座流星群的轨道,但由于流星群有个33年左右的周期,地球不会每次都遇上那个密集区,而是每隔33年左右一次。这就是说,每年11月17日前后,狮子座流星群只辐射出少量流星,而每33年左右,有一次盛大表演。天文学家预报,下次盛大、壮丽的狮子座流星雨理应出现在1999年或2000年的11月17或18日。会如期出现吗?盛况又将如何?在地球上的什么地区能看见?等等,请你拭目以待吧。 为什么说“北京时间”不是北京当地的时间,为什么说“北京时间”不是北京当地的时间“嘟、嘟、嘟、嘟、嘟、嘟——,刚才最后一响,是北京时间8点正。”这是大家很熟悉的中央人民广播电台的报时声。不少人,包括北京地区和外省市的许多人,都认为这就是北京当地的时间,北京是首都,全国都用北京的时间也是可以的,等等。其实,这是天大的误会。在全世界总共24个时区当中,北京在东八区,东八区的范围是东经112.5°~127.5°。在这东西15°(在赤道上为1600多公里)范围内的地方,一律都用东经120°子午线上的标准时间,北京也不例外,北京的地理经度是东经116.3°。我们平常所说的“北京时间”,指的就是东经12°标准时,并不是北京当地的时间,两者之间相差约14分钟。我国幅员辽阔,在东西方向上从东经73°多到135°多,横跨5个时区,即从东五区到东九区。现在我国除小部分地区外,全国多数地区都采用北京时间。北京时间比世界时(即一般所说的格林尼治时间)早8个小时,比美国纽约早13个小时,我们这里已敲响新年钟声的时候,格林尼治天文台和英国伦敦家庭中的时钟,指的还是12月31日下午4时,而纽约还只是上午11时。所以,在进行交往或者作远距离电讯通信,或者在表达飞机航班的时间时,往往需要说清楚所用的是什么时间,是当地的什么时间,是世界时,还是某条经线上的标准时,这样才不至于发生差错。 为什么说丰富多彩的宇宙归功于“不对称”,为什么说丰富多彩的宇宙归功于“不对称”“对称”在我们的生活中处处可见,比如你的双手就是左右对称的,在照镜子时,你是前后对称的,而陀螺则绕着它的转轴旋转对称。古希腊人认为“对称就是美”,因为对称显示了一种不变性。他们觉得最对称的就是圆。圆不论怎么旋转、翻转,样子都不改变,因此圆是最美的,天上的行星运动的轨道也应该是优美的圆形。不过,今天我们已经知道,天体运动的轨道并不是圆而是椭圆。科学家还告诉我们,对称性并不总是最美的,恰恰是对称性的破坏(称为“对称性破缺”)带给我们一个丰富多彩的宇宙。对称性破缺的一个例子就是相变。相变大家都很熟悉,水从一种状态(比如液态)变成另一种状态(比如固态冰)的过程就是一种相变。液体状态的水是各向同性的。在水中,无论哪一个方向的性质都一样。而水结冰以后就变成了晶体,有了方向性,不再处处一样,对称性也就被破坏了。在宇宙早期历史中,发生过多次类似水结冰这样的相变过程。比如宇宙暴胀时期就经历了真空的相变。暴胀之前,宇宙处于高温的真空态,暴胀之后,宇宙相变到了一个低温的真空态。这个过程就像水结冰一样,放出了大量的能量。这些能量从一些空无一物的场(比如电子场)中激发出大量的场粒子(比如电子),并把它们加热,煮成一锅极高温的“粒子汤”。今天宇宙中的物质,就来源于这锅被真空的相变“无中生有”地激发出的粒子汤。对称性破缺的另一个例子,是正反物质的不对称。今天宇宙中的绝大部分物质都是质子、中子、电子等正物质,而几乎找不到反质子、反中子、正电子等反物质。因为反物质一旦出现,就会和正物质湮灭而变成光子。但在宇宙极早期的高温粒子汤中,反物质却是大量存在的。它们和正物质、光子一起处于热平衡状态。正反物质不断湮灭变成高能光子,高能光子又不断变成正反物质。如果宇宙是完美对称的,那么正反物质的数量应该完全一样,正物质和反物质会在宇宙膨胀过程中完全湮灭成光子,今天我们的宇宙就会只有光,而没有恒星和星系,也不会有人类了。正是由于对称性破缺,使得正物质和反物质的数量不完全相同,才有了今天丰富多彩的宇宙。这种不对称性是非常低的,正物质只比反物质多出大约亿分之三,即大约每一亿个反物质粒子,对应一亿零三个正物质粒子。不要小看这微小的不对称性,在宇宙膨胀中,那一亿对正反物质粒子都湮灭了,就是那剩下的亿分之三的正物质粒子,演变成了我们今天的宇宙。 为什么说二十四节气属于阳历,"为什么说二十四节气属于阳历中国的农历中有二十四节气。许多人把中国的农历说成阴历,因而也认为二十四节气是属于阴历的。其实,这是一种错误的认识。农历并不是阴历,而是阴阳历,二十四节气是其中的阳历成分。从中国西汉时期开始,人们把一回归年按时间平均分成24等份,设置了二十四节气。到了唐朝,人们已经发现太阳在黄道上运行的速度不均匀,便把黄道从春分点开始等分为24份,每份15°。太阳在黄道上自西向东每运行15°,作为一个节气。这种划分二十四节气的方法更加科学和合理,一直沿用至今。由于二十四节气与阳历的一年都反映了太阳在黄道上运行一周,所以二十四节气与公历的日期有严格的对应性。二十四节气示意图二十四节气是古代中国人的独特创造,人们可以依据节气来安排各项农事活动。二十四节气中又分出12个“中气”,从春分开始,每隔一个节气就是一个中气,在表中用蓝色表示。 节气公历日期 节气公历日期 节气公历日期春分 3月20(21)日 大暑 7月22(23)日 小雪 11月22(23)日 清明 4月4(5)日 立秋 8月7(8)日 大雪 12月7(8)日 谷雨 4月20(21)日 处暑 8月22(23)日 冬至 12月21(22)日 立夏 5月5(6)日 白露 9月7(8)日 小寒 1月5(6)日 小满 5月21(22)日 秋分 9月23(24)日 大寒 1月20(21)日 芒种 6月5(6)日 寒露 10月8(9)日 立春 2月4(5)日 夏至 6月21(22)日 霜降 10月23(24)日 雨水 2月18(19)日 小暑 7月7(8)日 立冬 11月7(8)日 惊蛰 3月5(6)日二十四节气还可以用来置闰。早在中国西汉时期,已经规定没有中气的月份为上一个月的闰月。那么,有些月份为什么会没有中气呢?须知农历的月份,不是29天就是30天,而两个中气之间的间隔有时长于30天。例如农历某年的五月三十是谷雨,隔月的初一才是小满,那么这年五月后面的这一个月里就只有立夏这个节气,却没有中气。于是这个“不正常的”月份就不叫六月,而成了闰五月。再后面的一个月才是六月,由此往后每个月份又都既有节气又有中气了。这种“正常的”状态可以持续两年多,直到再一次置闰。没有中气的月份为闰月,这个置闰法一直沿用至今。" 为什么说北极星不等于北天极,为什么说北极星不等于北天极我们把天上的星星想象成分布在一个球面—即天球上。地球自转轴与天球相交于两个交点,与地球北极对应的叫北天极。北天极附近有一个小熊星座,其中最亮的一颗星小熊座α被称为“北极星”,它非常靠近北天极现在的位置,两者相距不到1°,因此成了指示北方的天然标志。小熊星座是相对固定的,然而,地球自转轴在太空中所指的方向,却并非固定不变。因为地球并非完美的圆球,它的赤道部分稍微突出一些,而两极部分则略为扁平。此外,地球的自转轴与地球公转轨道平面(即黄道面)相交成约66.5°的夹角,而太阳对地球的引力是沿着黄道面方向,与地球的赤道面成大约23.5°的交角,月亮对地球的引力也在此方向附近。这样一来就产生了一种拉力,要把地球赤道突出的部分拉到黄道面内去。可是,地球在自转,转动的惯性使得地球自转轴围绕着通过地球中心并与黄道面垂直的轴线旋转出一个圆锥。地球自转轴的这种运动,称为进动。地轴进动引起北天极在群星间绕北黄极转动,即岁差运动由于地球自转轴的进动,北天极在天球上相对于恒星的位置以大约26?000年为周期画出一个很大的圆。这个圆的半径所张的角度就等于地球赤道面与黄道面的夹角,也就是约23.5°。由此可知,我们今天看到小熊座α星非常靠近北天极,只是一种暂时的巧合。四五千年前,北天极在天龙座α星(中国古代称为“右枢”)附近,可是,右枢星是一颗不起眼的4等星,让它来充当“北极星”的角色,实在是勉为其难了。于是周、秦时代,我们的祖先以“帝星”为北极星,这颗恒星即小熊座β星,是一颗2等星。随着时间流逝,北天极慢慢向小熊座α方向移动,使得它越来越成为名副其实的“北极”星。然而这种趋势不会永远持续下去。到2100年左右,北天极与小熊座α的角距离达到最小(约28′)之后,北天极就会慢慢离开小熊座α。再过12?000年,北天极将移动到织女星附近,织女星会成为新的北极星。它是一颗非常明亮的星星,寻找起来比现在的北极星要容易得多。与北天极的变迁相对应,地球自转轴的进动还会产生岁差运动。地球赤道面向外延伸与天球面相交的轨迹称为天赤道;黄道面向外延伸,与天球面相交的轨迹则称为黄道。天球上黄道与赤道的交点,即为春分点。由于进动的作用,春分点每年会沿着黄道自东向西移动约50″的角度。由于春分点的移动,太阳每年同一时刻在天空中的位置就会发生微小的偏移,经过长时间积累后,就会发现每年的同一时刻,太阳相对于恒星背景的位置是在移动的,这种运动就称为岁差运动。 为什么说吉林陨石雨是世界罕见的,为什么说吉林陨石雨是世界罕见的1976年3月8日,世界陨石研究领域内,发生了一件前所未有的特大事件:这天下午3点钟刚过,一场世界罕见的陨石雨降落在我国吉林省境内。那天下午3时许,宇宙空间一颗有好几吨重的陨星,顺着地球公转方向从后面追上地球。在它飞速坠入吉林市地区上空的高层大气时,由于与稠密大气层相撞而燃烧、发光,形成一个耀眼夺目的大火球。火球很快分成一大两小,由东向西鱼贯前进,在犹如巨雷般的爆裂声和隆隆回响持续四五分钟之后,雷声未停,大小陨石纷纷落地,像雨点般陨落在吉林市北郊和永吉县、蛟河县一带,成为举世罕见的吉林隙石雨。在方圆约200公里范围内,至少有几十万人清晰地看到了燃烧着的陨星——火球,以及听到了由冲击波引起的霹雳般巨响。吉林陨石雨的“雨”区之广,在历史记载上是无前例的。它在东西方向上延伸达70公里,南北宽8公里多,陨石散落范围像根“雪茄烟”,面积达500平方公里。在此之前,原来保持着最大陨石雨区纪录的阿连德陨石雨,只能退居第二。那次著名陨石雨于1969年2月8日降落在墨西哥奇瓦瓦州的阿连德地区,陨石散落面积为250平方公里。吉林陨石雨的“雨”量之多,也是破记录的,不论是降落陨石的数量和重量,都是世界罕见的。从陨石数量来说,在短短几天内,就收集到了100多块重量超过500克的陨石,至于更小的,特别是大量陨石碎块和碎屑,简直是无法计数。由于散落区域很大,尤其是在碎块降落的地区,肯定有相当数量的陨石还没有找到。至于陨石的重量,仅就那找到的100多块,总重在2600公斤以上,比总重为2000多公斤的阿连德陨石,要重得多。吉林陨石雨的“一号”陨石,是有史以来世界上收集到的最大块石陨石,它重1770公斤。这块陨石降落在永吉县桦皮厂乡范围内。3月初,我国东北地区的室外温度还是很低的,陨石降落地区的冻土层厚约1.7米,而“吉林一号”一下子砸进6.5米深的粘土层里,在地面留下了个凹坑,坑的短径2米,长径2.1米。“吉林一号”比现居亚军的“诺顿”陨石还重690多公斤,后者于1948年2月18日陨落在美国堪萨斯州的诺顿县。吉林陨石雨是世界上分布最广、数量最多、重量最大的一次极其罕见的陨石雨。 为什么说哥白尼日心说引起了自然科学的革命,为什么说哥白尼日心说引起了自然科学的革命现在每个小学生都知道,太阳位于太阳系的中心,8个行星环绕着太阳运动,地球只是其中一个普通的行星。但在历史上,古人或认为是“天圆地方”,或认为大地是被乌龟或者大象驮在背上。古希腊学者首先认识到我们脚下的大地其实是球形的,即地球,他们甚至还根据天文观测计算出地球的周长,以及地球和太阳、月亮之间的相对距离,这是古代天文学取得的伟大成就。由于观测水平的限制,古代天文学家大多认为地球位于宇宙的中心,太阳、月亮和五大行星位于不同的天球上,最外层是恒星所在的天球,这些天球都被认为是由水晶构成的。罗马帝国遭遇北方蛮族入侵而崩溃之后,社会陷入长期混乱,古希腊—罗马的文化在欧洲几乎失传。幸运的是古希腊典籍在阿拉伯帝国被翻译和保存了下来。公元1085年,基督教国家收复了西班牙的部分地区,伊比利亚半岛上形成了基督教国家和穆斯林王国共存的局面,文化交流频繁。大批欧洲学者赶往西班牙的托莱多城,形成了新的翻译运动,托勒玫的《天文学大成》就在这个时期从阿拉伯语翻译成了拉丁语。第谷改良的地心说:月球和太阳绕地球转,其他行星则绕太阳转从公元11世纪开始,欧洲学者重新认识了古希腊—罗马光辉灿烂的文化,开始建立学校翻译、整理和学习古代典籍。当时在欧洲占据统治地位的基督教会采纳了地心说,作为证明《圣经》的权威观点,自然哲学都被视为经院哲学即神学的一部分,成了教会“恭顺的婢女”。由于改革历法的需要,天文学在这一时期重新发展起来。古希腊学者阿利斯塔克曾在公元前3世纪估计过太阳的直径,发现它比地球大得多,提出了最早的日心说。但他也面临着很多问题,比如说如果地球在运动,那天上的云彩为什么不会被运动的地球所抛离?恒星的位置也会因地球运动而变化,但古代并没有观察到。阿利斯塔克提出这是因为恒星离我们实在太远了。但这些论证无法说服人们放弃地球静止的直觉,因而没有被采纳。一直到16世纪波兰天文学家哥白尼才提出了科学的“日心说”。哥白尼在意大利求学期间就熟悉了阿利斯塔克的学说。返回波兰之后,他担任了弗龙堡大教堂的神父,并在塔楼上安装天文仪器从事观测。他用了将近40年时间把“日心说”发展成了可以用于天文计算的实用模型。哥白尼发现,托勒玫体系中每颗行星的运行都包含三种运动成分,周日运动(由地球自转所致)、周年运动(由地球绕太阳公转所致)和相当于岁差的运动,它们都可以归因于地球的运动,从而消除托勒玫体系不必要的复杂性。据此,哥白尼建立了太阳位于宇宙中心静止不动,而包括地球在内的行星都围绕太阳转动的日心体系。由于担心触怒教会,哥白尼写成《天体运行论》之后长时间没有公开发表,直到去世之前才同意付印。日心说很容易解释行星复杂的视运动哥白尼体系把太阳视为宇宙的中心,我们的地球则成了行星,一边自转,一边和其他行星一样围绕太阳公转,这样就可以自然而合理地解释为什么恒星存在周日运动、为什么水星和金星只能出现在太阳附近,以及为什么行星会出现逆行等问题,托勒玫体系很难解释的这些问题都变成显而易见的结果。不过,哥白尼体系也依然继承了古希腊的圆形轨道(水晶天球)和均轮-本轮体系。哥白尼的日心说是科学和人类认识世界的巨大进步,它挑战了垄断天文学上千年的托勒玫体系,是对宇宙体系更为合理也更为科学的认识。随着哥白尼日心宇宙体系的指引,文艺复兴时期的天文学家完成了从古代天文学到现代天文学的革命。对水晶天球的否定是由丹麦天文学家第谷完成的,他对新星和彗星距离的观测表明,水晶天球根本不存在,原本被认为恒定不变的天空跟地上的事物一样也存在变化。开普勒继承了第谷的观测数据,计算出行星环绕太阳运行的轨道是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个焦点上,从而在根本上否定了“均轮-本轮”体系。伽利略利用天文望远镜,基于一系列新的观测事实进一步发展了哥白尼体系,从而开创了现代天文学,并成为现代科学诞生的重要标志。描绘哥白尼在弗龙堡教堂塔楼阳台上进行观测的油画 为什么说土星系是太阳系里最大家族,为什么说土星系是太阳系里最大家族按照离太阳远近来说,在九大行星中土星排第6位,距离太阳有14亿公里。土星的体积是地球的745倍,质量是地球的95倍多,在太阳系里仅次于木星。而且护卫在土星周围的卫星数目,直到20世纪70年代末,还一直认为也仅次于木星居第二位。可是当行星探测器飞临土星,并从遥远的空间传回照片和数据后,土星卫星的数目一下子增加到了现在的23颗,已远远超过了木星。在望远镜中看起来,土星的这一大群卫星至多只是些小亮点,有些甚至在望远镜里也不易看到,而空间探测所展示给我们的,却是20几个各有特色的新奇世界。土星卫星当中最早被发现的是“提坦”,那是在1655年,后来把它排为土卫六。它是太阳系里唯一表面有大气的卫星。另外,在土星卫星中,土卫八和土卫九有些与众不同,都属于不规则卫星,土卫九还是个逆行(即由东向西运行)卫星。土卫八则是个“两面”卫星,一面黑得像沥青,另一面白得像白雪。有一种观点认为,土卫八本来就是个混杂有黑色物质的冰球,而土卫九就在土卫八的外倒,经过从土卫九上飞溅出来的物质对土卫八的不断撞击,使得土卫八一个半球上的黑色物质暴露了出来,从而成了“阴阳面”卫星。土卫七的长相如土豆,在它的表面发现有个大陨石坑。土卫二表面并不像原来想象的那样光滑,它上面有平原、山脊和谷地,另外还发现在它冻结的表面有融化的迹象。尤其有趣的是,土卫十和十一以及土卫三和十六、十七同处在一个轨道上绕土星运行,它们有可能是几十亿年前由一个大卫星分裂而成。目前已发现土星有23颗卫星。通过近年的地面观察,还发现了十几颗近似土星卫星的可疑对象,它们当中完全可能有一些是货真价实的卫星,正等待人们去辨认去证实。土星和它的卫星所组成的系统阵容这么壮大,它毫无疑问是目前太阳系里最大的家族。 为什么说大、小麦哲伦云是我们的近邻,为什么说大、小麦哲伦云是我们的近邻不借助任何观测工具而单凭肉眼就可以看到好几个被称为星云的云雾状天体,用望远镜能看到的就更多了。在这些成百上千的星云中,有两个是以人名来命名的,它们就是大麦哲伦云和小麦哲伦云。公元10世纪时,航行到南半球的阿拉伯人已经注意到天空中的这两个模糊天体。麦哲伦是葡萄牙航海家,从1519年开始作环球航行,他首先对大小麦哲伦云作了精确记录和描述,后人为了纪念他,就以他的名字来称呼这两个星云。其实,这是两个又大又亮的星云,南半球的任何人,不管是常住居民还是来到南半球的航海者、旅行者,都能很容易地一眼就看到它们。对于北半球的人来说,只有在北纬20°以南的地区,才有机会看到它们;北纬20度以北地区的观察者,是永远也看不到大小麦哲伦云的。大小麦哲伦云是最早被确认为是在我们银河系之外的星系中的两个。大麦哲伦云位于南天剑鱼和山案两星座的交界处,简称大麦云,习惯上用LMC来表示。它的最大长度约6°,相当于12个满月并列在一起那样大小,距离我们为16万光年,是离得最近的星系之一。小麦哲伦云是最早被确认为是河外星系的近邻星系,1912年,天文学家利用其中的造父变星作为“量天尺”,测定它的距离为19万光年。它位于南天的杜鹃座,简称小麦云,习惯上用SMC来表示。看起来它长约4°,相当于8个满月的视直径。大小麦哲伦云在空间相距约54000光年。大小麦哲伦云是已知星系中离我们最近的两个,可以说就在我们银河系的“家”门口。不仅如此,它们还与银河系有着物理上的联系,一起组成一个三重星系。 为什么说大多数恒星都处在青壮年时期,为什么说大多数恒星都处在青壮年时期几千年来,人类一直在追求长生不老。实际上,人类“不老”的时期——青壮年时期——大约只占人生的50%。相比之下,恒星才算得上真正的“长生不老”:恒星处于主星序上的青壮年时期,占到恒星整个寿命的90%!小质量恒星的生命历程恒星一旦形成,便进入了赫罗图的主星序。从主星序开始,恒星依靠氢聚变成氦释放的能量发光,并在那里度过它的绝大部分生涯。这个过程非常缓慢。以太阳为例,太阳每秒钟大约需要消耗6亿吨的氢,而太阳含有2000亿亿亿吨物质,以目前的“燃烧”速度足够它“燃烧”1000亿年。但实际上,太阳不可能“燃烧”那么久,因为一旦核心内的氢耗尽(大约是上述质量的1/10),太阳就要离开赫罗图上的主序位置。即使这样,太阳的青壮年时期也能维持100亿年。恒星质量越大,氢“燃烧”就越强烈,它在主序阶段停留的时间就越短。最亮的OB型星的主序寿命只有几百万年,甚至几十万年,而比太阳质量小得多的K、M型星,主序寿命可与星系的寿命相当,甚至更长。一旦恒星核内的氢“燃烧”殆尽,氢“燃烧”就会向外层转移,于是恒星开始膨胀。膨胀导致恒星表面温度下降,颜色变红,成为一颗红巨星或者亚巨星,质量更大的可以成为一颗红超巨星。巨星的核心温度很高,足以引起氦的热核聚变反应,生成碳、氧。氦“燃烧”的效率只有氢燃烧的1/10,氦“燃料”又比氢少得多,很高的温度又使氦“燃烧”得很快。所以,恒星的巨星阶段很短,太阳变为红巨星后寿命只有10亿年。巨星的外层大气因为膨胀很快脱落,裸露出碳、氧组成的核心,成为一颗白矮星。质量更大的红超巨星寿命更短,极高的温度使它很快地消耗完所有的核“燃料”,并以超新星爆发的方式结束自己的一生。 为什么说天上的星星也抱团,为什么说天上的星星也抱团使用天文望远镜观察星空,经常会惊讶地发现,肉眼看去单独的一颗星,其实是由两颗甚至更多的星所组成。我们把位置靠得很近的两颗恒星称为双星。银河系中大约有一半恒星是双星,可以说,天上的恒星也喜欢成双结对,“单身族”并不占优势。同样是双星,情况也各不相同。有的是一颗恒星绕另一颗恒星运动,依靠万有引力相互维系,这叫“物理双星”;有的双星则仅仅是投影关系,看起来靠得很近实际上相距甚远,可谓“貌合神离”,这叫“光学双星”或称“视双星”。还有一种双星彼此靠得非常近,在望远镜中看仍难以分辨,但通过其光谱的变化可以了解到有两颗星相互绕转,这种双星被称为“分光双星”。数量多于2颗而小于10颗的恒星系统称为“聚星”,存在3颗恒星的聚星系统称为“三合星”,4颗的称为“四合星”,以此类推。而恒星数超过10个并且具有物理联系的星群就称为“星团”。星团中的恒星,通常原本就是在一起形成的,它们像双星和聚星一样,相互之间靠万有引力保持联系,因此在很长时间里不会散开。星团内的恒星数目悬殊不等,可以有几十颗、几百颗乃至几十万颗甚至上百万颗。根据星团所包含的星数、形状及其在银河系中的分布位置,又分成“疏散星团”与“球状星团”两大类。顾名思义,疏散星团的星数较少,一般有几十到上千颗,组成结构松散的星际“联盟”。疏散星团的形态不规则,直径大多数在3光年到30多光年范围内。星团的成员星分布较松散,用望远镜观测,容易将成员星一颗颗区分开。少数疏散星团用肉眼就可以分辨,比如金牛座中的昴星团和毕星团,还有巨蟹座里的蜂巢星团等。昴星团又叫七姐妹星团,是最易识别的星团之一。多数人只能见到其中的6颗较亮的恒星,但在观测条件很好时,目力特别敏锐者最多可看到11颗,使用一般的双筒望远镜,则很容易分辨出其中的几十颗星。疏散星团的另一个特点是它们大多集中在银道面附近。银河系内迄今已发现2000多个疏散星团,同太阳的距离大多数在1万光年以内。更远的疏散星团无疑也是存在的,不过它们或者处于密集的银河背景中不易辨认,或者受到气体尘埃的遮挡无法看见。据推测,银河系中疏散星团的总数可能有上万个之多。星团在银河系中的分布天文学家发现,疏散星团的“年龄”通常比较年轻,最年轻的只有几百万年,大多数在几千万年到几十亿年。有些疏散星团所在的区域,甚至还有恒星正在形成之中。银河系内,目前聚集成团的恒星只占少数。相对于这些星团中的成员恒星而言,大部分弥漫分布的恒星又称为“场星”。太阳不属于任何星团,就是一颗普普通通的场星,它离开银河系中心约2.6万光年之遥,随同其他千亿颗恒星一起围绕着银河系中心转动。 为什么说天王星是在“躺着”打滚,为什么说天王星是在“躺着”打滚天王星到太阳的距离为日地距离的19.2倍。在天王星上看到的太阳圆面,其面积只有从地球上看到的1/370。但是太阳在天王星的天空中,仍比地球上的中秋明月要亮900倍。天王星的直径51?000多千米,差不多是地球直径的4倍,在八大行星中仅次于木星和土星。天王星上也有大气,大气深处有厚厚的云层。天王星物质的平均密度是水的1.3倍,比地球的密度小得多。天王星公转和自转示意图最有趣的是天王星的自转。天王星自转一周约需17小时14分钟。它的自转轴几乎躺倒在公转轨道平面上,因此天王星仿佛总是在躺着打滚。这种情况使天王星上的昼夜和季节与地球上的大不相同。在天王星上,北半球处于夏季的时候,它的北极差不多正对着太阳,整个南半球完全处于黑暗和寒冷之中。相反,当北半球处于冬季时,南极差不多就正对着太阳。天王星有27颗卫星,其中最大的是天卫三和天卫四,直径分别约为1580千米和1520千米。它们都是威廉·赫歇尔在1787年发现的。 为什么说太阳不在银河系的中心,为什么说太阳不在银河系的中心在天文学的发展史上,伽利略是第一个用望远镜发现银河由大量恒星组成的人。嗣后的相当长时间里,人们把太阳当作了银河系的中心。1785年,威廉·赫歇尔通过观测,使用恒星计数的方法绘制出一幅扁而平、太阳位居中心的银河系结构图。当时并没有测定大量遥远恒星距离的有效方法。威廉·赫歇尔只能以类似“所有的灯都一样亮”的思想,假设所有恒星具有相同的亮度,由观测到的各恒星的亮暗来推断它们的远近,这样的假设当然是很粗糙的。另外,他不了解太空中存在星际物质。事实上,银盘含有气体和尘埃,它们会不同程度地吸收掉恒星发出的光。威廉·赫歇尔好比一个雾中人,他并没有见到银河系的全貌,只看见了以自身为中心的一小部分区域,从而错误地以为太阳处在银河系的中心。1918年,美国天文学家沙普利研究了当时已知的大约100个球状星团,发现90%以上的球状星团坐落在以人马座为中心的半个天球上,其中1/3集中分布于人马座方向。设想球状星团在银河系内是对称分布的,如果太阳位于银河系中心,那么从地球上来看球状星团在天空中就应该呈球对称分布,这与观测结果是矛盾的。沙普利由此推想,如果太阳并不在银河系中心,那么在地球的天空中球状星团就不是球对称分布了。经过多年的观测和研究,沙普利最终建立了透镜状的银河系结构模型,正确地得出太阳不在银河系中心的结论。银河系的中心是在人马座方向,太阳则位于银河系的边缘。哥白尼的日心说推翻了地球位于宇宙中心的特殊地位,沙普利的工作又说明太阳同样并不具有特殊的地位,太阳只是银河系千亿星辰中的普通一员。 为什么说太阳也有生长老死,为什么说太阳也有生长老死世上万物皆有生死,辉煌如太阳者亦不能例外。它和众多的恒星一样,也有诞生和死亡。太阳起源于一团以氢分子为主的硕大气体云团。约50亿年前,一团原本十分稀薄的星云在某种外因的影响下开始收缩。由于引力作用,收缩一旦开始就会不断加速。在收缩过程中,动能转变成热能,使得气体温度逐渐升高,随着这团气体的密度越来越大,中心温度越来越高,一旦其核心达到了足够高的温度(约700万开),就会触发热核聚变反应。核心的热核反应“点燃”后,光辐射持续产生的“辐射压”能够有效地抵抗引力的作用,从而使得这团气体不再继续收缩,于是一个稳定的太阳就诞生了。太阳的生命周期恒星一旦发生热核反应,就进入了漫长而相对稳定的时期,即“主序星”时期。对太阳这种中等质量的恒星而言,“主序星”阶段长达100亿年,因此,太阳目前正处于它的“中年”,还能再稳定地过上50亿年。漫长的50亿年之后,太阳也将步入“老年”。那个时候,太阳核心区大部分的氢都已消耗殆尽,太阳的外层会膨胀,变成一个硕大的红巨星,其半径可超过1天文单位,也就是可以把整个地球目前的公转轨道都“吞进肚中”。地球人怎么办?当然得提早考虑搬家,但那是几十亿年以后的事,现在无需为此操心。红巨星阶段之后,太阳会进入非常不稳定的状态,不断产生强烈的脉动,就像一个病人不断地喘气。太阳的外层物质向外抛出,形成美丽的行星状星云。太阳的核心则会变成密度极高的白矮星,在漫长的岁月中慢慢冷却和暗淡下去。恒星的最终命运取决于它的质量,太阳在宇宙中只是一颗中等质量的恒星,它的最终命运是演化成白矮星,其质量大约是0.6个目前的太阳质量,体积则近似于地球的大小。如果原来的恒星质量比较大,演化晚期则会以超新星爆发的方式结束一生,恒星中心剩下的质量超过约1.4个太阳质量,演变成密度比白矮星更大的中子星。如果残余恒星质量超过约3个太阳质量,最终就会演变成黑洞,任何物质都将无法逃脱它的桎梏。 为什么说太阳像是太阳系王国的“国王”,为什么说太阳像是太阳系王国的“国王”太阳系是以太阳为中心的天体系统。太阳系内的天体品种不少,数量更多。但是,它们在太阳系中的重要性都无法与太阳相比。如果把太阳系比作一个王国,那么,太阳就好比是它的国王,行星、卫星等其他天体都是这个王国的臣民。为什么这样说呢?这是因为:首先,太阳所处的位置很显赫,就在太阳系的正中央,所有其他的天体都环绕着太阳运行不息。同时,太阳是太阳系中最大的天体,它的质量占太阳系总质量的99%以上。正因为如此,太阳强大的引力才能把其他天体牢牢地控制在自己周围,使它们不会四散分离,从而维持了整个太阳系的稳定。还有,太阳是一颗恒星,是太阳系中唯一自身发光的天体。太阳系中的其他天体自身都不发光,我们能看见它们,都是因为它们反射了太阳光。太阳为太阳系的所有成员提供光和热。地球之所以能成为生命的乐园,也正是因为从太阳那里获得了足够的能量。如果没有太阳,地球上压根儿就不可能出现人类。 为什么说太阳是颗普通恒星,为什么说太阳是颗普通恒星太阳是我们最亲切不过的天体。它是太阳系的中心天体,质量达2000亿亿亿吨,是我们这个数十亿人在其上面生活的地球质量的33万多倍,它独个儿的质量,就占了整个太阳系数以万计大小天体质量总和的99%左右。它几乎“主宰”着太阳系的一切:光和热的供应,生命的维持和发展,以及支配着各天体的运动等。太阳看起来又大又亮,它的直径约139.2万公里,是地球直径的109倍;在我们眼里,它则是个视直径超过半度的天体,只有离我们才区区38万多公里的月球可与之相比;至于它的亮度,更是其他任何天体望尘莫及的,它的视星等是-26.7等,比肉眼能见到的最暗星要亮10多万亿倍。在地球人看来,太阳显得那么与众不同,主要是它离我们很近,是恒星中离我们最最近的一颗。太阳与地球的距离,说个整数,是1.5亿公里,太阳光从太阳出发来到地球,要走8.3分钟。这与那些非常遥远的、距离要用光年来计算的天体相比,确实是太微不足道了。把太阳与其他恒星相比,才能有比较、有鉴别地看清楚,在以亿万计的恒星世界里,太阳究竟是怎么样的一个天体。先说恒星的质量。已经测算出来的恒星质量,基本上都在太阳质量的百分之几到120倍之间,其中以在0.1~10个太阳质量之间的占多数。可见,太阳是颗质量处于平均水平上的恒星,没什么惊人的地方。从恒星的直径大小来看。一般认为,御夫座“厄普西隆”食双星系统中的那颗看不见的伴星,大概是已知直径最大的星,估计为57亿公里,相当于太阳直径的4000倍多一些。中子星是迄今发现最小的星,典型中子星的直径约20公里,相当于太阳的70000分之一。再说恒星的光度,也就是恒星真正的发光能力。恒星光度变化范围很大,已观测到光度最大的星是天鹅座“捷塔”星,光度差不多是太阳的50万倍;光度最小的星,是一颗名为BD+4°4048的暗星,只及太阳的50多万分之一。从恒星的表面温度来说。恒星的表面温度基本上都在2000℃(光谱为M型)到80000℃(O型)之间,太阳夹在中间,为G型星,表面温度约6000℃。进行比较之后,问题就很清楚了,太阳所以显得与其他恒星有所不同,是因为它离我们很近。从恒星世界亿万芸芸众星的角度来看太阳,它是颗一点也不特殊、貌不惊人的普普通通的恒星。不仅如此,它还与其他恒星一样,只是银河系的一般成员,绕着银河系中心在打转。 为什么说太阳是颗普通的恒星,为什么说太阳是颗普通的恒星太阳是我们最熟悉不过的天体。它是太阳系的中心天体,质量达2000亿亿亿吨,是我们地球质量的33万多倍,它独个儿的质量,就占了整个太阳系数以万计大小天体质量总和的99%左右。太阳直径约139万千米,是地球的109倍;至于它的亮度,更是其他任何天体望尘莫及的,它的视星等是-26.7等,比肉眼能见到的最暗星要亮10多万亿倍。从生活在地球上的人看来,太阳显得那么与众不同。主要原因是因为它离我们很近,是恒星中离我们最最近的一颗。太阳与地球的距离,大约是1.5亿千米,太阳光从太阳出发来到地球,只需8.3分钟。这与那些非常遥远的、距离要用光年来计算的天体相比,确实是太微不足道了。我们可以把太阳与其他恒星相比较,来认识在数以亿万计的恒星世界里,太阳究竟是怎样的一个天体。先说恒星的质量。恒星质量基本上都在太阳质量的百分之几到120倍之间,其中以在0.1~10个太阳质量之间的占多数。可见,太阳只是颗质量处于平均水平的普通恒星。从恒星的直径大小来看。一般认为,“御夫座ε”食双星系统中的那颗看不见的伴星,大概是已知最大的恒星,估计直径为57亿千米,相当于太阳直径的4000多倍。中子星是迄今发现最小的星,典型中子星的直径约10千米,相当于太阳的十四万分之一。再说恒星的光度,也就是恒星真正的发光能力。恒星光度变化范围很大,大体上都在太阳的50万倍到五十多万分之一之间。从恒星的表面温度来说,恒星的表面温度基本上都在2000~80000℃之间,太阳夹在中间,表面温度约6000℃。进行比较之后,问题就很清楚了,太阳所以显得与其他恒星有所不同,仅仅是因为它离我们很近。从恒星世界亿万“芸芸众星”的角度来看,太阳是颗一点也不特殊、貌不惊人的普普通通的恒星。不仅如此,它还与其他恒星一样,只是银河系的一般成员。关键词:太阳恒星 为什么说太阳黑子磁周期是22年,为什么说太阳黑子磁周期是22年太阳黑子的增多和减少,呈现出明显的周期性,平均周期为11.1年,这是尽人皆知的了。早在1908年,美国天文学家海耳发明了一种观测和测量太阳黑子磁场的方法,并发现黑子普遍具有比较强的磁场。有趣的是,黑子磁场的磁性有着复杂而规律的变化。黑子往往是成对地出现,一前一后,分别被称为前导黑子和后随黑子;一个黑子群也往往前后各有一个较大的黑子。1908年以后的最初几年内,海耳发现太阳北半球的前导黑子具有S极,后随黑子为N极。1913年是前一个周期终了、下一个周期开始的年份,没有观测到黑子磁场。1914年恢复观测黑子时,海耳惊讶地发现太阳北半球黑子群的极性有了意想不到的变化,即前导黑子具有N极,后随的为S极。海耳坚持进行观测,很想知道再下一个周期,黑子极性是否还会有变化。果然不出所料,1924年开始在太阳北半球出现的新一轮周期的黑子,其极性分布与1908年观测时的相同。这表明黑子磁场的变化周期是22年,这一规律被后来的观测所证实。观测事实表明,太阳北半球的前导黑子具有S极时,后随黑子的磁性相反,为N极,而且整个北半球上黑子的磁性都是这样,这种现象在同一个黑子周期内保持不变。在这期间,南半球上的前导黑子具有N极,后随的为S极,南半球的其他成对黑子和黑子群的情况也这样。在下一个周期内,黑子极性好像根据统一命令似地完全颠倒过来,即:出现在北半球的前导黑子一律是N极,后随黑子都是S极;南半球则相反,前导为S极,后随为N极。再下一个周期中,黑子磁场的极性又恢复到22年前的样子。海耳等人根据对黑子磁场极性变化的观测结果,于1919年提出太阳黑子活动的完整周期应是11年的2倍,即22年。它常被称为“磁极转换周期”,简称“磁周期”,或叫它“海耳定律”。海耳定律反映的是黑子磁场变化的奇特性质,它对于我们深入认识太阳和黑子活动的本质,有着重要意义。为什么一个磁周期包含两个一般所说的黑子周期?海耳定律的物理意义是什么?这些现在都还说不太清楚,有待于作进一步的探讨和研究。 为什么说奥尔特云是装满了彗星的“大仓库”,为什么说奥尔特云是装满了彗星的“大仓库”太阳系是我们的家园,也是整个宇宙中我们最熟悉的部分。如果说太阳系中还有一个隐秘的部分,它包含了数以万亿计的天体,其主体部分却不仅从未被人类观测到,甚至在可预见的将来都很难被直接观测,那似乎有些令人难以置信。但这却很可能是事实,那个隐秘的部分就是“奥尔特云”。也许有读者会问:既然是隐秘的部分,我们又怎么知道它存在的呢?答案是:因为这种推测的背后有一条观测上的线索,那就是彗星。天文学家把彗星分为两类:轨道周期在200年以下的称为短周期彗星,轨道周期在200年以上的称为长周期彗星。长周期彗星的轨道往往能延伸到离太阳几万甚至十几万天文单位处。1950年,荷兰天文学家奥尔特在对几百颗长周期彗星的轨道进行分析后,提出一个大胆的设想。他认为,距太阳几万至十几万天文单位处存在大量的小天体,它们若碰巧进入内太阳系,就会成为长周期彗星。那些小天体构成了奥尔特云。由于那些小天体是长周期彗星的源泉,所以奥尔特云就像是一个装满彗星的“大仓库”。那么,“大仓库”里究竟有多少小天体呢?据估计约有几万亿个。不过,这个巨大的数字与奥尔特云所占据的广袤空间相比,仍少得可怜。如果有航天器穿越它的话,很可能并没有机会接近任何一个小天体。远离太阳造成的寒冷和暗淡,使得奥尔特云的主体部分极难被直接观测到。但个别奥尔特云天体仍有可能运动到离我们较近的地方,长周期彗星本身就是很好的例子。已被观测到的某些其他天体也有可能是属于奥尔特云的。比如2003年发现的,远日点距离达900多天文单位(比海王星距太阳还远30多倍)的赛德娜,就被认为有可能是属于奥尔特云的。甚至连哈雷彗星也被认为有可能曾经是一颗来自奥尔特云的长周期彗星,后来因为巨行星的引力干扰才成为短周期彗星的。 为什么说宇宙中藏有“暗物质”,为什么说宇宙中藏有“暗物质”怎样才能知道口袋里装了几颗糖呢?你可以打开口袋数一数,也可以不打开口袋用秤称一称,来估计糖的数量。1933年,瑞士天文学家兹维基就是这样估计星系团的质量的。他惊讶地发现,某些星系团根据发光物质“数”出来的质量远小于根据星系运动“称”出来的质量,两者竟相差10倍以上!这说明星系团内发光物质太少,大部分物质可能是不发光的!兹维基称其为“短缺质量”或“无踪质量”,意为一部分物质无影无踪不知上哪儿去了。一开始并没有人重视兹维基的结果。过了将近40年后,类似的情况越来越多,天文学家开始明白,宇宙中可能存在不发光的物质。它们虽然不发光,但是有引力,所以能够感觉到它们的存在。天文学家把这种不能直接看见的物质统称为“暗物质”。现在有越来越多的观测证据,例如星系团的形态、星系自转、引力透镜、星系团发出的X射线、宇宙微波背景辐射各向异性等都表明,宇宙中可能存在大量的暗物质。先说星系团的形态。星系团中的星系都在快速运动着,但100多亿年来,星系团居然一直保持团状而不瓦解,内部一定有一种强大的引力将团内星系紧紧吸引住,否则这些星系早就会由于快速运动而四处飞散,星系团也早就土崩瓦解了。提供这种引力的主要就是暗物质。不仅如此,星系团的形成过程也应该有暗物质作为“陷阱”,吸引发光的物质落入其中而形成星系。再说星系的自转。天文学家原以为星系边缘的恒星,一定也像行星绕太阳转动那样,距离越远,速度就越小,绕行的速度大致同距离的平方根成反比,这就是所谓的开普勒运动。1975年,美国女天文学家维拉·鲁宾发现,旋涡星系里大多数恒星都以相同的速度绕星系中心转动,这与上述理论完全相悖。最流行的解释就是星系晕里有大量的暗物质,它们的引力造成了星系奇特的转动曲线。不仅如此,对宇宙密度的测量结果等表明,整个宇宙的物质组成中,可见物质同暗物质的质量之比大致在1:5到1:6之间。所以说,暗物质对我们整个宇宙都至关重要。宇宙中的物质构成那么暗物质是由什么组成的呢?可能有两种。一种就是普通物质,也就是所谓的重子物质,比如褐矮星、黑矮星、中子星、黑洞等发光微弱的天体。它们可以参与电磁相互作用,即可以发射光或吸收光。但是由于太小、太冷或太远而不能被目前的望远镜探测到。不过,根据理论研究可知,重子物质不可能占到这么高的比例。所以绝大部分暗物质可能是另一种物质—非重子物质。非重子物质不参与电磁相互作用,不会发光,也不会吸收光。按运动快慢,它又分为热暗物质和冷暗物质。但是,宇宙的大尺度结构表明热暗物质没有这么多,所以暗物质应该主要是冷暗物质。冷暗物质最有可能的候选者有渺中子、轴子、引力微子等。渺中子是超对称理论预言的粒子,它非常重,质量可以达到质子的1000倍。不过在宇宙中的分布非常稀疏。轴子也是理论预言的粒子,其质量非常小,只有质子的100万亿分之一,但是密度非常大。目前对暗物质粒子的探测还在进行中,尚没有确定的结果。 为什么说宇宙可能起源于一次大爆炸,为什么说宇宙可能起源于一次大爆炸宇宙是怎样起源的?古今中外都有人关心这个问题。这方面有许多神话传说,也有人提出了不少科学假说。美国天文学家伽莫夫曾提出过一种新的观点,他认为宇宙曾有一段从密到稀、从热到冷、不断膨胀的过程。这个过程就好像是一次规模巨大的爆炸。简单地说,宇宙起源于一次大爆炸。大爆炸宇宙论是现代宇宙学中最著名、影响也最大的一种学说。大爆炸宇宙论把宇宙200亿年的演化过程分为三个阶段。第一个阶段是宇宙的极早期。那时爆发刚刚开始不久,宇宙处于一种极高温、高密的状态,温度高达100亿摄氏度以上。在这种条件下,不要说没有生命存在,就连地球、月亮、太阳以及所有天体也都不存在,甚至没有任何化学元素存在。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。宇宙处在这个阶段的时间特别短,短到以秒来计。随着整个宇宙体系不断膨胀,温度很快下降。当温度降到10亿摄氏度左右时,宇宙就进人了第二个阶段,化学元素就是这个时候开始形成的。在这一阶段,温度进一步下降到100万摄氏度,这时,早期形成化学元素的过程就结束了。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核,光辐射依然很强,也依然没有星体存在。第二阶段大约经历了数千年。当温度降到几千摄氏度时,进入第三个阶段。200亿年来的宇宙史以这个阶段的时间最长,至今我们仍生活在这一阶段中。由于温度的降低,辐射也逐步减弱。宇宙间充满了气态物质,这些气体逐渐凝聚成星云,再进一步形成各种各样的恒星系统,成为我们今天所看到的五彩缤纷的星空世界。这就是宇宙大爆炸的大体图像。大爆炸理论刚提出的时候,并没有受到人们广泛的赏识。但是,在它诞生以后的70余年中,不断得到了大量天文观测事实的支持。例如,人们观测到河外天体有系统性的谱线红移,用多普勒效应来解释这种现象,红移就是宇宙膨胀的反映,这完全符合大爆炸理论。根据大爆炸理论,今天的宇宙温度只有绝对温度几度。20世纪60年代的3K宇宙背景辐射的发现,有力地支持了这一论点。有了这些观测事实的支持,终于使大爆炸理论在关于宇宙起源的众多学说中,获得了“明星”的桂冠。然而,大爆炸宇宙论也还存在一些未解决的难题,还有待于深入研究和取得更多的观测资料,才能得到进一步的结论。关键词:大爆炸宇宙论宇宙宇宙膨胀 为什么说宇宙在膨胀,为什么说宇宙在膨胀古人所知的宇宙只有太阳、月亮和星星。它们周而复始地东升西落,以及行星在黄道附近漫游的景象,引起了人们不懈的思考。在16世纪,人们终于认识到,上述现象原来是地球自转和公转的反映。由于众多恒星在天球上的相对位置移动难以觉察,尤其是缺乏测量天体在视线方向运动速度的有效手段,使得“天不变”成为长期占据统治地位的思想。星系团的红移20世纪初,天文分光技术日趋成熟,使得用多普勒效应测量天体视向速度的能力不断提高。从1912年开始,美国天文学家斯莱弗用洛厄尔天文台61厘米口径望远镜上的摄谱仪,率先获得20多个星云的光谱。从吸收线的多普勒红移推算出这些星云正以数百千米每秒的速度远离观测者而去。1924年,哈勃借助造父变星周光关系测距法确认,仙女座大星云其实远远处于银河系之外。1929年,哈勃又确认了24个银河系外的星系。他发现这些河外星系的谱线红移同它们与地球的距离存在着简单的正比关系。星系的这种速度—距离关系,就是著名的哈勃定律。哈勃于1929年3月发表的首次研究结果所得的星系速度—距离关系尚不十分明晰。到1935年,他和合作者赫马森已测定了约150个星系的视向速度,其中有的星系视向速度达到42?000千米/秒(约达光速的1/7),而速度—距离成正比的关系依然成立。在观测方面取得上述巨大成就的同时,理论方面也有了许多进展。早先,科学家大多认为宇宙是静止的,连爱因斯坦也不例外。1917年,爱因斯坦使用他的引力场方程讨论宇宙模型的时候,发现他描述的宇宙在引力作用下并不能静止,稍有扰动就会膨胀或坍缩。爱因斯坦认为这样一种变化的宇宙是不可能的,因此在他的方程中人为添加了一个宇宙学常数项,以此提供一种斥力来和引力抗衡,让宇宙保持静止。不过,还是有一些科学家勇于突破既有观念的束缚。1922年,俄罗斯数学家弗里德曼首次论证了宇宙膨胀的可能性。1927年,比利时主教、天文学家勒梅特提出均匀各向同性的膨胀宇宙模型。根据这个宇宙模型,由于空间的膨胀,四面八方的天体会远离我们而去,并且退行速度应该与天体和我们间的距离成正比。这正是哈勃定律所描述的速度—距离关系。这样,人们就从观测和理论两个方面基本上确认了整个宇宙正在膨胀。 为什么说宇宙始于一次大爆炸,为什么说宇宙始于一次大爆炸1929年,美国天文学家哈勃发现了“星系距离与退行速度成正比”的哈勃定律。原来,浩瀚的宇宙居然不是静止的,而是膨胀的,这成了20世纪最伟大的天文发现。既然宇宙在膨胀、变大,那么,如果我们把时间倒退回去,可以想象宇宙过去一定比现在小,而且回顾得越久,宇宙也越小。最初的宇宙一定聚集在一个非常小的体积内,宇宙就是从那个时候诞生的。从哈勃的发现联想到宇宙的诞生,似乎很简单,实际上却需要勇敢者的大胆跨越。第一个勇敢者是比利时的天文学家勒梅特。1932年,勒梅特第一个提出了宇宙起源学说:宇宙最初是个很小的原初原子,经过不断的裂变,形成了今天宇宙中的元素,而裂变能则成为宇宙膨胀的能源。勒梅特甚至夸张地引述康德的话:“给我一个原子,我将用它创造出一个宇宙。”勒梅特的思想深深影响了当时在哥本哈根的一位年轻博士伽莫夫。伽莫夫舍弃了勒梅特关于宇宙原子裂变的思想,而猜想宇宙早期一定经历过一个高温和高密的演化阶段。伽莫夫猜想那时的物质是一团中子气体,宇宙的快速膨胀使其迅速冷却,当宇宙温度下降到10亿开时,开始了中子先衰变为质子而后又被质子俘获形成氘核的过程,俘获中子的过程会继续下去,并经过聚变而形成氦以及其他轻元素。1946年,伽莫夫发表论文“膨胀宇宙和元素的起源”,勾画了他的宇宙图景。他的学生阿尔弗原先从事星系形成的研究,在伽莫夫的建议下也转而研究这个课题。1948年的愚人节,他们以阿尔弗、贝特和伽莫夫三人的名义发表了“化学元素起源”一文,即著名的“αβγ论文”。α、β、γ是三位作者名字的谐音,同时也是希腊文的头三个字母,象征宇宙的起源。伽莫夫的理论遭到当时的另一种学说——稳恒态宇宙说的激烈反对。稳恒态宇宙理论是静止宇宙的变种,它虽然承认宇宙膨胀,但是认为宇宙的物质密度不变。为了弥补物质密度的稀疏,稳恒态宇宙论认为物质会源源不断地从虚无中产生。英国天文学家霍伊尔、戈尔德和邦迪等是当年该理论的主要卫士。在他们眼中,伽莫夫学说根本不算理论。霍伊尔在一次演讲中讥笑它为“砰”的一声巨大爆炸,却不料从此“大爆炸”一词走红,成为伽莫夫宇宙起源说的佳称。两种学说之间的争论一直持续到20世纪60年代。随着宇宙膨胀、宇宙轻元素丰度和宇宙微波背景辐射三大观测支柱的相继发现,大爆炸宇宙论终于战胜稳恒态宇宙论,成为当今宇宙起源的基本理论。 为什么说宇宙学是一门古老而又年轻的学问,为什么说宇宙学是一门古老而又年轻的学问中国战国末期的尸佼提出“四方上下曰宇,往古来今曰宙”,表明“宇”指空间,“宙”指时间,宇宙是时间和空间的统一。世界上的各个古老文明,都有关于宇宙、天地起源的传说。例如,中国古代很早就流传着盘古开天辟地的神话。古代印度人认为大地由四头大象驮着,大象站在一只巨龟的背上,巨龟又浮在水中\(\cdots\cdots\)把宇宙作为一个整体,来探索它的结构、运动、起源和演化,就是“宇宙学”这门学科研究的内容。上面那些神话传说,是古代宇宙学的萌芽。人们不论在哪里仰望天空,都会觉得自己在天穹圆球的中心,所以许多古老民族又形成了各自的以大地为中心的宇宙学说。16世纪,波兰天文学家哥白尼提出了日心宇宙体系,使人们认识到地球并不是宇宙的中心。18世纪,英国天文学家威廉·赫歇尔发现太阳在银河系中不停地运动,它也不是宇宙的中心。20世纪20年代,美国天文学家哈勃证明银河系本身又只是星系世界中的普通一员。如今,人类观测到的宇宙范围已经超过百亿光年。17世纪初,人们开始通过实验和观测,来寻找物质运动和演化的普遍规律,并把这种规律推广到整个宇宙。英国科学家牛顿在1687年发现了万有引力定律。“万有”这个词表明他认为这个定律适用于整个宇宙。正是牛顿的力学定律和万有引力定律,使宇宙学成了一门近代科学。1915年,出生在德国的物理学家爱因斯坦提出了“广义相对论”,并利用广义相对论从理论上推算宇宙整体的运动和演化特征,所以人们常说爱因斯坦开创了现代宇宙学。科学家对现代宇宙学中的不少问题看法并不完全相同,这样就产生了各种不同的理论。它们都必须经受更多观测事实的进一步检验。同观测结果吻合的理论,将会获得新的生命力;同观测事实相矛盾的,则难免衰落直至消亡。如今,宇宙学依然在朝气蓬勃地发展着,当前能最好地解释各种天文观测结果,从而被大多数天文学家采纳的宇宙学理论,就是著名的大爆炸宇宙论。盖天说地心说日心说大爆炸宇宙论人类对宇宙的认识 为什么说宇宙有限而无边,为什么说宇宙有限而无边宇宙真大,它包容万物,无穷无尽,而现代宇宙学理论却指出宇宙有限而无边,这是怎么回事呢?以我们日常生活的尺度来看,地球已是庞然大物,它的平均半径约6371千米,乘飞机绕地球一圈也得几十个小时。太阳的个头更是大得惊人,它的肚里可以容纳130万个地球。然而,太阳却只是银河系大家庭中的普通一员,银河系里有着千亿颗像太阳这样的恒星,要让跑得最快的“光”横穿银河系,至少也得花上10万年!天外有天,银河系之外还有数不清的像银河系一样庞大的天体大家庭——星系。借助于越来越大的天文望远镜,我们可以看到越来越多、越来越远的天体,目前至少已可以看到100亿光年之外的天体,也就是说,我们目前所能观测到的宇宙大小至少超过100亿光年!然而,我们观测到的宇宙还只是真正宇宙的一部分,受到望远镜能力的限制,我们还看不到宇宙的全貌,还很难确定宇宙究竟有多大。由此看来,我们的宇宙实在已经够大,远远超出我们的想象。但如果我们把宇宙定义成物理上可以理解的时间和空间的总和,它却并非无限大。天文观测表明,星系和星系之间都在彼此远离,而且距离越远,分离速度越快。这一现象,很像我们用力吹一个表面带花点的气球,气球越吹越大时,上面的花点也彼此越离越开。现代天文学研究揭示出,我们的宇宙就很像这样一个正在膨胀之中的气球。既然在膨胀,反推回去就应该在遥远的过去(至少100亿年以上)缩成一点。所以,宇宙很可能诞生于一次超级规模的“大爆炸”,而从一个“点”中产生。虽然我们还不能确知宇宙究竟包含多少物质,但它无论在时间和空间上都肯定不是无限的。但是这样一个有限的宇宙,我们却永远找不到它的尽头在哪里,宇宙没有边缘!怎么理解这种奇怪的现象呢?还是借助那个膨胀的气球吧,假如我们变成一种没有厚度的二维扁虫,注意:在二维扁虫的眼中只有前后左右,而没有上下。那么我们在球面上无论怎么爬,都找不到哪儿是尽头,对于这样一个扁虫来说,气球面就是有限而无边的东西。现在回到立体世界来,由于宇宙物质的引力作用,爱因斯坦的广义相对论已经证明,我们的三维立体世界在宇宙尺度上也是和气球面一样是弯曲的(很难想象是吗,可事实如此),正因为时空的弯曲,如果我们有机会在宇宙中航行,也一样会遇到永远走不到尽头的现象,这就是“宇宙无边”最基本的涵义。关键词:宇宙星系 为什么说宇宙极早期经历过一次暴胀,为什么说宇宙极早期经历过一次暴胀20世纪70年代,大爆炸宇宙论已经成功地解释了遵循哈勃定律的膨胀、氢和氦等轻元素的丰度以及微波背景辐射等观测现象,因而被公认为标准宇宙学模型。但是,它仍然面临一些难以克服的疑难,主要包括:第一,视界问题。天文观测能够达到的最大范围称为视界,其尺度相当于从大爆炸开始起光线所走的距离。视界是事物能有因果联系的最大尺度,它会随宇宙年龄的增长而扩大,越早的时期视界越小,越接近现在视界越大。当宇宙的年龄只有38万年时,视界也就是大约38万光年大小。那个时刻宇宙发生了一个重大变化:在那之前,宇宙中的质子可以和电子结合形成氢原子,很快又会被光子电离成质子和电子,这种复合—电离的过程是可逆的。但到宇宙年龄38万年时,宇宙由于膨胀,温度已降低到3000开,光子的能量减小,已经无法把氢原子电离成质子和电子了。随着电子的减少,光子在传播时就不会再被电子散射,可以“自由”飞行。这些自由的光子就遗留在宇宙中,成为宇宙背景辐射。随着宇宙继续膨胀,这些辐射就变成了今天弥漫在我们周围的微波背景辐射。在地球上看起来,微波背景辐射的光子是从一个以我们为球心的球面上发出来的,这个面称为最后散射面。观测表明宇宙中的微波背景辐射是高度各向同性的,不同方向的温度差仅约1/100?000。也就是说,最后散射面上每个地方的温度都一样。这样就产生了一个矛盾:按理说,在最后散射面所对应的时间,宇宙的视界只有38万光年,这个尺度对应到天球上的张角大约是1°;但最后散射面的立体角有4万多平方度,于是可以分成4万多个相互不发生关联的区域(视界)。这些相互不关联的区域,温度怎么会全都一样呢?第二,平坦性问题。在大爆炸宇宙的模型中,宇宙的几何性质对平坦的偏离是随着宇宙膨胀而变大的。这就像我们瞄准远方的目标射击,如果一开始有一个小的偏差,结果就会有巨大的偏离。我们的宇宙也与此类似,从大爆炸到今天,宇宙的几何对平坦的偏离要增大58个数量级。如果大爆炸之初的宇宙有一点点不平坦,那么到今天就会放大为巨大的不平坦。然而观测表明,今天的宇宙是平坦的,这就要求宇宙在早期必须极其平坦,或者原初宇宙的密度与膨胀速率处处都十分精确地相同,精确到仅在小数点之后第58位才出现偏差。这样的巧合在物理上是十分困难的。第三,结构起源问题。我们今天观测到的宇宙是由星系、星系团、超星系团这样的结构组成的。这样的结构来自于早期的密度扰动。如果你在一面鼓上撒上些均匀的细沙,敲鼓后就可以发现细沙会出现疏密相间的纹路,纹路的尺度与鼓振动的波长尺度相当,这和形成星系的原理类似。要产生星系这样的结构,扰动波长得有几百万光年那么长。然而,按照大爆炸理论计算,在星系形成之初,当时的视界尺度尚小于扰动波所需的尺度,这就使星系等结构无法在视界内形成。这种情况就像你无法在一个比指甲盖还小的鼓上敲出细沙的纹路一样。那么,今天的星系又是怎么来的呢?第四,遗迹粒子问题。物理学中关于各种力的大统一理论预言,在宇宙早期的极高温条件下应该产生大量的遗迹粒子,其中也包括磁单极子。磁单极子只有一个极性,就像电子只带负电荷或质子只带正电荷那样。但我们今天发现的磁性物质,比如磁铁,都有两个极性,即S极和N极。你把一块磁铁掰成两半,它还是有两个极性,不断掰下去直到原子级别,它依然有两个极性,这对世界上所有的物质都是如此。至今我们从未找到过一个磁单极子。这又是为什么呢?暴胀使宇宙变得平坦面对这些困境,美国物理学家古思在1981年提出了暴胀理论。暴胀是指从宇宙诞生之后\(10^{-35}\)秒到\(10^{-33}\)秒之间的一个极早阶段,在那段极短的时期内,宇宙的尺度指数式地膨胀了\(10^{43}\)倍。暴胀可以解决以上的这些疑难。暴胀允许宇宙早期尺度非常小,可以比不经历暴胀的宇宙早期尺度小\(10^{43}\)个量级。在这么小的尺度内,磁单极子的数量就非常少,今天找不到磁单极子也显得很自然。这么小的尺度在视界范围之内,温度、密度等各种物理状态得以通过扩散而均匀。宇宙经历暴胀之后尺度已经超出了视界范围,变成了彼此无法联系的多个系统,但是均匀的性质却留下来了,表现为背景辐射的各向同性,这也解决了均匀性问题。同样,暴胀之前的宇宙尺度非常小,其产生的原初密度扰动也在视界之内。暴胀把这些扰动拉大到星系、星系团和超星系团的尺度,于是宇宙可以形成复杂的结构,这又解决了结构起源问题。暴胀的过程和膨胀的过程不一样(前者由真空能量主导,后者由辐射能量或物质主导),所以在暴胀过程中宇宙原来的不平坦性不仅不会被放大,反而会缩小。于是,即使原初宇宙不平坦,经历暴胀之后也会变得十分平坦。这就解决了宇宙的平坦性问题。由于暴胀理论很好地解决了大爆炸宇宙论原先无法处理的这些问题,而且与观测事实符合得很好,因此已经被绝大多数科学家接受。 为什么说宇宙背景辐射的发现是20世纪天文学的一项重大成就,为什么说宇宙背景辐射的发现是20世纪天文学的一项重大成就1964年,美国贝尔电话公司年轻的工程师——彭齐亚斯和威尔逊,正从事研制人造卫星通讯系统的工作,出乎意料的是,他们通过巨大的喇叭形天线接收到一种无线电干扰噪声。这种噪声在天空中的任何方向上都能接收到,不仅在各个方向上信号的强度都一样,而且历时数月而无变化。难道是仪器本身有毛病吗?或者是栖息在天线喉部的鸽子引起的?他们把天线拆开重新组装,依然接收到那种无法圆满解释的噪声。这种噪声是在微波波段,所对应的实际有效温度为3.5K温度的物体会辐射出这样的电磁波。他们分析后认为,这种噪声肯定不是来自人造卫星,也不可能来自太阳、银河系或某个河外星系射电源,因为在转动天线时,噪声强度始终不变。不久,彭齐亚斯在给一位朋友打电话时提及此事,那位朋友告诉他,一位署名皮伯尔斯的科学论文预印本中提到,根据“大爆炸宇宙学”家的预言,在3厘米波长处应有相当于10K的微波噪声;根据物理学上辐射能量与波长成反比的规律,现今人们如果能观测到(150亿年前)大爆炸的余热,这种辐射就应当是在波长较大的射电和微波波段,而且大爆炸后的残余辐射应随着宇宙的膨胀而充满我们观测的宇宙。皮伯尔斯是美国普林斯顿大学以迪克教授为首的一个科研小组成员。迪克曾于战后从事太阳和月球的射电观测工作,后来从事宇宙学研究。当时他正准备在3.2厘米波长上进行宇宙背景辐射的测量工作,并已开始装置新的灵敏度很高的仪器。皮伯尔斯的那篇论文正是根据迪克的一些观点写出的。彭齐亚斯听到这些信息后,立刻与迪克通了电话,不久,他们便进行了互访。半年之后,迪克小组的仪器建成,并在3.2厘米波长上观测到了宇宙微波背景辐射。经进一步测算,得出辐射温度是2.7K,后来一般称之为3K宇宙微波背景辐射。由此,终于证实了彭齐亚斯和威尔逊在此之前的这一重要发现。这一发现,使许多从事大爆炸宇宙学研究的科学家们获得极大的鼓舞。他们认为,我们的宇宙从最初的高温状态膨胀到现在,已经很冷了,根据计算,大爆炸后的残余辐射量很小,相应的温度大约是6K。而彭齐亚斯和威尔逊等人的观测结果竟与理论预言的温度如此接近,正是对大爆炸宇宙学的一个非常有力的支持!这是继1929年哈勃发现星系谱线红移之后的又一重大的天文发现。宇宙微波背景辐射的发现,为观测宇宙开辟了一个新领域,也为各种宇宙模型提供了一个新的根据。它因此被列为20世纪60年代天文学四大发现之一。彭齐亚斯和威尔逊于1978年获得了诺贝尔物理学奖。瑞典科学院在颁奖决定中指出,这一发现,使我们能够获得很久以前宇宙创生时期所发生的宇宙过程的信息。 为什么说宇宙膨胀在加速,为什么说宇宙膨胀在加速在20世纪即将过去之际,两支观测高红移超新星的国际团队先后发表了一个惊人的结论:宇宙不但在膨胀,而且在加速膨胀!他们凭什么得出这样的结论呢?原来这些科学家观测的是“Ia型超新星”,这类超新星有一个非常好的物理特性,那就是爆发达到顶峰时,其光度基本上是一个确定值。这样,我们就可以将Ia型超新星作为宇宙学尺度上的“标准烛光”。只要看到遥远星系中的Ia型超新星,测量其视亮度,就可以推算出它的距离有多远。这就好比街上的路灯本来都是一样亮的,我们就可以从一盏路灯的明暗推断它离我们有多远。两类超新星的光变曲线两支观测队的天文学家惊讶地发现,用Ia型超新星测得的星系距离要比用哈勃定律的速度—红移关系测得的星系距离大得多,也就是说遥远的超新星要比宇宙均匀膨胀所能到达的位置更远。对此唯一的解释就是宇宙现在比过去膨胀得更快,也就是宇宙膨胀在加速!Ia型超新星形成过程宇宙加速膨胀成为20世纪末最大的科学新闻之一,它不仅为超新星的观测所证实,而且为后来的宇宙微波背景辐射、引力透镜、宇宙大尺度结构等观测所证实。现在知道宇宙加速膨胀大约始于宇宙诞生之后70亿年的时候。最早获得这个结果的三位天文学家荣获了2011年度的诺贝尔物理学奖。 为什么说宇宙起源于一次大爆炸,为什么说宇宙起源于一次大爆炸宇宙是怎么起源的?古今中外几乎没有人不关心这个问题。这方面有许多神话传说,也有人提出了不少假说。美国天文学家伽莫夫于20世纪中提出了一种新的学说,它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从密到稀、从热到冷、不断膨胀的过程。这个过程就好像是一次规模巨大的爆发,简单地说,宇宙起源于一次大爆炸。大爆炸宇宙论是现代宇宙学中最著名、影响也最大的一种学说。大爆炸宇宙论把宇宙200来亿年的演化过程分为三个阶段。第一个阶段是宇宙的极早期。那时爆发刚刚开始不久,宇宙处于一种极高温高密的状态,温度高达100亿度以上,光辐射极强。在这种条件下,不要说没有生命存在,就连地球、月亮、太阳以及所有天体也都不存在,甚至没有任何化学元素存在。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。宇宙处在这个阶段的时间特别短,短到以秒来计。由于整个体系在不断膨胀,结果使温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,宇宙就进入了第二个阶段。这时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素。化学元素就是从这个时候才开始形成的。温度进一步下降到100万度以后,早期形成化学元素的过程就结束了。在这一阶段,宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核,光辐射依然很强,也依然没有星体存在。第二阶段比第一阶段时间长,大约经历了数千年。当温度降到几千度时,进入第三个阶段。这个阶段的时间最长,200来亿年的时间主要属于这个阶段,至今我们仍然生活在这一阶段中。由于温度的降低,辐射减退。宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天所看到的星空世界。我们的太阳系也是这星空世界中的一个成员。这就是大爆炸的大体图景。大爆炸理论刚提出的时候,并没有受到人们的赏识。但是,在它诞生以后的40余年中,不断地得到了大量天文观测事实的支持。首先,大爆炸理论认为所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应短于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。其次,观测到河外天体有系统性的谱线红移,用多普勒效应来解释这种现象,红移就是宇宙膨胀的反映。这符合大爆炸理论。第三,各种天体中的氦含量都很大,大多为30%左右。根据大爆炸理论,宇宙早期温度很高,产生氦的效率也很局。第四,根据大爆炸理论,今天的宇宙温度只有绝对温度几度。60年代天文学的四大发现之一——3K微波背景辐射的发现,有力地支持了这一点。有了这些观测事实的支持,终于使大爆炸理论在众多的关于宇宙起源的学说中,获得了“明星”的桂冠。然而,大爆炸宇宙学也还存在一些未解决的难题,例如星系的起源和各向同性分布等,还有待于进一步的观测和研究,才能得到进一步的结论。 为什么说小行星的轨道是分群的,为什么说小行星的轨道是分群的每本天文书上都这样说:绝大多数小行星都运行在火星与木星轨道之间。这当然是对的。火星和木星与太阳之间的平均距离,分别为1.52和5.20天文单位,它们之间的空隙为3.68天文单位。实际上,小行星们所占的空间范围远没有这么大。小行星比较集中的区域称为小行星带,它大致在2.063.65天文单位,宽1.59天文单位。即使是在小行星带内,小行星也不是随意分布的,一些轨道半长径比较相近的小行星似乎组成某种集团,从而在小行星带内形成某些密集区和空隙。令人感兴趣的是,这些密集区和空隙并不是哪儿都能存在,而是有一定的规律。从统计情况来看,它们的位置恰好是在小行星绕日公转周期与木星周期所构成的简单整数比的那些地方。换句话说,以小行星周期为分子,以木星周期为分母,密集区的主要位置是:1/1、2/3、1/2、2/5、1/3、2/7和1/4等处。这些地方的著名小行星群见下表。这些小行星群告诉我们,它们多数是在小行星带内比较靠近内外边缘的地方。在出现密集区的同时,小行星带内也出现一些空隙,叫环缝。环缝内的小行星明显地减少,它们的主要位置是:1/2、3/7、2/5、3/8和1/3等。小行星带内存在密集区和环缝的现象,是由于小行星在绕日公转时,受到木星摄动的缘故。由此可见,研究这类现象对于探讨小行星乃至太阳系的起源和演化等问题,具有重要意义。 为什么说彗核是脏雪球,为什么说彗核是脏雪球彗星现象给人以十分深刻的印象,只要有一次机会亲眼目睹一颗带着长尾巴的明亮彗星高挂天际,真是一辈子也难忘记。彗星现象也是十分复杂的,说它是变化多端,一点也不过分。不同的彗星在形态上有很大差别,这是可以理解的。即使是同一颗彗星,在围绕太阳公转的不同时间里和处在轨道的不同位置时,形态各不相同;每次回归来到太阳附近和显得活跃时,也不是每次都是一个模样而有不少差异。凡此种种,都与彗核有着密切关系,而有关彗核本质的资料,尤其是第一手资料,是比较难得到的。彗核究竟是怎么样的?大多数天文学家认为所谓“致密核模型说”较为合理。彗星有个致密核,即由紧密状态物质组成的核,这种看法在19世纪就有人提出来了,但缺少有效手段进行验证。有人认为彗核主要是由各种冰冻气体凝固成的冰块,有人则认为是石块。在此基础上,美国天文学家惠普尔于20世纪40年代末,提出了冰冻团块模型。他认为:彗核本身并不存在什么了不起的秘密,它只是个不大的、直径也许只有1公里到几公里的紧密冰冻团块,包含着一些冰冻的气体分子,如二氧化碳、一氧化碳,以及少量的氨和甲烷等,其间则夹杂着大小不等的细尘粒子,包括可能有的重元素微尘粒子和其他物质。它因此而被形象地叫做“脏雪球”。彗核的这种模型后来得到一些学者的改进和发展,又经过数十年的观测、论证,特别是1986年哈雷彗星回归时提供的大量资料,表明脏雪球的论点基本上符合事实。它认为:当彗星运行到比较靠近太阳的时候,太阳辐射的加热作用,使暴露在表层的冰首先得到足够的热量并升华成为气体,紧接着,太阳风又把处于膨胀状态中的气体“吹”散,形成彗发、彗尾,与此同时,细尘粒子也就被带离彗核表面。部分气体分子还被太阳辐射所离解,譬如水分子H2O被离解为羟基OH和原子氢H。彗星探测器对哈雷彗星的探测支持了惠普尔的模型,它发现哈雷彗星的彗核基本上是由不同大小的冰块堆积而成,彗核深处主要是较易挥发的冰块和其他原始物质,周围的水冰包层中则夹杂着硅酸盐和碳氢化合物,最外层则是难熔的碳质层,呈蜂窝状。探测器进行观测时,彗核表面好几处正在不断地向外喷射尘埃和气体,除水分外,其他主要成分是一氧化碳(10~15终)、二氧化碳、碳氢化合物等。彗核的体积约500立方公里,质量大体上在500~1300亿吨之间,其中70%以上为水冰,因此,密度只及水冰的10~40%。它不仅是个较松散的雪球,其脏、黑的程度,超过了人们的想象,反照率只有4~5%,跟煤炭差不了多少。彗星每次回归而走近太阳时,只是表面层被蒸发,内部保持着原先的冰冻状态。它每次只损失比例不大的组成物质,因而它的寿命有可能支持它绕太阳运动好几百圈到几千圈。彗核有自转,周期一般为几个小时。这些,在观测哈雷彗星时都得到不同程度的证实。 为什么说恒星世界里也有“代沟”,为什么说恒星世界里也有“代沟”通过分析太阳的光谱,我们知道了太阳中所含的各种元素的比例。占绝大多数的当然是氢和氦。在天文研究中,其他更重的元素被统称为金属元素。太阳的金属元素中含有较多的氧、碳、氖、铁、氮,少量的硅、镁、硫和极少量的氩、钙、镍等。长期以来,人们一直把太阳当成一颗标准的恒星,以为其他恒星中的金属含量应该和太阳相差无几。但是事实并非如此。银河系中的恒星大致可以分为两类,它们所含有的金属,一类和太阳差不多,而另一类却很贫乏,称为贫金属恒星。因为恒星中包含什么物质取决于诞生恒星的分子云的成分,所以可以很合理地推断这两类恒星形成时的环境是不同的。进一步分析那些富含金属的恒星,发现它们主要分布在银河系的盘上,尤其是在疏散星团或者旋臂上的恒星形成区里。这些恒星中有许多大质量恒星。因为大质量恒星的寿命很短,可以判断这些富含金属的恒星诞生的时间并不会太长。我们把它们称为星族Ⅰ。而贫金属的恒星则基本上分布在银河系的晕中,而且都是年老的小质量恒星,我们称之为星族Ⅱ。星族Ⅱ比星族Ⅰ更早诞生,它们中的小个子恒星一直留存到今天,而那些大个子恒星在诞生不久就匆匆走完了生命历程,通过星风、超新星爆发、行星状星云等形式,将它们制造的金属元素送入星际空间,滋养着剩余的星际介质,从而使得此后生成的星族Ⅰ恒星可以包含丰富的金属元素。所以,把星族Ⅱ比喻成星族Ⅰ的父辈也不无道理。理论上,恒星还应该有它们的祖辈,称为星族Ⅲ。它们是宇宙早期第一批形成的恒星,这些恒星中除了氢和氦,就没有其他任何金属元素。寻找这些爷爷级的恒星可是现今天文学的重要课题哦! 为什么说我们的血液中流淌着超新星的“遗产”,为什么说我们的血液中流淌着超新星的“遗产”宇宙刚刚形成3分多钟的时候,有一个元素核合成的过程。中子和质子结合成氢和氦的原子核,它们的数量分别占总数目的3/4和1/4。随着宇宙温度不断下降,这些原子核会和电子进一步结合成氢原子和氦原子。所以,在宇宙的极早期,宇宙中的元素几乎全都是氢或者氦,最多加上少量的锂。那么比氦和锂更重的元素,比如有机物中的碳、蛋白质中的氮、我们吸入的氧,以及地球上富含的硅和各种各样的金属元素等,都是从何而来的呢?这还得归功于恒星。恒星一旦形成,其内部就是一个温度极高的“大熔炉”,轻元素在里面不断地“熔合”成原子序数更高的重元素,同时释放出能量,与恒星自身的引力抗衡。首先是氢的核反应,聚变成氦原子核。氢耗尽以后,如果恒星内部收缩可使温度上升到1亿开,就可将氦核“点燃”,生成碳和氧。如果恒星的质量足够大,这种递进式的核反应会继续下去。随着恒星内部温度的进一步升高,会依次达到各种元素的“点燃”温度。此后是碳、氧、镁、硅等,更多、更重的元素就此产生了。恒星内部“大熔炉”中的核聚变反应到铁为止。因为在所有的化学元素中,铁原子核的结合能最大,或者说铁是结合得最牢固的原子核。铁无法像氢、氦等元素一样聚变成更重的元素。因此在大质量恒星演化的末期,当其他轻元素燃烧完之后,中央就会留下一个铁核。铁核不能再燃烧,无法提供能量来抵抗恒星自身的引力,因此会向中心剧烈坍缩。如果铁核的质量小于3.2个太阳质量,则当其原子与电子被压缩成中子时,中子简并压会抵抗住自身的引力。此时恒星内核已经不再压缩,而外部的物质还在快速下落,于是发生剧烈的反弹,星体的外层物质被急剧地向外抛出,形成一次超新星爆发。超新星爆发过程中,大量的铁,还有通过中子俘获过程产生的比铁更重的其他金属元素被抛向太空,返回到星际介质中。在后续的恒星形成时,它们会残留在下一代的恒星中,也可能充斥在围绕这些恒星的行星——比如我们的地球中。由于铁是我们人类血液中重要的组成元素,承担着运输氧的重任,所以说我们的血液中流淌着超新星的“遗产”,并不是一种夸张的说法。 为什么说新星不是新发现的星,为什么说新星不是新发现的星晴朗的夜晚,熟悉星空的人们突然发现,在原先没有星星的地方,不知从什么时候开始,出现了一个闪耀的星星,它在一两天内达到最大亮度后,又渐渐地暗淡下去。过去的观测者称之为新星,意思就是新发现的星。我国早在殷代甲骨爻辞里就有这样的记载:“七日己巳夕……新大星并火”,其意思很明白,指的是在己巳年某月初七的晚上,有一颗新的大亮星出现在大火——心宿二,即天蝎座α星附近。在另一块同时代的甲骨文上还有“辛未酘新星”的记录,说的是在辛未年,一颗新星看不见了。这些无疑都是世界最早的新星记录之一,时间大致在公元前14世纪。通过天文望远镜的观测和研究,终于使人们改变了“新星即新诞生的恒星”这一错误看法。尽管如此,现在还是沿用着新星这一名称。其实,新星在未爆发之前,一直就在它那个固定位置上,只是因为它原先太暗,人们根本没有去注意它或者就根本看不见罢了。实际观测表明,一颗恒星从爆发成为新星,变亮而被我们观测到,到亮度逐渐减弱,直到最后变得用望远镜依稀可见或完全看不见,它在天空的位置始终没有变化。20世纪初,英仙座出现了一颗新星,天文学家在观测其光度变化的同时,还仔细地研究了它的光谱变化。研究结果表明,新星现象反映了恒星的突然爆发,即恒星的外围结构以爆炸的方式向外抛射物质。新星爆发时,恒星突然膨胀了几千倍,亮度突然增加9个星等以上。当光度达到极大时,膨胀着的气壳以每秒钟500~2000公里的速度离开恒星。当气壳向外抛射、逐渐散开并消失时,新星亮度便逐渐减弱,经过几个月甚至几年后才恢复到原来的亮度。天文学家通过比较发现,新星在爆发前和爆发后的亮度基本上一致;新星爆发后,一般只损失整个恒星质量的0.1~0.01%。由此可见,新星既不是新诞生的恒星,也不是恒星的“末日”。爆发不止一次的新星称为再发新星,已发现的这种新星数量不多,目前已知的再发新星仅约10颗。近年有理论认为,新星属于密近双星,即非常接近并互相绕转的一对星。在它们的演化过程中,其中一颗星变成体积庞大、密度较低和颜色发红的星——红巨星,另一颗星演变成体积小、密度大、温度较低的热矮星。在引力作用下,温度较高的红巨星气体流向热矮星,被热矮星吸引过来的物质很不稳定,积聚的热量一旦达到引起热核反应的温度,便发生热核爆炸,热矮星成了新星。从现代天文学的角度来说,发现新星已不是什么了不起的事了,因为单单我们自己的这个银河系内,一年中有时会发现好几十颗新星。 为什么说星座的形状实际上是不存在的,为什么说星座的形状实际上是不存在的星图是天文爱好者们经常要参考的工具,那上面除了画出代表明暗不同恒星的大大小小星点之外,一般还把每个星座里主要恒星组成的某种形状,用线联接起来,或像人,或像物,或者像某种动物,等等。这样既增加了阅读星图的兴趣,也为便于认识星座及其主要亮星提供了方便。有些星座及其图形,我们是非常熟悉的,譬如:大熊星座中北斗七星组成的斗形,猎户星座的猎人形象及其两肩两脚和腰带上的共7颗亮星。说实在的,我们用的星图以及想象出来的星座形状,即使将来我们到了月球上,或者到了太阳系的其他行星上,都还是适用的。在月球上或者在火星上看北斗七星,它还是那个样子,因为恒星离我们非常遥远。但是,如果把问题说到底的话,那么,星座的形状是根本不存在的。恒星总的来说都是离得很远的天体,但也有远有近,不尽相同。我们把北斗七星和猎户座那7颗亮星的距离,都写在下面,你就可以一目了然。天枢(北斗一或大熊α)距离:105光年天璇(北斗二或大熊β)距离:78光年天玑(北斗三或大熊γ)距离:90光年天权(北斗四或大熊δ)距离:63光年玉衡(北斗五或大熊ε)距离:68光年开阳(北斗六或大熊ζ)距离:88光年摇光(北斗七或大熊η)距离:210光年最远的摇光和最近的天权,相差147光年。猎户座7颗星的距离彼此差得更大:参宿四(猎户α):520光年参宿七(猎户β):900光年参宿五(猎户γ):470光年参宿三(猎户δ):1500光年参宿二(猎户ε):1600光年参宿一(猎户ζ):1600光年参宿六(猎户κ),2100光年恒星彼此之间离得那么远,远到我们无法分辨清楚哪些近点,哪些更远点。我们看到的只是它们在天球上的投影,在这种不辨远近的情况下,看起来它们组成了各种星座图案和形状,古人则编造了许多星座神话和故事。 为什么说星系团也有“贫”有“富”,为什么说星系团也有“贫”有“富”为了便于研究,科学家把观测发现的星系团编制成星系团表。20世纪中期开始,美国科学家艾贝尔把帕洛玛星系巡天数据中的4000个星系团汇编成红移值直到0.2的近乎完备的星系团总表,成为天文学家们最常用的星系团表。在编制星系团表时,艾贝尔定义了一个“富度”作为星系团的分类标准。“富度”是这样确定的:选定一个星等标准,其数值比星系团中第三亮的星系的星等大2等(即暗6.3倍);然后计数此星系团中小于这个星等标准(即亮于这个星等)的成员星系数量。星系数量多的称为“富”星系团,星系数量少的称为“贫”星系团。艾贝尔进一步根据星系团的“富度”将其表中的全部星系团分为六组,最“贫”的一组,每个星系团的成员星系数目为30~49个,最“富”的一组,每个星系团的成员星系数目超过299个。最“富”的星系团中达到标准的成员数量可达几千个。星系团的“贫富差距”同它们的形成和演化有关,特别是同它们的暗物质分布有关。有1000多个成员星系的后发座星系团是一个富星系团著名的赛弗特六重星系 为什么说星系的运动很复杂,为什么说星系的运动很复杂世间万物无不处于运动之中,各类天体亦是如此,其中也包括庞大的星系。那么,星系处于何种运动状态呢?首先,星系有自转,即整个星系绕着自身的某根轴在转动,类似于地球绕地轴的自转。但星系并非如地球般的单个刚体,它们是由大量恒星以及星际介质由引力维系在一起组成的集合体。因此,星系自转具体表现为星系中众多恒星绕星系中心的转动,但每一个恒星转动的角速度随恒星到星系中心距离的不同而不同。这种形式的自转称为较差自转或较差转动。包括银河系在内的大部分星系都有自转,其中盘状星系(旋涡星系和透镜状星系)的转动速度较大,椭圆星系的转动速度较小。除自转外,星系还在宇宙空间中参与多种形式的整体运动。从太阳所处位置上看,星系的运动主要含两种成分,即系统性的退行运动和星系的本动。星系参与系统性退行运动情况较为简单。在宇宙中任一点的观测者看远处的星系,都会发现它们在远离自己而去。这种退行缘自宇宙大爆炸引起的空间膨胀,其速度大小服从哈勃定律,即距离越远,退行速度越大,因此,这种系统性的退行运动又称为“哈勃流”。例如,较近的室女星系团距离为6200万光年,退行速度约1200千米/秒;距离为32.6亿光年的长蛇II星系团,退行速度高达60?000千米/秒。相比之下,星系本动的情况则要复杂得多。星系的本动,指单个星系的本身运动,其速度(包括大小和方向)因星系而异,具体情况取决于周围其他星系的引力作用。在许多地方,星系的空间分布“杂乱无章”,星系本动速度的大小和方向也就各不相同,用数学语言来表述就是“随机分布”,没有什么规律。但是,倘若在一个区域内存在某种质量巨大的天体系统,如星系团或超星系团,那么该系统巨大的引力作用就会使附近大批星系的本动速度呈现一定的规律性,即表现出一致趋向该大质量天体系统的运动。正因为如此,仔细分析星系本动的规律,便可发现这种局域性的大质量天体系统,并进而探究其性质。1988年,英国天文学家林登贝尔等人分析了400个椭圆星系的本动速度,结果表明这些星系的本动呈现两种系统性变化趋势:其一是趋向室女星系团中心的运动,其二是朝向半人马座中某一点的运动。趋向室女星系团中心的运动,是因为室女星系团的引力,使周围星系的运动偏离了哈勃流。而朝向半人马座中某一点的运动,则说明那个方向上必有一个区域集聚了大量的物质,或者说集中了大量的星系团(包括其中的暗物质),人们将其取名为“巨引力源”。巨引力源的总质量估计为太阳质量的\(5×10^{16}\)倍,超过银河系质量的35万倍。其造成的星系对哈勃流的偏离更为明显。巨引力源的距离约为2亿光年,比室女星系团远得多,但它所引起的星系本动速度接近600千米/秒,而室女星系团引起的星系本动仅为约250千米/秒。巨引力源的位置恰好处于银道面附近,由于星际消光非常严重,直接观测颇为不易,但通过对星系运动状态的分析,仍然可以探知它的存在。上面所讨论的对象是“场星系”即不隶属于星系团的星系。对于星系团内的星系(称为团星系)来说,运动状态也许更为复杂,因为除了参与星系团的整体运动外,团星系个体还在星系团内部作相对运动。星系团会有缓慢自转,表现为团内星系绕着星系团中心在转动。但是,不同星系在团内的运动速度并非“步调一致”,而是略有不同,这就是说团内星系之间有相对运动。全部团星系相对运动速度的大小通常用弥散速度来衡量。一般来说,星系团的范围越大,或者团内星系的个数越多,团星系的弥散速度也越大;小星系团内星系的弥散速度约为250~500千米/秒,而大星系团内星系的弥散速度可高达2000千米/秒。星系团的整体运动,也含有服从哈勃定律的哈勃流运动和团的本动两种成分。由于哈勃流运动的规律是距离越远,退行速度越大,因而对于非常遥远的星系团来说,团的本动相对于哈勃流并不占主要地位,但近星系团的本动速度可以很明显,甚至可以超过哈勃流的速度。 为什么说星际空间尘土飞扬,为什么说星际空间尘土飞扬在银河系里,恒星与恒星之间的距离非常遥远。平均来说有3~4光年,就像是相隔了几千千米的两个足球。如此广袤的星际空间里,是否只有无尽的空虚呢?答案是否定的。当我们仔细注视银河的时候,会发现有一条边界模糊的不规则阴影,贯穿了整条银河。这就是弥漫在银盘各处的尘埃。星际尘埃的温度很低,只有十几开到一二百开,所以它们不像恒星那样发出可见光,而是在明亮的银河背景前面,显现出它们的“剪影”。尘埃本身也有自己的“热辐射”,只是辐射集中在波长很长的波段上,从十微米到几百微米,就是我们平常所说的中、远红外线。在这个波段上,恒星早已黯淡无“光”了。如果我们用红外波段去观察银河系,就会看到这样一幅图景:到处都是弥漫的、分布不规则的尘埃,像是疏密不一的云块,也像是被风扬起的沙尘。远处天体发出的光穿过星际物质时,蓝光比红光更多地被尘埃吸收和散射,造成星光偏红三类不同的星云尘埃大多数集中在银道面附近,虽然密度极低,平均每立方米只有几个尘埃粒子,但是从我们太阳系看过去,整个银盘上的尘埃足以累积成一条浓密的尘埃带。尘埃颗粒的大小不一,平均来讲只有0.1微米。它们的成分主要是碳、氮、氧、硅等元素构成的硅酸盐、石墨等分子,以及水和微量的氨、甲烷等混合而成的冰状物。随着观测的深入,还发现了越来越多的复杂有机分子。20世纪30年代以来,天文学家先后在尘埃中发现了甲基分子、氰基分子、羟基分子和一氧化碳分子。20世纪70年代以后,随着观测技术大幅度提高,更多结构复杂的大分子被发现。其中最有名的要数多环芳香烃(简称PAH)。它们是含两个以上的苯环(碳原子构成的六元环)结构的有机化合物。由于温度很低,这些分子都以固态的形式存在。PAH有一个非常好的观测特性,它在几乎所有的红外波段上都有特征发射线,比较容易辨别;而且PAH在尘埃中到处存在,常常被天文学家作为尘埃分布的示踪源。尘埃是以固体形式存在的,而在星际介质中,比尘埃更多的是氢和氦等元素组成的气体。温度高的以离子形式存在,温度较低的以原子的形式存在,而温度低至几十开时,就以分子气体的形式存在。分子气体虽然总量不多,但一般是以云团的形式聚集在一起,形成分子云。分子云中通常还混杂着大量的尘埃。在某些局部,分子云的密度高出物质平均密度几十倍,形成一个相对来说区域不大但很密集的云块,这就是观测上所说的星云。星云本身不发出可见光,而且其中含有大量的尘埃,所以有可能在远方恒星的背景上看到云块的阴影,我们称之为暗星云;有些星云附近或者云中有一些很亮的恒星,星云因反射这些恒星的光而被我们看见,称为反射星云;如果这些亮星的温度很高,能够发出能量很高的光子,星云还有可能在它们照射下受激发光,成为发射星云。严格来说,这些由分子云构成的星云应该称为弥漫星云,它们通常是恒星的诞生地,也被称为是恒星的摇篮。而另外两种常见的弥散天体——行星状星云和超新星遗迹,虽然也被称为星云,实际上却是恒星演化末期的产物,和弥漫星云是两类完全不同的天体。 为什么说是暗能量加速了宇宙膨胀,为什么说是暗能量加速了宇宙膨胀一般的物体膨胀后,会有一种收缩的趋势。比如一个气球,把它吹胀后一旦放开,就会缩回去。这是由于气球的外皮在吹胀时储存了势能,在外力去除后就会释放出来,把气球拉回原样。宇宙也类似,只不过让宇宙收缩或者减速膨胀的力量是由引力提供的。当宇宙膨胀时,物体就相当于逆着引力方向被扔出去,这时引力会让宇宙的膨胀减速。但是现在观测到宇宙的膨胀非但不是减速,而是加速的。那么必定有一种力量,起到了和引力相反的作用。目前,科学家还不知道这种力量到底是什么,而且也测量不到,因此干脆称之为暗能量。虽然不知道暗能量到底是什么,科学家还是可以描述它的主要性质。它应该均匀地充满整个宇宙,与宇宙的体积成正比,并具有负压力的特性。通常物质系统具有的都是正压力,随着体积变大,往外膨胀的力逐渐变得小于收缩的力,于是膨胀停止并收缩。暗能量的负压力则不然,体积变大,膨胀的力反而会大于收缩的力。如果暗能量具有负压力的特性,宇宙膨胀加速就自然得到了解释:宇宙膨胀时,宇宙空间体积随之增大,暗能量的压力变强;与之相反的是,宇宙空间尺度越大,阻止宇宙膨胀的引力越小。一个变大一个变小,造成了宇宙膨胀的加速。所以暗能量应该起着一种反引力或者说斥力的作用。那么暗能量应当有多强呢?根据2013年的最新测量结果,暗能量占宇宙物质-能量密度的68.3%,而暗物质和普通物质分别占26.8%和4.9%(普朗克卫星数据)。也就是说,95%的宇宙是由看不见的物质和能量组成,难怪有人称它为暗宇宙。那么,暗能量到底是什么呢?物理学家提出了一些模型,但是迄今没有一个能令人完全信服。其中最简单的一种解释就是真空能。简言之,就是真空具有的能量。按现代量子物理学的不确定关系,真空本身并不平静,充满着瞬时存在又瞬时湮灭的虚粒子,这些幽灵般的粒子随机地产生和消失,并对周围发生细微的影响。因此,在量子物理学看来,即使是真空系统,也具备最低的能量,这种能量称为零点能,也就是真空能。真空具有的这种能量会产生引力,同时也会产生压力。在宇宙尺度上,真空的压力与引力产生的综合效应是一种斥力(或者说负引力),这正好符合暗能量的特性。真空产生的斥力大小和其能量密度有关。按量子场论推算,我们这个宇宙的真空能密度为\(10^{116}电子伏/厘米^3\),但是我们实际测量出的只有\(10^{-4}电子伏/厘米^3\)。也就是说实际真空能密度比理论预言的小120个数量级!假如说真空能真的是暗能量的话,那么必然有一种与真空能“等效”的什么机制,对真空能密度起了“抵消”的作用。这就好比在100层高的楼上踏入一个电梯,我们之所以感觉不到楼板的高度,而只感觉到电梯与楼板间的落差,是因为电梯升到了100层,“抵消”了楼的高度。与真空能等效的是什么呢?今天,大部分科学家认为引力场方程中的“宇宙学常数”是最好的候选者。宇宙学常数最初出现,是爱因斯坦为了使宇宙静止而“硬加”进来的,一开始它就没有任何物理意义,所以获得了这么古怪的名称。后来人们发现宇宙是膨胀的,加入宇宙学常数就被认为是错误的。爱因斯坦也曾一度后悔过。但今天看来,宇宙学常数和万有引力常数G、光速c类似,是我们这个宇宙的一种基本属性。它很可能不为零,而且是正的,好起到抵消真空能的作用。不过,为了解释宇宙的加速膨胀,宇宙学常数必须与真空能相互抵消掉前面120位数字而只留下极其微小的尾数。这实在是一件太巧太偶然的事,以致令人难以置信。不过,不管怎样,这还不失为一种简单而有魅力的解释。爱因斯坦要是知道他提出的宇宙学常数还有这样的物理意义,一定会欣喜若狂! 为什么说月亮在逐渐远离地球,为什么说月亮在逐渐远离地球月亮相伴地球月复一月地旋转了几十亿年,这对形影不离的伙伴组成了太阳系一道独特的风景线。由于月亮是离地球最近的一个自然天体,人们对月亮的运动已研究得非常仔细,哪怕有一点点微小的变化都会被测量出来。200年前,天文学家就根据日月食的资料发现月亮绕地球旋转的轨道在逐渐变大,也就是说月亮在慢慢地远离地球。现代的精密观测证实了这个观点,并且计算出,近年来月亮正以每年3厘米的速度在远离地球!是什么原因使月亮逐渐远离地球的呢?原来是月亮的潮汝作用在作怪。月亮的引力在地球表面海洋上引起了潮汐,潮汐的传播方向与地球自转方向相反,它与洋底的摩擦使地球自转速度变慢。当然,这是一个非常小的量。“地一月系统”要保持角动量平衡,地球自转减慢所损失的角动量就转移到月亮的轨道运动上去了。结果使月亮公转速度加快,随之离心力也加大,月亮就逐渐被推离地球。事实上这个现象已持续了几十亿年,30亿年前,月亮离地球的距离只有现在的一半!人们也许要担心,月亮会不会逃离地球,而不再与地球相伴?我们说不会。因为如果一旦地球的自转速度减慢到与月亮绕地球的公转速度一致,此时,在海洋上潮汐的传播就会消失,促使地球自转变慢的这个因素将不复存在,月亮离地球的距离就再不会增加了。关键词:月亮潮汐地一月系统 为什么说月球正面和背面有很大差别,为什么说月球正面和背面有很大差别月球离地球最近,可是,地球上的人们在过去久远的年代里,却始终未能见到它的全貌。月球像一个怀抱琵琶半遮面的美女,一直不敢把另半面“脸”袒露出来。直到1959年10月7日,苏联发射的“月球3号”飞行器,飞临那隐藏着的背面,拍下了月背的照片,从此天文学家才得以统观月球的全貌,绘制全月球的月面图了。月球背面与正面有很大的差别。月背也有叫作“海”的低洼广阔平原,但所占面积很小,而环形山则比正面又大又多。月背的地势比正面显得更加错综复杂、崎岖不平,在更大程度上展现出地形构造的大陆性。已命名的月球海共有22个,绝大多数都在正面,而背面勉强可以数得上的只有3个海,那就是莫斯科海、智海和东海,而东海的位置又介于正背两面之间。此外还有些环形结构,按它的形状和规模都可与月海相提并论,只是底部未被暗黑色物质所充填,而是可以看到一些小环形山,因此不能直称它为月海,只好叫它“类月海”。再有,在真正可称得起'‘海”的周围,却具有双层的或三层环壁,像著名的莫斯科海,在它的底部确实铺展着黑色的熔岩物质,但它又被双层的环壁所环绕,看起来是介于“海”和环形山之间的一种结构,所以也有人叫它“环形山海”。月背的环形山比正面要密集得多,它们那种别具一格、山环重叠的形式,也实为正面所罕见。比如有的大环形山中,还有从中心向外分布着一连串的小环形山。月球背面巨大的环形山比比皆是,月球正面的最大环形山直径达295公里,已经够大的了,可是月背的环形山有的直径500公里,甚至还有直径达到600公里的,也不算稀奇。由于月球表面密密麻麻地分布着环形山和海这些大小不等的坑穴,于是看上去它便有了一种瘢痕累累的模样。月球正面月壳一般厚60公里左右,而月背月壳要厚得多,最厚处达150公里。最长和最短的月球半径全在背面,前者比平均半径长4公里,后者则短5公里。根据登月考察发现,最老的月球土壤年龄为46亿岁。也就是说,月球可能是在46亿年前诞生的。而在距今大约40亿年前,月球发生了一次大规模的岩浆活动,形成了月面的陆地,月海则是由后来的大陨星撞击而成,所以月海较年轻。另外,在月球历史上发生重大撞击事件的时候,撞击物体曾穿透月球正面的壳层,有过大面积的熔岩泛滥而形成了较多的月海,而月球背面的情况刚好相反,因此海较少。由此可见,月背比正面更好地保留了古老年代的地质和地貌,两者之间才有了很大的差别。 为什么说有些星系特别活跃,为什么说有些星系特别活跃我们的银河系是一个相对安静的星系,当太阳落下后,我们就会迎来静谧的黑夜。但在另一些星系里的居民却很有可能看不到黑夜。即使它们所绕转的恒星从地平线上落下,夜空依然会被来自遥远恒星或星系中心的光芒所照亮。它们所在的星系,就是“星暴星系”,或是“活动星系”。“星暴星系”是指恒星形成活动很剧烈的星系。星暴星系往往呈现蓝色,这是因为星系中有许多大质量的蓝色亮星。这些蓝色亮星是在最近不很长的时间段(如10亿年)内形成的。10亿年对于人类很长,但相对于星系的演化则是很短的时间,在这样短的时间内恒星大批形成的现象称为星暴,仿佛此类星系成了恒星“暴发户”。如果地球处于这些星系中,我们就会经常在夜里看到和满月差不多亮的超新星,大质量蓝星喷出的粒子流也会使大气层中出现极光现象,使得黑夜亮如白昼。“活动星系”则是另一种呈现蓝色的星系。但它的颜色不是来自星系中的恒星,而是来自星系中心。活动星系的中心区有一个特别亮的点状辐射源,称为活动星系核。活动星系核的基本特征是非常明亮,核区光度甚至超过整个星系;很多活动星系有快速而又剧烈的光变,光变周期小于1年。这说明活动星系核发射区的尺度非常小,只在光年的尺度。还不到母星系直径的万分之一。如果把母星系比作一个操场的话,核区的尺寸还不及乒乓球大小!活动星系的发现史最早可追溯到1943年,它们又可进而分为若干类,不过由于历史的原因,分类显得有些混乱。早期有的按发现人的姓名分类,如美国天文学家赛弗特发现的一类活动星系被称为赛弗特星系,苏联天文学家马卡良发现的称为马卡良星系;有的根据其最早发现的天体名来分类,比如蝎虎天体,就因为首先发现的这类天体是蝎虎座中一个光变剧烈的天体,因此而得名。后来发现上述这些天体很多是同一类星系。因此更合理的是依据主要观测特征来分类,如有强射电辐射的可称为射电星系,能发出强红外辐射的可称红外星系,有强X射线辐射的可称为X射线星系,观测表象如恒星状的称为类星体,光变剧烈的称为耀变体等。一个活动星系有时可归入一种以上的类别,如射电类星体3C273的X射线辐射流量高达\(1.5×10^{39}\)焦/秒,比它在所有其他波段的辐射总量还要大,所以它同时也被分类为X射线类星体。 为什么说木卫二上可能有生命,为什么说木卫二上可能有生命1979年3月,当美国发射的“旅行者号”空间探测器飞越木星近空时,曾经意外地发现木星的第二颗卫星——木卫二具有非常奇特而与众不同的外貌,它并不是像许多固态天体那样,有着千疮百孔的陨星撞击坑,而是分布着许许多多纵横交叉犹如一大堆乱麻般的条纹。这是什么?经过进一步研究,人们终于明白,原来木卫二有一个由厚厚的冰层构成的外壳,而这些纵横交叉的条纹便是冰壳反复破裂形成的裂缝。这些裂缝有的宽数10千米,长达上千千米,深100~200米。更有意思的是,人们还注意到,这些乱麻般交叉的裂缝具有褐色的基调,与其周围颜色较浅的部分相比,显得格外分明。对这种褐色物质所作的光谱分析表明,它们很可能是有机化合物的反映。大家知道,生命是由有机物组成的。木卫二冰壳裂缝周围可能存在着有机物,使人们对在那里可能存在生命充满了期望。更令人兴奋的是,一项来自地球本身的发现,也大大鼓舞着人们在木卫二上找到生命的信心。原来,在地球南极有一些常年冰封的湖泊,极地微弱的阳光在透过上部厚厚的冰层以后,到达湖底的阳光已是微乎其微。然而,当人们潜入这冰冷的黝暗的湖底时,却意外地发现那里生活着一大片蓝绿藻,它们就靠那微弱的阳光生活。木卫二尽管离太阳远、温度低、阳光弱,但并不比南极冰湖下的环境差。而且由于自转和公转耦合的关系,它有长达60小时的白昼。因此,在木卫二上,一些冰壳裂缝刚刚破裂开来的地方,就有可能接受到较充足的阳光,从而使生命有可能在那里繁殖生存。一直到若干年后,当裂缝重新为厚厚的冰层所覆盖,生命也将暂时潜伏起来,等待另一次机会。“旅行者1号”探测木星当然,以上所述只是一种推测,木卫二究竟有没有生命,还要等待人们去实地考察。关键词:木卫二 为什么说木卫二上有海洋,甚至可能有生命,为什么说木卫二上有海洋,甚至可能有生命当导线位于随时间变化的磁场中时,会产生感应电流,它们反过来又能产生可以被探测的磁场,这就是在安检时使用的金属探测器的工作原理。利用同样的原理,美国航空航天局的“伽利略号”木星探测器“看”到了木卫二上的带电导体层,而其最可能的解释便是木卫二在其冰壳之下拥有一个含盐的、全球性的海洋。木卫二的内部结构在木卫二的海洋中,由热力钻机释放出探测器,探测可能存在的热液喷口(想象图)木卫二的大小与月球相似,在成分上则和地球极为相像。但其表面为一个巨大的冰层所覆盖,厚度从几千米到数十千米不等。由木卫二环绕木星的特殊轨道所引发的引潮力会使冰层破碎,形成布满其表面的裂缝。它同时还会对木卫二的岩石核心进行潮汐加热,这也许会产生足够的热量在木卫二冰冻的表面下维持一个液态的海洋。如果这一海洋能延伸到它的核心,那么黑暗海底的热液喷口就能够提供可以供养微生物甚至虾体型大小的食肉动物所需的营养物质。不过,要想一探究竟的话,第一步就是要凿开木卫二表面的冰层。为此科学家正在设计一个钻孔机,希望它能在计划于2020年实现的木卫二探测任务中把人类的视野带入前所未见的木卫二冰下世界。这个形如鼹鼠的热力钻机会释放热量来融化冰,并通过转动钻头上的刀片来清除石块等残渣。它会被安装到一个撞击器上,后者会把它带往木卫二的冰面。与使用机器人软着陆进而开始钻孔不同,撞击器要简单、廉价得多。在撞击器撞上木卫二之后,热力钻机会被释放出来。然后它开始钻探。任何想寻找木卫二上生命迹象的探测器都必须深入它的冰层至少2米以上,因为在这个深度有机物才能免于强辐射和粒子的轰击。热力钻机计划钻到冰面以下10米深处,对那里的物质进行采样。4个最大的木星卫星 为什么说木星的4颗伽利略卫星表面很不相同,为什么说木星的4颗伽利略卫星表面很不相同望远镜发明之后的第一批天文成果之一,是伽利略在1610年发现的木星的4颗最大卫星,一般把它们统称为伽利略卫星。在此后的3个多世纪当中,天文学家一直猜不透它们的表面情况究竟如何,更不要说其物理性质、内部构造等问题了。因为,即使是在很好的观测条件下,用口径很大的望远镜进行观测,它们也只是些星点子。到目前为止,太阳系里已经发现的卫星超过60颗,其中直径在3000公里以上的大卫星有7颗,而4颗伽利略卫星全部当选,木卫三最大,直径5200多公里,远大于水星和冥王星。人们不无理由猜测,伽利略卫星也许从表面到本质有许多相同或类似之处。20世纪70年代末,行星探测器为我们揭示了不少有关它们的秘密。它们似乎可以分成两组:木卫一和木卫二的直径和密度都与月球不相上下,说明它们基本上都是富含硅酸盐的岩体结构;木卫三和木卫四的体积大,密度却不大,表明它们含有富含硅酸盐的核之外,外层有着大量处于冰冻状态的水、氨和甲烷等,两者的比例约为1与6之比。差异更大的是这4颗伽利略卫星的表面。木卫一:最使科学家惊讶的是它剧烈的火山活动。由于存在着硫磺及其化合物的缘故,表面呈橙红色。探测器发现至少有9个火山处于不同的活动状态,有1个正在猛烈地喷发,把一些气体和固体物质抛到了450公里的高度,喷发速度超过每秒0.4公里,而地球上的这类喷发,速度一般都不超过每秒0.1公里。在地球之外的天体上发现火山喷发,这在太阳系的历史上还是第一次。此外,还发现许多热点,约占卫星总面积的1%,它们可能是由熔岩湖或由稍冷表层覆盖着的液态硫等造成的;以及数以百计的死火山口,直径都在20公里以上,地球上这么大的火山口也许只有15个左右。由于火山活动,喷出物就不断地在表面上进行堆积,使表面形态发生变化,其速度之快远远超出我们的想象,木卫一的表层可能因此而被更换过好几次了。总的说来,它的表面还是比较平坦的。木卫二:表面的最大特征是到处都有纵横交错的条纹状结构,非常清楚,非常有趣,谁见了都会想起画着火星“运河”的那些图。表面十分平坦,既无高地,也无盆地,黑色条纹是它明亮冰层外壳上的黑色裂缝。冰层有多厚?有各种不同的估计,从几百米到几十公里,甚至更厚些。木卫三:表面大体是冰和岩石的混合体,岩石主要由硅酸盐组成,没有明显的高山和盆地,有不少山脊和峡谷的标志,有的宽达数公里到数十公里,垂直高度达好几百米,非常壮观。有不少环形山,比较密集在表面暗黑的部分,这里实际上是地质年龄最古老的区域。明亮区域比黑暗区域要年轻些,可以看到有着一系列地质活动的痕迹。木卫四:表面最引人注意的是环形山特多,不仅在4颗伽利略卫星中是首屈一指的,比起以环形山多而著称的月球来,有过之无不及。环形山多而山口没有遭到破坏,表明表面的地质年龄比其他3颗卫星都大。表面的一个很大特征是带同心圆环的大盆地,其中间部分直径约600公里,最外层同心环的直径竟达2600公里!有的同心环盆地放射出奇特的亮光,说明那里存在着一定厚度的冰层。4颗伽利略卫星为我们提供了非常丰富的表面特征资料,它们所传达的信息将有助于对木星系乃至整个太阳系天体起源和演化的认识。 为什么说木星系像个小太阳系,为什么说木星系像个小太阳系木星是太阳系里最大的一个行星,也是拥有最多卫星的行星之一。它的体积比地球要大上1300多倍,质量则是地球的318倍,真不愧为太阳系行星中的老大哥。早在17世纪初,伽利略通过望远镜发现木星最大的4颗卫星的时候,就既疑惑又惊讶地把它们看作是太阳系的缩影。20世纪50年代初以前,已先后发现的木星卫星有12颗;目前已知木星共有16颗卫星,可说是个名副其实的“小太阳系”。如果按表面的地质活动情况来排列,4颗最大的木卫中,以木卫一最活跃,地质年龄最轻,木卫二的地质年龄稍长,而木卫三和木卫四又一个比一个地质年龄更老些。奇妙的是,这几颗卫星的密度跟太阳系的各行星一样,也随着同中心天体——木星的距离增大而依次减小。更加令人惊异的是,最靠近木星的5颗卫星,即木卫五和渐远的木卫一、二、三、四,它们同木星之间的平均距离,也表现出与提丢斯一波得定则相类似的规律性,即相邻两卫星轨道半长径的比值,4个中有3个都很接近1.60,只有木卫五与木卫一之间的比值稍大,为2.33。统观木星系某些方面还真像个小太阳系,但很明显它又缺乏作为太阳系的条件。这主要因为木星的温度与太阳相比还相差太远,木星的质量比起太阳来也实在太小,在木星的内部不可能产生像太阳核心那样的原子核聚变。 为什么说海卫一是一颗很特别的卫星,为什么说海卫一是一颗很特别的卫星在海王星的14颗卫星中,海卫一是最大的一个。1846年发现海王星之后17天,英国天文学家拉塞尔就发现了海卫一。它的直径约2710千米,距离海王星35.5万千米,比月球到地球还近。海卫一公转一周只需5.88天,比月球跑得快多了。如同我们的月球总是以同一面对着地球那样,海卫一也总是以同一个半球朝向海王星。海卫一最显著的特征是它的公转方向同太阳系中其他所有的大卫星——包括月球——的公转方向相反,也同行星的公转方向相反。这在天文学上称为“逆行”。目前海卫一的公转轨道正在不断缩小,依此推算,几千万年后它有可能会陨落到海王星上。海卫一还有一点也很奇特:它很寒冷,表面温度约为-235℃,但在地质上却相当活跃,有着类似于活火山那样的间歇喷泉。喷流有时高达8千米,差不多有珠穆朗玛峰那么高,喷出的是气体氨、冰晶,还有一些有机化合物和岩石。 为什么说海王星是“在笔尖上发现的新行星”,为什么说海王星是“在笔尖上发现的新行星”300多年前,英国科学家牛顿发现了万有引力定律。用它来计算行星的运动,人们可以准确地预告火星、木星、土星等行星在天空中的位置。但是用同样的方法推算天王星的位置,却老是跟观测结果不大符合。天文学家为这件事伤透了脑筋。于是有人怀疑,万有引力定律是不是不灵了?但更多的人认为:万有引力定律是经得起考验的,对天王星也同样适用。看来,一定是在天王星轨道外面还有一颗尚未露面的行星,在用自己的引力影响天王星的运动。这颗同天文学家“躲猫猫”的行星离我们比天王星还远,看来一定很暗弱,想在茫茫星空中找到它可不是容易的事情。然而,谁也想不到竟有两位年轻人各自独立地攻克了这个难关。他们不是用望远镜,而是用笔和纸找到了这颗遥远的行星。这两个年轻人就是法国人勒威耶和英国人亚当斯。1841年7月3日,剑桥大学22岁的学生亚当斯在日记中写道:“拟在获得学位后立即着手研究天王星运动的不规则性,以查明它是否起因于天王星外面一颗尚未发现的行星的干扰。”在法国,勒威耶受巴黎天文台台长阿拉戈的启发,在1845年挑起了研究天王星运动反常的重担。两位年轻人开始了一场有趣的科学竞赛,更有趣的是他俩谁都不知道在别的国家还有一个跟自己竞赛的对手。1845年10月,亚当斯经过将近两年的计算,满怀希望地把研究结果送给英国皇家天文学家艾里。但是,艾里没有认真对待。亚当斯留下的那份报告,就一直躺在艾里的抽屉里。1846年6月,勒威耶完成了自己的计算,并把论文寄给欧洲一些重要的天文学家。艾里也收到了勒威耶1846年6月发表的论文。他发现这同亚当斯早先的计算结果几乎完全一致!于是他请剑桥天文台台长查利斯赶快用天文望远镜进行搜索,但是查利斯的工作进行得十分缓慢。当年9月23日,德国柏林天文台的天文学家加勒收到勒威耶请求用天文望远镜进行搜索的来信。当天晚上,加勒就和助手达雷斯特一起把望远镜指向勒威耶指定的那片天空。在宝瓶座中,他们果然找到了这颗“躲猫猫”的行星,与勒威耶预言的位置只差1°左右。第二天晚上,他们再次核对,证明自己的发现正确无误。9月25日,加勒写信给勒威耶,宣布了这个激动人心的消息:“您给我们指出位置的那颗行星是真实存在的。”加勒直到那时,艾里才后悔自己不该怀疑亚当斯对海王星位置的推算和预告。查利斯也很懊丧:两个月来他已经两次记录下这颗新行星的位置,却没有及时分析,而把它错当成恒星了。阿拉戈建议将新行星命名为“勒威耶”,但是勒威耶谦虚地拒绝了。根据用希腊神话人物命名行星的惯例,人们用大海之神的名字纳普顿命名了这颗新行星,汉语中定名为“海王星”。它略带蓝色,和大海的颜色正好相配。英国的维多利亚女王为了表彰亚当斯预告新行星的贡献,打算向他授予爵位。但是,亚当斯婉言谢绝了。他说:“这是科学巨人牛顿曾经获得的荣誉,我同牛顿是无法相比的。”亚当斯和勒威耶各自从笔尖上发现了海王星,为共同的事业做出贡献,后来成了好朋友。海王星同太阳的距离,是地球到太阳距离的30倍。它在自己的轨道上绕太阳公转一周需要花费164.8年。从1846年被发现直到2011年,海王星正好绕太阳转了一圈。 为什么说海王星是在数学家的笔尖下发现的,为什么说海王星是在数学家的笔尖下发现的直到200多年前,人们还以为太阳系里只有6颗大行星,土星便是离太阳最远的一颗行星了。一直到1781年3月,才由威廉·赫歇尔用自制的望远镜发现了一个太阳系家族的新成员,那就是天王星。天王星被发现后,人们都想一睹为快,掀起了一股观测天王星的热潮。时隔不久,天文学家就发现,地球的这位“新兄弟”是一个性格很别扭的行星,别的大行星都准确地遵循着由牛顿万有引力定律推算出的轨道绕太阳运行,唯有天王星显得有点不安分,时时会有“越轨”的现象。天文学家设想,在天王星的外面,一定还有一颗未被发现的行星,正是这颗尚未露面的行星的引力,“扰乱”了天王星的轨道。这颗未知的行星既然比天王星还要遥远,它的光亮一定非常微弱,在茫茫星空中要找到它无疑像大海捞针,涉及的未知因素太多,难度极大。然而,“初生牛犊不怕虎”,19世纪40年代,有两个年轻人几乎同时攻克了这道难关。他们没有使用最先进的天文望远镜,而只用笔和纸就找到了这颗遥远的行.星。他们就是法国的勒维耶和英国的亚当斯。1845年10月,26岁的英国剑桥大学学生亚当斯,经过整整两年艰苦的运算,首先得到结果,算出了那颗未知行星的空间轨迹,并马上把结果送到英国格林尼治皇家天文台台长艾里的手中。可惜,亚当斯时运不济,这项里程碑式的工作并未得到权威的充分重视,论文被束之高阁,没有及时地加以观测验证。相比之下,法国人勒维耶则幸运得多。1846年8月底,这位36岁的年轻人也完成了计算。他把计算结果分别寄送给欧洲大陆的几个天文台,请求他们帮助进行观测验证。9月下旬,德国柏林天文台的天文学家加勒在收到信的当晚,便在勒维耶所指的天空位置上找到了这颗新行星。后来人们用希腊神话中大海之神的名字命名了这颗行星,中文就叫“海王星”。海王星的发现,生动地证实了开普勒定律和牛顿万有引力定律的正确性,体现出科学理论预言未知事物的无比威力。正如一位科学家所说:“除了一支笔、一瓶墨水和一些纸张外,再不需任何仪器就预言了一个未知的遥远星球,这样的事情无论什么时候都是极其引人人胜的。”勒维耶和亚当斯从笔尖下发现了海王星,他们的名字被永远列入天文学的史册之中。关键词:海王星天王星 为什么说火星像是一个“袖珍的地球”,为什么说火星像是一个“袖珍的地球”在太阳系中,火星是地球轨道以外的第一颗行星,它是地球的近邻。火星最靠近地球时,彼此相距5600万千米,约为月地距离的150倍;最远离地球时,彼此相距约4亿千米。火星的直径是6770千米,约为地球直径的53%,其表面积差不多有15个中国那么大。火星的质量约为地球的1/10,其表面的重力仅为地球表面重力的1/2.6,因此在火星上发射宇宙飞船要比在地球上发射更容易。火星自转一周约需24小时37分钟,所以那里的一昼夜只比地球上的一昼夜长半个多小时。在火星上,同样可以看到群星东升西落。地球绕太阳公转一周所需的时间,就是地球上的一年,约为365.24天。火星同太阳的距离约为日地距离的1.5倍,它绕太阳公转一周所需的时间,就是一个“火星年”,其长度等于地球上的1.88年,即地球上的687天,这相当于668.6个“火星日”。因此,在火星上一年之中可以看到668次或669次日出日落。地球的自转轴并不恰好垂直于地球的公转轨道平面,而是倾斜了约23.5°。自转轴与公转轨道平面的夹角为66.5°,由此导致了一年的四季变化。火星自转轴与火星公转轨道平面的夹角约为65°,所以火星上季节变化的方式与地球很相似,而且火星也像地球那样可分为热带、温带和寒带。火星的南北两极,各有一个白色的“极冠”,宛如地球两极覆盖的冰层。火星也有一层大气,但比地球大气稀薄而少云。上述这一切,使人觉得火星宛如一个“袖珍的地球”。其实,火星同地球还是有着相当大的差异。最为突出的是,地球上物种繁多,生机盎然,而且出现了人类文明;火星上有没有生命却至今尚未查明。但是不管怎么说,火星毕竟是同地球最相像的一颗行星。科学家甚至设想,将来有朝一日,可以将火星改造成为人类的又一个家园。地球与火星的大小比较火星上的奥林匹斯火山高达26千米火星大气和土壤 为什么说物质在宇宙空间中不是均匀分布的,为什么说物质在宇宙空间中不是均匀分布的我们所在的地球是太阳系中的一个行星,太阳是银河系中的一个普通恒星,而银河系也不过是宇宙中千亿个星系中的一员。那么,这些星系以及物质在更大尺度上又是如何分布的呢?一个比较自然的想法是,宇宙中的各个地方应该是平等的,到处都分布着星系,没有哪个点是特殊的,在足够大的尺度上,物质可以说是均匀分布的。因为哥白尼日心说把地球降到一个普通行星的地位,打破了把地球放在宇宙中心的传统,所以这一“宇宙中处处平等”的思想被称为“哥白尼原理”或“宇宙学原理”。但是观测发现,宇宙并不是完全均匀的:有的地方有星系,有的地方没有星系,还有的地方星系特别多,成为星系团。这看起来和“宇宙学原理”相违背,其实并没有。因为星系密集或稀疏的地方并没有什么特殊之处,只是偶然形成的,这称为“随机分布”,可以通过统计的方法加以研究。物质和星系在远大于单个星系的尺度上的非均匀分布,通常称为大尺度结构。那么,宇宙中的大尺度结构究竟又是什么样子呢?这需要通过实际的天文观测找出答案。这种观测称为巡天观测,也就是系统地观测一大片天空,记录下其中所有星系的位置、亮度和性质,再根据这些数据分析出星系的分布规律。现代的光学巡天可以分为两种,第一种是通过照相获得天体的像、亮度和在天球上的二维坐标(赤经和赤纬)。例如,在1949—1958年间用帕洛玛山天文台1.2米口径施密特望远镜进行的帕洛玛巡天(POSS),拍摄了赤纬-30°以北的天空。这一巡天观测的最暗天体星等为22等。但从这种观测中,还不能确定天体到我们的径向距离。第二种巡天是在照相巡天的基础上,挑出一些目标拍摄其光谱。这种巡天可以根据星系光谱中一些谱线波长相对于标准波长的变化,确定其红移。距离越远,星系的红移越大,因此可以由红移确定我们和该星系之间的距离,从而给出星系的三维坐标,更好地反映星系的空间分布。不过,光谱观测所需的时间比较长,因此要完成光谱巡天比照相巡天难。20世纪80年代初期,由哈佛大学天体物理中心(CfA)完成的CfA红移巡天第一次揭示了宇宙的大尺度结构。此后,人们又开展了一系列大尺度结构巡天。迄今为止,最大规模的巡天是美国的斯隆数字巡天(SDSS),该巡天既包括测光巡天,也包括光谱巡天。CfA巡天观测的第一片天区,有点像一个扇面或切开的一片西瓜。在图上,每个星系用一个点表示,其到扇形端点的距离(径向坐标)与星系的退行速度(等于红移乘光速)成正比,可以直观地显示出这一区域内的大尺度结构。图中可以清晰地看到,星系的分布并不均匀,有一些地方星系形成纤维状或板块形的结构,称为巨壁,绵延几千万光年。还有一些地方则几乎没有星系,形成巨洞。在该图中心部分,还有一个几乎沿径向的结构(有点像一个人形),被称为“上帝的手指”。这实际是一个星系团,团内的星系有相对星系团中心的随机运动,每个星系的速度又不相同,这一速度叠加到宇宙学红移上,就使得本来在空间上密集在一起的星系在红移方向(即沿我们的视线方向)上呈现较大的弥散,从而形成了“上帝的手指”。 为什么说猎户星云是恒星的摇篮,为什么说猎户星云是恒星的摇篮猎户座是冬季的北天星空里最壮观的星座。猎户星云就位于“猎户”腰间“佩剑”的中部,人眼刚好可见。借助望远镜,很容易识别这是一个弥漫星云。星云中间有4颗明亮的恒星,大致成梯形排列,它们强大的紫外线辐射,将周围的星云物质照耀得瑰丽无比。能发出如此强劲光芒的,通常是年轻的大质量恒星,猎户星云也因此成为天文学家重点关注的目标。使用大型天文望远镜,人们发现了星云中更多的恒星。尤其是哈勃空间望远镜,在上述梯形亮星的周围总共辨识出了1000多颗恒星。它们就像是散落在尘埃中的宝石,星星点点,若隐若现。研究表明,这些恒星的年龄大多只有几十万年到一百万年,和太阳年龄约46亿年相比,它们毫无疑问都是摇篮中的“婴儿”。猎户星云就像是一个天然的博物馆,向我们展示着恒星诞生的各个阶段。在星云的一些局部区域,星云物质稠密,运动复杂,天文学家认为其内部正在孕育新的恒星,中心区域的引力坍缩导致了周围云气的剧烈运动。星云中还发现了一些温度只有几百开的红外星,它们可能是正处于引力收缩中的原恒星,内部核反应的能量尚未传递出来。等到这些恒星形成,星风彻底“吹散”了周围的浓雾,就会露出那些新生的面孔。当然,星云中还会有更多“流产”的恒星,它们由于向中心坍缩的物质不够,中央达不到足够的高温,无法开始稳定的核燃烧,最终成为褐矮星。只是它们又小又暗,很难被发现罢了。猎户星云中正在形成大批的恒星其实,在银河系的旋臂上,有许许多多弥漫星云正在成为恒星的发源地。在那里,成千上万颗恒星被批量地生产出来。猎户星云是其中离我们太阳系最近的一个,只有1500光年的距离,这才使我们有幸能一窥这生机盎然的世界。 为什么说玛雅人的历法知识达到了相当高的水平,为什么说玛雅人的历法知识达到了相当高的水平玛雅文化是世界重要的古文化之一,约4000年前兴起于美洲墨西哥、危地马拉的太平洋海岸,后发展于今墨西哥的尤卡坦半岛和中美洲的一些地方(包括今天的伯里兹、危地马拉的大部分地区、洪都拉斯西部和萨尔瓦多的一些地区)。所谓“玛雅历”来自从危地马拉出土的一块石碑上的文字,破译后发现那是对历法的描述。石碑上说我们正处在“第五个太阳纪”,而且行将结束。结束的日期换算成现在的公历日期,是2012年12月21日,有人就说这是“世界末日”。其实“玛雅历”和其他历法一样,都是周而复始地循环的。“太阳纪”是个非常长的周期,长达25?800年。这个周期并不代表文明结束甚至地球毁灭,而是地球自转轴进动的自然周期。能认识这个周期,说明玛雅人的天文历法知识已经达到了相当高的水平。记录玛雅历法的“太阳石”图案 为什么说现在已进入了全波天文学时代,为什么说现在已进入了全波天文学时代可以亳不夸张地说:没有望远镜的发明和发展,就没有今日天文学的杰出成就和贡献。望远镜从发明到现在,还不到4个世纪。最初的望远镜口径只有几个厘米,倍率很小,今天,口径最大的光学望远镜已达6米,精密程度更不是当初的望远镜所能相比的。光学望远镜的主要任务,是把天体射到地球上来的可见光收集起来,拍摄它的光学形象,作为进一步研究它的形态、运动、结构,以及物理状态、化学组成等的资料。用波长的单位“埃”(1埃等于1厘米的一亿分之一)来表示,可见光的波长在4000~7000埃之间,即在0.0004~0.0007毫米之间,这实在是一段非常短的距离。如果把地球周围大气比作是一堵墙,可见光就是它上面的一个窗口。这窗口的宽度只有1毫米的万分之三,是条很窄很窄的窗缝,它让可见光通过的同时,却把其余的“光线”给挡驾了。别小看这个光学窗口,300多年来光学天文学的发展和取得的一批又一批成果,都是从它那里观测得来的。我们现在知道,可见光只是电磁波的一种。电磁波家族中还有好些成员,都是我们眼睛不能直接看到的“光线”。依照波长的长短排列起来,天体辐射出来的电磁波包括:无线电波或叫射电波波长约30米~1毫米红外线波长1毫米~7000埃可见光波长7000埃~4000埃紫外线波长4000埃~100埃X(爱克斯)射线波长100埃~0.01埃γ(伽马)射线波长小于0.01埃各种天体几乎都有这些电磁射辐,只是强弱程度不同罢了。为什么地面上接收不到它们呢?主要原因在大气这堵“墙”的身上。我们能够看到的,包括可见光在内,大体上在3000~10000埃的范围内,仅此而已。20世纪30年代开始,科学家发现大气墙上还有另外一个窗口——射电窗口,它能透过一部分射电波。从那时起,射电天文学很快发展起来了,射电望远镜也应运而生,它所描绘出的自然是天体的射电图像。20世纪40年代以后,由火箭携带仪器升到数十公里到百十来公里的高空,拍得了太阳的紫外线光谱,发现了它的X射线辐射等。但火箭观测的持续时间是非常有限的,必须进行长时间的观测,才能得到有价值的系统资料。1957年10月4日,第一个人造地球卫星、原苏联的“斯普特尼克1号”发射成功,为空间天文观测开辟了新世纪。人造卫星、宇宙飞船、天空实验室等,无异是建立在地球大气墙之外的轨道天文台,它们不仅可进行光学和射电观测,还能观测到天体的紫外、X射线、γ射线辐射,促使紫外天文学、X射线天文学、γ射线天文学相继诞生和迅速发展。19世纪40年代出现,而一直处于停滞状态的红外天文学,于20世纪60年代获得了新生。1983年1月,由美国、英国和荷兰共同研制、专门从事红外天文观测的“红外天文卫星”发射成功。现在,天文学已经从只能观测可见光,发展到了可观测全部电磁辐射的全波天文学时代。 为什么说球状星团是银河系中的“元老”,为什么说球状星团是银河系中的“元老”球状星团由成千上万,甚至上百万颗恒星组成,外貌呈球形,是一个名副其实的大“星球”。与疏散星团相比,球状星团结构紧密。星团直径15~300光年,成员星空间密集程度平均约为太阳附近恒星密度的50倍,中心恒星密度则大到1000倍左右。在天文望远镜的视野里,球状星团群星荟萃的壮观景象常令人叹为观止。球状星团M53在银河系中已发现的球状星团有150多个,总数估计不超过250个,比疏散星团少得多。它们在空间的分布颇为奇特,其中有三分之一就在人马座附近面积仅占全天空百分之几的范围内。美国天文学家沙普利正是根据这个现象领悟到太阳离开银河系中心相当远,而银河系的中心就在人马座方向。跟疏散星团不同,球状星团的分布并不集中在银盘上,而是大致呈球对称向银河系中心集中。它们离开银河系中心的距离大多数在6万光年以内,只有少数分布在更远的地方。从地球上看,最大最亮的球状星团是位于半人马座内的ω星团,距我们约1.6万光年。银河系的球状星团里大多是些年老的恒星,在广袤的宇宙中已度过约100亿年的漫长时光。天文学家利用星团赫罗图测定某些球状星团的年龄,发现它们达到了135亿年左右,与银河系自身的年龄相仿,说明这些星团是在银河系形成之初就形成的,堪称银河系中的第一代“元老”。正因为如此,天文学家把这些星团,尤其是那些年老的球状星团,看成是研究恒星与星系演化的“活化石”。 为什么说织女星可能是另一个“太阳系”,为什么说织女星可能是另一个“太阳系”在广漠无垠的太空中,我们的太阳系是独一无二的吗?或者说,别的“太阳”也有像九大行星这样的行星系统吗?这是个非常有趣的问题,它直接关系到其他天体有无生命的问题。因为生命只可能生存在围绕恒星旋转的、具备生存条件的行星上。几个世纪以来,科学家一直在努力寻找太阳系以外的“太阳系”。现在可以比较有把握地说,这个问题已有了突破性的发现。1983年8月9日,美国喷气推进实验室的科学家们惊人地宣称:“红外天文卫星”可能找到了绕其他恒星运行的“太阳系”。关于这点,天文学早就作过预言,但取得真凭实据,这还是首次,因此具有划时代的意义。“红外天文卫星”是美国、英国和荷兰三国共同研制的,上面装有一具60厘米的红外望远镜,其灵敏度是地面红外望远镜的1000倍,可把3000公里之外自行车尾灯散发出的热量检测出来。该卫星于1983年1月25日升空,至当年11月22日耗尽了所储存的液氦冷却剂,工作了近10个月的时间。在此期间,它向科学家提供了多达2000多亿个信息单位的宇宙情报,发现了30多万个新天体。而找到太阳系以外的“太阳系”只是“红外天文卫星”许多重要发现中的一个。“红外天文卫星”为了定期检查望远镜的性能,选择了若干明亮的恒星作为基准,其中包括织女星(即天琴座α星)和天狼星(即大犬座α星),为此积累了大量有关织女星的资料。两位美国天文学家在检查织女星资料时偶然发现,在这颗恒星周围有一种由面体物质粒子组成的尘埃云,而且体积大致只相当于太阳系中一颗普通行星,算出它的温度是90K(0K=约-273℃)。而恒星的表面温度无论怎样低,也得有2000K,因此90K的天体只能是行星,这个温度与太阳系中一些外行星温度相当,当然,也有可能是颗正在形成中的行星,是个行星“胎儿”。织女星输出的总能量已经知道,现在又知道了它周围“行星”的温度,据此可以算出“行星”与织女星之间的距离,也就是“织女系”的半径是120亿公里,差不多与太阳系直径相当。科学家还算出织女系“行星”的总质量与太阳系行星的总质量差不多,大小也相仿。织女星距离地球26光年,是地球上看到的第五亮星,半径约为太阳的2.8倍,质量约为太阳的2.4倍,表面有效温度为9660K,比太阳的6000K;高得多。织女星诞生于10亿年前,比起已有45亿年历史的太阳来说,是年轻多了。地球和太阳几乎是同时诞生的。如果“织女系”也是和织女星同时诞生的,那么这些“行星”还处于演化的初期阶段。“红外天文卫星”还考察了像织女星这样的另外9000颗恒星,发现其中的50颗也存在着这种可能性。 为什么说蟹状星云是超新星遗迹,为什么说蟹状星云是超新星遗迹1731年,英国天文爱好者比维斯医生,用望远镜在金牛座观测到一个云雾状的斑点,它不像是颗恒星,其模糊的程度令人费解。过了27年,法国天文学家梅西叶在寻找哈雷彗星时也发现了那个斑点,觉得它很像彗星,最后确认它为星云。他把这个星云排在他后来编制的星表的第一号,称为Ml。19世纪中,英国天文爱好者罗斯用自制的1.8米口径望远镜长期仔细地观测M1,发现这个星云的“身躯”上伸出几条弯曲的腿,酷似一只大螃蟹,他因此称Ml为蟹状星云。这一美名很快就在天文界传开,而且越叫越响,Ml这个名称却反而提得少了。1921年,美国天文学家邓肯对相隔12年的两批蟹状星云照片进行比较后,确认蟹状星云至今仍在持续地向外膨胀。1928年,美国天文学家哈勃经过研究、计算,推断蟹状星云是在一次超新星爆发中产生的,已经膨胀了900年。超新星是某些衰老恒星的剧烈大爆炸。观测者往往只是在爆炸实际已经结束,最大亮度已经过去、甚至已开始逐渐变暗时才发现它的。那么,到哪里去查找形成蟹状星云的那次超新星爆发的观测记录呢?值得庆幸的是,超新星爆发这一“百载”难逢的壮观天象没有逃过我们祖先的眼睛。据我国著名史书《宋会要》记载:“……至和元年五月,晨出东方,守天关,昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”据专家考证,这指的是北宋仁宗至和元年五月己丑(即公元1054年7月4日)晨4点钟左右,宫廷天文台——司天监的观测者,在东方天空的天关星附近(即蟹状星云的位置),突然发现了一颗客星,即超新星。虽然天色已经亮了,客星的光芒没有减退,芒角四射,犹如太白金星。这种情况竟持续了23天!1942年,荷兰的著名天文学家奥尔特,专门与一位荷兰汉学家合作,仔细地研究了中国古代有关这颗超新星的记载,确认蟹状星云就是1054年那颗超新星爆发后的产物,并称之为超新星遗迹。他们的成功研究,后来作为天文学上的一项重要发现列入史册。蟹状星云距离地球约6300光年。当年超新星爆发时,大量的物质以每秒几千公里的速度向四周喷发出来,当它们与周围静止的星际物质发生猛烈的碰撞后,膨胀速度便减慢下来。1969年,天文学家根据蟹状星云发出的X射线和γ射线辐射,在其中心部分发现了一颗脉冲星,引起科学界的极大关注,脉冲星实质上正是原来理论预言的一种致密的、高速自转的天体——中子星。迄今为止,作为超新星遗迹的蟹状星云,仍有许多秘密需要进一步揭破。 为什么说银河系不孤单,为什么说银河系不孤单我们的银河系并不孤单,它是“本星系群”的一员。本星系群直径约1000万光年,包括40多个成员星系,其中质量最大的是银河系和仙女星系,质量大约为1万亿个太阳质量。同时,本星系群自身又是室女座超星系团的一部分。室女座超星系团又称本超星系团,是包括室女座星系团和本星系群的一个不规则的超星系团。共包含约100个成员星系群和星系团,直径达1.1亿光年。1982年,天文学家布兰特·塔利发表了对本超星系团基本结构的研究结果:较扁的盘状结构包含了本超星系团大约2/3的明亮星系,另外1/3的亮星系分布在近乎球形的晕中。本超星系团的体积大约为本超星系群的7000倍。2003年通过对“2°视场星系巡天”数据的分析,发现本超星系团中心是一个富星系团,周围是纤维结构和一些较贫的星系群。本星系群处于本超星系团的边缘,位于从天炉座星系团延伸至室女座星系团的纤维结构中。本超星系团绝对称得上是庞然大物,但它也只是我们可观测宇宙内大量超星系团中的普通一员。从银河系到宇宙的大尺度结构 为什么说银河系中心有个大黑洞,为什么说银河系中心有个大黑洞通过红外波段的探测,天文学家已经获悉,银河系的中心区域,有着很复杂的结构和物质组成:这里布满了各种形态的分子、原子气体和尘埃。许多气体和尘埃集聚成巨大的分子云,云的深处有正在形成的恒星。还有一些明显是超新星的遗迹。那么,银河系的最中心处究竟是什么呢?是星团、超大质量恒星,还是别的什么?其实,我们一直很期待,在这样一个特殊的地方,会发现一个特殊的天体。许多年前,天文学家就在银心方向发现了一个很强的射电源,命名为“人马座A*”。随后又探测到了它的X射线辐射。可奇怪的是,除此之外,再也“看”不到那里的天体发出一星半点的可见光。要想知道一个天体究竟是什么,最起码需要知道它的两个属性:质量和大小。那么,这个神秘的家伙究竟是什么呢?如何才能知道它有多少质量呢?证据来自它周围的恒星。从20世纪90年代初开始,天文学家就执行一个探测计划,用地面上最大的光学望远镜——位于夏威夷的凯克望远镜,在近红外波段对银心方向的十几颗比较亮的恒星进行长期的监测,描绘出它们的运动轨迹。尤其是其中一颗编号为S0-2的恒星,经过15年的观测,几乎得到了它的一个完整的运动轨道。通过对这些完整或者尚不完整的轨道进行分析,人们发现这些恒星都被来自人马座A*的一个天体产生的强有力的引力牢牢地“拽住”了。要产生如此强劲的引力,大约需要集中400万个太阳的质量。那么这么多的质量是集中在多大的范围内呢?通过分析这些恒星的轨道形状可以判断,这个物质分布区域的半径小于10光日。此后不久,天文学家还利用干涉技术,把相距几千千米的射电望远镜组成网络,相当于构造一架超级巨型的射电望远镜,这就大大提高了分辨本领。利用这种技术,在银河系背景的衬托下,对银心引力源的“阴影”进行“拍照”,可以更精确地探测中心质量的分布范围。用这个方法,人们已经知道银心中巨大的引力质量,都集中在半径小于500光秒的范围内,相当于地球到太阳的距离。对于地球和人类来说,日地之间是一个很大的空间,但是想要容纳400万个太阳的质量,却实在是太小太小了。因为这些物质之间一定存在引力作用,要它们集中在如此小的范围之内,形成一个稳定的结构,而又没有任何可见光辐射出来,唯一的可能就是黑洞! 为什么说银河系是个旋涡星系,为什么说银河系是个旋涡星系人类世世代代生息繁衍的地球,是太阳系的普通一员;太阳又是银河系的普通一员。身在银河系中,当然是无法直接看到它的真面目,但这不等于说我们不能了解它、认识它。其实,从银河系内太阳附近这部分空间向四周望去,我们看到的那条淡淡的银河已经清楚地告诉我们,银河系的主体是圆盘状的,绝大部分的恒星都集聚在这个圆盘内。天文学家长时期对银河的研究结果,告诉我们的也正是这样:银河系的主体形状像一个圆盘,即银盘,直径约10万光年,厚约3000~6500光年,但并不均匀,打个比喻,银河系有点像块透镜,边缘薄些,越往中间越厚些。银盘中间有个核球,那里是银河系中比较密集的部分,直径约1300光年。核球的中心被称为银心。银河系并非仅仅就是这个模样,银盘的周围被稀疏的雾状物包围着,这就是银晕,它的直径据说有30万光年。银晕外面还包着一层,叫银冕,它是银河系的最外层,直径估计为65万光年。对银晕和银冕的研究都比较困难,还处于大量收集资料的阶段,已经估,算了的直径、质量等,也许与实际有较大的出入。早在19世纪中叶,就有人提出:银河系是不是一个旋涡星系?如果是的话,它有几条旋臂?在20世纪3040年代,已经用光学方法发现了银河系的旋臂,而更加精密的观测和结果,是由射电天文学提供的。到现在为止,总共发现银河系有4条旋臂:猎户臂、英仙臂、人马臂,以及一条被称为“3000秒差距臂”而实际离银心约4000秒差距(约1.2万光年)的旋臂。太阳就在猎户臂内边缘附近。从银河系的结构看来,它是个不折不扣的旋涡星系,属Sb或者Sc型,较多的人倾向于认为它属Sb型,即它的旋臂不紧也不松,比较适中。从银河系的形状来看,我们也完全可以意识到,它像其他旋涡星系一样有着激烈的运动。事实也是这样,现已证明银河系有自转,在太阳以及太阳附近几千光年的范围内,自转的角速度大致为每年0".0053,自转的线速度在每秒250公里上下,自转周期约2.5亿年。 为什么说陨星是坠落的小行星,为什么说陨星是坠落的小行星自天而降的陨星,究竟是什么东西?它来自宇宙的何方,又是怎样陨落到地球上的?不少人认为陨星来源于流星。其实这种说法并不确切。因为我们知道流星至少有两种,一种叫属群流星,它们不来则已,一来便是争先恐后的一大群,这时在天空便出现壮观的流星雨现象。流星雨规模虽大,却极少或者根本没有“遗物”留于人间,不会有任何陨落物。显然,陨星和这样的流星体没有关系。另一种流星是偶现流星。顾名思义,它们是散落在“天庭”间的“散兵游勇”,它们来无影去无踪,似乎找不到什么明显的规律。偶现流星体坠入地球大气层,如果未被燃烧尽,落在地面上,就成为陨星。因此,确切的说法是陨星来自于偶现流星。科学家现已查明,偶现流星确实与小行星有着不解之缘。首先,它们的“行踪”——在太阳系空间中的运行轨道,与小行星的十分相似。请看下面几个实例。1947年2月12日上午10时,一个大陨星坠落在前苏联符拉迪沃斯托克以北的锡霍特·阿林山脉,很多人都目睹了这一壮观的景象。因此,前苏联科学考察队有可能收集到有关陨星坠落的方向、角度等数据,由此可以推算出阿林陨星进入地球大气层之前的运行轨道。这个轨道是细长的椭圆形,远日点在火星和木星的轨道之间,近日点在地球轨道的内侧,也就是说它与小行星的轨道十分相似。1959年4月7日夜,捷克斯洛伐克的昂德廖菲天文台在作通常的流星观测时,正好落下一颗陨星,它坠落在布拉哈市附近的菲利布拉姆镇,所以叫菲利布拉姆陨星。陨星下落的路线被昂德廖菲天文台拍摄了下来,因此可以准确地计算出陨星下落的速度和方向,从而求出陨星在大气层以外的运行轨道。计算的结果表明,这颗陨星的轨道和小行星的轨道一样,也是细长的椭圆。1976年3月8日在我国吉林地区降落了一场罕见的陨石雨,其中有一块后来被称为“吉林1号”的最大块重1770公斤。我国科学工作者经过对陨落区及“吉林1号”陨石的考察和多学科的综合研究,确认形成“吉林1号”陨石的母体重约5吨,它的绕日轨道也是椭圆,轨道的远日点为4.2亿公里,近日点为1.5亿公里,这显然也是小行星类型的轨道。其次,从陨星和小行星的化学组成,也可以看出它们之间的亲缘关系。在小行星中有76%是碳质小行星,16%是石质小行星,5%是金属小行星,其余是其他类型的小行星。进一步的研究表明,碳_小行星分布在距离太阳较远的地区,而石质小行星则分布在距离太阳较近的地区。能跑到离地球很近地方来的阿波罗型小行星,几乎都是石质小行星。陨星按其化学组成一般可分为铁陨星、石铁陨星和石陨星三大类。前两类很少,分别占陨星总数的6%和2%,显然它们在降落“凡尘”以前,就是那种特别的金属小行星。对于陨星中的大多数——石陨星,科学家视其含碳量的高低又分为5“群”。根据现代的太阳系演化理论,含碳量较高的陨星应当在离太阳2~4个天文单位,即在小行星带附近形成,而含碳较低的其他4个“群”,则应该大致诞生在离太阳1~2个天文单位的地区,这恰恰就是近地小行星——阿波罗型小行星的活动天地。因此,现在普遍认为,大多数陨星同小行星有直接的联系。小行星带里的小行星,在几十亿年的漫长岁月中彼此之间发生过无数次碰撞,在环绕太阳的各种各样的轨道上产生大量碎块。在这些轨道中,有一些同地球轨道相交,结果,就有一些小行星的碎块——即陨星,掉到地面上,为我们所找到。 为什么说黑洞只有“三根毛”,为什么说黑洞只有“三根毛”一颗垂死的巨大恒星不断坍缩,直到成为一个黑洞。这时,它在自身的强大引力作用下还会继续收缩,最终其全部物质将被挤压到一个单一的点上。这个点称为黑洞的“奇点”,那里的物质密度和压力都变成了无穷大。这类黑洞的结构很简单:一个视界包围着一个奇点。应该注意的是:尽管人们经常把视界称为“黑洞的表面”,其实在这个“表面”上并不存在任何有形的东西。黑洞“扭曲”了从它附近经过的光线,产生了“爱因斯坦环”早在1916年,德国天文学家卡尔·施瓦西已经弄清这类天体的性质,因此后来它又被称为“施瓦西黑洞”。施瓦西黑洞都是球状的。假如太阳收缩成为一个施瓦西黑洞,那么它的半径就只有3千米了。这时,它的物质受到极度的挤压,密度将会大得难以想象:6万亿吨每立方厘米,一粒芝麻那么大小的东西就有上百亿吨重!球状的施瓦西黑洞既不自转,也不带电荷,是最简单的黑洞。另一方面,最复杂的黑洞是既有质量又带电荷,同时还在自转的黑洞。因为极其强大的引力把黑洞的一切细节都摧垮了,所以远方的观察者最多只能探测到黑洞的三个物理量,即质量、电荷和表明黑洞自转快慢的角动量。科学家把这种情况称为“黑洞无毛”,意思是说黑洞没有任何繁琐、复杂的细节。在中国,因为无人不知《三毛流浪记》中那个可爱的小三毛,所以大家经常半开玩笑地把质量、电荷和角动量称为黑洞的“三根毛”! 为什么一枚火箭可以发射多颗卫星,为什么一枚火箭可以发射多颗卫星发射卫星的传统方式是用一枚火箭发射一颗卫星。而用一枚火箭同时发射多颗卫星进入轨道,则是一种先进的航天发射技术。因为准备一次火箭发射,需要耗资数千万元和历时数年,工作量相当大,涉及范围也十分广,而且每次发射难免要承担一定的风险。一箭多星就能以较少的代价取得较多的效益,所以它从一个方面代表了一个国家航天技术的水平。一箭多星技术一般采用两种发射方式,其一是将多颗卫星一次投放,进人一条近似相同的运行轨道,卫星之间相距一定的距离;其二是利用多次起动运载火箭的末级发动机,分次分批地投放卫星,使各颗卫星分别进入不同的运行轨道。显然,后者的技术就更为高超。为了实现一箭多星,需要解决许多技术关键。首先是要提高火箭的运载能力,以便把质量更大的数颗卫星送人轨道。其次是需要掌握稳定可靠的“星一箭分离”技术,做到万无一失。运载火箭在最后的飞行过程中,卫星按预先设计的程序从卫星舱里分离出来,既不能相互碰撞,又不允许相互污染。还需选择最佳的飞行路线和确定最佳分离时刻,使多颗卫星在各自的轨道上“就位”。另外,还必须考虑运载火箭装载多颗卫星以后,火箭结构刚度和重心分布发生变化,会使火箭在飞行中难以稳定,多颗卫星和火箭在飞行中,所载的电子设备可能会发生无线电干扰等特殊问题。最早实现一箭多星技术的国家是美国。1960年,美国率先用一枚火箭成功发射了两颗卫星。1961年,又实现了一箭三星。前苏联也多次用一枚火箭发射了八颗卫星。我国于1981年9月20日开始,用“风暴1号”火箭发射了三颗科学试验卫星,成为世界上第四个掌握一箭多星技术的国家。从1981年至今,已进行了12次一箭多星的发射,次次成功,分别一次把三颗卫星或两颗卫星送入预定轨道,包括许多国外的卫星在内。这表明我国的一箭多星技术已达到相当高超的水平。关键词:卫星发射一箭多星 为什么一颗彗星会有几条尾巴,为什么一颗彗星会有几条尾巴1986年,鼎鼎大名的哈雷彗星回归时,它的彗尾特别引人注目,很多人都看到它拖着两条以上的尾巴。这是怎么回事呢?彗星在它运行的大部分时间内,是没有彗尾的,只有当它运行到离太阳约2天文单位(约3亿千米)左右时,在太阳风和来自太阳光的压力的作用下,从彗头抛出气体和尘埃微粒,才往外延伸而形成彗尾。彗尾形状多种多样,可以归纳为三种类型,即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。Ⅰ型彗尾主要由带电离子组成的气体形成的,又称离子彗尾或气体彗尾。这种彗尾直而细,略带浅浅的蓝色。Ⅱ型和Ⅲ型彗尾都是由尘埃组成的,呈淡黄色,统称为尘埃彗尾。它们比Ⅰ型彗尾更宽些,也更弯曲些。弯曲程度小些的称为Ⅱ型彗尾,弯曲程度比较大的就是Ⅲ型彗尾。由于彗尾中既有气体又有尘埃,因此,一颗彗星走到离太阳比较近的时候,常常可能同时形成气体彗尾和尘埃彗尾,有两条以上彗尾的彗星,不是件稀罕的事。1986年2月,哈雷彗星经过轨道近日点前后的一段日子里,它的尾巴的形态显得多姿多彩、富有变化,就是这个原因。有时,彗星的气体彗尾和尘埃彗尾会发展成为连续的一片,好像一把“大扫帚”倒挂在天空中。1976年,威斯特彗星经过轨道近日点时,就向人们展示了这一奇特的现象。到目前为止,人们观测到的彗尾最多的彗星分别出现在1744年和1825年。前者是一位瑞士天文学家看到的,一颗彗星拖着六条尾巴;后者是有人在澳大利亚观测到的,一颗彗星拖了五条尾巴。彗星常常会有两条以上的彗尾是可以肯定的,天文学家往往还能从彗星照片上,发现肉眼无法辨认的暗淡彗尾。关键词:彗星彗尾 为什么一颗彗星同时会有一条以上的尾巴,为什么一颗彗星同时会有一条以上的尾巴1986年,鼎鼎大名的哈雷彗星回归时,你看到它的那条很引人注意的彗尾没有?彗星在它运行的大部分时间内,是没有彗尾的,只有当它走到离太阳只剩下2个天文单位(约3亿公里)左右的距离时,在太阳风和来自太阳光的压力的作用下,才从彗头抛出的气体和微粒尘埃,往外延伸而形成彗尾。彗尾形状多种多样,可以归纳为三种类型,即I型、Ⅱ型和Ⅲ型。I型彗尾主要由一种带电粒子——离子组成的气体形成的,彗尾比较直而细,略带浅浅的蓝色。Ⅱ型和Ⅲ型彗尾都是由尘埃组成的,呈淡黄色,比I型的更宽些,也更弯曲些,弯曲程度小些的称为Ⅱ型彗尾,弯曲程度比较大的就是Ⅲ型彗尾。由于彗尾中既有气体,又有尘埃,因此,一颗彗星走到离太阳比较近而又比较活跃的时候,常常可能同时有气体彗尾和尘埃彗尾,有2条以上彗尾的彗星,不是件希罕的事。1986年2月哈雷彗星过轨道近日点前后的一段日子里,它的形态发展得比较丰富多彩的时候,就是这样。有时,少数彗星的气体和尘埃彗尾发展成为连续的一片,好像一把大“扫帚”倒挂在天空中。这方面的著名例子有1975年发现、1976年过近日点的威斯特彗星。彗尾最多的彗星是1825年和1744年分别出现的两颗大彗星,前者有人在澳大利亚观测到有5条彗尾,后者一位瑞士天文学家看到有6条彗尾从地平线上升起。英国格林尼治天文台拍摄的1903年第三颗彗星的照片上,可以明显地区别出9条彗尾。尽管九尾彗星消息的可靠性有人表示怀疑,但有一点是肯定的,即彗星常常有2条以上的彗尾,而从彗星照片上往往能发现肉眼观察所无法辨认的暗淡彗尾。 为什么下半夜看到的流星比上半夜多V5,为什么下半夜看到的流星比上半夜多V5我们看到的流星,有时多有时少。如果仔细观测,就会发现下半夜看到的流星比上半夜多。这是什么缘故呢?在一般情况下,流星体在地球周围空间的分布是均匀的,运动速度的大小和方向各不相同。假如地球没有公转和自转,静止在天空,那么,从各个方向闯进来的流星数目应该大致相等。由于地球以约30千米/秒的速度,绕着太阳公转,这就造成了不同时候出现的流星数目也不相同了。上半夜,观测者背向地球公转的前进方向,所能看到的流星,是那些运动速度比地球公转速度大,并赶上地球闯入大气层的流星体造成的。而在下半夜,观测者面向地球公转的前进方向,这时,地球追上的流星体,或者迎面来的流星体,一旦闯进大气层,都能造成流星现象,所以看到的流星比较多。尤其是接近黎明的时候,遇到的流星最多。从黎明到中午这段时间中,流星同样比较多,但因为是白天,阳光比较强,天空很亮,所以用肉眼和光学望远镜看不到流星。关键词:流星流星体地球公转 为什么下半夜看到的流星比上半夜多,为什么下半夜看到的流星比上半夜多我们看到的流星,有时多有时少。如果仔细观测,就会发现下半夜看到的流星比上半夜多。这是什么缘故呢?在一般情况下,流星体在地球周围空间的分布是均匀的。假如地球没有公转和自转,静止在天空,那么,从各个方向闯进来的流星数目应该相等。由于地球以每秒钟30公里的速度,绕着太阳公转,所以不同时候出现的流星数目就不同了,下半夜比上半夜多。举个日常生活中的例子吧!下雨时,如果你在雨中向前奔跑,那么,身体前部淋到的雨,一定比背后淋到的雨要多。同样的理由,因为从半夜到早晨到中午,这半个地球在公转方向的前进,在这些时间中,遇到的流星比较多。尤其是黎明的时候,遇到的流星最多。从黎明到中午这段时间中,流星同样很多,但因为是白天,阳光比较强,天空很亮,所以用肉眼和光学望远镜看不到流星。而从中午到黄昏到半夜,这半个地球在公转方向的后面,就象在人的背部一样,遇到的流星比较少,所以上半夜看到的流星比下半夜看到的少。 为什么以“白洞”作为一种天体名称,为什么以“白洞”作为一种天体名称黑洞是广义相对论所预言的一种奇异天体,在现代天文学和天体物理学中占有中心地位,科学家们试图最终确证黑洞存在的工作热情甚高。人们认为,在强大的引力作用下,星体最终会坍缩成某种新的微小的致密天体——黑洞。黑洞的“黑”字表明,它不向外界发射和反射任何光线,因此人们看不见它;黑洞的“洞”字表示,任何物质只要一进入它的边界就休想逃出,有点儿像神话中的“无底洞”。近年来,卓越的英国天体物理学家斯蒂芬·霍金对上述黑洞的看法作了修正。他用数学方法证明,黑洞会以类似于热辐射的方式向外发射原子粒子——称为自发蒸发。黑洞的质量越小,发射粒子的速度越快,质量与太阳相当的黑洞,约需1066年才能够“完全蒸发”完,但是一些微小的黑洞却仅在10-28秒之内就蒸发得一干二净。理论上认为,黑洞蒸发的速率随着洞的变小而加快,直到逸出的数量变得很大,速度很快,这时黑洞“炽热”起来。这样又促使自发蒸发加剧,最后以一种“反坍缩”式的猛烈爆发而告终。鉴于上述理论,这些“黑洞”是可见的,在此角度上可把它们视为一种新的天体的创生,科学家称之为“白洞”。由于“白洞”内部包含高密度的膨胀物质,聚集了极其巨大的能量,人们把一些高能天体物理现象(诸如宇宙X射线爆发、r射线爆发和超新星爆发等)均与它联系起来进行研究。由现代观测研究结果知道,我们观测到的宇宙在不断地膨胀,密度在不断地减少。热大爆炸宇宙论提出这样一个论点:大约150亿年前,我们的宇宙被禁锢在一个“点”上,由于某种原因,物质一下子从原始大爆炸中像洪水似地从这个点上冲了出来,各种天体终于被创生了。有人指出,100多亿年以前,“我们的宇宙”可能就是一个“白洞”。总之,白洞这种天体的主要特点刚好与黑洞相反,它不断地向外喷射物质,而不是吞噬物质。所以科学家们又称它为“宇宙中的喷射源”。迄今为止,白洞只是一种跃然纸上的天体,有关它们的理论尚需进一步完善,它们是否存在尚需实际观测所证实。 为什么夏天晚上看到的星星比冬天的多V5,为什么夏天晚上看到的星星比冬天的多V5在晴朗的夏夜,我们一抬头,就看到天空繁星密布,总是比冬天晚上的星星多一些。这是什么道理呢?这和我们的银河系有关,因为我们所看到的星星,差不多都是银河系里的星星。整个银河系至少有1000亿颗恒星,它们大致分布在一个圆饼状的天空范围里,这个“圆饼”的中央比周围厚一些。光线从“圆饼”的一端跑到另一端要10万年。我们的太阳系是银河系里的一员,太阳系所处的位置并不在银河系的中心,而是在距银河系中心约2.5万光年的地方。当我们向银河系中心方向看时,可以看到银河系恒星密集的中心部分和大部分银河系,因此看到的星星就多;向相反的方向看时,看到的只是银河系的边缘部分,看到的星星就少得多。地球不停地绕太阳转动,北半球夏季时,地球转到太阳和银河系中心之间,银河系的主要部分——银河带,正好是夜晚出现在我们头顶上的天空;在其他季节里,这段恒星最多最密集的部分,有的是在白天出现,有的是在清晨出现,有的是在黄昏出现,有时它不在天空中央,而是在靠近地平线的地方,这样就不容易看到它。所以,在夏天晚上我们看到的星星比冬天晚上看到的要多一些。关键词:星银河系 为什么夏天晚上看到的星星比冬天的多,为什么夏天晚上看到的星星比冬天的多在晴朗的夏夜,我们一抬头,就看到天空繁星密布,总是比冬天晚上的星多一些。这是什么道理呢?这和银河有关,因为我们所看到的星星,差不多都是银河系里的星星。整个银河系约有1000多亿颗星,它们大致分布在一个“圆饼”里,这个“圆饼”的中央比周围厚一些。光线从这个“圆饼”的一端跑到另一端要10万年,队“圆饼”的上面跑到下面也要1万多年。我们的太阳和它的家族——太阳系的行星、卫星等,都是银河系的一名成员。我们所看到的星星,差不多都是银河里的星星。如杲太阳系处在银河系的中心,那么,我们无论从哪个方向看去,天空中的星星都差不多一样多少,但是太阳系是处在距银河中心约3万光年的地方。当我们向银河系中心方向看时,可以看到银河系恒星密集的中心和大部分银河系,因此看到的星星就多;向相反的方向看时,看到的只是银河系一小部分边缘的星星。地球不停地绕太阳转动,在夏季,地球转到太阳和银河系中心之间,银河系的主要部分——银河带,正好是在夜晚出现在我们的天空。在其他季节里,这段恒星最多最密集的部分,有的是在白天出现,有的是在清晨出现,有的是在黄昏出现;有时它不在天空中央,而是在靠近地平线的地方,这样就不容易看到它。所以,在夏天晚上我们看到的星星比冬天晚上看到的星星多一些。 为什么夜空是黑的,为什么夜空是黑的太阳下山,黑夜来临,这似乎是个无须解释的事实。但是,夜空为什么就是黑的呢?假如宇宙是无限的,那么无限大的空间和无限长的岁月里就会有无限多的星星,不论向什么方向看,我们的视线最终都将落到某颗星星的表面上。因此,夜空不应是黑的,而是应该像星星那样明亮。事实上,夜空却是完全黑的,与我们的假想背道而驰。据说,早在16世纪就有人提出了类似的疑问,到1823年,德国天文学家奥伯斯再次完整地提出这个问题,后人将它称为“奥伯斯佯谬”。人们想了很多种解释来回答这个问题。有人说,那是因为星星太远的缘故。但是宇宙中有无限多的星星,无限多暗弱星光的总和就可与近在咫尺的太阳一样明亮。又有人说,那是因为星光在传播途中被星云吸收掉了。但仔细一想问题又来了:吸收星光的星云会慢慢变热,在无限长的岁月里最后将与恒星表面一样灼热。奥伯斯佯谬就这样困扰了人类很多年。随着宇宙膨胀的发现,奥伯斯佯谬才得以真相大白。原来,宇宙的年龄是有限的,而光速也是有限的。因此,我们今天能看到的最远的光就是百亿光年之外从宇宙诞生之初发射出来的光子。这个范围称为视界。在视界之外发出的光子目前是无法到达我们的,因此我们能看到的星并不是无限多,而是有限的。于是夜空自然也是黑的了。 为什么宇宙中会有巨大的“钻石”,为什么宇宙中会有巨大的“钻石”1992年,科学家们在半人马座天区发现了一颗距地球50光年、质量相当于1.1个太阳的白矮星BPM37093。观测发现它有脉动的振荡,科学家由此推测其内部已经大部分冷却结晶。这颗白矮星主要由碳构成,而在地球上碳的结晶形态就是钻石,因此有的科学家把它比喻成一颗超大型的钻石。这颗钻石有多大呢?估计有\(5×10^{29}\)千克,即25亿亿亿亿克拉。相比之下,地球上最大的钻石“非洲之星”只有530克拉。科学家们开玩笑说,就算全世界的富人加在一起也买不起这么大的钻石。他们根据“甲壳虫”乐队的一首歌《戴着钻石的露西在天空中飞翔》给它起了一个昵称:“露西”。如果未来科技的发展能让我们接近这个大钻石,是不是能从上面凿下一点来做戒指呢?恐怕不行。因为白矮星中的物质密度非常大,高达0.1~10吨每立方厘米,一汤匙这样的“钻石”重量就和一辆汽车相当。这不难理解,因为这样一个超重钻石的直径仅约3000千米,相当于把太阳压缩到月球这么大小,密度当然会很高。这种压缩是在恒星演化的末期进行的。当“露西”前世恒星的燃料燃烧完之后,无法再抵抗自身的引力,就会不断坍缩。这种压力之大使得原子中的电子与原子核脱离,恒星内部成为一片飘浮着原子核的电子“海洋”(电子气体)。随着星体的收缩,电子气体的密度也不断增高。但是,电子气体的密度增大有一定的极限。简单地说,我们可以把电子想象成需要占据一定空间的粒子。如果它们挤在一个很小的体积内,电子之间就会因为拥挤,产生相互排斥的压力。这种压力称为“电子简并压”,它会阻挡进一步的引力收缩,于是恒星在电子简并压和引力之间达到一种平衡,白矮星“露西”就这样诞生了。像“露西”这样的白矮星的质量存在一个上限,这个上限是1.44倍太阳质量,称为“钱德拉塞卡极限”,是由印度裔美国天体物理学家钱德拉塞卡发现的。只有小于这个质量,白矮星才可以依靠电子气体的简并压来平衡自引力。一旦超过这个质量上限,电子简并压就无法抵抗星体自身的巨大引力,星体会继续向内快速坍缩,形成中子星或黑洞。太阳以及银河系中的大部分恒星,演化到末期的质量都小于钱德拉塞卡极限,因此它们中有许多都会变成巨大的钻石。 为什么宇宙中其他地方也可能有地球型生命,为什么宇宙中其他地方也可能有地球型生命大多数科学家认为,地球上的生命起源于地球原始海洋的液态水环境中。在数十亿年漫长的演化历程中,种种非生命物质经过极其复杂的化学和物理过程,一步一步地由简到繁,从简单的有机小分子——如氨基酸、核苷酸,演变为有机大分子——如蛋白质、DNA,直至简单的原始生命。这种生命起源假说,也称为“化学起源说”。为了探讨宇宙中生命的起源问题,科学家把地球上的生命形态作为一种可参考的“样本”,称之为“地球型生命”。由于迄今还未在其他天体上发现任何别的生命形态,因此我们只有“地球型生命”这个唯一的“样本”。科学家把适合“地球型生命”生存的行星称为“地球型行星”,“地球型行星”应该有着与地球相似的环境状态。大多数科学家认为宇宙中的生命很可能以“化学起源”的方式在“地球型行星”上产生。然而,也有科学家认为,生命并非起源于地球,而是来自外太空。1907年,诺贝尔化学奖获得者瑞典化学家阿伦尼乌斯就曾提出:星际空间飘浮着某种微生物,某种生命的孢子,它们在太阳光压力的推动下被送往远方,如果遇到像地球这样合适的行星,孢子就开始发芽,生命就开始孕育。这就是所谓的“宇宙胚种说”。默奇森陨石自20世纪60年代以来,天文学家在星际云中发现了100多种有机分子,这就意味着,有机分子不一定非要起源于地球型的环境,在星际空间同样能产生。1969年,澳大利亚维多利亚州陨落了一块奇特的陨石,被称为默奇森陨石。研究者在陨石碎片中发现了多种氨基酸,分析表明这些氨基酸应来自地球外。据此,有些科学家认为,在星际云中,由于高能射线(宇宙线、X射线、紫外线等)或某些剧烈的天体过程(如超新星爆发)的作用,有可能形成诸如氨基酸、嘌呤、嘧啶等更加复杂的分子,甚至生命的胚种。它们附着在星际尘埃的颗粒上,有可能随着小行星或彗星落入某颗行星的表面,从而使行星产生初始的生命。不过此种假说现今还缺乏足够的证据。 为什么宇宙中最多的元素是氢和氦,为什么宇宙中最多的元素是氢和氦氢与氦是宇宙中最多的两种元素,不管你向什么方向观测,都会发现星际介质中氢元素大致占3/4,氦约占1/4,而比氦更重的元素加起来只有1%左右。这样的比例难道只是一种偶然吗?还是有更深刻的原因?大爆炸宇宙论的奠基人伽莫夫解开了这个谜题。原来,宇宙大爆炸刚开始几秒钟之内,宇宙中充满了光子、电子、质子、中子等基本粒子。那时宇宙的温度超过100亿开,在正负电子和中微子媒介下,质子和中子处于热平衡的状态,不断地互相转变为对方,它们的数量比随宇宙的温度而变化。但是当温度下降到100亿开以下时,正负电子发生湮灭而大量消失,致使质子和中子失去热平衡,不再相互转变,结果它们的数量也就始终维持在宇宙温度为100亿开时的比例上,中子与质子的数量比大约为1:7。当大爆炸发生3分钟左右,宇宙温度下降到10亿开时,质子和中子开始聚变成氘核,并发生进一步聚变,最终形成稳定的氦核,以及极少量的锂、铍等轻元素。因为中子的数量少于质子,所以当聚变反应将中子全用完后,氦核的合成过程也告结束。这个反应的发生时间为宇宙大爆炸之后3分钟到1小时。反应结束后还剩下大量的质子,也就是氢核。考虑到每生成一个氦核要消耗2个质子和2个中子,简单的计算就可得出,反应结束后氦的丰度为1/4,氢的丰度为3/4。这就是今天在宇宙中看到的两种主要元素的丰度。宇宙演化示意图 为什么宇宙中的星球大都是圆形的,"为什么宇宙中的星球大都是圆形的人们通过天文望远镜所看到的宇宙间的星球都是圆形的,从来没有看到过有一个三角形、四方形的星星。如果有,那才奇怪哩!为什么呢?要回答这问题,我们可以从下面两方面来看,宇宙间的星球,一般都是指恒星来说的。恒星,是遥远世界中大大小小的“太阳”,它们具有很高的温度,表面温度最高可以达到40000?70000℃,最低的也有摄氏上千度。太阳表面温度约有6000℃。至于中心温度,那就更高了。不说别的恒星,太阳中心温度大约就有摄氏1500万度。在这种情况下,恒星上自然不存在固体、液体状态的物质,而都是气体状态了。气体扩散在各个方向都相同,范围也大致相等,同时各部分的气体,都受到万有引力的控制。所以在这些力量取得平衡的情况下,它的外表必定成个圆球,这就是我们看起来恒星都是圆形的一个原因。早在17世纪时,英国科学家牛顿已经断定:“所有星球,如果有自转的话,都应该成为球形或者是扁球形的。”事实正是这样的。这里以行星为例子来说明这问题。行星自己是不会发光发热的,它不是处在气体状态的星体,而是坚硬的固体球。不过它在刚刚形成的时候,也是炽热的熔化物质。由于它有自转,就把它的形状变为球形或扁球形了。这样形成的球形,在力学上叫做“旋转球体”,或“旋转椭球体”。月亮和其他行星的卫星也是圆形或扁球形状。这也是由于它们在刚刚形成的时候,急剧转动的缘故。太阳是一个炽热气体球,也在不停地自转,大约25天自转一周,所以它也是球形的。遥远世界的恒星,都有自转,最快达到每秒420公里,所以它本身连同气体,也都滚成圆的或扁圆的形状了。有人也许要问,恒星既然有自转,它的气体不会给转得散开吗?不会的,因为恒星有强大吸引力,足以把它的气体控制住,结果,还是和恒星一起旋转成为圆的形状。不过,在宇宙中,并不是所有的天体都是圆球形的,如星云、小行星和卫星有些是不太规则的形状。" 为什么小行星也有卫星,为什么小行星也有卫星最早发现小行星居然也有自己的卫星,是在1978年。这年的6月7日,一颗叫做“大力神”(有人把它译为赫尔克利娜)的(532号)小行星,正好有机会掩住室女座一颗被称为SAO120774的6等星。在预报的掩星时间前2分钟,那颗6等星的星光突然抖动了一下,眼明手快的天文学家没有放过这么一次意外事件,经过研究确认这是由围绕大力神星运动的小卫星造成的。大力神星本身是颗不算太大的小行星,直径243公里,1904年被一位法国天文学家发现。小行星还会有卫星,简直叫人无法相信。但事实终究是事实,它被命名为1978(532)I,即1978年发现的(532号)小行星的第一颗卫星。它的直径被测定为45.6公里,为小行星直径的19%,两者之间的距离为977公里。大行星有卫星的事早已司空见惯,小行星也有卫星,这却是第一例。(532号)小行星带有卫星的消息正迅速传开,并引起广泛兴趣的时候,又一颗小行星“梅菠蔓”(18号)也有自己卫星的报道,使科学家们感到震惊,因为,这很可能表明大力神小行星有卫星并非特例。梅菠蔓小行星早在1852年由一位英国天文学家发现,直径135公里。它的后来被称做1978(18)I的卫星,也是在一次梅菠蔓掩恒星的机会中发现的,时间是1978年12月11日。更加使人惊讶的是,卫星的直径达37公里,为小行星直径的27%,与月球_地球直径之比相同;它们相距460公里,只及月地平均距离的千分之一多些。对于站在梅菠蔓小行星上的观测者来说,这确实是个奇景:一个比我们所见月亮面积更大120倍、光度强百倍的“大月亮”,光耀夺目地照亮着梅菠蔓夜空。像小行星卫星这类新品种天体被发掘出来之后,人们自然会问:它们是怎样形成的?看来这个问题与小行星本身是如何产生的,合并起来考虑是比较合适的。一种意见认为:小行星运行过程中互相碰撞而产生大小不同的碎片,这些碎片往外飞出时,有的被其他小行星捕获而成为它们的卫星。因为碎块的速度不大,而小行星的引力范围大体上是其本身直径的百倍,碎块一旦被某颗小行星捕获,其运行轨道是比较稳定的,不大可能受附近的火星、木星等大行星的影响,更不要说被拉走。小行星卫星接二连三地被发现,使科学家们对小行星掩星现象倍加注意,他们不仅不放过此后的这类现象,不少人还去积极查看已经束之高阁的掩星资料,看看有没有什么蛛丝马迹可找,希望从这里面找到些过去被漏掉的卫星信息。老资料加上新信息,现在已宣布发现了其卫星的小行星,不下数十颗,其中包括(2号)“智神星”、(3号)“婚神星”、(6号)“韶神星”、(9号)“海祌星”、(12号)“凯神星”等。有人甚至还认为某些小行星有1颗以上的卫星。小行星的个儿本来都不大,它们的卫星更是如此,太阳系中的这些小字辈却为科学家们开辟了一个颇为广阔的研究领域。 为什么我们感觉不到地球在转动,为什么我们感觉不到地球在转动我们乘船坐车,很容易觉察出车船在行进。可是为什么我们一点也感觉不到地球在转动呢?要知道,地球转动的速度是非常快的,绕太阳公转,每秒钟要跑30公里;就说它的自转吧!在赤道上的速度每秒钟达465米,跟车船的速度比起来,真不知快多少哩!生活中有这样的经验,当我们乘船在江河里航行时,船身随江河一泻千里,两岸山壁如飞移过,那时候就觉得船行多快呀。如果乘轮般在大海里航行,站在甲板上,海天一色,白浪滔滔,海鸥追逐着行船,仿佛钉在船舷边,那时候,会觉得船行多慢呀。要是比较一下,江河里的船可速度还没有海轮快呢!问题就在这里了。原来乘江河里的船时,我们看到两岸迅速移动,常识告诉我们,江岸是不会移动的,于是,我们意识到这是所乘的船在运动;江岸移动得越快,也就表明船只航行得越快。乘轮船在大海里航行时,水天茫茫,外界没有什么东西可判断轮船在迅速行进,于是我们觉得船行得十分迟缓,有时好象是停着没有动似的。地球这艘宇宙间的“大船”,在运行的轨道旁,如果也有象江河两岸那样的山壁,我们就很容易觉察出地球的转动了。可惜近处没有,只有远处的星星,可以帮我们看出一点转动的行踪。但星星离我们实在太远了,在短时间里,比如说几分钟,几秒钟里,由于我们失却了可以对照的外界事物,所以很难感觉出来。至于地球的自转虽然也很快,由于我们周围的一切事物,同我们自己一起被地球带着转的,所以感觉不到地球在转动。但不要忘记,我们每天看到的太阳、月亮、星星的东升西落,就是地球自转的结果。那么,怎样证明地球是自转的呢?自从哥白尼于1543年发表了《天体运行论》一书,提出了地球自转的概念以后,许多实验都证明了地球自转的存在。如果你有机会到北京天文馆里去一次的话,可以看到大厅中央悬挂着一个重锤。当你进入天象厅之前注意一下重锤摆动的方向,等你看完天象表演后再看一看,就会发现重锤摆动方向沿着顺时针方向转过了一个角度。这就是有名的“傅科摆”。这个简单的摆可以证实地球自转的存在。因为摆具有一个特性,它总是保持自己的摆动方向。如果地球是静止不动的,那么我们看到摆的摆动方向不变;但由于地球在自转,观测的人改变了位置,而自己觉察不到在转动,所以就以为摆的方向改变了。还有一些现象可以证明地球的自转:例如从很高的塔上丢下一件东西,这样东西的下落方向总是要偏东一些(因为物体在高塔上时,已经具有一个随地球旋转而向东移动的速度,由于高塔上比地面距离地球转轴远,这个速度比地面随地球旋转而向东移动的速度大);另外,地球上有东北信风和东南信风的存在等。所有这些现象都证明地球上运动的物体受着地球自西向东自转的影响。地球是绕着一根假想的自转轴转动的,通过地心同自转轴垂直的平面叫赤道。赤道同绕太阳公转轨道的平面(黄道面)是不一致的,而是倾斜成23度27分的角,所以地球是斜着身子自转的。至于地球公转的证明,只要相隔若干时日,我们在夜间同一时刻去观测天空,就会发现天空中的星星的位置已经有了一些变化。早先在西边的星座,已经下沉;而早先看不到的星座,已在东边升起。一天天过去,通过一年的观测,你就会发现天空中又出现了你在开始观测时所见到的星座,这就表明地球环绕太阳在一年内转了一圈了。 为什么我们感觉不到地球在运动,为什么我们感觉不到地球在运动“坐地日行八万里”,这句话的意思是:即使我们站着不动,也正随着地球的自转,以意想不到的速度运动着。在赤道上,物体随地球自转的运动速度达465米/秒,一天约移动了4万千米,即八万里。地球绕太阳公转的运动速度更快,每秒就要跑30千米。可是,为什么我们一点也感觉不到地球在运动呢?生活中有这样的经验,当我们乘船在江河里航行时,船随江河一泻千里,两岸山壁如飞移过,那时候觉得船行多快啊!如果乘轮船在大海里航行,站在甲板上,海天一色,白浪滔滔,那时候会觉得船行多慢呀。要是比较一下,江河里的船可能还没有海轮航行得快呢!问题就在这里。原来,我们是通过周围景物的相对移动来判断我们自身运动的。而且,景物离我们越近,在视觉上,它的相对运动就越明显。乘船在大海里航行时,水天茫茫,近处没有什么东西可以判断船在迅速行驶,于是,我们觉得船行得十分迟缓,好像是停在那里没有动似的。地球这艘“大船”在宇宙空间航行的时候,只有远处的星星,可以帮我们看出一点运动的迹象。但星星离我们实在太远了,短时间里很难察觉出它们在移动。而我们周围的一切事物,正和我们自己一样,随着地球一起运动,所以我们感觉不到地球在不停地转动。但不要忘记,我们每天看到太阳、月亮、星星的东升西落,就是地球自转的结果。至于地球公转,我们可以通过观测天空中星星位置的变化来证明这一点。如果我们每天夜晚在同一时刻观测天空,就会发现,天空中星座的位置正一天一天地由东向西移动。原来出现在西边的星座,渐渐地下沉,看不见了;而东边又会升起一些原先看不见的星座。一年过去后,你就会发现,天空中又出现了你开始观测时所见到的星座。这就表明:地球已经环绕太阳整整转过一圈了。关键词:地球自转地球公转 为什么我们看不到南天的一些星座,为什么我们看不到南天的一些星座著名的“1987A”是好几百年以来最亮的一颗超新星,单凭肉眼就可以看到它。遗憾的是,我们北半球的绝大多数人根本看不见它,只有居住在南半球的人可以一饱眼福。因为,这颗超新星位于南天的大麦哲伦星云中。反过来也一样,我们北半球终年可见的蔚为壮观的北斗七星,在南半球多数地方却较难一睹它的芳容。为什么不同纬度地区看见的星空不一样呢?地球不停地绕着一根假想的自转轴旋转,自转轴的北端总是指向北天极。在地球北极,北天极正好在头顶上,北斗七星也高挂在头顶附近上空。天空中所有的恒星都既不升起也不落下,而是始终保持高度不变地沿着逆时针方向旋转。也就是说,在这儿只能看见北天的星,南天的星是一颗也看不见的。在地球南极所见的星空转动情况与北极相同,只不过在那儿看见的星都是南天的星,北天的星一颗也看不见。在地球赤道附近所见的星空与南北两极截然不同。在这儿,北斗七星显得十分逊色,它们总在北方地平线附近打转转。天空中所有的星星都是直升直落,沿着与地平线垂直的方向从东方升起,到达最高点后又与地平线垂直向西方落下。在这儿,既能看见北天的星,也能看见南天的星。在地球两极和赤道之间,情况与地球两极和赤道地区就都不相同了。以北京为例,北京的地理纬度大约是北纬40°,在北京看星空,北天极在星空中的高度大约也是40°。换句话说,离北天极40°范围以内的星,不论它转到了北天极的什么方向,永远也不会落到地平线以下。这就是对于北京来说的恒显圈,它的半径在数值上与北京的纬度值相等。既然有恒显圈,就应该有恒隐圈,它的半径也是40°。也就是说,在南天极周围40°范围以内的所有恒星,永远也不会升起到北京的地平线上面来,这些星在北京是永远也看不见的。在北半球的所有地方,基本情况是一样的,只是随着纬度的不同,恒显圈和恒隐圈的大小也有所不同。反正,总是有一部分或多或少的恒星是看不见的。所以,对于我们居住在北半球的人来说,总是有一部分南天的星座是看不见的。南半球的居民也无法看到北天的一部分星座。关键词:北半球南半球星座恒显圈恒隐圏 为什么我们看到的星星都象缀在一个圆球面上,"为什么我们看到的星星都象缀在一个圆球面上我们在晴朗的夜晚,仰视天空,就会看到许许多多的星星。其中,除月亮显得特别大,特别亮,因此觉得它离我们比较近以外,其他许多星星看起来都离我们差不多远,好象是在一个半圆形的天幕上镶嵌着无数大小不同、闪闪发光的宝石,而我们似乎就在这天幕下的中心位置上。事实上,看到的这些星星离我们的远近是大不相同的。比如,著名的牛郎星距离地球约有16光年,织女星距离地球约有26.3光年,它们相差有10.3光年。如果以每秒飞行10公里速度的火箭来说,这10.3光年的距离,也得要飞行近30万年。可是在我们看来,却是差不多一样远的。另外,象天鹅座a星(天津四)距离地球达1740光年,大犬座a星(天狼星)距地球约为8.7光年。但看起来它们与牛郎、织女也同样远。为什么会这样的呢?原来,这是一种错觉,是由于受我们眼睛的分辨能力限制而形成的。如果一个物体对眼睛所张的角距,就是眼睛视线对物体两端所张的角度很小,如1""(一个角秒),超过了能分辨的极限范围,那就不管它原来的形状和大小,在眼里只呈现出一个点。分清物体远近的立体感是受两眼球间距离与物体到眼睛的距离大小影响的。物体距离愈远,分辨能力愈弱,超过了一定距离,就无法分辨它的实际远近了。另外,根据远小近大的方法,或是通过陪衬背景往往也能判断物体的远近。但是这些概念对于星星都是不适用的。因为星星虽然本身很庞大,但是它和地球的距离是很遥远的,以至这些星星在我们的眼里不能成有一定圆面形状的象,而只有一个光点象。例如:离我们最近的恒星是比邻星,它和地球的距离为4.22光年。假定它的体积与太阳一般大,那么在我们眼里它的角直径不超过0.01""(百分之一角秒),而太阳约有32'(三十二角分),直观看起来约有面盆那么大小,那么,在把比邻星按比例缩小之后,放到太阳的位置上,这时我们肉眼看上去,它的大小只有一个火柴头的三千分之一,当然已经远远超出了人眼分辨本领的范围,因此只能呈现一个点象。对于更远的星星,只要它们的光能使眼睛的视神经有足够的刺激,也会成象,当然都是一个个光点象。这样的例子在日常生活中也是存在的。如装在高建筑物上的红灯。我们在离它10米的地方,可以清楚地看清灯泡的形状。但要在几公里之外,就无法辨认它的形状,而只能看到一个红点了。对于那些遥远的星星,是无法比较它们的大小的,因为看起来都是一样大小,因此就不能用远小近大的方法来区分它们的远近了。要根据已知陪衬物来分辨星星的远近,更是不可能的。在肉眼观测人造卫星中有这样的体会:夜晚,看见远处天空中有二个亮点在移动,要分辨哪个是人造卫星,哪个是飞机,这是很困难的。虽然这两个亮点的高度相差有几十倍,区分它们好象是很容易的。但实际上,由于是夜间,飞机也只呈现出一个光点,又看不见云,失去了用以判断高度的陪衬物,所以人造卫星和飞机就不易分辨了。那么比飞机和人造卫星遥远几十亿倍、几十万亿倍和更遥远的星星来说,更加没有估计距离的明显陪衬物了。因此也就无法分辨它们的远近。似乎所有星星的距离是一样的了。由于这些原因,我们肉眼看到的星星就好象都是缀在—个圆球面上的了。" 为什么新星不是刚诞生的星,为什么新星不是刚诞生的星中国古代的文献中有很多关于客星的记载。《汉书·天文志》中就有这样的描述:“元光元年六月,客星见于房”。客星,指的是天空中突然新冒出来一颗星,就像是不速之客的造访。西方的记载中称之为新星。这样的“客人”来得突然,去得也很匆忙。短则数月,长的也就1年左右,新星就会逐渐黯淡下去,直至完全消失。其实,这并不是一颗新诞生的恒星,因为恒星一旦形成,就会持续稳定地照耀几百万年,甚至几百亿年。那么,这些“客人”究竟是什么来历呢?利用望远镜去追寻这些“客人”的身影,可以发现它们其实并未走开,而是仍然待在原来的地方,只是亮度回到了从前的水平。因为原来亮度太低,人眼很难发现,所以以前一直未受注意。直到它们突然增亮,才误以为来了一颗新的恒星。这些“新星”的光变幅度非常巨大,通常会有几千倍,大的甚至上千万倍。增亮的过程也非常快,只要短短的几天便可达到最亮,然后再慢慢地黯淡下去。新星究竟是如何发生的呢?它起源于一类特殊的双星系统,是在两颗星的共同努力下完成的。这样的双星系统中有一颗是致密的白矮星,而另一颗则可能是体积庞大的红巨星。白矮星在巨星光芒的笼罩下并不起眼。但是,如果它们靠得足够近,白矮星就有能力将巨星表层的物质(主要是氢)拉拢到自己的周围,然后逐步沉积在白矮星的表面。随着白矮星表面的氢不断堆积,这些物质的温度和压力都会增加。终于有一天,温度和压力升到足够高,便会发生氢变成氦的核聚变反应。这种热核反应不是像一般恒星那样发生在内部,而是发生在白矮星的表面。所以它的能量不是缓慢释放,而是以爆发的形式很快辐射出去,以至于短期内的亮度远远超过了它旁边的巨星。于是就成了我们所见到的新星。爆发平息以后,一切都慢慢回复到原先的样子。双星结构并没有被破坏,白矮星仍然贪婪地“吸取”着巨星表层的物质。你一定会问,历史会重演吗?是的!实际上,我们已经看到有些新星爆发了不止一次,它们也因此被称为再发新星。可见,所谓的新星,既不是新诞生的恒星,也还未到恒星的末日,其实只是某些老年双星玩的把戏而已。 为什么星图上的方向和地图相反,为什么星图上的方向和地图相反我们都见过地图,也使用过地图。地图的方向,我们很熟悉,都是上北、下南、左西、右东,没有一张地图是例外。把地图平摊在桌子上,它同实际生活中的方向完全一致。星图上的方向却和地图不同,它是上北、下南、左东、右西。把一份星图平放在桌子上,不管你怎样来回地转它,总不能和实际方向一致。为什么星图上的方向要这样安排呢?问题在于星图和地图的使用情况不同,图的方向也就应该有差别。地球在我们的脚下,地图应该平放在课桌上或者挂在黑板上看。星图是表示天空中星星位置的图,星星在我们头顶上面,用星图认星时,就决不应该把图平放在桌子上,而是应该举起来,使星图冲着自己的脸来看。不论我们朝哪个方向站着,只要将星图高举起来,正面冲着自己,星图的南北方向和实际方向符合了,东西方向也就符合了。可见,星图上的方向是根据实际情况和需要确定的,它是教给我们“看图识星”用的。不仅星图是这样,其他天体的图和照片的方向也是这样定的。譬如一张圆月亮的照片,如果放得和实际看起来的方向一致,那么也是上北、下南、左东、右西;如果把北放在下面(相当于从天文望远镜里看起来的样子),那么右是东、左是西、上面是南。 为什么星星会眨眼,为什么星星会眨眼夏天的晚上,繁星满天,抬头仰望天空,星星都在眨眼哩。其实,星星根本没有眼睛,它们哪里会眨眼呢?那么大概是我们自己眨了眼,错把星星当成在眨眼了?不是,因为即使你瞪着眼睛瞧,仍然会发现星星的光亮忽闪忽闪地动。这是什么缘故呢?这是大气在变戏法。我们知道,大气不是静止不动的,空气热了会上升,冷了又会下降,还有风在吹来吹去。如果能够给空气的分子着上一些颜色,你就能看到五彩缤纷的空气正在上下翻腾。星光在来到我们的眼睛以前,必须经过地球的好几层大气,大气既是动荡不定的,各层大气的温度、密度又各不相同,这样一来,光线的折射程度也各不相同。星光来到这里时,就会经过许多次的折射,时而会聚,时而又分散。正是这层动荡不定的大气,挡在我们面前,使得我们在看星星的时候,总觉得星星在闪烁,就像眨眼睛。关键词:星地球大气 为什么星星会眨跟,"为什么星星会眨跟夏天黄昏,大家都喜欢到院子里或露天乘凉,那时候繁星满天,抬头望望夜空,星星都在眨眼哩。其实,星星根本没有眼睛,它们哪里会眨眼呢?那么大概是我们自己眨了眼,错把星星当成在眨眼了?不是,因为即使你瞪着眼睛瞧,仍然会发现星星的光亮忽闪忽闪地动。这是什么缘故呢?这是大气在变戏法。我们知道,大气不是静止不动的,热空气上升,冷空气降下来,还有风在吹来吹去,如果能够给空气的分子着上一些颜色,保险你能看到它们上下翻腾,五彩缤纷。星光在来到我们的眼睛以前,必须经过地球的好几层大气,大气既是动荡不定的,各层大气的温度、密度又各不相同,这样一来,光线的折射程度也各不相同。星光来到这里时,就会经过许多次的折射,时而会聚,时而又分散。芷是这层动荡不定的大气,挡在我们面前,使得我们在看星星的时候,总觉得星星在晃动,就象眨着眼。" 为什么星星有不同的颜色V5,为什么星星有不同的颜色V5星星有不同的颜色,这可不是谁画上去的,而是星星确实是五颜六色的。星星为什么会有不同颜色呢?其实,星星颜色的不同:说明它的表面温度不同。太阳光看上去是白色的,实际上由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光组成。星星的温度越高,它发出的光线中蓝光的成分就越多,看上去这颗星就呈蓝色;如果这颗星的温度很低,那它发出来的光线中红光的成分多,看上去它就是一颗红颜色的星星了。因此,恒星的颜色是由它的表面温度所决定的,不同的颜色,代表着它们有着不同的表面温度。下面就是星星的颜色和表面温度之间的大致对应关系:星色表面温度(℃)蓝40000~25000蓝白25000~12000白11500~7700黄白7600~6100黄6000~5000橙4900~3700红3600~2600这样,我们就可以根据星星的颜色,来估计一颗恒星的表面温度大约是多少了。太阳看上去是黄颜色的,它的表面温度是6000℃;织女星发出白色光,那它的温度就比太阳高,差不多有1万摄氏度;天蝎座那颗亮亮的“心宿二”,从它的火红色就可知道它的表面温度不会超过3600℃。关键词:恒星恒星颜色恒星温度 为什么星星有不同的颜色,为什么星星有不同的颜色星星有不同的颜色,这不是画家的随意描绘,星星确实是“五颜六色”的。星星颜色的不同,说明它的表面温度的不同。“光”看上去是白色的,实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色组成的。星星的温度越高,它发出的光线中蓝色的成分就越多,看上去这颗星就越蓝;如果这颗星的温度很低,那它发出来的光线中红色的成分就多,看上去就成为红颜色的星了。因此恒星的颜色是由它的表面温度所决定的,不同的颜色,代表着它们有着不同的表面温度。下面的表就是它们之间的关系:这样,我们就可以从星星的颜色上,来估计一颗恒星的表面温度大约是多少了。太阳看上去是黄颜色的,它的表面温度是6000;织女星发出白色光,那它的温度就比太阳高,差不多有10000;天蝎座那颗亮亮的心宿二,从它的火红色就可知道它的表面温度不会超过3600。 为什么星系也爱抱成团,为什么星系也爱抱成团借助于地面上的超大望远镜以及各波段的空间望远镜,天文学家发现有一些天区的星系分布比平均情况更加致密,星系显示出成群或成团的聚集状态。如果“抱团”的星系数量小于50个,通常就称它们为星系群;数量大于50个,则称为星系团。观测到的星系中,超过85%都是星系群或星系团的成员。星系团通常聚集为超星系团,甚至更大的结构,横贯整个人类可观测的宇宙。为什么星系也与恒星类似,喜欢“拉帮结伙”呢?原因仍然可以追溯到牛顿那里。万有引力名副其实,即使在以星系为基本单元的大尺度宇宙中,引力仍然发挥着作用。正是由于引力的作用,星系彼此间吸引,聚集成团。当然在星系团这样的庞然大物中,参与引力作用的不仅是可以在各个波段探测到的发光物质,还有更为神秘的暗物质。如果更深究星系成团的原因,可以回溯到宇宙诞生之初。量子涨落引起的原初扰动,使均匀的宇宙随机产生了一些密度较高的区域。在引力作用下,这些高密度区域的物质会吸引更多的物质,密度越来越高。这些就是将来形成星系团的地方。深埋在星系团内部的旋涡星系NGC4911,可看到周围的星系星系团是我们已知最大的引力束缚系统。整个星系团呈球状,典型的星系团直径为500万~3000万光年,质量大约为1000万亿倍太阳质量。星系团中星系的运动速度非常快,必须有很大质量的物质产生的引力,才能拉住这些跑得飞快的星系,把它们束缚在星系团中。可见光波段观测到的物质所产生的引力,尚不足以束缚住这么高速度运动的星系,因此星系团中的暗物质应该起了主要的引力束缚作用。据推测,星系团总质量中仅有5%的质量为星系,10%为气体,其余均为暗物质。 为什么星系会发生碰撞和并合,为什么星系会发生碰撞和并合星系的尺度可达10万光年或更大,运动中的星系在几亿年时间内就可以移动本身直径那么大的距离,而星系彼此间的距离范围只是星系尺度的10~1000倍。因而星系间就有可能发生碰撞;在星系团内星系碰撞的可能性更大。若两个星系在运动过程中互相靠拢接近,但并没有直接接触,称为星系交会。星系间的近距离交会对星系的结构和动力学状态会产生明显的影响,如一个星系的引力会把另一个星系中的一部分气体和恒星拖出来,并最终脱离原来的星系。一旦两个星系彼此直接接触或部分接触,就是发生了碰撞。两个星系彼此碰撞时,星系中的恒星只是相对穿越而过,恒星之间并不会直接相撞。但是,星系中的星际介质完全可以直接接触并相互影响,这是因为星际介质的尺度远比恒星大得多。在碰撞过程中,两个星系间的引力作用,以及星际介质的剧烈相互作用,会对碰撞中星系的形态和演化产生重大影响。有趣的是,如果两个星系以数千千米每秒的相对速度相遇、碰撞,它们有可能安然无恙地对穿而过,两者的外貌与碰撞前并无明显改变的迹象。然而,要是相对速度只有几百千米每秒,情况便完全不同,这是因为引力的作用时间越长,破坏性就越大。在低速碰撞的过程结束后,两个星系互相远离而去,但与碰撞前相比很可能已经变得“面目全非”了。星系碰撞的另一种结果是“星系并合”,即两个星系因碰撞而合并成一个星系。在并合过程中,如两个星系的质量相差悬殊,大星系会“吞食”掉小星系,同时它的结构会因小星系的引力扰动而发生明显的变化。例如,银河系盘中的厚盘成分,可能就是因一个小星系的并入,使原来的薄盘受强烈扰动而形成的。并合中的星系NGC520要是并合中两个星系的质量大致相当,结果不会出现“大吃小”的局面,而是合二为一,形成一个巨星系,同时可能把一部分星际介质甚至恒星抛出去,生成星系尾。有人认为,两个旋涡星系一旦发生碰撞,最终会并合成一个大质量的巨椭圆星系。现代天体演化理论指出,星系由原星系云经引力坍缩形成,它可以说明不少重要观测事实。但根据这一图景,星系外形应该比较有规则,那么特殊星系的奇特形态和异常性质又作何解释呢?一种颇为流行的观点是,星系在演化过程中,曾经或正在发生大范围的剧烈活动事件,如星系间的密近交会、碰撞以至并合等,这类过程中星系相互作用必然很剧烈,现在观测到的形状诡异的特殊星系就这样形成了。上述理论已从观测上得以证实。如特殊星系NGC7252可算是星系并合的一个典型例子。深度曝光图像显示这个星系主体的外形很不规则,有两条明亮且外缘清晰的长条形星系尾从两个方向伸出,每条长尾都因引力作用而由星系盘生成,这意味着有2个盘状星系因相互并合而毁灭了。不过在短时间曝光的图像上,它看上去只是一个普通的椭圆星系,面亮度的分布很平滑,看不出任何特殊结构。因为距离遥远,特殊星系的结构必须用大望远镜或进行空间观测才能发现,在这方面哈勃空间望远镜发挥了巨大的作用。 为什么星系的形状千姿百态,为什么星系的形状千姿百态如果将一些星系的照片放到你的面前,首先引起你注意的,无疑是它们那千姿百态的模样:有的像梭子,有的像运动员手中的铁饼,有的像水中的旋涡,有的像是盛开的花朵,更多的也许你根本无法用什么已知的物体来比拟。依照星系的形态进行分类,是很自然的事,这是20世纪初就有人想到并这么做了。现在使用广泛的哈勃分类法,是美国天文学家哈勃,在大量观测基础上于1926年建立的。这是一种形态分类法,经过后来的修订和改进,主要将星系分为5个类型:一、椭圆星系,用E来表示。根据扁椭程度的不同,又分为EO、E1……E7共8个次型,E0型星系很接近圆形,E7型则是拉得比较长的椭圆星系。二、透镜星系,用SO和SBO表示。它们分别是无旋臂或者稍稍有一点点臂的旋涡星系和棒旋星系。SO是介于椭圆星系和旋涡星系之间的中介星系;SBO则是在椭圆星系与棒旋星系之间。三、旋涡星系,用S表示。四、棒旋星系,用SB表示。这两类星系的外形都像是个旋涡,一般都有两条或两条以上螺旋形旋臂,给人以正在运动的感觉。它们在形态上的主要区别是:棒旋星系的核心部分有棒状结构,像是根棍子插在中间,而旋涡星系没有这样的棒状结构。这两类星系的旋臂看起来松紧程度不同,又各分为三个次型,用a、b、c表示。Sa和SBa表示旋臂最紧,Sc和SBc表示最松。五、不规则星系,用Irr表示。顾名思义,这类星系各有各的形态,无法类比,但习惯做法还是把它们分为I型和Ⅱ型:I型星系中可隐约地看到不甚明显和不甚规则的棒状结构,Ⅱ型中完全没有这种情况。哈勃分类法是直接以观测为依据的,而星系形态在短时期内是不会有什么显著变化的,可见这种分类法是很稳定的。星系的形态分类无异把它们排列成了一大序列。这个序列所反映的星系的各式各样形态有什么含意没有?早在20世纪30年代,就有人把星系的形态序列看做是它的演化序列,认为星系从球形开始,由于自转而变成椭圆形,当椭圆越来越扁时,生出旋臂,旋臂由紧变松以至消失,最后演变成为不规则星系。另一种看法则认为演化程序是从不规则星系开始的,因自转而产生轴对称的旋臂,旋臂由松逐渐变紧,最后演变成为球状星系。把星系的形态序列看做是演化序列,遇到了许多无法解释的现象,譬如说,椭圆星系和旋涡星系中都存在着老年恒星,年龄相差不多。现在已经确认,各种形态和类型的星系彼此不能相互转化,而它们的形态和结构所以有那么多区别,主要与形成时的初始条件有关。大体说来,星系的形状从开始形成的时候起,就定形并保持下来,它们的演变十分缓慢,即使以百亿年计,其形态、结构等不再有显著变化。不过,这方面的研究工作基本上还处于初始阶段,许多问题都还没有得到令人满意的解释。举个例子来说,旋涡星系是以具有旋臂为其特征,旋臂究竟是在旋紧,还是在旋松,还是另有演化途径,一直是个争论颇多、悬而未决的问题。 为什么有些恒星的亮度会变化V5,为什么有些恒星的亮度会变化V51956年,一位业余天文学家在观测恒星时,发现鲸鱼座一颗3等星逐渐变暗,暗至肉眼已看不见了。过了一年,这颗星又重新出现,这种亮度会变化的星称为变星。变星共分三大类。第一类是食变星,实际上是互相绕转的双星,当较暗的星转到前面挡住较亮的星时,我们就看到星变暗了;当两颗星互不遮挡时,看上去就变亮了。这一类变星的亮度变化是两星交会引起的,恒星本身的物理状态没有变化,这类变星也称为食双星。第二类称为脉动变星,它们的亮度周期性地发生变化。一般来说,光变周期长的变星亮度变化大,光变周期短的亮度变化小。如上面提到的鲸鱼座变星,光变周期为300多天,最亮和最暗时亮度要相差上千倍。造父变星也是脉动变星的一种,天文学家常用它来测定天体的距离。第三类称为不规则变星,它们的亮度变化完全没有规律,或者规律不十分确定,新星和超新星也属于这一类变星。现在已经知道变星是恒星演化到一定阶段的标志。一般说来,当恒星处于主序星阶段时比较稳定,当恒星演化到主序星阶段之前或之后都会出现不稳定性,它的亮度就会发生变化,成为变星。随着观测技术的进展,已发现越来越多的恒星都有不同程度的变化。太阳是一颗主序星,它是比较稳定的,但是在太阳上仍有太阳黑子、耀斑等活动区存在。因此变星是普遍的,只是在大部分情况下,很难用肉眼发现它们的亮度变化罢了。关键词:变星食变星食双星脉动变星不规则变星 为什么有些恒星的亮度会变化,为什么有些恒星的亮度会变化1596年,一位业余天文学家在观测恒星时,发现鲸鱼座里的一颗3等星逐渐变暗,到10月份用肉眼已看不见了,过了一年才又重新出现。用肉眼观测,绝大多数的恒星,在很长的时期内,亮度不会有什么变化。可是少数恒星的亮度会发生变化这种恒星叫变星。现在已发现的变星在2万颗以上。变星有很多种。一种叫做不规则变星,它们的亮度变化没有什么规律。这种变星数目不多。有规则的变星,它们的亮度变化非常匀整有规律,反复继续不断地变化着,其中有一种变星,亮度变化一次的时间要300多天。1596年发现的鲸鱼座变星就是这种变星,它最亮和最暗时亮度相差达几千倍。10月份正是它变暗的时候,所以肉眼看不见了。有一种有规则的变星叫造父变星(因为最初发现仙王座的一颗名叫“造父一”的恒星发生这种变化,所以把这类星叫造父变星)。这种变星变化一次的时间最短的才3个多小时,最长的是80天。它们亮度的变化很小,一般只有2倍左右。天文学家发现造父变星亮度变化的时间和它的发光本领——光度有一定的关系。亮度变化一次的时间越长,它的发光本领越大。我们记录下它的变化时间,就可以知道它的发光程度——光度。再从观测得到的亮度,就能够计算出它的距离,对研究恒星的距离和探索宇宙很有用。恒星都是一团炽热的气体。有些变星的亮度会变化,从目前的认识来看,可能是因为这些巨大的气体球的收缩和膨胀引起的。还有一种变星叫食变星(也叫食双星)。它们亮度的变化不是本身的发光能力在变化,而是因为两颗星发生掩食的结果天空中有许多恒星看上去只有一颗星,实际上有两颗或两颗以上的星靠近在一起。它们在引力作用下互相绕转,从地球上看,当一颗暗的星转到亮星前面时,亮星的光就逐渐被遮住,看上去星光逐渐地暗了下去。等暗星转过去以后,亮星逐渐地恢复原来的状况。食变星的亮度变化周期,有的几小时一次,有的数十年发生一次,长短不一。到现在,发现的食变星已有4000多颗。事实上,随着观测技术的进展,近年来已发现绝大多数恒星的亮度都有不同程度的变化,不变的倒是少数,因此变星是普遍的,只是用肉眼观测是很难发现它们的亮度变化罢了。 为什么有些星星永不落下,有些星星又永不升起,为什么有些星星永不落下,有些星星又永不升起太阳每天东升西落,天上的星星也是每天东升西落。有没有星星不会落下呢?有!在北半球的人会发现北极星就是一颗永不下落的星。而另一些星星则正相反,永远都不会升上天空。我们看到的星星如何运动,取决于我们在地球上所处的位置。在北纬40°的北京,北极星的高度为40°,因此北天极直到北纬50°的星便不会下落。如果你站在地球的北极,北极星就在头顶,北天极直到赤道(地平线)的星都不会下落,这是怎样的景象?天上看得见的星星,都绕着头顶转,几乎没有星星会落下!如果你在地球的赤道上,则几乎所有的星都在做东升西落的运动!那么,又是那些星星从来不肯升起呢?其实这和那些从不下落的星星道理一样。在北纬40°的北京,既然北天极直到北纬50°的星永不下落,那么南天极直到南纬50°的星就永不升起。在北极,北半球的星永远待在天上,南半球的星都永不升起。而在赤道上,就没有永不上升,或者永不下落的天体了。从星迹图可以直观地了解这一点。星迹图是镜头中心对着北极或南极长时间曝光后拍下的照片,星迹图中不被地平线阻挡的圆环就是不会落下的恒星划出的轨迹。在国际空间站上长时间曝光拍摄到的星迹图 为什么有些星系被称为特殊星系,为什么有些星系被称为特殊星系在自然科学研究中,分类是一项重要的基础性工作。对观察对象进行合理分类,可从中探究不同类别对象各方面性质的异同之处,以及相互间可能存在的内在联系。通过分类还可以发现那些难以归入基本类别的对象,而它们往往有着特别重要的意义。天文学的研究对象有行星、恒星、星云、星团、星系等各种天体,同样需对它们进行分类,并逐级细化。在星系领域,美国天文学家哈勃率先按外观形态把星系分为椭圆星系、透镜状星系、旋涡星系和不规则星系四大类。随着观测技术的进步,特别是空间天文技术的日趋成熟,观测分辨率大大提高,并实现了在可见光之外其他波段上的天文观测,包括射电、红外、紫外、X射线以及γ射线观测。借助这些观测手段,人们发现相当一部分星系根本无法归入星系的哈勃形态分类基本序列,于是被冠名为非正常星系,亦称特殊星系,以别于能归入基本形态类别的一般“正常星系”。可见,这里的“非正常”或“特殊”,乃相对于“正常”或“一般”而言。那么,特殊星系的“特殊”表现在什么地方呢?这里有两个主要标志。其一,特殊星系常表现出十分奇特的光学外形。正常星系的外形都较为规则,即使其中的“不规则星系”也只是相对其他三类星系而言看上去外形较为不规则。特殊星系与之不同,它们的外形需用“奇特”两字来描述,它们会表现出正常星系所没有的稀奇古怪的结构,外形五花八门,毫无规律可循。如有的特殊星系附有长条形的尾巴或喷流,有的呈环状,有的结构高度扭曲,有的看上去居然像个人!其二,辐射特性与正常星系显然不同。对于一个正常星系,通常是可见光波段的辐射比较强,其他波段的辐射很弱,甚至观测不到。相反,特殊星系在可见光波段的辐射并不很强,但在射电或其他波段(如红外、X射线等)上的辐射却异常强,可以远强于可见光辐射。对于特殊星系来说,上述两种特征往往同时存在——有奇特外形,同时又表现出与正常星系不同的辐射强度分布。 为什么有人提出下个世纪改历,为什么有人提出下个世纪改历世界各国现在普遍采用公历,既然如此,为什么还要改革呢?我们说,公历有它的优点,但它也有不足之处,所以,早就有人想对它进行改革了。从精确度来说,公历还是可以的。公历每4年有一个闰年,闰年366日;每400年只有97个闰年,这样,400年总共有146097日,平均起来,一年是365.2425日,与一个回归年的实际长度365.2422日相比,每年只有0.0003日的差别。换句话说,现在的公历使用3000多年后,会多出一天来,到适当的时候,世界各国一商量,从哪里去掉一天不就得了吗!可是,从使用上的方便不方便来说,公历确实存在不少问题,主要是:一、各个季度的天数不相同:一季度,90或91天;二季度,91天;第三、四两个季度各92天。上、下半年的天数要相差2到3天。二、各个月份所包含的天数有4种:28天、29天、30天和31天,最多可相差3天,很不整齐。三、哪个是大月,哪个是小月,缺乏规律。四、哪天是星期几,必需査日历后才知道,而且年年有变化。各国的节日大都是以日期来定的,它们落在星期几每年都有变动。五、每个月的工作天数不相等。公历的这些缺点,为制订计划和安排生产以及生活的一些方面,都带来许多麻烦。别的不说,单是印那些反映这类差异的日历、月历、年历、台历、挂历等,就不知要花费多少人力、物力、财力。早在1910年,在英国伦敦召开的国际改历会议,就专门研究了改历问题。从那时到现在,先后征求得来的改历方案数以百计。1954年,改历问题曾拿到联合国去研究。因为这个问题比较复杂,历法除了应有足够的精度和使用起来合理、方便之外,还应适应各个国家的不同情况。现在距离本世纪末越来越近了,趁一个新的世纪开端,各国步调一致地统一改历是比较理想的。那么,现在的公历拟怎么改革呢?这里举两个改历方案进行介绍,它们对一个季度和一个月当中的天数和星期数作了安排,日期与星期的对应关系保持固定不变等。这就是较多人认为不错的十二月世界历和十三月世界历。这两种方案的共同优点,是把许多东西都固定下来了。十二月世界历的各季天数、星期数、各月份大小以及日期与星期的对应关系等,都是季季如此,年年相同。十三月新历法而且做到了月月如此,年年相同。两方案中每月的工作天数也是固定的,前者为26天,后者为24天,即使是在每周休息两天的情况下,十三月的方案仍每月固定工作20天。两个方案都把一年定为364天,平年的第365天和闰年的第366天,则被分别安置在年末和6月底之后,这两天都被定为国际节假日,不算在月份内,也不算在星期内。它们也都存在些不足之处,如对于第365天和第366天的安排,从历史的连贯性来说,显然值得商榷。至于十三月的方案,既有习惯的问题,也有季节如何划分的问题等。 为什么有人说太阳系外的第一颗行星已经发现了,为什么有人说太阳系外的第一颗行星已经发现了除我们的太阳之外,其他恒星周围是否也存在着已经形成为行星的天体呢?这正是近些年来天文学家们一直在寻找的目标。按理来说,太阳系不可能是宇宙间的“独生子女”。但我们必须拿出有说服力的证据才行。1984年12月,美国亚利桑那大学的科学家们正式宣布,太阳系之外的第一颗行星找到了,它是VB8A的暗伴星——VB8B。美籍天文学家范比斯布鲁克在蛇夫星座发现的两颗星,被称为VB8和VB10。VB8离我们21光年,看起来很暗,但在红外光观测中,它却显得非常明亮,说明它的表面温度很低。观测发现,它周围有颗更暗的伴星在绕着它转,所以它们被分别称做VB8A和VB8B。把VB8B叫做行星的根据是什么呢?VB8B距离VB8A约6.5天文单位,相当于木星、土星与太阳之间的平均距离,两星的互相绕转周期不小于30年,大体与土星的绕日公转周期相当或略为大一些。VB8B的表面温度只有1390K,可以说是相当低的。它的质量测得还不够精确,大体上在木星质量的一二十倍到七八十倍之间;它的直径大致与木星相当。像木星那么大的一个天体,怎能容得下比木星多好几十倍的物质呢!问题在于组成它的物质的密度比木星要大些。木星中心物质密度约为每立方厘米4克,VB8B的密度要大些。将VB8B与木星相比,它表面更热些,质量和密度都更大些;它的体积与木星不相上下,两者的化学成分有可能大体相同,即主要由氢和氦等组成。VB8B绕VB8A的轨道是个偏心率很小的椭圆,与行星轨道类似。质量为木星的数十倍的天体,往往被称为棕矮星,属恒星范畴,但是,不论从哪方面来看,VB8B是无论如何也分不到通常所说的恒星一类中去的,它被称为行星是当之无愧的。如果把VB8B移到木星的位置上来,看起来它将与木星差不多亮,而木星在它“年富力强”的早期历史阶段,很可能与今天的VB8B一样热。一些人对行星的要求是,它必需像我们地球那样。有人则认为,在我们目前只知道一个太阳系、少许行星的情况下,不宜用地球作为衡量是否为行星的标准,在发现和研究了各种类型的行星之后,从宇宙的角度来看,VB8B也许会是比地球更为典型的行星。当然,比起木星来,VB8B的质量、密度似乎更接近太阳;它的表面温度之高更是太阳系任何行星都望尘莫及的。它可说是一颗围绕恒星运动、一些性质介乎恒星和行星之间、而更类似于行星的奇异行星。1988年8月,国际天文学联合会在美国巴尔的摩召开第20届大会期间,有几位天文学家也介绍了他们发现太阳系外新行星的经过。这指的是与太阳相似的HD114762星周围的暗“伴星”。HD114762离我们约90光年,被称为新行星的那个天体的周期确定为84天左右,质量有可能大于木星,而小于棕矮星。这颗新发现的天体的身份:行星还是恒星?也是有争议的。研究太阳系外的行星,以及各行星系之间类比关系的星际比较行星学,正在迅速发展着,它将为我们开辟一个广阔的领域,而VB8B和HD114762“伴星”的发现,完全有可能在它发展史的前几页上占有一定位置。 为什么有人说海王星比冥王星远,为什么有人说海王星比冥王星远报纸上有一条消息报道说:行星探测器考察了目前离太阳最远的行星——海王星。海王星与冥王星相比,究竟谁离太阳更远些呢?问题的答案是很清楚的,任何一本天文书都会很明确地告诉你,冥王星与太阳的平均距离是39.44天文单位,即约59亿公里,而海王星的平均距离是30.058天文单位,44.97亿公里。说海王星是目前离太阳最远行星的依据又是什么呢?问题在于这两颗远日行星的轨道偏心率上。海王星的公转轨道基本上是圆形,偏心率很小,只有0.009,因此,它与太阳之间的最远和最近距离没有多大变化,即:海王星离太阳最远:30.316天文单位45.37亿公里海王星离太阳最近:29.800天文单位44.56亿公里冥王星轨道的偏心率很大,达0.256,它与太阳之间的距离变化也大,即:最远时:49.19天文单位73.75亿公里最近时:29.58天文单位44.25亿公里读者一眼就可以看出,在多数情况下,冥王星比海王星离太阳要远得多;而当冥王星在轨道上的近日点附近时,海王星就暂时比冥王星离太阳要远些,而最近20来年当中,正是这种情况。冥王星绕太阳公转一周为90465日,约247.7年,它最近这次过近日点的日期是1989年9月12日。在这前后各10来年间,即从1979年1月21日到1999年3月14日,它在海王星轨道的内侧运行,把“最远行星”的称号暂时让给海王星。有人担心,冥王星在进和出海王星轨道时,会不会发生危险,两行星相撞?这是完全不必担心的:冥王星与海王星并非同一条轨道,两条轨道之间有个大于15°的角,从画在纸上的图来看,两条轨道交错;在空间,它们彼此之间还差得远呢! 为什么有时候太阳和月亮会同时在天空出现,为什么有时候太阳和月亮会同时在天空出现有时候,我们已经吃过早饭,背着书包上学校去了,这时太阳早已出来,甚至已经爬过树梢,可是月亮仍旧恋恋不舍地悬在天空,好象特意为着送我们上学似的。而有时候下午太阳还没有落山,月亮早已经高高悬挂在天空了,好象在迎接我们从学校回来似的。为什么会出现这种现象呢?月亮是地球的卫星,它不停地在围绕地球旋转。月亮每个月绕地球一周,因此每个月有一次朔和一次望。在从朔到望这半个月里(就是农历的上半月),月亮位于太阳的东边,在日落以前就已出现在天空;也就是说,月亮在农历上半月,是日落以前从地平线上升起来的。从望到朔的半个月里(农历的下半月),月亮位于太阳的西边,在日出以后仍旧逗留于天空;也就是说,农历下半月的月亮,是日出以后才落到地平线下面去的。所以“日未落,月已出”的现象总是发生在农历的上半月;而“日已出,月未落”的现象总是出现在农历的下半月。根据上面所说的道理,我们可以知道黄昏出现在西方天边的是新月,清晨出现在东方天边的是残月。 为什么有时候看不见银河,为什么有时候看不见银河天空中一条看起来白茫茫的柔和光带,很逗人喜爱,它就是银河,也叫天河。关于银河的故事是很多的,这里不打算重复那些牛郎织女渡河相会的故事,而是想给大家讲一讲“银河回家”的小故事。正当大家兴高采烈、购买各种物品、准备过春节的时候,也就是公历1~2月份的时候吧,我国好些地方在天黑后不久到天亮之前的那段时间里,很不易或者根本看不到银河,大家都说“银河回家了”,回家过新春佳节去了。这是真的吗?我们说,银河在某段时间里不易或者看不到,那是确有其事,至于说是“回家”么,那当然是为了叙述生动而加上去的故事成分。随着季节的变化,银河方向也有很大的不同。夏天天黑之后,我们看到银河从东北地平线一直延伸到西南地平线;冬天,银河方向是西北一东南。这当然说的是大致方向,因为即使是在同一个晚上,由于时间早晚的不同,银河方向也有所改变。此外,各地看到银河在天空中的高度,与观察地的地理纬度有关。银河各段宽窄不一,它的中间即银道,银道跟天球赤道一样,也有两个极点,即北银极和南银极。北银极目前在后发座内,大致位置是:赤经12.8时,赤纬+27°.4。从这里不难知道,如果北银极或者说得笼统一点,后发座位于某个地方的天顶附近,那么,银河就基本上与该地的地平线重合,就会看不到银河。什么地方北银极会升到天顶呢?是那些地理纬度为北纬27°.4的所有地方,而且北银极在天顶的时间每年都是固定的,即:1月初晨前6时左右;2月初晨前4时左右;3月初晨前2时左右;4月初午夜0时左右;5月初晚间22时左右;6月初晚间20时左右。严格地讲,只有在北纬二十七八度地方的上述时间,由于银河在地平线处,隐匿不见,发生所谓的“银河回家”。事实是,能见到“银河回家”的地区还要大些,时间也要长些。主要由于地平线附近的大气比较混浊,所含的尘埃、水蒸汽等比较多,再加上灯光等的干扰和影响,即使银河高出地平线10来度,有时也很难看到,这就使得北纬二十七八度上下的更为广阔一些的地区,也有可能见到“银河回家”现象。另外,也非等北银极刚好在天顶的时候不可,北银极非常接近天顶的时候,“银河回家”就已经发生了。你有兴趣亲自验证一下这种不太常见的“银河回家”现象吗?好吧!请记住上面提到的那些情况和日期。 为什么有的人造卫星会掉下来,"为什么有的人造卫星会掉下来人造卫星之所以能够绕地球运行而不掉下来,是因为发射它的运载火箭给了它较高的飞行速度,从而可以产生能够抵消地球引力的惯性力而绕地飞行。换句话说就是,如果人造卫星具有的惯性力与地球引力大小相等、方向相反,卫星就可以绕地球在圆轨道上运行。这时,卫星的飞行速度称为环绕速度。由于人造卫星在不同轨道高度所受到的地球引力大小是不一样的,因此它所需的环绕速度也是不一样的。例如,离地面200千米时,环绕速度为7.79千米/秒;离地面1000千米时,环绕速度为7.36千米/秒;离地面5000千米时,环绕速度为5.92千米/秒;离地面35?800千米时,环绕速度为3.08千米/秒。如果人造卫星在某一高度上的速度低于其相应的环绕速度,就会往下掉。在低轨道上飞行的卫星会受到少量残存大气的阻力,速度逐渐降低。速度降低意味着惯性力减小,如果不适时利用卫星上的发动机提升卫星的速度,卫星的轨道高度就会不断降低。最终,卫星会在地球引力作用下,沿螺旋线轨迹落入地球大气层烧毁。在低轨道上运行的卫星失效后经常会掉下来,而在高轨道上运行的卫星因不会受到残存大气的影响,所以即使失效也可以靠惯性在轨道上继续飞行多年。" 为什么有的人造卫星可以返回地面,为什么有的人造卫星可以返回地面有的卫星在完成任务后是需要返回地面的,如卫星拍摄的地面胶卷、太空中完成实验的材料、随卫星上天的动物和植物种子等。这种需平安返回地面的卫星称为返回式卫星。卫星的返回,表示了航天任务的最后圆满完成,它反映了一个国家的航天技术达到了相当的水平。跟卫星上天相反,卫星返回是一个减速的过程。为了可靠地回收,通常把需要返回的物品和在返回过程中需要工作的设备,集中在一个称为返回舱的舱体里,而无需返回的部分则在返回过程中提前抛掉,让其在大气中烧毁。为了确保返回舱从太空轨道上安全返回地面,必须突破以下五大难关。一是调整姿态关,先要把卫星从其在运行轨道的姿态准确地调整为返回姿态,并保持其稳定;二是制动关,按时点燃制动(反推)火箭,使卫星脱离原来的运行轨道,让返回舱进入预定的返回轨道;三是防热关,卫星在进人地球大气后,空气摩擦使卫星表面温度高达1000℃以上,因此不仅要保证返回舱在高温下不被烧毁,还要让舱内温度保持在仪器能工作的最高温度以下;四是软着陆关,利用降落伞和回收系统,使返回舱在大气层较低高度范围内用很低的速度(约10米/秒)着陆,保证回收物品的完好无损;五是标位及寻找关,要及早准确地预报和测量出返回舱的落点位置,使回收区的工作人员尽快发现返回舱,以尽快开展回收作业。卫星返回技术是人类征服宇宙的一项重要技术,难度很大。拥有卫星发射技术,并不等于拥有卫星返回技术。我国于1975年首次发射返回式卫星,迄今已成功发射17颗,按计划平安返回地面16颗,是继美国和前苏联之后,第三个掌握这门技术的国家,日本和法国也只是近几年才步人这个领域。关键词:人造卫星返回式卫星卫星返回技术 为什么有的农历年里没有立春这个节气,为什么有的农历年里没有立春这个节气民间流传这样一种说法:某个农历年里没有立春这个节气,俗称“漏春”,准是个灾年。其实,没有立春的农历年是很平常的,把这事拉扯到年成好坏、吉凶祸福上去,实在是“风马牛不相及”的事!然而,我国的农历一年二十四节气,这是众所周知,怎么会没有立春呢?要回答这个问题,可从什么是立春说起。太阳在黄道上移动,移动到黄经315°位置的时候,就是立春节气。平均说起来,从头年的立春到下一年的立春,大约是365天多。具体到立春这个节气在公历中的日期来说,不是2月4日便是2月5日,20世纪的00年当中,立春在2月4日的有66年,2月5日的有34年。可是,一个农历年并非365日或366日,而是平年只有350多天,平均19个农历年里有7个是闰年,闰年13个月共360多天,这就使得立春这个节气在农历中的日期,就来回跳动。如果在某个农历年开始前不久刚好是立春,而这个农历年又只有350多天,那么,它很可能就没有立春,立春将在下一个农历年的开头。请看下面的例子:1989年2月4日立春为农历戊辰年十二月廿八……1989年2月6日为农历己巳年正月初一1990年1月26日为农历己巳年十二月三十1990年1月27日为农历庚午年正月初一1990年2月4日立春为农历庚午年正月初九在这种情况下,农历己巳年就没有立春。平均说起来,三个农历年左右就有一年没有立春,说明白了道理,就一点也没有什么可奇怪的了。既然有不带立春的年份,也就有一年“两头(立)春”的年份:1991年2月4日立春为农历庚午年十二月二十1991年2月14日为农历庚午年十二月三十1991年2月15日为农历辛未年正月初一你看,己已年后的庚午年就是“两头春”。 为什么有的周期彗星后来不见了,为什么有的周期彗星后来不见了顾名思义,既然叫做周期彗星,就应该周期地回归,周期地来到太阳和地球附近,我们就会再次发现它,尤其是短周期彗星。事情没有那么简单,彗星轨道并非一成不变,“遗失”了的周期彗星也不是一个两个。其中的原因是很复杂的,我们介绍几种可能的情况。彗星在太阳系空间穿行时,常常会有机会从某颗行星附近不太远的地方飞过,受它们摄动的影响,而改变轨道。施加这种摄动影响的最主要“角色”,除太阳外,自然是质量很大的木星和土星。由于施加摄动者和被摄动者的位置等因素,摄动可使彗星公转速度加快或减慢,彗星椭圆轨道偏心率会变得更大或更小,周期也就变长或变短。“奥得马”短周期彗星是个很能说明问题的例子。这颗彗星最早是在1943年发现的,当时的周期是8年,而且是在头一年即1942年过近日点,1950年曾准时回归。可是,它1936年前的周期是18年,1962年7月以后的一段时间里,它曾非常接近木星,受到较大的摄动作用,而把周期又恢复到了先前的18年。它的轨道和周期是否还会有变化呢?完全可能。据推算,2024年前后,它将又一次非常接近木星,它的周期将又回到8年,还是被大大增加,目前还没有确切预报。如果它周期极大地加长,尽管还是周期彗星,对我们来说,也就是颗“遗失”的彗星了。如果彗星受到的摄动很大,彗星的速度有可能增加很多,椭圆轨道就会变成非椭圆轨道,如抛物线轨道或双曲线轨道,周期彗星也就变成非周期彗星,它就会一去而不复回了。也可能发生相反的情况,由于受到某颗大行星的摄动,彗星运动速度变慢,原先是双曲线或抛物线轨道的非周期彗星,这下子就变为循椭圆轨道运动的周期彗星了,天文学家把这种情况称做彗星被捕获了。周期彗星因崩裂瓦解而成为流星群的例子也是不少的。作为彗星,它是消失不见了,永远不会再以彗星的形态回归;作为流星群,它依然存在,可能还会作流星雨的精彩表演。比拉彗星就是这方面的著名例子。 为什么有的彗星会与太阳相撞,为什么有的彗星会与太阳相撞一则惊人消息刊登在报纸显著地位,大意说:1979年8月30日下午,一颗人造卫星在进行太阳风实验时,非常偶然地观测到一次彗星与太阳相撞的奇特现象。当时,彗星正以每秒280多公里的速度向太阳飞奔,由尘粒和气体组成的彗尾长500万公里以上。报纸报道的是一颗不多见的掠日彗星,也就是或者穿越高温日冕、飞掠日面而过,或者撞击日面的彗星。前面提到的1979年掠日彗星,是由人造卫星最先发现的第一颗彗星,也是进行了比较详细观测和记录的第一颗掠日彗星。计算结果表明,这颗掠日彗星大概在8月31日过近日点,近日点距离太阳中心约0.001天文单位,即约15万公里。太阳半径约70万公里,彗星的轨道近日点显然是在太阳内部,距表层以下约55万公里的地方。当然,彗星是无论如何不可能穿过太阳表面,真的到达近日点的,它的归宿只可能是不顾一切地向太阳撞去,把自己撞得粉身碎骨。如果查阅一下过去的记载,我们就会发现,1979年掠日彗星与太阳相撞的现象并不是绝无仅有的。正式编号为18871的掠日彗星就是这样,它轨道的近日点距离太阳中心只有27000公里,它在远没有到达近日点之前,就遭到了厄运:彗头在与太阳相撞时“灰飞烟灭”,残缺的彗尾也只存在了一二个星期之后,消失得无影无踪。一颗彗星就这样被消灭了。上面提到过的1979年和1887年彗星,都是克鲁兹掠日彗星家族中的成员,现在已经知道的至少有13颗。它们是:1668年彗星、1680年彗星、1843Ⅰ、1880Ⅰ、1882Ⅱ、1887I、1945Ⅶ、1963Ⅴ、1965Ⅷ、1970Ⅵ和1979年彗星,以及后来于1981年又发现的2颗新掠日彗星。它们大体上都在非常近似的轨道上运行,有的还是周期卫星,轨道的共同特点则是近日点离太阳很近,从数十万公里到数万公里。如果我们把一般彗星称做太阳系的“流浪者”,那么,掠日彗星就是十足的“冒险者”。每逢有掠日彗星来到太阳附近时,不是像前面提到的那样迎头撞击太阳而产生悲壮的结局,就是为我们表演擦着太阳边缘而过的精彩的惊险动作。由于这类彗星有可能跑到离太阳很近的地方,它们保持了一些难得的天文之最记录,1680年大彗星过近日点时,距离太阳表面只有23万公里,在此前后,它的亮度达到-18星等,比满月还亮100倍以上,到现在为止,还没有哪个天体(太阳除外)的视星等超过它的。这颗彗星的公转周期也长得可观,为8800年。1843Ⅰ掠日彗星过近日点时,离太阳表面只13万公里,4天之后,它形成了一条出乎意料的长彗尾,达3.2亿公里,迄今这仍是彗尾长度的最高记录。 为什么有的彗星会消失,为什么有的彗星会消失彗星就像是太阳系的“流浪者”,它们有的每隔一定时期回来一次,有的则一去不复返。每隔一定时期回来一次的彗星,叫周期彗星,它们环绕太阳沿着扁长的椭圆轨道运行;而那些一去不复返的彗星,则是非周期彗星,它们的运行轨道是抛物线或者双曲线。科学家发现,有的周期彗星也会消失,这是什么原因呢?彗星在太阳系空间穿行时,常常会从某颗大行星的附近飞过,而受它们摄动的影响,运行轨道会发生改变。施加这种摄动影响的最主要“角色”就是质量较大的木星和土星。如果彗星受到的摄动很大,彗星的速度有可能增加很多,原来椭圆形轨道就会变成非椭圆,成为抛物线或双曲线,周期彗星也就变成非周期彗星,它们就会一去不复回,成为“遗失”了的彗星。周期彗星消失的另一个原因,就是因崩裂瓦解而成为流星群。作为彗星,它是消灭不见了,但作为流星群,它依然穿行于太阳系,有时还会化作壮观的流星雨,在地球附近作一番精彩的表演。比拉彗星就是一个著名的例子。比拉彗星最早是在1826年2月被人们发现的,它绕日周期为6.6年。经过几次回归之后,比拉彗星突然在1846年1月发生分裂,成为一大一小两颗彗星。1865年,它们理应再次回归。可是,这对彗星没有回归,从此消失不见。1872年11月27日,当地球穿过原来比拉彗星的轨道时,这天晚上发生了盛大的流星雨,在长约5小时的过程中,天空中出现了大约16万颗流星。原来,这次流星雨就是由比拉彗星瓦解后的残骸形成的。另外,彗星每次回归经过太阳附近时,由于部分物质化为气体,形成彗发、彗尾、彗云等,就会损失一部分质量,而使彗星变“瘦”、变“小”。科学家算了算,彗星每次回归大约都要损失1%~0.5%的物质。如果这种估算正确的话,一颗彗星在回归一二百次后,就将消耗殆尽,从此,这位“流浪者”也就在太阳系中消失了。关键词:彗星周期彗星非周期彗星比拉彗星 为什么有的恒星时亮时暗,为什么有的恒星时亮时暗西方人很早就发现有几颗星特立独行,亮度不时地变化着,其中最著名的就是鲸鱼座ο(中国古星名蒭藁增二),它从明亮到消失,一变就是几年。另外一颗是英仙座β(中国古星名大陵五),亮度变化相当明显,被认为是希腊神话中帕尔修斯手持的妖怪美杜莎之头。中国古人也早就发现了恒星亮度的变化,比如在中国古代星座“贯索”(天上的监狱)中,就有几颗星时明时暗。占星师认为贯索中变亮的星增多,则天下蟊贼蜂起,大狱将兴。另外一个著名的例子是在公元1054年,中国古人记录了天上突然出现一颗很亮的星。其实那颗星本来就存在,只是突然变得极亮而已。这些亮度发生变化的星,统称为变星。变星有两大类,一类是因为被另一个天体挡住,遮遮掩掩,星就发生明暗变化,这种变星称为“食变星”。另一类是由于恒星本身的物理原因造成亮度变化,又有“脉动变星”、“不规则变星”、“激变变星”之分。食变星是一明一暗两颗亮度不同的恒星相互绕转,当暗星挡在亮星前面时,我们观测到的亮度就最小,亮星挡在暗星前面时,我们观测到的亮度是次小,两颗星互不遮挡时,我们观测到的它们的总亮度最大,这就是食变星光变的原理。脉动变星的亮度又为何发生变化呢?原来,恒星的内部,每时每刻都在进行剧烈的核聚变反应。核反应产生的能量,不停地从恒星的核心区传递到恒星表面,然后辐射到宇宙空间,这就是恒星发光的本质。大多数恒星,在一生的大部分时间里,产生的能量和辐射的能量是平衡的。但有些恒星演化到一定阶段,这种平衡开始变得不稳定。核反应的产能超过辐射出去的能量,恒星内部的温度增高、压力增大,导致星体向外膨胀。膨胀使得恒星的表面积增加,有更多的光能向外辐射,从观测者的角度来看,这颗恒星就变亮了。另一方面,膨胀使得恒星内部的温度、密度和压力下降,核反应的强度也随之降低。这时,恒星的自身引力又起了主导作用,引起星体的收缩,恒星的亮度又会变暗。同时,收缩引起恒星中心密度增大,温度升高,导致核反应又开始增强。这样的过程周而复始,整颗恒星有节律地时明时暗,像是脉搏一样,故称为脉动变星。脉动变星的亮暗变化有很大的差异。变幅大的,亮暗之间可以相差上千倍;变幅小的,或许仅有千分之一的差别。在恒星形成的初期,尚未开始稳定的核反应,也会发生光变,比如金牛T型星,就是一种不规则变星。有些恒星在生命的终点更是会出现最极端的不稳定过程,比如新星和超新星爆发,它们会在短时间内发生激烈的光变,被称为激变变星。前面说到公元1054年出现的那颗亮星,就是一颗超新星。超新星爆发所释放的能量十分可观,有的在短期内可使恒星增亮上亿倍,甚至比整个星系还要明亮。食变星光变原理图 为什么现在还很难设想载人的恒星际航行,为什么现在还很难设想载人的恒星际航行对于可能存在的外星文明世界,人类已经进行了射电信息的搜索,已经发送了表明地球人存在的“太空电报”,甚至已经向他们送出了人类的“名片”和礼物。那么下一步人类能否派出使节前去拜访?要想去拜访另一个文明世界,就得飞出太阳系,飞向另一个恒星世界。然而对于恒星际的飞行,如今还有许许多多难以克服的困难。首先,恒星的距离极其遥远。即使是最近的恒星——半人马座的比邻星,离我们也有4.22光年,即约40万亿千米。用现今飞船的速度,大约要航行8万年。要经历如此漫长的飞行,简直是不可思议的。能否缩短恒星际航行的时间?能否把飞船的速度加快,甚至接近光速呢?理论上这当然是可以的,但在人类现今的科技水平上,还很难设想!而且即使真的把飞船加速到了光速的一半以上,宇航员或星际使者往返比邻星一次,还得花上10多年。于是又有了许多新的难题。10多年中,飞船可能出故障,甚至会被星际空间的流星体击伤,是否还得带上种种的备件和大修器材?宇航员要活着,就必须有足够的生活必需品,特别是食物和水。这些必需品是在起飞时就带上,还是在飞船上建造一个可以循环再生使用的封闭的生态系统?宇航员要是生病了怎么办,是否要带上各种可能用得着的药品?在星际飞行的大部分时间里,飞船都是处于惯性飞行的失重状态。在长期的失重和静止状态,如何保证宇航员的体质不致持续下降?是否配备必需的健身器材和锻炼的场所?10多年在一种极端封闭、单调、安静的环境中,孤单一人或只有少数几个同伴,宇航员的神经系统能否支撑得住?是否要考虑增加星际使者的人数,包括是否得配备一位全能的太空医生?于是,这艘设想中的星际飞船就不得不越来越大了。那么,它会建得多大呢?使用什么样的能源呢?又如何让它发射升空呢?这些都是在第一次恒星际飞行前必须周密考虑的问题。目前,尽管已有种种设想,但人类还远远不知道该如何真正解决这些问题。 为什么用多普勒效应可以测得天体的运动速度,为什么用多普勒效应可以测得天体的运动速度1842年,奥地利物理学家多普勒发现,运动物体发出的声音在静止的观测者听起来会发生变化。当发声物体远离观测者运动时,观测者听到的声波波长就会比静止波长更长,而声源朝向观测者运动时,听到的声波波长就会比静止波长更短。速度越高,波长变化越大。在生活中很容易体会这一点:如果汽车经过你时鸣喇叭,你会听到喇叭声从细变粗,而且速度越快,这种变化越明显。由此就可以根据声音的变化知道汽车的速度。多普勒效应示意图光波和声波一样,也会由于多普勒效应而发生波长的变化。恒星的光谱中有一系列吸收线,如果恒星远离我们而去,我们观测到的这些吸收线就会向光波的红端(长波)方向移动,称为谱线红移;反之,当恒星朝向我们而来时,观测谱线会向光波的蓝端(短波)方向移动,称为谱线蓝移。测出谱线红移或蓝移的量,根据多普勒效应的公式,我们就可以得出恒星朝向或者远离我们的速度了。 为什么用天文望远镜可以看见肉眼看不到的星星,"为什么用天文望远镜可以看见肉眼看不到的星星夜晚,我们能看到许多星星。但是还有许许多多遥远的星体,它们射来的光线很弱,我们用肉眼看不见它们。这是因为遥远的星光,都是平行地射到地球上来的,人眼的瞳孔只能让和瞳孔一样大的一束光线通过。如果这束光线很小,强度不够,视神经不能感觉到,我们就看不见。用天文望远镜来看晴朗的夜空,就能看到许多用肉眼看不见的亮点。有些天文望远镜是由一组反射镜组成的,对着物体的叫物镜,对着眼睛的叫目镜。物镜面积比人眼瞳孔的面积大得多,接受的光线也比瞳孔多得多。光线经过物镜后,聚集在焦平面(通过透镜焦点而与透镜主轴垂直的平面)附近成为很小的一点,它的强度就大得多了。我们通过目镜去看这束经过聚焦的光线,视神经就能辨别出它的存在。望远镜物镜的面积和人眼瞳孔面积的比,就是接收到星星光能的放大倍数。人眼瞳孔的面积大约是4平方毫米,如果望远镜物镜的直径是100毫米,也就是面积约8000平方毫米,那么通过望远镜后,接收到星星的能量增加了2000倍(实际上光线受到透镜玻璃的反射和吸收,所增加的能量倍数要减弱一些)。现代最大的望远镜物镜的直径是6米,它能把星光的强度放大到上百万倍。一般望远镜都放在高山上,因为那里灰尘少,大气透明度比城市里好。目前,世界上放得最高的望远镜在夏威夷岛莫纳克亚山顶上,它的海拔有4200多米。如果,我国将来在西藏建立天文台的话,那就比它还要高得多了。" 为什么用通信卫星可以通电话和转播电视,为什么用通信卫星可以通电话和转播电视在众多的应用卫星中,通信卫星的数量最多。它是一种专门用来转发无线电信号的卫星。通信卫星与卫星地面站联合起来,就可以通电话和转播电视了。通信卫星实际上是一个在太空的“中转站”,犹如挂在太空的一面“镜子”。它能把地面站送来的无线电信号有条不紊地进行中转,使两个地面站之间能进行通话、数据传输、图文传真、电视转播等信息传递工作。如果我们要从上海和大洋彼岸的纽约进行通信,首先是位于上海的地面站通过信息转换机构,把发信者的信息,如声音、文字、图像等,转变为电波信号,由无线电设备进行处理和功率放大,然后由发射机把电波发向卫星;卫星上的天线收到上海地面站的电波信号后,由转发器对它进行处理并放大,再定向转发到纽约的地面站;纽约地面站把接收到的电波信号进行功率放大和处理,还原成声音、文字、图像等,最后传输给受信者,这就完成了两地之间的通信。采用通信卫星进行通信,具有距离远、容量大、质量好、可靠性高和机动灵活等优点。从1962年美国第一颗通信卫星问世以来,全世界已发射了近700颗各种类型的通信卫星,其中在地球静止轨道上的静止通信卫星,已经挑起了国际电信和电视转播的重任。近年来新发展起来的广播卫星,是一种专门用途的通信卫星。以往接收卫星上的电视信号时,都要经过地面站来收转,而如今利用广播卫星后,省去了地面站这个环节,用户只需用小口径的天线,就可以直接接收从广播卫星上传下来的电视节目了。关键词:卫星应用通信卫星卫星地面站静止通信卫星广播卫星 为什么要到空间去专门探测火星和它的卫星,为什么要到空间去专门探测火星和它的卫星早在20世纪60年代初,已经有自动探测器飞向了火星,以后又接连发射成功十几个探测器和着陆器,对火星表面进行了详细的考察和研究。探测器还对火星的两个卫星进行了近距拍照,发现火卫一和火卫二的表面也和月球一样有许多环形山,它们的自转和绕火星公转周期相等,都以同一面对着火星;从质量和密度来看,它们很像小行星。然而,空间飞行解开的谜远不如提出来的问题多:火星的卫星是不是被火星俘获的小行星?火星卫星上的物质成分和它的内部构造是怎样的?有无磁场?矿物分布情况如何?有没有可以利用的水?它们上面究竟有没有生命存在?……为了使这一连串的疑问得到满意的答案,一个国际性科学合作探测火星卫星的计划已经实施。1988年7月7日和12日,“福波斯1号”和“福波斯2号”两个探测器,巳分别从前苏联发射基地起飞奔向了火星及其卫星。“福波斯号”探测器带有两个着陆器,其中一个着陆器是个非常新颖的会跳跃的装置,当探测完一个地点后,它会自动改变位置,再跳跃到另一个地点,以扩大考察的范围。在此次进行飞行之后,还计划于1992年至1994年间把火星车送上火星,并且争取在公元2000年前后,把从火星上采集来的土壤和岩石样品带回地球。现在知道,“福波斯2号”已按原计划于1989年1月的最后一周到达火星,拍摄到了几十张照片,但正当它逼近火卫一时,与地球的联系突然中断。而“福波斯1号”在1988年9月已不再向地球传递信息。福波斯号”探测器的发射,只是正在实施的火星探测计划的一部分。地球与它的联系目前虽已中断,但不会影响下一阶段的探测计划。相信不久的将来,一个新型的、构造巧妙的、更加精良的探测器将从地球上起飞,踏上去火星及其卫星的征程。 为什么要到空间去观测太阳,为什么要到空间去观测太阳不知你有没有在雾天观赏花卉的经验:花的模样迷迷糊糊,细节都看不见了,有时甚至连花影子都恍恍惚惚。我们在上千公里的地球浓厚大气海洋底层观看太阳,有着很大的局限性,严格说来,情况并不比雾中看花好多少。不识太阳真面目,只因身在地球大气屏障中。我们平时见到的明亮的光球层上,常有黑子出现,如果赶上天气不十分晴朗、阳光不十分明亮时,我们或许还能看到大黑子群。至于光球层之上的色球和日冕等,肉眼无法一睹它们的风采,即使是通过色球望远镜和日冕仪,我们也只能看到一部分。太阳像个巨大的原子炉,它辐射各种波长的电磁波,包括:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。但是,大气层就像地球披着的厚厚外衣,它既保护了地球和地球上的生物,免遭一些射线的伤害,同时也就极大地阻碍着天文观测所希望得到的那些电磁辐射。地球大气层对我们渴望了解的太阳光线,不遗余力地作了严格的筛选,凡是不准通过的就把它们吸收,或者散射、反射掉,结果只有比较少的一部分光线能够到达地面。就像在一堵墙上开的3个窗口,地球大气层只允许3个波段的光线穿过,那就是:光学窗口以及受到一定限制的红外窗口和射电窗口。在光学窗口中,除可见光可以通过外,紫外线的大部分以及X射线、γ射线都被拒之“窗”外。红外窗口更是受到很大的限制,它只在某些波段的空隙间允许红外线通过。至于射电窗口,太阳射电波穿过时,主要看地球大气层中电离层的密度和太阳活动情况来决定。另外,是否容易观测到某些天体的射电辐射,在一定程度上与观测者所在的地理位置有关。因此,要想了解太阳的活动及其本质,了解太阳上的长期变化和短期变化,更好地认识这个与我们休戚相关的天体,必须设法冲破地球大气层这一屏障,到空间去进行观测。近年来随着空间科技的迅猛发展,对太阳的空间观测已经取得了不小的成就。从60年代起,太阳观测卫星系列相继发射成功;70年代,载人的宇宙空间站也已纷纷到达空间,对太阳进行了有效的观测。有的宇宙空间站,飞行在距地球四五百公里高空绕地球转的轨道上,给天文学家和宇航员们创造了“身临其境”观测太阳的好机会。在那里,他们通过先进的空间望远镜和其他设备,在紫外线和X射线等波段上拍摄到大量的、前所未见的色球和日冕照片,展示了人们渴望知道的太阳精细结构,取得了丰硕的成果。 为什么要制造和发射小卫星,为什么要制造和发射小卫星当今地球的上空,越来越多地出现了小卫星,成为一道新的风景线。所谓小卫星,是指质量在500千克以下而功能与同类型大卫星相当的卫星。微电子、微机械、新材料和新工艺等高新技术的发展,可以使卫星的体积、质量大大减小,而性能仍保持较高的水平。如美国一种名叫“观测镜”的侦察卫星,质量仅为200~300千克,在700千米轨道高度对地面目标的分辨率达到1米,成像带宽度达15千米,工作寿命5年,功能已经相当于过去的大型侦察卫星了。现代小卫星具有很多优点:首先是它的研制周期短,一般不超过两年,而大卫星通常要七八年;其次是小卫星的发射方式灵活,既能由小运载火箭单独发射,也可以“搭车”方式随同别的卫星一起发射,或用一枚火箭发射多颗小卫星;最后是成本低,小卫星可批量在流水线上生产,单颗卫星的价格大大下降,而发射费用也较为低廉。小卫星在应付突发军事事件时,具有特别重要的价值。例如在1982年的英阿马岛战争和1991年海湾战争时,前苏联和美国都临时发射了多颗小卫星,以快速获取战场信息。除应用于军事外,小卫星在民用领域也有广阔的应用前景。不久前建成的“铱”系统,是全球第一座个人移动通信系统,相当于把地面蜂窝移动电话系统搬上了天,它就是由66颗小卫星组成的。今后,这类小卫星星座还会如雨后春笋般地多起来。关键词:小卫星“铱”系统 为什么要发射空间望远镜,为什么要发射空间望远镜浓密的大气层对于地球上一切生物的存在来说,是必不可少的,但对天文观测来说却是很难对付的“天敌”。来自宇宙的紫外线、大部分红外线、X射线、γ射线等各种电磁辐射,不是被它吸收得一干二净,就是被反射得无影无踪。独有可见光、射电波和一部分红外线,可以透过大气层而到达地面。此外,大气抖动的存在、城市烟雾和灯光的影响以及气候条件的限制,也使得地面上的天文观测的效果很不理想。一位美国科学家说得好:“在地面上观测恒星,就像从湖底去看飞鸟一样困难。”因此,天文学家早就想从地球大气层之外去观测宇宙了。1976年,美国宇航局制定了一项研制空间望远镜的宏大计划,并确定由马歇耳航天中心负责该望远镜的研制和发射。1981年,专门成立了空间望远镜研究所,该所有40名科学家,当空间望远镜进入太空后,他们将从那里指挥它的运转。这台全长12.8米,镜筒直径4.27米,重达11吨,以美国天文学家哈勃的名字命名的望远镜,由光学部分、科学仪器、辅助系统等几部分组成。光学部分采用卡式反射系统,主镜口径为2.4米,能接收波长为115毫微米~1毫米的电磁辐射。主要科学仪器有:一台广角照相机,可把大片星空摄入镜头;一台暗弱天体照相机,能够探测到28~29等的暗星;两台高分辨率摄谱仪,用于测量辐射源的能量波长;高速光度计,用于高速测光。这些设备都是插入式的,更换仪器非常方便,抽出来插进去就行了。辅助系统包括电源、通信、数据处理和环境控制、遥测等部件。两块长达11.8米、宽2.3米的太阳能电池帆板,向空间望远镜提供能源,总功率为2.4千瓦。哈勃空间望远镜运行在数百公里以上的地球轨道,摆脱了地球大气对天文观测的一切干扰,因此它的威力将远远超过地面上所有的光学望远镜。在目前正在运转的地面光学望远镜中,美国帕洛马天文台的5米海尔望远镜是最好的,可观测到数十亿光年之远的天体。空间望远镜口径虽只有2.4米,却能观测到140亿光年之遥的天体。海尔望远镜只能观测到暗至23等的星,相当于看到3公里之外一支蜡烛的亮度。而空间望远镜能够观测到暗至29等的暗弱天体,相当于看到500公里之外一支蜡烛的光。重要的是空间望远镜所提供的图像清晰度是地面观测的10倍。天文学家正希望从哈勃空间望远镜“身”上,为许多“不解”之谜找到答案,如宇宙有多大?年岁有多老?有没有起始和终结?对黑洞和类星体的观测会不会揭示出物理学上的新定律?在外层空间是否还有其他未知的天体?星球是怎样形成的?是否有像太阳系一样的其他行星系?正像哥伦布当年曾想寻找通往远东的新航线,却意外地发现美洲新大陆一样,今天的哈勃空间望远镜也可能会意外发现许多人类还未曾想象过的天文现象。如果说17世纪初枷利略望远镜的问世是天文发展史上的一个里程碑,那么今天空间望远镜的诞生无疑将是天文史上又一个重要里程碑,它必将给人类认识宇宙带来新的飞跃。空间望远镜的发射与保养、维修完全要仰赖于航天飞机。因此1988年美国航天飞机复航,使空间望远镜的投入使用成为可能。全世界的天文学家正在翘首以待! 为什么要发射阿尔法磁谱仪,为什么要发射阿尔法磁谱仪由诺贝尔物理奖得主、美籍华裔著名物理学家丁肇中发起,美国、中国、俄罗斯、德国、意大利、法国等10个国家和地区的近200位物理学家和工程技术人员参与研制的阿尔法磁谱仪,于1998年6月3日搭乘“发现号”航天飞机发射上空,揭开了人类探测宇宙中反物质和暗物质的序幕。根据大量的天文观测和天体物理实验,天文学家提出了宇宙大爆炸理论,即宇宙起源于150亿年前的一次大爆炸。大爆炸后,宇宙不断地膨胀,形成了现在包括人类居住的地球在内的物质世界。我们知道,所有物质是由原子组成的。原子的中心是原子核,原子核由质子和中子组成,带正电;原子核的周围是带负电的电子,它们围绕着原子核作高速旋转。然而,根据粒子物理理论,大爆炸在产生大量物质的同时,还应该产生相同数量的反物质。反物质的原子核由“反质子”和“反中子”组成,带负电;围绕着反物质原子核旋转的则应该是带正电的“正电子”。1932年,人们已经在实验中证实了“正电子”的存在。1997年,欧洲核子中心利用氙原子与反质子相撞产生了反氢原子。物质和反物质相遇时会产生强光,化作巨大的能量,同时,物质和反物质会“湮灭”而消失。“湮灭”产生的能量比我们知道的原子核裂变或原子核聚变产生的能量还要大许多倍。因此,寻找反物质不仅能了解宇宙的起源,而且可以为人类找到另一种潜在的能源。它的意义不亚于当初人类发现原子能。宇宙中还存在不发光、也不反射光,但具有万有引力的暗物质。暗物质不能用天文光学方法直接看到,但科学家相信,暗物质大约占宇宙物质总量的90%。暗物质到底是以什么形式存在的?这也是科学家孜孜以求的一个梦想。阿尔法磁谱仪的任务就是去寻找宇宙中的反物质和暗物质。阿尔法磁谱仪的探测装置的主要部分是由中国研制的。到2002年,阿尔法磁谱仪将被航天飞机送上国际空间站安置,并在那里探寻宇宙中反物质和暗物质的踪迹。关键词:阿尔法磁谱仪反物质暗物质湮灭 为什么要发展多镜面望远镜,为什么要发展多镜面望远镜用可见光进行天文观测的历史,已有数千年之久。在此期间,伽利略于1609年发明天文望远镜,德雷珀于1840年将照相术应用于天文观测,这些都曾为天文学开拓了另一番新境界,使得天文学家能以物理的方法来研究宇宙。进入20世纪之后,为了观测更暗的天体,天文学家开始建造大口径望远镜。1948年,美国帕洛马山天文台完成5米口径的大望远镜之后,世人都觉得这个方向已经到达了发展的极限。在那之后,虽然又有30来座口径超过2米的望远镜完工,但除了前苏联高加索泽连丘克斯卡亚山的专门天体物理天文台的6米口径望远镜之外,全都比帕洛马山天文台的望远镜要小。其中的道理是什么呢?最大的原因是,口径一旦超过5米,望远镜就会变得太大了。5米望远镜的主镜重达14.5吨,整座望远镜重达530吨。而且望远镜是不允许变形的,如果变形,就无法把星星的影像汇聚成小小的点像,而且也无法跟踪由于周日运动而在夜空中移动的星星的轨迹。如何解决这一问题呢?办法之一是运用现代电子和光学技术,把较小的望远镜成群地组合起来工作。美国史密松天文台和亚利桑那大学于1978年研制成多镜面望远镜。这是把6块1.8米的镜面装在一个台架上,安装得使它们产生的物像精确地重叠在一起。整个望远镜的聚光效果与一块4.5米口径的反射镜相当,其分辨率则等于一块6米的反射镜。这台新型望远镜已安装在美国霍普金斯山上。来自天体的光能被聚集多少,是与望远镜的镜片面积成正比的。但像5米望远镜那样的一大块镜片也实在太重了些,如果能把镜片分割开来,重量就有可能减轻1/3以上。镜片的重量轻了,整体的制作费用也就便宜。霍普金斯天文台正是这样做的,花了不到5米望远镜所需费用的1/10,就建造起一架实际效果超过5米的多镜面望远镜。这一成功的试验,为下一代巨大望远镜计划开辟了坦途。美国加州大学设计了用36块对角线长1.5米的六角形镜片,组成有效口径10米的望远镜。这个项目从1985年开始动工,1991年完成。美国国立天文台和欧洲南方天文台准备建造更大的望远镜。美国国立天文台把4块7.5米镜片组合成有效口径15米的望远镜。欧洲南方天文台则把4块8米镜片组合成有效口径13米的望远镜。这两座望远镜极为相似,都是把目前认为可能做得出的4块最大镜片组合起来使用,但实际的结构情况大不相同。由于有了霍普金斯山天文台的多镜面望远镜的经验,美国国立天文台打算把4块镜片放在一个台架上;欧洲南方天文台则是做4个独立的望远镜,每个望远镜可以观测各自的目标,也可以联合起来一起观测同一目标。多镜面望远镜使可见光天文观测跃进了一大步,从而为我们迎来了使用巨大望远镜的新时代。 为什么要在1420兆赫频率上探测地外文明的信息,为什么要在1420兆赫频率上探测地外文明的信息任何一台无线电通信设备,都只能发射或接收某个特定频率范围内的电波,这个频率称为工作频率。用射电望远镜搜索来自外星的信号,所用的工作频率也就必须与外星信号使用的频率一致。外星世界的智慧生物会用什么样的频率来进行星际通信呢?这是SETI计划首先就得考虑的关键问题。事实上,在最早的SETI检测行动之前,已经有科学家在思索这个问题了。1959年9月19日,世界著名的科学刊物美国的《自然》杂志刊登了莫里森和科可尼的论文“星际通信探索”。文章指出:(1)外星文明进行星际通信的最好方式是通过无线电波;(2)外星文明最有可能选择的通信频率应是1420兆赫,因为这是中性氢的原子所发射的一条著名谱线——21厘米谱线的频率,而氢元素又是宇宙中最丰富、最普遍存在的元素。宇宙中任何已经发展到足够水平的文明世界必然都会具备这一知识。(3)在1420兆赫频率附近的频段,是一个无线电相对宁静的区域,行星大气和银河系的背景辐射噪声几乎都是最小的。某个外星文明如果不想让自己发射的人工信号被淹没在天体辐射的自然噪声之中,这个频段将是一个合乎逻辑的选择。(4)当外星世界所发出的任何信号来到我们的地球时,其频率必然已有所偏离,这是多普勒效应的结果。因此,在搜寻一个外星文明信号时,还必须考虑这种频率漂移。地球大气对各种电磁波的衰减“星际通信探索”一文发表之时,也正是德雷克为“奥兹玛计划”紧张筹备的阶段,德雷克看到这篇文章后,受到了极大的鼓舞:因为莫里森和科可尼从理论上支持了1420兆赫的搜索频率。凑巧的是,德雷克选择的搜索频率正好也是1420兆赫,但那仅仅是为了节约经费,因为美国国家射电天文台在西弗吉尼亚州格林班克建造的那台26米口径射电望远镜的工作频率就是1420兆赫。格林班克100米口径的射电望远镜 为什么要在月球上建立永久基地,为什么要在月球上建立永久基地到21世纪初,人类将重返月球,并在那里建立永久基地。人要到月球上去干什么?首先要建立月球发电站。地球上的能源日渐枯竭,自然就想到在月球上建立太阳能电站为地球所用。科学家设想,在月面上安装数以千计的太阳能电池阵,收集太阳能转化成电能,并以微波形式送回地球。月球发电有许多优点,它不受天气和季节变化的影响,而且费用低,安全可靠,几乎是取之不尽、用之不竭。其次要建立月球天文台。月球上引力小,加上没有大气的遮挡,十分有利于架设巨型望远镜,帮助人类更好地研究遥远星系的秘密。建立月球工业和开采无公害的核原料,是月球永久基地的重要工作。高真空和低重力,使月球工厂能生产出许多地球上不能或难以制造出的高性能材料。月球土壤里有大量的核原料——氦3,它是一种核聚变最理想的燃料,用它发电,不会造成环境的污染。最后要把月球变成宇宙航行的中转站。从月球上向其他星球发射探测器和宇宙飞船,要比地球上容易得多。近来月球上又发现了水,这不仅可供航天员生活之用,而且用水制造出的液氢和液氧,正是火箭所用的燃料。未来人类远征宇宙之时,月球必然会成为不可多得的跳板和中转站。关键词:月球开发月球基地 为什么要实行夏时制,为什么要实行夏时制先说说什么是夏时制。我们都有这样的经验:夏天,一觉醒来,太阳已升得很高,可看钟,还只有6点多钟,离上班工作的时间早着呢;而夜晚,到了准备睡觉的时候,看时钟,刚刚过9点钟,上床嫌早一点,于是又开灯工作。因此,如果人为地把生活节奏往前推,将人们按钟点制订的作息时间相应提早一二小时,那么,就等于在白天提前了一二小时工作,充分利用日光;晚上又提前一二小时熄灯休息,无形中就将电灯消耗的一二小时电能节省了下来。一家一户不算什么,全国范围总算起来,节省的电能就是一个很庞大的数字。因此,一些国家在夏季前后的几个月里,把钟表拨快1到2小时,既充分享受明媚日光,又充分利用宇宙间这个无偿、干净的能源。这种把钟表拨快了的做法,一般叫夏时制,它还有许多别的名称,如:日光节约时,经济时,夏季时间等。对于我们北半球的人来说,在夏季前后的几个月里实行夏时制的条件是很好的:大体从每年3月份开始,随着天气的逐渐变暖,我们同时也明显地感觉到白天的时间也越来越长了,这种现象在离赤道越远的地方越突出。在北半球,昼长夜短的现象每年从春分到秋分,长达186天以上。每天的日照时间都在13~14小时左右,原因是在这段时间里,地球自转轴的北端比南端更倾向太阳,地球北极比南极更倾向太阳,太阳在地球上的直射点全部都在从赤道到北回归线之间。最早提出夏时制设想的是一位英国人,叫威廉·威利特,他于1908年向英国议会提出议案,但没有引起重视。1916年,德国首先实行夏时制,当年就尝到了节约燃料费用的甜头。此后,一些国家先后采用夏时制,特别是70年代,能源问题引起越来越广泛的关注之后,更多的国家采用夏时制,一般都是在每年的三四月间到九十月间,把时间拨快1小时。有的国家常年把时间拨快1小时,即平常所用的时间相当于“时区的时间+1小时、在实行夏时制的那段期间,时间实际上已快了2个小时。实行夏时制不仅节约了能源,而且节约了燃料,减少了对大气和环境的污染,同时,增强了人们珍惜能源和充分利用日光的意识,提高了时间利用效率。但是,实行夏时制会给人们长时期形成的生活作息习惯带来不适应,而更主要的是给交通运输等与时间密切相关的行业,在生产调度上带来许多困难,特别是在一些地域辽阔,跨越几个时区,东西时差几个小时的国家,显得格外突出。我国曾于1986年到1991年实行夏时制,称为“北京夏令时”。由于我国疆域横跨5个时区,东西时差达4个小时,加上南北地区气温相差大,全国又统一执行北京时间,因此,实行夏时制在我国西北、西南及长江流域以南地区达不到节电效果,根据这种实际情况,国务院决定从1992年开始,暂时停止了实行6年之久的夏时制。对欧美一些国土范围较小、东西时差不超过1个小时、交通运输部门运行时刻常年采用格林尼治国际标准时间、国内照明用电耗量特别多的国家来说,夏时制并不会给人们的生活带来多少不便,而节电的经济效益十分明显,因而夏时制是完全值得实行的。 为什么要对彗星“深度撞击”,"为什么要对彗星“深度撞击”在太阳系中,被人类探测器造访的彗星数量与行星数量差不多。其中绝大多数探测器都是从彗星附近飞过采集数据。但2005年“深度撞击”探测器则采取了主动出击的策略。它释放出的撞击体以10千米/秒的速度撞上长8千米、宽5千米的坦普尔1号彗星,扬起了其内部的物质,供探测器母船上的仪器研究。这一撞击在彗核上留下了一个直径100米的环形山。彗星是冰冻的物质,保存着太阳系诞生时的信息。“深度撞击”就想探知彗星的内部物质,来揭开彗星的形成之谜,并且认识太阳系的原始状态。另外,有越来越多的证据表明,彗星和小行星曾经为地球带来了水和有机物,甚至有可能开启了地球上的生命演化,因此它还有助于揭开生命起源之谜。“深度撞击”的另一个现实意义则是为将来积累经验。如果以后出现彗星碰撞地球的可能,人类就可以运用宇宙飞船去放置爆炸装置,从而改变彗星的运行轨道,以避免它对地球的危害。人类曾用探测器探测彗星 彗星探测器博雷利彗星 深空1号探测器 怀尔德2号彗星 星尘号探测器 麦克诺特彗星 尤利西斯探测器 贾科比尼-金纳彗星 国际彗星探测器 葛里格-斯克杰利厄普彗星 乔托号探测器 哈雷彗星 乔托号探测器、维佳1号和2号探测器、先驱探测器、翠声探测器 坦普尔1号彗星 深度撞击探测器“深度撞击”探测器施放撞击体撞击体撞上坦普尔1号彗星,“深度撞击”母船观测其抛出物" 为什么要寻找黑洞,为什么要寻找黑洞二三十年来,“黑洞”在天文学和天体物理学中是一个热门话题,它作为理论预言的一种奇特天体,吸引了众多的科学家。什么是黑洞?早在1798年,法国天文学家拉普拉斯以牛顿力学为基础,预言宇宙中存在着这样一种天体:一个密度像地球,直径比太阳大250倍的亮星,由于它自身引力,将会使它的任何光线到不了我们这里,由于这种原因,很可能使得宇宙中最大的明亮天体也会变得看不见了。他称这种天体为“黑暗的一团”。1916年,爱因斯坦创立了广义相对论,提出引力使时空弯曲的原理。不久,德国天文学家史瓦西在求解广义相对论中引力场方程时提出,存在着一种不旋转、不带电、球对称的天体——黑洞。史瓦西算出,当一颗坍缩的星体的半径R缩小到R=2GM/G2时,就会成为黑洞。这里M表示坍缩星的质量,C为光速,G为引力常数。根据这个公式,假如把太阳压缩成一个黑洞,那么它的半径只有3公里左右;如果M是地球质量,地球被压缩成黑洞后的半径只有0.89厘米!这时每立方厘米的物质质量高达20万亿吨以上。黑洞具有强大的引力,由于它没有任何辐射,所以不可能直接被我们观测到。正因为如此,过去几十年中,许多科学家为研究黑洞绞尽脑汁,仍然感到十分困惑、茫然。60年代以来,在类星体、脉冲星等重大天文发现的启迪下,使得黑洞理论又被人们提到研究日程上来了。近年,科学家们认为,黑洞作为广义相对论预言的一种特殊天体,其基本特征是具有一个封闭的边界,称为“视界”。外界的物质和辐射可以进入视界,而视界内的一切却不能跑到外面来。有些科学家指出,银河系中可能存在10亿个黑洞,那是从前许多代大质量恒星坍缩而形成的。人们之所以至今未找到这种天体,理由还是黑洞的引力场太强了。有人甚至幽默地说,我们可能就生活在包括我们整个宇宙在内的一大黑洞之中。作为广义相对论的发展和应用,现代黑洞理论取得了可喜的成就,在天文学中已得到了越来越广泛的应用。人们虽然不能直接观测到黑洞,但是,由于它的强大引力会影响到附近天体的运动,比如说,物质在落向黑洞、接近而尚未抵达其视界时,能释放出强的高能X射线或者γ射线,由此可以推测黑洞的存在,或者说为搜寻黑洞提供了重要的线索。天鹅座X-1这个强X射线源是很著名的,许多天文学家认为它是最有希望的黑洞候选者。它有一颗看不见的伴星,其质量约为太阳质量的8~10倍,密度相当大,如此质量和大小的天体正好与伴星为黑洞的要求相符。但是要最终确定天鹅座X-1这个双星的伴星是否为黑洞,尚需做大量的研究工作。如果这个黑洞一旦被证实,那将是最为重要的科学发现之一。 为什么要建立月球观测基地,为什么要建立月球观测基地在很长的一段历史时期里,天文学一直是一门从地球上进行纯粹观测的科学。自从宇航员登上月球,取回月球土壤和岩石标本,在地球实验室里对它们进行分析和研究,以及对金星、火星等的现场考察和实验,使天文学成为观测和实验相结合的科学,而获得飞跃的发展。从长远观点来看,人类的足迹肯定会踏上比月球更远的天体,实验的对象还会更远得多。但不可否认,对那些非常遥远的形形色色天体来说,观测仍是和仍将是获得它们信息的唯一手段,因此,不断改善观测条件始终是天文学家孜孜不倦地追求的目标。从天文观测来说,月球实在是个非常理想的观测场所,建立月球观测基地的计划,长期来一直由科学家们在进行探讨和规划。大气层对人类的生存是绝对不可少的,但它对天文观测,却带来了一系列很复杂甚至根本无法解决的问题和困难。由于大气的存在,它散射阳光而形成白天,使所有的光学望远镜几乎全部处于停工待料、等待夜空到来的休息状态。即使是无云没雨的夜晚,望远镜仍然是在厚厚的大气海洋的底层,所看到的星像或多或少被大气模糊甚至歪曲了。由于大气是由温度和密度都不尽相同的许多层混合而成,而且是在不停地运动着和变化着,星光通过大气时会受到弯曲,造成闪烁现象,严重影响观测。由于大气只让可见光以及部分无线电波和少量的红外线、紫外线通过,而把来自太阳等天体的大量宝贵辐射,不客气地几乎统统挡驾,它们本来是会为我们认识周围世界提供非常珍贵信息的。这好比一台好戏正在舞台上进行着,可是帷幕却偏偏只拉开了很窄的一条缝。月球上没有大气,上面提到的那些问题都不存在。那里即使太阳把月球表面照亮了,天空仍是黑沉沉的,星光总是那么稳定、明亮,而且再也没有什么障碍会阻止来自天体的任何辐射了,不管是波长较长的无线电波,还是可见光,乃至波长很短的X射线、γ射线。不仅如此。因为月球上的天空永远是万里无云、晴朗无比,天空永远布满着星星,随时都可以进行天文观测,尤其是照相观测。在地球上拍一张成功的暗弱天体照片或光谱照片,是件很不容易的事,有时要连续露光好几个小时,甚至第二天继续露光,其间难保观测条件、气候情况不会有变化。在月球上,可以无限长时间地进行露光,根本不是地面观测所能比较。太阳与地球的关系十分密切,在地球上要想很好地研究太阳,却受到众多条件的限制。观测日全食是了解太阳的极好机会,可是对地球上的观测者来说,这是种稀有天象。有时观测者作了好几年准备,到时候带着几十吨重的仪器设备,长途跋涉来到事前选择好的观测点,结果由于风云突变,天气作梗,观测以失败告终。这类事件并不罕见。从月球上看到的地球要比从地球上看到的月球大得多,在月球上看到地球把太阳遮住而发生的日全食,时间可达几个小时,地面上所见日全食一般只几分钟,根本无法与之相比。月球表面重力只及地球表面的六分之一,在那里建立巨大光学和射电望远镜,要比在地球上容易很多,它们会看得更远,获得更多的信息。科学家们花了好大的力气,才从月球采集回来几百公斤的土壤和月岩标本,在月球上,有关这方面的实验和研究工作将常规地进行,肯定会对月球的起源和演化乃至太阳系天体的历史,提供第一手资料。至于充分利用月球上天然存在的高度真空条件进行各种物理、化学、医学实验,开发月球矿藏,将月球作为飞向太空的航宇港等,更是无法一一列举。在建立月球观测基地的基础上,整个月球将发展成为一个众多学科协同作战的科学实验站,必将大大丰富人类对宇宙的认识。 为什么要建造国际空间站,为什么要建造国际空间站太空是人类除陆地、海洋和大气以外的第四环境。对这个新的环境,人类正在去研究和开发它。而太空中的“小房子”——空间站,正好为人类探索、开发和利用太空资源提供了一个特好的场所。空间站成为人在太空中长期生活的试验基地,可以锻炼人对太空环境的适应能力,为未来人类漫长的载人星际航行和向外星移民做好准备。从1971年至1982年,前苏联向太空发射了1座名为“礼炮号”的空间站,1973年,美国也发射了一座名为“天空实验室”的空间站,一些航天员在这些空间站里进行了天文学、医学、生物学等研究,以及对自然资源的考察,取得了不少成绩。但这几座空间站在太空轨道上的寿命都不长,能够接纳航天员的人次也很有限,因此被称为第一代和第二代空间站。1986年2月,前苏联发射了第三代“和平号”空间站,至今仍在太空中运行。10多年来,共有10多个国家的100多名航天员光顾了这座总长50多米、质量123吨的“航天母舰”。俄罗斯和美国的航天员,还在站上分别创下了439天和188天男、女航天员在太空连续生活的最长纪录。在这个特殊的舞台上,航天员们演出了一幕幕动人的节目,在天文观测、生物医学实验、材料工艺实验和地球资源探测等方面,都获得了重要的成果。不过毕竟十年沧桑,“和平号”空间站日显老态龙钟。近年来各种故障接连不断,经常处于带病工作状态。于是,一座新的国际空间站便应运而生。国际空间站是1993年决定上马的,由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局的11个成员国共同筹建,是世界航天史上第一次由多国合作建造的最大航天工程。根据计划,国际空间站将分三个阶段来完成。第一阶段从1995年至1998年,美国航天飞机与“和平号”空间站对接9次,利用空间站获取航天员在太空中长期工作和生活的经验,以降低国际空间站装配和运行中的技术风险;第二阶段为1998年至1999年,一些主要部件将发射上天,在太空中构成一个过渡性的空间站,达到有人照料的状态;第三阶段从2000年至2004年,完成全部硬件的装配。整个装配将要动用美国和俄罗斯共47次航天发射,大批航天员将在太空中进行操作。完工后的国际空间站,由6个实验舱、1个居住舱、2个连接舱、服务系统及运输系统等组成,是个总长88米、质量约430吨的庞然大物。它运行在约400千米高度的太空中,4个宽为108米的太阳能电池提供功率为110千瓦的电力,空间站的居住舱容积为120立方米,气压始终保持在一个标准大气压。与“和平号”空间站相比,可算是“鸟枪换炮”了。人类离不开空间站,航天需要空间站。国际空间站作为航天技术发展的重要里程碑,将在人类征服宇宙的过程中继续做出新的贡献。关键词:空间站国际空间站 为什么要建造空间太阳能发电站,为什么要建造空间太阳能发电站利用太阳能发电,在今天已经不是什么梦想。但是在地面上用太阳能发电受着种种限制,把太阳能转变为电能的效率很低。如果要获得充足的电力,就必须铺设面积巨大的太阳能发电板。而这对于寸土寸金的地面来说,显然是十分困难的。所以,太阳能发电站至今没有能够真正大规模地投入实用。而在太空,广袤的空间就有铺设太阳能接收板的最佳条件。而且,太空中的太阳辐射,由于没有地球大气的阻隔,强度要比地面上大得多。据估计,使用同样面积、同样材料的太阳能接收板,其发电的能力要比地球上高出10倍。现今,人们正为地球上的能源不足和大气污染而倍感困惑,太空太阳能发电更是受到了科学家们的青睐。1994年,日本的科学家设计了一颗小型的太空太阳能发电卫星。它的形状为三棱柱,在柱体的表面上,贴有太阳能发电板,并装有向地面输送电能的天线。它的输出功率为1万千瓦,相当于一座小型的发电厂。这些电力虽然不多,但提供给太空中的航天器却十分方便。美国实施的太空发电计划中,有一项被称为“太阳塔”计划。它由一组在赤道上空约1.2万千米的轨道上运行的卫星组成。每一颗卫星的发电功率为200~400兆瓦。还有一项叫“太阳圆盘”计划,它由一组高轨道卫星组成,发电的功率可达到5000兆瓦。这两项计划如果能付诸实施,人类就可以从太空获得充足的电力了。宇宙太阳能发电站建立以它所发出的电能如何才能传输到地面上来呢?这是个难题。一些科学家建议,可以通过微波的形式将电输送到地面,当微波被精细的金属网状巨型天线接收后,就可以进入地面电网。但是,其中能量的转换始终是一个问题,因此需要有可靠的技术为基础。它还要求尽量减少输送的成本,因为输送的成本,在空间电站中所占的投资比重最大。目前,空间太阳能发电站还处于设想和实验阶段。科学家估计,10~20年以后,这一设想就会变成现实。关键词:太阳能发电站太空发电 为什么要开发月球,为什么要开发月球月球是距地球最近的天体,也是除了地球人类至今唯一留有足迹的星球。人类对月球的研究可以追溯到上古时代,那时候就有了关于月食的记录和预测。经过古代、近代和现代科学家长期的研究,尤其是20世纪末的40年里,人类多次的登月活动,对月球土壤的取样和分析,以及用航天器对月球的逼近探测,等等,结果证明,月球已经具备被人类开发利用的基本条件。首先,月球上有丰富的物质资源。月球上有地球上所有的元素和60多种矿物,其中还有6种矿物是地球没有的。在月球的土壤中,氧的含量为40%,硅的含量为20%,还有丰富的钙、铝、铁等。最令人振奋的是,1998年1月6日发射上天的美国“月球勘探者”发回的数据表明,在月球的两极存在10亿~100亿吨水冰。由于月球表面的大气压不到地球大气压的一万亿分之一,在月球上阳光照射到的地方,月面的温度可以达到130~150℃,这对于沸点远低于100℃的月球液态水来说,很容易沸腾蒸发。而且月球的质量小、引力薄弱,无力束缚住水蒸气,致使气态水在月球逃逸殆尽,不留踪迹。但是,月球的两极非常特殊。例如,月球的南极有一个直径2500千米、深13千米的艾物肯盆地,该盆地被认为是陨星坠落月面所致,里面黑暗幽深,终日不见阳光,温度始终保持在-150℃以下,因而成为固态的水——冰的藏身之地。水是由氢氧两种元素组成的,今后,人类在月球上建立基地所需要的水和氧气,就无需依靠地球供给,可以在月球就地采用。在月球基地开采月球的自然资源,把原料加工成空间使用的最终产品,是极其诱人的事业。其次,月球上的引力只是地球引力的1/6,月球上的逃逸速度只及地球的1/5。所以,月球的低重力,无大气的环境,十分有利于航天器的发射。在月球上建立组装、维修、补给的人类航天基地,将成为人类飞往其他星球的中转站。月球航天基地会使星际飞行的难度和费用大大降低,人类进入宇宙的深度和广度将大大增加。再次,月球没有大气包围,声波无法传递,在月球背面没有来自地球的无线电干扰。所以月球的这种无大气干扰、无声波和电波干扰的极其寂静的环境,是一个非常理想的稳定的科学实验平台。当然,月球的低重力、真空无菌的环境又是材料科学和医药学的研究和生产的理想场所。将来,随着科学技术的进步,月一地旅行将会更加安全、舒适和低成本。那么,到月球旅游和移民就会成为现实。月球将是人类开发的“第六大洲”。关键词:月球月球开发月球资源“月球勘探者” 为什么要把哈勃望远镜送入太空,为什么要把哈勃望远镜送入太空以美国天文学家哈勃命名的太空望远镜——哈勃太空望远镜于1990年4月25日,由美国“发现号”航天飞机送入太空。哈勃太空望远镜的主要任务是:探测宇宙深空,解开宇宙起源之谜,了解太阳系、银河系和其他星系的演变过程。哈勃太空望远镜耗资达21亿美元,从初步构想的提出、设计到建造完成,时间跨度达40多年。其实,地球上有许多质量很高的天文望远镜,为什么一定要耗费如此巨大的精力和财力,把一台天文望远镜送人太空呢?我们知道,宇宙深空的天体离地球非常非常遥远,所以要使用分辨率很高的大型望远镜才能观测清楚。分辨率要高到什么程度呢?要能看清10千米以外的一枚1角硬币!可是,在地球表面,即使望远镜本身制造得再好,也难以达到这个要求。首先,地球表面有“讨厌”的大气层。它不仅把0.3纳米以下的紫外线统统阻挡在地球外面,而且会产生模糊效应,使得再好的大型望远镜的分辨率也难以接近光学上的所谓的衍射极限。而把同样的大型望远镜放到处在真空环境的太空,分辨率可提高10倍。其次,地球上有“讨厌”的引力。大型望远镜需要巨大的光学透镜,地球的引力会使大透镜制造时产生微小的形变,而微小形变会使望远镜分辨率大大降低。哈勃太空望远镜刚刚升空时,就因为望远镜的主镜的边缘在地面加工时多磨去了2微米(大约只有头发丝的1/50),而无法使用。结果,“奋进号”航天飞机只能上天,派出航天员给哈勃太空望远镜“戴上”称为“光学矫正替换箱”的“眼镜”,才使“哈勃”的“视力正常”。再有,就是“讨厌”的震动。无论是人类活动产生的震动还是地球内部产生的震动,都会影响望远镜对宇宙深空的观测。要找一个没有任何干扰、“与世隔绝”的环境,那么就只好把哈勃太空望远镜搬到太空中去了。关键词:太空望远镜哈勃太空望远镜 为什么要把地球“名片”和“地球之音”录像唱片送出太阳系,为什么要把地球“名片”和“地球之音”录像唱片送出太阳系拜访或跟人联系,初次见面时,给张自己的名片显得很自然。名片上除姓名外,一般还有工作单位、职务、地址和电话等,便于联系。地球的“名片”是送给谁的呢?当然是送给“外星人”的。科学家们认为“外星人”是存在的,或者把他们叫做高等智慧生物吧,只要某颗星球上具备了像地球那样的环境和条件,或者有利于生物发展的其他条件,生命就会产生和发展起来。地球上的人类不是也决不可能是宇宙间的孤独者。尽管直到今天,我们还没有找到“老乡”的可靠线索,我们不妨在继续寻找的同时,对外发布消息,宣告人类的存在。也许他们也正在宇宙的某个“角落”,向周围张望,寻找我们呢。到20世纪80年代末,科学家往外送出去了两张特殊的地球名片,它们分别是由1972年3月和1973年4月发射成功的“先驱者10号”和“先驱者11号”行星探测器带走的。两张名片是完全一样的,铝的,镀金,22.5厘米长,15厘米宽。名片上的图案包括:左半部从上到下是氢原子的结构,氢是宇宙间最丰富的化学元素,哪儿的科学家都懂得这一点;成放射状的代表离地球最近的一些脉冲星的位置;最下面的一个大圆圈和9个小圆圈代表太阳和九大行星,探测器则是从第三行星——地球发射出去的。名片的右半部分主要是一男一女,象征地球上的人类,尽管外星人的形态可能与我们有很大差别,科学家们相信人类的形象不大可能被误解,尤其是男的,正举手致意。于1977年8~9月份先后发射的两个“旅行者号”探测器中,名片已改为更加形象化地反映地球的“地球之音”唱片了。两张唱片都是镀金铜质的,内容完全相同,圆形,直径30.5厘米。唱片录制了丰富的地球信息,计有:115幅照片和图表,35种各类声音,近60种语言的问候语,27首世界著名乐曲等。115幅照片中包括我国八达岭长城,以及中国人围坐在圆桌旁吃筵席的情景。此外还有太阳系示意图,太阳在银河系中的位置和银河系大小示意图,卫星、火箭、望远镜等仪器设备,各种交通工具等。35种声音包括风、雨、雷电声,火箭起飞时的声音,交通工具行驶时的声音,以及成人的脚步声和婴幼儿的哭笑声。60种问候语中有3种是我国南方的方言,即广东话、厦门话和客家话。27首著名乐曲中有贝多芬的交响曲、脍炙人口的圆舞曲等古今中外名曲,我国乐曲是以古琴演奏的《流水》。四个探测器所带的两张名片和两张唱片,将在何年何月、被什么地方、哪颗星球上的怎么样的智慧生物捡拾到,我们不得而知。从它们现在飞行的方向来说,公元40000年时,“旅行者1号”将从一颗很暗的、光谱为M型的星(AC+793888)附近飞过,距离只有1.6光年,而“旅行者2号”将在公元358000年时,从距离只有0.8光年的近处飞越天狼星。如果在这些星及其附近空间存在智慧生命的话,它们有可能被截获,不然的话,它们将更长时间地在空间遨游。为了保护这些地球信息不受损坏,完好地到达宇宙深处智慧生物手里,录像唱片外面还有特制的铝质套子,可使唱片保存10亿年而不毁坏。 为什么要把望远镜送上天,为什么要把望远镜送上天人们用肉眼看到的来自天体的光线,仅仅是它们发出的电磁波的一小部分。来自遥远天体的X射线、伽马射线和一部分紫外线、红外线及射电波在到达地面之前就被大气吸收掉了。天文学家若想要观测到天体发射的这些波段的电磁波,只有将望远镜送上天。怎么才能把望远镜送上天,送到天上多高才算合适呢?这要看我们用什么波段来进行观测。如果是观测红外线,那么用飞机、气球搭载望远镜就可以。因为吸收红外线的水汽主要聚集在底层大气中。若想观测高能的诸如X射线、伽马射线,那么就需要用火箭搭载探测器冲出大气层。当然,如果使用卫星作为平台,那就再好不过了。大气除了会吸收天体的光线之外,其湍流也是个大麻烦。湍流的大气如同沸腾的开水,让天体的细节模糊不清。为了得到更高的分辨率,除了采用自适应光学技术,还可以将光学望远镜送入太空。著名的哈勃空间望远镜主要就工作在光学波段,它为我们拍摄了非常多的超级精细、美妙绝伦的天体照片。目前,哈勃空间望远镜的后继者——詹姆斯·韦伯空间望远镜正在建造中,人们相信更大口径的空间光学望远镜必将会带来更多的惊喜。 为什么要搜索引力波,为什么要搜索引力波引力是物质世界的一种客观属性。牛顿以精确的数学形式表述的万有引力定律,是人类对引力认识的第一座里程碑。后来,由于牛顿引力理论对解释一些天体物理问题遇到了困难,爱因斯坦于1916年提出了著名的广义相对论,其中预言,宇宙中存在着引力波。什么是引力波呢?一般说来,引力波即引力的波动,它与引力的强弱变化有关。引力波由加速运行的物体所产生,其传播速度等于光速,并且在时间——空间的结构中引起波动。它与电磁波、声波和水波不同,宇宙间所有物质都会受到引力波所造成的变形。在理论上,任何运动的物质都会产生引力波。如果你把一只台球悬挂起来,使它像打秋千似的荡来荡去。当它荡到比较靠近你时,其引力作用比离你较远时更为大些,就形成引力波。换句话说,球的摆动,使它的引力发生一种像波那样起伏的变化。实际上,这种波的强度是极其微弱的。要产生较强的引力波,物体的质量必须较大。所以说,只有巨大的恒星坍缩或爆炸时所产生的引力波才可能被测到。在爱因斯坦预言引力波存在之后的许多年中,科学家们做了不少实验来搜寻引力波。美国马里兰大学的韦伯教授,是第一个从50年代开始就认真进行引力波测定工作的。韦伯把一个大铝桶悬在真空室内,使之冷却到接近绝对零度(约-273℃),然后测定来自太空的引力波穿过铝桶时所引起的微小膨胀和收缩。后来,国际上不少研究者都效法韦伯研究引力波。遗憾的是,人们始终未能搜寻到引力波。这是因为引力效应的极端微弱,使得处理引力的一些技术问题困难重重。1974年10月,在波多黎各的阿雷西博天文台,美国科学家泰勒等人应用世界上最大的射电望远镜,发现了一颗脉冲星——PSR1913+16。这颗距地球16000光年的星,竟以每秒300公里的高速与一个黑暗的伴星互绕转动,但其转动周期在4年中缩短了0.4亳秒(即每年缩短0.1毫秒)。这意味着它的能量由于不断地辐射引力波而在逐渐地损耗。他们把观测值与根据广义相对论理论的计算值相比较,发现符合得很好。由此,间接地证明这颗脉冲星在辐射着引力波。4年之后,泰勒在国际天体物理学大会上宣布了这一观测结果,当即在科学界引起了轰动。科学家们一旦测到了引力波,并能进行常规测定,将会为人们提供第一次(也是最好的)机会来研究恒星发展中和黑洞的中心处所发生的巨大变动。有人设想,由于引力波不会被屏蔽,可以利用它作穿透地球的通信联系。引力波将成为宇宙的“电视”波,在宇宙中的每一件大事都会作为一个节目而被播放出来。虽然,至今尚未有人能绝对肯定曾确实测到过引力波。但是,利用引力波的研究,很可能解开许多现在用光学望远镜和射电望远镜所难以揭示的宇宙之谜。总之,如果将来能观测到引力波,将使现代物理学进入崭新的境界,也将为观测宇宙打开一扇新的窗户。这扇窗户可以说是有史以来人或机器所窥视过的最清晰透明的窗户。 为什么要用人造卫星进行天文研究,为什么要用人造卫星进行天文研究我们所居住的地球有一个厚厚的“盔甲”,这就是厚达3000公里的大气层(但稠密的大气层仅有几十公里),由于它的保护,人类才避免了宇宙空间飞来的流星、一些有害的射线和粒子的危害。它还保持着地球表面的温度。因此,这个大气层是十分有用的。但是,也正是这个大气层给我们増添了不少麻烦,使我们对宇宙空间各种现象的了解受到了许多限制。例如,在天文学研究方面,大气的扰动会引起星光的闪烁,使得从天文望远镜中看到的星象模糊不清,也影响了望远镜的放大倍率的增加(一般放大倍率不能超过1000倍),许多遥远、微弱的天体也就无法观测到;大气的折光及色散等作用会歪曲天体的位置、形状和颜色;大气层还会吸收大部分红外线和紫外线的光谱,使得地面上无法研究到;一定波段的无线电波不能穿透大气层,使得地面的射电望远镜的观测范围受到了限制;而气候的变化,如下雨、阴天等,也使地面的天文台无法进行观测等等。所以,天文工作者早就渴望着把天文望远镜搬到人造卫星上,在大气层外建造天文台。到那时候,我们一定可以看到更多天体的真实面目。那时,星星不再会调皮地闪烁了,太阳光也不再会发生散射现象,观测起来十分方便,随时都可以观测太阳的日冕、日珥等现象,也可以更全面地研究天体的光谱。更重要的是,在失重状态的人造空间站上,根本用不着担心重量大会引起望远镜本身的变形,无论光学望远镜或射电望远镜都可以造得很大,放大倍率也可以不断地増大,为天文研究打开一条广阔的道路,使人类认识世界、改造世界的能力大大前进一歩。预计1983年就可实现。 为什么要用动物进行太空实验,为什么要用动物进行太空实验在人类进入太空之前,为了探索人在太空中会遇上哪些问题,人们就开始了利用动物来作“开路先锋”。美国和前苏联从二次世界大战后,都开始了让动物乘坐火箭上天的实验。1948年6月~1949年9月,美国用“V-2”火箭,先后4次将猴子送到60多千米的高空。1952年5月,美国再次发射生物火箭,其中的两只猴子成功生还。前苏联在1949~1958年的10年间,共发射生物火箭31次,将42只小狗送上高空。这些实验的目的都是为了知道动物究竟能承受多大的加速度。动物中真正进入太空的“开路先锋”,是一只名叫“莱伊卡”的小狗。1957年11月3日,前苏联发射了第二颗人造卫星“伴侶2号”,在这颗卫星的卫星舱里,就载着小狗莱伊卡。由于当时无法使卫星返回,莱伊卡在进入太空的第六天便死去了。三年后的1960年8月,“伴侶5号”卫星又载着两只小狗进入太空飞行,并于两天两夜后平安返回地面。美国从1959年12月起,也多次用“水星号”卫星式飞船把猴子和黑猩猩送上太空。这些实验都证明,动物完全能够适应太空的生活环境,消除了人进人太空的种种担心。我国从60年代中期开始发射生物火箭,大白鼠、小白鼠和小狗成为实验的对象。我国的返回式卫星,也多次搭载了好些小动物遨游太空。这些动物的航天实验,为我国的载人航天打下了良好的基础。加入太空实验大军的,还有诸如鱼类、果蝇、蚂蚁、青蛙等小动物,它们都为人类征服太空做出了贡献。这些动物太空实验的成功,加快了人类太空时代的到来。关键词:太空实验生物火箭生物卫星 为什么要用天文方法测定时间,为什么要用天文方法测定时间说起时间,大家都非常熟悉,我们日常生活、工作和学习都离不开它。时间有两个含义:一是时刻,二是时间间隔。比如我们说早上8点钟开始上课,一节课50分钟,前者是指时刻,而后者则为时间间隔。时间是人类社会一种极其重要的度量标准,用不着举例子我们大家就都可以想象得到,如果没有一套统一的时间标准,那我们的社会将会陷入一种怎样混乱不堪的状态。时间是怎样测定出来的呢?早在远古时代,太阳是人类获取光和热的最主要源泉,人类自发地把太阳的升落作为时间的标准,他们“日出而作,日没而息”,这样,昼夜交替的周期——日,自然而然就成为人类最早使用的时间单位。随后,人们又注意到月亮的圆缺变化。因为古代没有照明条件,所以月光对人类的影响很大。人们注意到月亮有盈有亏,周而复始,具有相当准确的周期,于是又产生了第二种时间概念,即朔望月的概念。至于年的概念,我国古代劳动人民是根据寒暖交替的季节变化而得出来的。在古代埃及,由于尼罗河水的泛滥与当时的农业生产有密切的关系,人们经过长期的观察,发现每当凌晨在东方看到天狼星时,尼罗河水就要开始泛滥了。由此,他们产生了年的概念。虽然古人们当时并不知道日、月、年与太阳、地球和月球之间的运动存在着什么关系,但是他们通过对天象的长期观察而得出了这三个最原始、也是最基本的计量时间的单位。随着生产的发展和社会的进步,人们越来越需要更精确的时间间隔和更精确的时刻。于是,人们逐步地发明了各种计量时间的仪器,例如圭表、日晷、各种漏壶、水钟、机械钟、乃至摆钟等等,但是主要还得依靠白天观测太阳、晚上观测星星和月亮来确定时间。我国古代就把这项工作叫做“观象授时”,并且观象授时是古代天文台最重要的工作之一。在今天的北京古观象台还保留着传说是清朝皇帝乾隆手书的巨幅横匾《观象授时》。可是,为什么在科学技术高度发达的今天,人类已经发明了极为精确的原子钟,却还要用天文方法测定时间呢?原子钟可以给我们提供十分精确的、几乎百万年内分秒不差的时间间隔,可是它并不能够给我们提供精确的时刻,因为时刻实际上是地球本身自转运动的反映。如果地球自转速度很均匀,那么我们有了原子钟提供的精确时间间隔,就可以得到准确的时刻。然而,实际情况是地球自转的速度并不是十分均匀的,它不仅有不规则变化和季节性变化,还有长期变化。虽然这些变化都不太显著,但是对于目前的高科技事业,例如火箭发射、人造卫星跟踪、航海航空等等都是不容忽视的。因此,我们仍然要用天文方法测定出精确的时刻,来满足这些高科技事业的需要。 为什么要用射电望远镜探索地外文明的信息,为什么要用射电望远镜探索地外文明的信息银河系以及其他星系中的某些星球上,很可能也存在与地球人类文明相似的文明世界,我们该用什么方法探知他们呢?人们想到,外星文明世界如果存在,一定也会像我们地球人一样,能进行无线电通信。而用于通信的电波信号与宇宙中天体所发出的天然电波(射电辐射)是不一样的,前者一定是经过编码和调制的有规律的信号,而后者往往是杂乱的无线电噪声,所以很容易把它们区分和检测出来。那么,怎样才能探寻到可能是由外星文明世界的智慧生物发出的、经过编码和调制的有意义的无线电信息呢?科学家想到了射电望远镜。在20世纪50年代,人们已经能够制造大型的射电望远镜,已经能探测到来自深空的、极其微弱的无线电信息。它们是探测外星文明的好工具。1959年,美国西弗吉尼亚州格林班克附近的国家射电天文台安装了一台26米口径的中型射电望远镜。在年轻的射电天文学家德雷克的鼓动和组织下,一群探索者在1960年5月利用这台望远镜开始了最早的探测。他们先后把射电望远镜指向了两颗类似太阳的恒星:鲸鱼座τ星和波江座ε星,在2个多月时间内总共观测了约200小时。德雷克把这次行动命名为“奥兹玛计划”,这是人类第一次尝试探索地外文明。奥兹玛计划没有能检测到来自外星文明的信号,甚至没有发现任何有价值的信息,但它毕竟是开拓性的首次尝试,为此后的“SETI”探测项目开创了先河。SETI是英语“地外文明搜索”即SearchforExtra-TerrestrialIntelligence的缩写。“奥兹玛计划”之后,50多年来科学家们进行了数十次SETI探测,如奥兹帕计划、多萝西计划、微波观测计划、地外射电信号百万通道和十亿通道监测、外星智慧生物射电信号的巡天搜索以及凤凰计划等。它们大多也以“奥兹玛计划”的方式作为模本。美国、苏联、澳大利亚、加拿大、德国、法国、荷兰等国家先后参加了这些探索计划。但遗憾的是,所有这些计划和项目也都未收到任何可信的外星信号。 为什么要用绝对星等来比较星的光度,为什么要用绝对星等来比较星的光度满天星斗,闪闪烁烁,有亮有暗,天文学家用星等来表示它们的亮度。暗星定为5等星、6等星,亮星是1等、0等,更亮星的星等是负的。这里说的是星的视亮度、视星等。因为,亮星可能真亮、是颗发光能力(光度)确实很大的恒星;但也可能,亮星并不真亮,只是因为离我们特别近才显得亮。相反,暗星也不一定真暗,尽管是颗要用望远镜才能观测到的暗星,譬如说是颗亮度只及6等星万分之一的16等星,但可能这是颗光度很大、很亮的星,只是由于距离我们太遥远,我们看起来比较暗。为了比较不同恒星的真实发光能力,应该把它们放在相同距离的地方进行比较。这就有点像赛跑那样,为了比较究竟谁跑得更快些,就让他们站在同一条起跑线上,同时起跑。根据国际规定,恒星的这条“起跑线”定为10秒差距,即32.62光年,恒星在这个标准距离处的亮度是它的绝对亮度,用绝对星等来表示,这也是它真正的光度。运动员是可以命令他们到同一条起跑线上去的,恒星是无法都挪到10秒差距的距离处,所以,绝对星等都是计算出来的。太阳的视亮度是绝对冠军,它的视星等平均是-26.8等,一旦把它放到比现在远206万多倍远的10秒差距处,它的绝对星等只是+4.83等。下面再举几个例子:已观测到宇宙中光度最大的星是天鹅座ζ1星,绝对星等为-9.4等,光度是太阳的约50万倍。已发现光度最小的星是一颗编号为BD+4°4048的暗星,绝对星等+19.2等,光亮只及太阳的50万分之一还不到。 为什么要用许多小镜子拼成一个大镜面,为什么要用许多小镜子拼成一个大镜面美国夏威夷岛莫纳克亚山上,林林总总排布着许多望远镜。这些望远镜中,称王的是两台名叫“凯克”的望远镜。如果你有机会去看它俩的主镜,说不定会颠覆你对望远镜的印象——它们的主镜不是一个完整的反射镜,而是由36个六角形小镜子拼接起来,看着如同一个马蜂窝。这些小镜片组合起来,威力一点都不比大镜面差。凯克望远镜的拼接镜面这种技术称为“拼接镜面”,为何要采用拼接镜面技术呢?因为望远镜的口径越大,便可以接收到越多来自遥远天体的光,看到越远越暗的天体,还能看到更加清晰的天体细节。但当口径达到8米左右之后,更大的镜片遇到了意想不到的问题,其中最主要的麻烦是现有的基础设施难以满足大口径镜片的要求。如果做一个口径10米的镜片,该如何运输呢?到时候车辆不够大,公路、桥梁、隧道也不够宽。而且更大的镜片制造难度大,成本高。人们想出一个办法:化整为零,采用多个镜面进行拼接,这样降低了制造成本,也避免了基础设施的限制。不过拼接而成的镜面面临着一系列问题。这些小镜面必须精确地将收集来的光线汇集在一起——即“共焦”,共焦后才能发挥所有小镜片收集光线的本领。但是想要这些小镜子齐心协力,达到一枚大镜子的清晰程度,除了共焦,各个小镜子反射光的相位误差还要非常小才行,这称为共相位技术。这项非常困难的技术,凯克望远镜做到了,这才拍出了细节清晰的天体照片。 为什么要研究“天地关系”,为什么要研究“天地关系”地球作为宇宙中的天体之一,它的结构、运动和演化过程不能不受到邻近天体的影响。最近若干年,国内外不少学者对影响地球演化和地球表层物质运动的地外因素,作了大量的研究工作。1983年以来,中国科学技术协会和下属的一些学会,在北京召开了三次“全国天地生相互关系"学术研讨会,促进了天文、地质、地震、气象和生物学综合研究的发展。科学家们认识到,天与地存在着某些因果关系。这样就形成了一些与天文学有关的地球学科,如天文地球动力学、太阳地球物理学、天文地质学、天文气象学和天文生物学等。运用天文观测手段研究地球各种运动状态及其力学原理的学科,称为天文地球动力学。20世纪60年代以来,由于空间科学技术的发展,测定地球自转和地壳运动的精确度达到厘米级。科学家们对月球的研究揭示,现在月亮每年大约要远离地球4.5厘米;据此推算,20亿年以前月亮和地球的距离要比现在近约9万多公里,那时的海洋潮汐要比现在的大些,这对于海洋中原始生物的登陆是有利的。此外,那时地球的自转速度也要比现在快一些,即一天的时间比现在要短,一年的天数比现在要多。太阳的光芒和巨额能量是地球上一切生命的源泉。早在19世纪初,就有天文学家注意到,太阳黑子少的时候,地上的雨量减少了。科学家们研究了大量的树木年轮,发现在太阳活动峰年,树木生长得快一些。一些统计研究结果表明,历史上较大的旱涝灾害、严寒酷暑、冰川升降,甚至某些人体疾病(如流行性感冒、天花、心血管病等)的蔓延,都与太阳活动周期有关。大耀斑爆发时发出的强烈辐射和大量高能粒子流,往往对近地空间环境产生巨大的影响。在行星际空间散布着很多大小不等、形状不规则的小行星,其中轨道偏心率较大的是些“害群之马”,太阳系有的大行星及其卫星的表面,留下了许多被小行星撞击的伤痕——陨星坑。目前在我们地球上共发现了100多个大陨星坑,应该还有许多陨星坑尚未被发现和辨认出来。有的科学家指出,如果能精确地算出落向地球的较大小行星的轨道,通过发射专门的导弹,可将它们在太空一一击毁,以保证地球人类的安全。太阳系中某些彗星也会影响地球,例如由彗星残骸形成的流星群明显增多。一般说来,大部分流星落入大气层后,由于与大气高速相撞、摩擦而焚化,一部分或全部变成尘埃、粉末散布于空中。有人测定,落于地球的流星尘物质每天有近2万吨之多。有人甚至认为,地球上的水和生命可能就是彗星带来的。大质量的老年恒星在演化的晚期会发生超新星爆发,可辐射出大量的高能粒子流(如高能宇宙线),对生物有强大的杀伤作用。科学家发现在超新星爆发以后的20年内,生物生长受到抑制,而这些超新星距离地球少则数千光年。还有些学者提出,在白垩纪,某些物种的灭绝(如恐龙)可能与超新星爆发有关。 为什么要研究变星,为什么要研究变星变星可是恒星世界中的重要天体,它既是青少年天文爱好者乐于观测的对象,更是天文学家们潜心研究的课题。从变星的光变曲线来看,真是各具特色,丰富多采。按照光变曲线的形态等特征,变星可以分为3个大类:几何变星、脉动变星和爆发变星,再可细分为若干个小类和几十个次型。从变光原因来看,不外乎两种:由于两星互相交食或屏遮的几何原因,或者由于发生脉冲和爆发的物理原因。也有些变星的变光,是由于这两种原因兼而有之。比较地说起来,物理变星的研究具有特别重要的意义。我们知道,任何物体,当然也包括恒星等天体在内,都是在不断地变化着的,没有例外。开始时,先是数量上的变化,由小到大,发展到一定的阶段,就发生质的变化。只是正常恒星在正常状态下的演化过程,是以若干万年为单位的,而要对这么长时间的演变进行研究,实在是有莫大的困难。从时间尺度来说,物理变星的演变时间比之正常恒星的演变,快了不知多少倍,譬如脉冲星在几秒钟或者1秒钟不到的时间内,就出现一次脉冲,也就是发生一次较大的变化;超新星爆发更是使得一颗恒星,几乎是在瞬息的时间内,一下子走到了自己演化阶段道路的尽头。所以,物理变星的研究对于认识恒星从量变到质变的环节和过程,有着很大的帮助。另外,不少类型的变量可以为恒星演化的早期和晚期阶段,提供特别有价值的信息,而由于物理条件十分复杂等原因,恰恰是这些阶段的情况,科学家们至今仍不甚了解。再说,变星研究对于进一步了解我们所在银河系的结构,造父变星的光度与光变周期之间的关系对于测定星系的距离等,都十分重要。变星观测和研究同时也确实是个大有潜力可挖的广阔领域。对变星的大规模研究,至多只是最近一二百年来的事。1786年出版的、包括到那时为止所知全部变星的第一个变星表,只刊载了12颗变星(包括4颗新星在内);半个多世纪后,1844年出版的变星表也只列出了44颗变星。20世纪初出版的变星表,一开始也只有七八百颗,而1985年出版的《变星总表》第四版(资料是截止到1982年底)中,发表了已经命名的变星和变光天体28450个,也就是说97%以上的变星都是在20世纪里发现的。可见,大量的变星有待我们去观测,变星这块肥沃土地的耕耘是大有可为的。 为什么要研究天文学V4,"为什么要研究天文学V4昼夜交替,四季循环,人们生活在自然界中首先就接触到天文现象。明亮的太阳、皎洁的月光、闪烁的繁星、美丽的日食……这些都给人们提出了无数疑问:我们生活的地球是怎样的?它在宇宙中占有什么地位?哺育万物生长的太阳是怎样的?它会灭亡吗?我们头顶上蔚蓝的天穹又是什么东西?在它的外面还有什么?那嵌在漆黑夜空中的闪闪明星又是什么?除了我们地球之外,别的星星上还有没有生命?我们是否可以与“天昼夜交替,四季循环,人们生活在自然界中首先就接触到天文现象。明亮的太阳、皎洁的月光、闪烁的繁星、美丽外来客”握手言欢?……这些问题是需要人们花很大的努力去探讨、研究的。天文学的形成和发展过程就是人们在生产活动中对自然界逐步了解的过程。天文学是最古老的一门自然科学。恩格斯在《自然辩证法》中指出:“首先是天文学——游牧民族和农业民族为了定季节,就已经绝对需要它。”古代人类为了确定昼夜更替、季节变化的规律,为了判别方向,为了生产的需要,在生产实践中,就逐渐有了天文学的萌芽。中华民族有悠久的文化,我国是天文学发展最早的国家之一。古代劳动人民在从事农牧业生产时,为了不误农时,首先懂得利用天象米确定季节。中国古书里就有:“斗柄指东天下皆春,斗柄指南天下皆夏,斗柄指西天下皆秋,斗柄指北天下皆冬”的说法,这里的“斗柄”就是指北斗七星的柄。渔民和航海家利用星星在茫茫的海洋上确定自己前进的方向,利用月相来判断潮水的涨落……天文工作在现代更有了新的发展。天文台设有专门的部门,负责编制各种历表。这些历表不仅供给人们日常生活应用,而且更是大地测量、航海、航空、科学研究等部门离不开的。时间是人们在生活中经常碰到的问题。近代科学更需要精确的时间记录,天文台就担负了这一方面的工作。解放后,我国的测时工作,精度已达到世界第一流的水平,可以提供给生产、科研、军事等方面应用。各种天体是一个理想的实验室,那里有地面上目前所不能得到的宝贵的物理条件,如质量比太阳大几十倍的星球,几十亿度的高温,几十亿大气压的高压以及每立方厘米几十亿吨的超密态物质。人们经常从天文上得到启发,然后在地球上的生产实际中加以利用。翻开科学史的记录可以看到:从行星运动规律的总结中得出了万有引力定律;从月亮绕地球运动得到启发,制造了人造地球卫星;观测到太阳上氦的光谱线后,在地球上才寻找到它;从计算新星爆发的能量,发现了人们还不了解的能源,引起人们的探索,如果能利用它,将会给人类带来无穷的财富……天文学与其他的学科发展关系也非常密切。十九世纪以前的天文学与数学、力学的发展息息相关;而到现代、科学技术高度发达后,天文学更深深地渗透到其他学科。我们都知道,当爱因斯坦发现了相对论原理以后,就是利用天文观测的结果给予这个理论以有力的支持;六十年代天文学上的重大发现——类星体、脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子等给高能物理、量子力学、宇宙学、化学生命起源等学科都提出了新的课题。天文学给我们揭示了自然界的真面目。几千年來,人类对于地球的性质、地球在宇宙中的位置以及宇宙的结构等方面都曾有过错误的认识。假如没有天文学,这些错误的认识,一定会继续下去。波兰天文学家哥白尼曾冲破几千年的反动宗教束缚,提出了日心说,使人类对宇宙的认识前进了一大步。现在小学生也知道:“地球是圆的”这一条真理了。就是在今天,总还是有一些人,企图利用人类对于自然界某些规律性的暂时不理解,来贩卖形形色色的唯心主义宇宙观,用什么世界的非物质性、宇宙热寂说宇宙在时间和空间上的有限性和人们认识宇宙的不可知性来对抗唯物主义,对抗马列主义的宇宙观、认识论。可见,天文学现在还处在两种宇宙观和认识论的斗争前沿哩!在人类进入航天飞行的时代里,天文学集中了人类对于自然认识的精华。如果一个人对现代天文学的伟大成就一无所知,他就不能算是一个受过教育的人。正因为如此,世界上很多国家把天文学列入中学课程。上面我们仅从几方面简单地介绍了天文学的发展和应用。由此可见,天文学对现代科学的发展起了推动的作用,是人们认识自然、改造自然的重要手段之一。在读完了这本小册子以后,我们一定会对天文学所研究的对象有一个比较全面的了解。" 为什么要研究天文学V5,为什么要研究天文学V5昼夜交替,四季循环,人们生活在自然界中,首先就接触到天文现象。明亮的太阳、皎洁的月光、闪烁的繁星、壮观的日食……这些都向人们提出了无数疑问,我们生活的地球是怎样的?它在宇宙中占有什么地位?太阳为什么会发出光和热?它对人类生活有什么影响?夜空中闪烁的星是什么?除了我们地球之外,别的星球上还有没有生命?彗星和小行星真会与地球相撞吗?……这些问题需要人们花很大的努力去探讨、去研究。天文学的形成和发展过程,就是人们对自然界逐步了解的过程。古代人们在从事农牧业生产时,为了不误农时,首先懂得利用天象来确定季节。渔民和航海家利用星星在茫茫的海洋上确定自己前进的方向,利用月相来判断潮水的涨落……天文工作在现代更有了新的发展。天文台编制的各种历表,不仅供给人们日常生活应用,而且更是大地测量、航海、航空、科学研究等部门离不开的。生活中离不开时间,近代科学更需要精确的时间记录,天文台就担负了测定标准时间并提供服务的工作。各种天体是一种理想的实验室,那里有地面上目前所不能得到的物理条件。如质量比太阳大几十倍的星球,几十亿度的高温,几十亿大气压的高压,以及每立方厘米几十亿吨的超密态物质。人们经常从天文上得到启发,然后再加以利用。翻开科学史的记录可以看到:从行星运动规律的总结中得出了万有引力定律;观测到太阳上氦的光谱线后,在地球上才寻找到了氦元素;从计算新星爆发的能量,发现了人们还不了解的能源……天文学与其他的学科发展关系也非常密切。19世纪以前,天文学与数学、力学的发展息息相关;到了现代,科学技术高度发达后,天文学更深深地渗透到其他学科。我们都知道,当爱因斯坦发表了相对论以后,就是利用天文观测的结果给予这个理论以有力的支持;天文学上的重大发现对高能物理、量子力学、宇宙学、化学、生命起源等学科都提出了新的课题。天文学给我们揭示了自然界的真面目。几千年来,人类对于地球的性质、地球在宇宙中的位置以及宇宙的结构等方面都曾有过错误的认识。假如没有天文学,这些错误的认识一定会继续下去。波兰天文学家哥白尼曾冲破几千年的宗教束缚,提出了日心说,使人类对宇宙的认识前进了一大步。现在小学生也知道“地球是球形的”这一条真理了。在人类进入航天飞行的时代里,天文学集中了人类对于自然认识的精华。如果一个人对现代天文学的伟大成就一无所知,他就不能算是一个受过教育的人。正因为如此,世界上很多国家把天文学列入中学课程。上面我们仅从几方面简单地介绍了天文学的发展和应用。由此可见,天文学对现代科学的发展起了推动的作用,是人们认识自然、改造自然的重要学科。关键词:天文学天体 为什么要研究天文学,为什么要研究天文学从古至今,天文学都是人类文明中不可或缺的重要学科,因为它与人类息息相关。昼夜交替,四季循环,人类自从诞生以来,无时无刻不在接触天文现象。明亮的太阳、皎洁的月光、灿烂的群星、壮观的日食\(\cdots\cdots\)让我们产生了无数疑问:我们生活的地球在宇宙中是什么样的?太阳为什么会发出光和热?夜空中闪烁的星星是什么?除了地球之外,其他星球上还有没有生命?有没有外星人?彗星和小行星真会与地球相撞吗?宇宙到底有多大?宇宙是怎么产生的?\(\cdots\cdots\)这些问题引起了人们的极大兴趣。古代人们在从事农牧业生产时,很早就懂得了利用天象来确定季节。古代的渔民和水手在茫茫大海上利用星星确定自己航行的方向,利用月亮的圆缺变化来判断潮水的涨落\(\cdots\cdots\)现代科学技术的发展对天文学有了更多新的需求,天文学得到了飞速的发展。天文台编制的各种历表,不仅满足了人们日常生活的应用,而且更是航海、航空、大地测量、科学研究等部门迫切需要的。生活中离不开时间,近代科学更需要测定和记录精确的时间,天文台就承担了测定标准时间和提供时间服务的工作。各种天体和广袤的宇宙是理想的实验室,宇宙间存在着地面实验室无法达到的超大尺度、超大质量、超高速、超高(低)密度、超高(低)温、超高压、超真空和超强磁场等极端物理条件。例如质量比太阳大几十倍的星球,几十亿度的高温,几十亿大气压的高压,每立方厘米几十亿吨的超密物质,以及每立方厘米仅有一两个原子的超真空状态,等等。人们经常从天文学的新发现得到启发,然后再加以利用。这在科学史上有着大量生动的事例:从总结行星运动的规律得出了万有引力定律;观测到太阳上氦的光谱线后,才在地球上找到了氦元素;从计算太阳和新星爆发的能量,发现了人们原本不了解的核能源\(\cdots\cdots\)美丽的草帽星系M104天文学曾对数学和力学的发展起了奠基性的作用。天文学和物理学的结合产生了天体物理学,成为当代天文学的主流。宇宙中星际分子和有机分子的发现,以及地外生命的探索开创了天体化学和天体生物学的研究,并成为生命起源研究的重要领域。天文学同地球物理学和地学的密切结合,开辟了空间天气学和天文地球动力学等新的交叉学科。天文学是空间科学的先驱,又是它不可缺少的内容和依托。因此,天文学和自然科学的几乎所有学科互相渗透、互相促进,成为整个自然科学中不可缺少的重要组成部分。现代天文观测和研究追求极微弱信号的探测、极高的空间和时间分辨率、极精确的空间导向和定位以及极精密的计时等,因而在天文学研究中发展起来的天文技术、方法和新概念对人类的技术进步有着巨大的推动作用。当代地球与空间环境的保护和利用这一重大问题同人类生存和社会发展密切相关。它涉及全球气候变化研究,大气臭氧层保护,地震和旱涝的预测,甚至小行星撞击地球的监测等。太阳活动的剧烈变化还会造成无线电通信中断、电力系统故障、人造卫星损坏和变轨,以及威胁宇航员安全等重大灾害。卫星的监测、空间碎片的研究,以及自主的时间服务系统可以为国家安全和航天器的安全提供保障。所有这些,无一不同天文学的研究息息相关。天文学向我们揭示了自然界的真面目。几千年来人们对于地球的性质、地球在宇宙中的位置以及宇宙的结构等方面都曾有过错误的认识。假如没有天文学,这些错误的认识将会继续下去。波兰天文学家哥白尼冲破长达千余年的宗教束缚,提出了日心说,把自然科学从神学中解放出来,开创了人类思想史上第一次伟大的革命,是人类认识宇宙的第一次飞跃,就是最好的例证。在人类进入航天飞行的时代,天文学集中了人类对于自然认识的精华。天文学不仅可以培养人们强烈的求知欲望、勇于创新的精神和科学的思维方法,而且更有助于认识人类在自然界和宇宙中的地位,树立起正确的认识论和世界观。如果一个人对现代天文学的伟大成就一无所知,他就不能算是一个受过良好教育的人。正因为如此,世界上很多国家都把天文学列入了中学课程。上面仅仅从几方面简单介绍了天文学的发展和应用。随着激动人心的新发现不断涌现,新认识、新理论层出不穷,天文学空前地活跃起来,成为自然科学中最活跃的前沿学科之一,在人类认识宇宙的又一次飞跃中成为无可争辩的主角和带头学科,对现代科学的发展起了无可替代的推动作用。 为什么要研究星际分子V5,为什么要研究星际分子V5天文学家通常把恒星际空间中的气体、尘埃等各种物质统称为星际物质。20世纪30年代,科学家用光学望远镜意外地在星际气体云中发现了几种双原子分子。由于光学望远镜对这类发现的观测能力有限,在以后的30年中,对星际分子的观测研究基本停滞。射电天文学的发展,终于向人们打开了星际分子的知识宝库。1963年,美国科学家第一次用射电望远镜发现羟基分子(0H)。5年后,又发现了由4个原子组成的氨分子(NH3)、水分子和结构较复杂的一种有机分子——甲醛(H2CO)。从那时起,世界上许多国家的大型射电望远镜纷纷投入了寻找新的星际分子的工作,正如一位天文学家所说:“天文台讨论分子成了时髦的事情。”这些发现,改变了天文学家过去的一些错误看法。例如,原先认为星际空间物质密度非常低,很难生成多于2个原子的分子,即使形成了,由于紫外线和宇宙射线作用,很容易分解,其寿命很短。星际分子的发现被列为20世纪60年代的四大天文发现之一,迄今为止,人们已在银河系内发现了60多种星际分子。研究星际分子的物理和化学过程,会取得在地球上无法得到的知识,为许多天文学重要问题的研究提供了十分有用的信息。在太阳系、银河系以及别的星系中,已发现了氧分子、水分子和一些有机分子。在已发现的星际分子中还有氰化氢、甲醛和丙炔腈分子,这三种有机分子是合成氨基酸必不可少的原料。由此看来,在宇宙空间中,很可能存在着氨基酸。氨基酸是构成蛋白质和核酸的主要原料,因此,在地球外的其他地方,也可能存在各种各样的生命形态。恒星在星际物质中形成和“回到”星际物质中去的过程,可以通过分析分子谱线来进行研究,其结果又可作为探索其他天文现象的依据。利用星际分子谱线的探测,不仅能了解分子云的结构,而且还可以研究银河系和河外星系的大尺度运动、形态和质量分布特征等。星际空间处在超真空、超低温和超辐射等极端条件下,是研究原子和分子的物理现象难得的“实验室”。对星际分子的研究,无疑将推动天文学、物理学、化学、生物学以及空间技术等不断向前发展。关键词:星际物质星际分子 为什么要研究星际分子,为什么要研究星际分子天文学家通常把恒星之间空间的气体、尘埃、各种星际云以及星际磁场和宇宙线等,总称为星际物质。20世纪30年代时,科学家用光学望远镜意外地在星际气体云中发现了几种双原子分子。由于光学望远镜的观测能力非常有限,在以后的30年中,对星际分子的观测研究基本停滞。射电天文学的发展,终于向人们打开了星际分子的知识宝库。1963年,美国科学家第一次用射电天文望远镜发现羟基(OH)分子。5年后,人们利用射电望远镜先后在人马座B2星云、猎户座A星云中,又发现了由4个原子组成的氨分子(NH3)、水分子和结构较复杂的一种有机分子——甲醛(H2CO)。这些新奇的发现,改变了天文学家过去的一些错误看法,譬如原先认为星际空间物质密度非常低,因此很难生成多于2个原子的分子;即使形成双原子分子,由于紫外线和宇宙线作用,很容易分解,其寿命很短,等等。从那时起,世界上许多国家的大型射电望远镜纷纷投入了寻找新的星际分子的工作,正如一位天文学家所说:“天文台讨论分子成了时髦的事情。”星际分子的发现被列为20世纪60年代的四大天文发现之一,由此兴起的“分子天文学”受到了天文学家、物理学家、化学家和生物学家的广泛重视。迄今为止,人们已在银河系内发现了60多种星际分子。研究星际分子的物理和化学过程,会给人们带来许多在地球上无法得到的知识;对于研究太阳系起源和演化、恒星演化、银河系等天体的结构和演化以及宇宙学等,提供有力的证据。在太阳系、银河系以及别的星系中,已发现了氧分子、水分子和一些有机分子。有机分子中都是含有碳原子的。如果宇宙中其他地方存在着生命,那么这些生命物质的化学成分应该是和地球上的生命相差不多的,即也是以碳为基础。在已发现的星际分子中还有氰化氢、甲醛和丙炔腈分子,这三种有机分子是合成氨基酸必不可少的原料。由此看来,在宇宙空间中,很可能存在着氨基酸。生命是蛋白质的存在方式,氨基酸是构成蛋白质和核酸的主要原料。恒星在星际物质中形成和“回到”星际物质中去的过程,可以通过分析分子谱线来进行研究,其结果又可作为探索其他天文现象的依据。利用星际分子谱线的探测,不仅能了解各分子云的结构,而且还可以研究银河系和河外星系的大尺度运动、形态和质量分布特征等等。星际空间处在超真空、超低温和超辐射等极端条件下,是研究原子和分子的物理现象难得的“实验室”。对星际分子的研究无疑将推动天文学、物理学、化学、生物学,以及空间技术等不断地向前发展。 为什么要研究月球上的土壤和岩石,为什么要研究月球上的土壤和岩石1969年,“阿波罗11号”宇宙飞船载人登月成功,标志着人类走出地球,向别的星球迈出了历史性的第一步。之后又有5次成功的登月。当人站在月球上仰望天空,老家地球也在天上,这真是千古未有的梦幻般的景象。然而,人类亲自登月并非专门为了观光游览,而是要对地球的这个近邻作深入其境的科学考察。登月宇航员肩负多项考察任务,他们要测月震,测月地间距离,要进行是否有生命、大气和水的实验等,而最重要的工作之一则是在月球上一站稳脚跟,就立即抓紧搜集土壤、岩石标本。这是为了准备一旦出现意外必须马上离开月球时,不至于空手而归。他们不仅在着陆点附近掘取土壤、捡拾岩石,还坐上从地球带去的月球车,奔赴较远的地方寻找更多种类的土石样品。经过宇航员艰苦工作,终于将470多公斤的样品带回了地球。当第一名登月宇航员踏上月面时,就在那里留下了人类的第一个脚印,可这个脚印竟是那样浅,只有几分之一厘米。原来估计月球表面浮土是松软的,或海绵样的,甚至担心飞船着陆时会被倾覆,现在看来这种担心是多余的,因为它们只是薄薄的一层土壤。更令人惊奇的是,在月球的土壤中发现了许多自然态的玻璃珠,这是地球上所没有的。它们很可能是陨星撞击月面时,被撞碎的岩石在高温高压下形成的。这就更加证实了在月球的历史中,曾经有一段时期遭受过大量陨星的轰击。通过分析,已经对月壤、月岩的类型,所含矿物,它们的化学成分和物理性质,乃至月球的形成和演化的历史等,都有了进一步的认识。分析研究结果表明,月球上的物质分布和组成形态与地球截然不同,但化学成分却基本相同,在月球上没有发现任何新的元素。登月考察共发现55种月球矿物,其中6种是地球上所没有的。通过对月壤、月岩中放射性元素演变过程的分析知道,最年轻的月岩可能是在31~39亿年前形成,而最古老的月壤已存在46亿年了,这和原来估算的地球年龄相同,从而有力地支持了地、月两个天体同时形成的理论。另外,在对月壤、月岩的详细考察中,并未与任何有生命能力的有机物相遇。1972年12月,最后一批宇航员乘坐“阿波罗17号”宇宙飞船登上月球,屈指算来已快20年,科学家们正在考虑重返月球,而重返月球的目的,在于要设法开发利用这个星球。科学家已经考虑如何在月球上采矿,如何从月岩中提取氧气的问题,在月球上就地取材,建立永久性的观测、工作和生活基地,甚至把月球作为飞向更深远空间的宇航中转港等计划,也都已提到议事日程上来了。 为什么要研究木星和它的卫星系统,为什么要研究木星和它的卫星系统在太阳系里,木星可以称得上是九大行星里的“巨人”,它的直径是142800公里,是地球直径的11倍,它的体积能容纳下1300个地球,它的质量不仅比其他行星质量都大,而且是其他行星质量总和的2.5倍。木星个儿巨大,反射太阳光的能力也强,在天空中除了金星以外,木星就是天上最明亮的行星了。木星在离太阳平均77830万公里的地方,以大约每秒13公里的速度环绕太阳运转,公转一周的时间几乎等于12年,所以我国古代把木星运动周期12年和历法上的十二支以及12.37个朔望月联系起来,把它叫做“岁星”。在一般的天文望远镜里就能看到木星与众星不同的面目,那就是一些横过整个圆面的明喑云带和各种色调的斑点,寻着这些标志点,可以发现木星在迅速自转,大约小时自转一周。由于它自转快,使赤道部分向外隆起,两极向内压缩,扁平显著,据测定它的赤道半径是71400公里,极半径是66900公里。木星的内部储存了大量的能量,向外辐射到整个木星上空的辐射热要比它从太阳获得的热量大两倍,这种热辐射和木星以约10小时一周的自转形成了木星独特的大气环流,这正是形成交错的明暗云带的原因。木星最明显的标志,是南半球表面附近的椭圆形大红斑,它长2万多公里,宽11000多公里,可放得下三个地球,自从法国卡西尼于1665年发现这个大红斑后,到现在已经有三百多年了,它的形状完全没有改变。木星其实是一位“脆弱的巨人”,它的平均密度还不到地球平均密度的四分之一。它的这种惊人低的密度和巨大的体积,使人们不难知道木星是由很轻的物质构成的。空间探索证实它的主要成分是最轻的元素氢和氦。原来,木星是一颗由液态氢构成的巨大星球,除了可能有一个很小的熔融的岩核外,不会有任何的固体表面。木星有一层厚达约1000公里的大气层,大气中82%是氢,17%是氦,其他成分仅占左右,在木星云顶之下1000公里处气态的氢在10000°C的温度和巨大的压力下变成为液态氢,大约在25000公里的深处,液态氢在11000°C的温度和300万个大气压力下变成了液态金属氢,这种流体是电导体。在木星上存量丰富的氢和氦,这在天文学上有重要意义,说明了50亿年前太阳系由星际尘埃云凝绪而成以来,木星上气体就一直没有经过多大变化。木星和太阳的距离,比地球和太阳的距离远得多,太阳给予木星的热量只有地球接受热的二十七分之一,木星表面层温度只有-140°C。也正是由于这样的低温,还有木星具有比地球高达2.6倍的奇大吸引力,使木星保持了氢和氮,可以成为一个巨大的液态星球。木星这个巨大的行星还发出很强的无线电辐射,它是目前已发现的天空中最强的射电源之一,木星的磁场强度约为10高斯,比地球大10倍,木星的磁轴与自转轴的交角为10.8°,磁场的主要成分是偶极子,象地球一样,所以在地面上用的罗盘在木星上使用时它仍将指向南方。木星又是一个子女众多的行星,共有15个卫星围绕着它运转,分布在离木星13.8万?2400万公里的范围内。它们绕木星运转一周的时间极不一样,最短的只要11小时53分钟;最长的需要758天。卫星长的个儿大小也很不一样,最小的木卫十三直径只有8公里;最大的木卫三直径竟达5200多公里。在地球上,用一架小望远镜就能同时看到木星和它的四个卫星,这四个卫星是木卫中最大的、最亮的四颗,这是1610年意大利天文学家伽利略首先发现的,因此,把它们叫做伽利略卫星。其中最大的二颗直径在5000公里以上,比水星还大;另外二个同月球差不多大小。木星的卫星大部分都是自西向东绕着木星运转的,和木星的公转和自转方向相同;而木卫八、九、十一与十二却是自东向西“逆行”的,天文学家认为这四颗卫星也许不是和木星同时形成的,而是被巨大的木星引力“俘获”过来的。木星的卫星在物质的结构上,距离木星越远,密度越小。这同太阳系里行星离太阳越远密度越小情况一样。靠近木星的木卫一和木卫二很可能是岩石性卫星。木星确是一颗占重要地位的行星。木星和它的卫星组成系统就象一个小型的太阳系。研究木星和它的卫星以及新发现的木星“光环”,对于解决太阳系的起源和演化有着重要的意义。 为什么要研究类星体,为什么要研究类星体类星体是一种新型的银河系以外的天体,被誉为20世纪60年代天文学最重大的发现之一。迄今为止,天文学家已发现了数千个类星体。为了说明研究类星体的重要意义,还得从它的发现和认证说起。20世纪50年代,天文学家用射电望远镜进行观测时,发现宇宙中存在大量的射电源,即发出很强的无线电波的天体。但是,用光学望远镜进行观测时,有不少射电源却找不到相对应的光学(可见)对应体。1960年,美国天文学家马修斯和桑德奇利用口径5米的巨型望远镜,发现一个称为3048的射电源对应于一颗16等的暗星,其紫外辐射很强,它的光谱中有一些“莫名其妙”的发射线。2年后,澳大利亚有人发现另一射电源3C273也对应一颗暗星。1963年,旅美荷兰天文学家施密特拍摄了这颗恒星状天体的光谱,发现其中有4条谱线相互之间间隔很像是氢元素光谱中的4条谱线。这一发现得到认证后,启发了马修斯等人,他们重新研究了3C48的光谱,证实那些“莫名其妙”的谱线原来也都是由熟悉的元素产生的,只是这一天体具有0.367的红移量。人们经过分析研究,判断这种天体不是银河系内的恒星,而是“河外”天体。对于这种类似恒星而并非恒星的天体,人们称它们为“类星射电源”。以后,天文学家用光学方法又发现了一些在照相底片上具有类似恒星的点状像,它们的光谱中,发射线也有很大红移,但不发出射电波,称之为“蓝星体”。蓝星体与类星射电源统称为“类星体”。类星体的发现进一步证明了宇宙间物质的多样性,为研究银河系外天体的形成和演化规律提供了新的观测对象。根据它在照相底片上呈现出类似恒星的点光源像,天文学家推算其星体大小不到1光年,或只及银河系大小的万分之一甚至更小。类星体的显著特点是具有很大的红移,即它以飞快的速度在远离我们而去。类星体距离我们很遥远,大约在几十亿光年以外,但看上去光学亮度却不弱,其可见光区的辐射功率是普通星系的成百上千倍;其射电辐射功率竟比普通星系大上100万倍。体积不大的类星体竟能释放出那么巨大的能量,说明它那里一定进行着某种异常的产能过程。那么,它的能源究竟是什么呢?这—问题使天文学家们大伤脑筋,至今找不出一个令人满意的答案。近年有人认为,类星体可能并不位于由其红移值推算出的遥远距离处,而是在银河系附近。如果这种假说成立,解开能源之谜的困难就可以排除了。但是,如何解释它的最显著特点——红移现象呢?还有的人怀疑它的红移是否满足业已确立多年的哈勃定律。总而言之,对类星体红移的研究已构成了对近代物理学的挑战,而问题的解决,有可能使我们对自然规律的认识向前跨一大步。 为什么要研究超新星,为什么要研究超新星超新星爆发是非常壮观的,亮度可以一下子提高100亿倍,是现在已知恒星世界中最激烈的爆发现象。天体物理学家一般认为,超新星是恒星演化的一个十分关键的阶段。对于质量比太阳大3.5倍以上的恒星,在其演化的晚期,核心部分的核能源用尽之后,会发生星体核心的大坍缩,并由此引起一种核反应而导致星球的大爆炸。超新星并非“超级新生的星”,而是恒星死亡之前的一次“杰出表演”。一般的新星一次爆发后,有可能再次爆发,而超新星基本上是把整个星体都爆炸掉了。通过观测超新星各种波长的辐射,我们知道,超新星爆发时向空间释放大量能量,光度突然增加几千万倍;同时抛射出大量粒子,其中最快的中微子的运动速度与光速相等。根据爱因斯坦相对论原理,在此过程中还会辐射出引力波,也以光速运动。记录、研究以上这些天体物理现象,对于全面研究天体的结构和演化规律,具有非常重要的意义。研究超新星的气体膨胀壳,并将其结果与亮度和温度的数据结合,天文学家就能够测量出超新星的距离,乃至我们宇宙的大小。许多超新星显然由于银河系范围内气体云挡住人们的视线而看不见。超新星爆发如同光辉的灯塔,由于它们的辐射到达地球之前,在空间受到气体尘埃云的吸收,人们探测这些吸收线,就可以得出其间的云是由什么组成的,进而为宇宙学研究提供科学依据。近年来有些学者认为,超新星爆发产生的大量宇宙线和重元素投入到星际空间,成为以后形成新的恒星和行星的原材料。例如有人研究了一些陨石中同位素的含量后提出,超新星的冲击波曾给原始太阳星云“射入”自己的一些元素;超新星爆发所喷出的大部分气体曾包围了原始太阳星云,并把原始太阳星云压缩到一定密度,使星云缩聚,此后逐渐形成了太阳及其行星系统。根据现代天文学理论,恒星在大坍缩之后的结局是形成致密天体,譬如主要由中子组成的中子星,即脉冲星,以及引力极强的黑洞。致密天体核心部分中,沙粒大小的物质便重达10万吨以上。大多数天文学家期望在超新星爆发后的原来位置上,能发现脉冲星或黑洞。 为什么要研究陨星和陨星坑,为什么要研究陨星和陨星坑对于科学研究来说,陨星实在是难得的“天体标本”!因此,科学家们十分重视研究这些自己“送上门来”的天外礼物。研究陨星有多方面的意义。直到现在,科学家对于我们自己所在的太阳系是怎么形成的,又是怎么演化的,还不很清楚。对于地球的情况,也是这样。而通过对陨星的研究,有助于这些问题的解决。陨星和我们地球的年龄基本上是一致的,都是46亿年左右。可是,地球46亿年前是什么样子?又是怎样演变到今天这个样子的呢?在这漫长的岁月当中,由于地球内部物质运动以及表面风化作用等原因,那些地球形成初期的物质已经不存在了。陨星就不一样了,由于它的体积小,没有发生像地球那样巨大的变化,它仍旧保持着当年形成时的“庐山真面目”。这就为我们研究地球的历史,特别是地球早期的演化过程提供了宝贵的依据。地球和太阳系其他天体都是从原始太阳星云中演变而来的,陨星很自然地就成了这个原始太阳星云的考古标本。某些类型的陨星中存在着氨基酸和其他有机物质。因此,要想探索在自然界里生命的起源和发展等问题,也可从陨星的研究中得到线索和启发。此外,流星体长期在空间遨游时,许多宇宙间的核反应、宇宙射线等都在它身上留下了不可磨灭的烙印,它会忠实地记录下它所经历的一切情况,这将有助于我们对宇宙空间的认识和了解。总之,深入研究陨星是由哪些物质组成的,结构有什么特点,怎么形成,又如何演化,等等,对于天体史、地球史、生物史以及天体物理学、宇宙化学、高能物理学和宇宙空间科学的研究等方面,都有很重要的意义。正因为陨星是很重要的科学标本,当我们知道了哪里有陨星,特别是新落下来的陨星的时候,一定要尽快地报告有关部门,同时保护好现场的各种痕迹。陨星坑的情况也是这样,把地球陨星坑和太阳系天体的环形山对比研究,可以大大加深我们对太阳系的认识和对太阳系演化历史的理解!关键词:陨星陨星坑 为什么要研究陨石,"为什么要研究陨石粗看起来,陨石与一块普通的石块没有什么两样。对于科学研究来说,陨石实在是难得的珍贵实物标本呀!说陨石难得,因为每年落到地上来的陨石不多,被搜集到的就更少了。说它珍贵,因为它是我们能够接触到的、数量非常有限的天体实物标本,它可以为我们带来许多宝贵的情报和信息,而这些往往是用其他手段难以得到的。因此,尽管地上的实验室里已经有了从月亮上取来的岩石,科学家们仍然十分重视研究这些自己“送上门来”的陨石标本。研究陨石有多方面的意义。直到现在,科学家对于我们自己所在的太阳系是怎么形成的、是怎么演化来的,很不清楚。地球的情况也是这样。而陨石研究有助于这些问题的解决。根据多次的测量,陨石年龄和我们地球的年龄基本上是一致的,都是46亿年左右。可是,地球究竟怎样从46亿年前的状态演变到今天这个样子的呢?在这漫长的岁月当中,由于地球内.部物质运动等原因,那些地球形成初期的物质或者已经不存在了,或者已经深埋在地球核心,地球开始形成时的原始面貌有了很大改变。陨石就不是这样,由于它的体积小,没有象地球那样的巨大变化,它仍旧保持着当年形成时的“庐山真面目”。这就为研究地球的历史,特别是地球早期的演化过程提供了宝贵的依据。地球和太阳系其他天体都是同时从原始太阳星云凝聚、演变而来的。陨石就很自然地成了这个太阳星云的考古标本,它为我们带来了原始太阳星云物质的种种情况,为研究太阳系的形成和演化作出贡献。科学家发现某些类型的陨石中存在着氨基酸和其他有机物质。氨基酸是组成生命的基本单位——蛋白质和核酸的基础。因此,要想探索在自然界里生命的起源和发展等问题,可从陨石研究中得到线索和启发。此外,流星体(流星体的残余部分落到地面来就是陨石)长期在太阳系空间遨游时,好多宇宙间的核反应、宇宙射线等都在它身上留下了不可磨灭的烙印。它会忠实地记录下它经历的那部分空间的详细情况,它将帮助我们对同围空间的认识和了解。研究陨石对于化学元素的起源,月亮上的环形山是怎么形成的,以及航天飞行领域中的一些问题,都可以提供有价值的材料和重要线索。总之,深入研究陨石是由哪些物质组成的,结构有什么特点,怎么形成,又如何演化等等,对于天体史、地球史、生物史以及天体物理学、天体化学学、高能物理学和宇宙空间科学的研究等方面,都有很重要的意义。随着现代科学技术的发展,陨石研究一定会在更多的科学领域里作出更多的贡献。正因为陨石是很重要的科学标本,我们必须很好地保护陨石。要注意的是:不要由于好奇心把陨石砸碎;不要用湿布去擦它上面的脏土,这样会降低陨石的科学价值;更不要用水去冲洗。当我们知道了哪里有陨石,特别是新落下来的陨石的时候,一定要尽快地报告科研单位,因为有些研究课题必须抢时间进行。同时要尽一切可能保护好现场的各种痕迹,比如陨石砸入地下后,在地面留下的窟窿和边上的擦痕。陨石留在陨石坑里时,不必把它挖出来,让考察队员来挖,他们将拍照、绘图、测量,这些都是陨石研究必需而又十分难得的第一手研究资料。" 为什么要研究陨石坑,为什么要研究陨石坑在美国亚利桑那州科科尼诺县的沙漠地带,有一个硕大无朋的坑穴,坑的直径达1265米,深180米,周围有一个30~40米高的泥土边缘。整个坑穴呈圆形,看起来仿佛是月球上的小环形山。美国宇航局曾看中这个地方,把它作为阿波罗计划的月面着陆模拟训练场,人类首次登月的宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林都曾在这里接受过严格的训练。这就是举世闻名的“巴林杰陨石坑”。说到这个陨石坑名字的来历,还有一段颇有趣味的故事。美国采矿工程师巴林杰认定,在这个坑穴中蕴藏着丰富的铁陨石,开发出来一定有很高的经济价值。为此他倾其全部家产,购买下当时谁都认为毫无价值的这个坑穴和周围的土地,创立了以他的名字命名的巴林杰陨石开发公司,把自己毕生的精力和事业都花费在开发这块来自宇宙的陨铁上。尽管他挖掘宝藏的美梦未能实现,却使坑穴的“陨石成因说”得到全世界的公认。为了表彰巴林杰的贡献,美国陨石学会才把这个坑穴作了如是命名。巴林杰陨石坑的挖掘、开发与研究,激起了各国学者对陨石坑的热情与兴趣,此后又发现和研究了一系列陨石坑。根据加拿大政府能源、矿山和资源厅的统计资料,到目前为止从地球上找到的陨石坑已达116个,其中100公里以上的陨石坑有4个。当然科学家估计的地球陨石坑数远不止这些,因此搜寻工作仍在进行着。在20世纪初,对陨石坑研究感兴趣的学者尚廖廖无几。但是,随着对太阳系空间探测的深入,人们对地球陨右坑的关注即与日俱增。这是为什么呢?我们知道,人类最早是从月球上发现环形山的。1609年意大利物理学家伽利略组装了世界第一架天文望远镜,用它观测月亮,发现它原来是个大“麻脸”——它被大大小小的坑穴所覆盖。现代的空间探测表明:太阳系内所有岩石天体表面都有环形山。这就是说,不仅水星、金星、火星这种类似地球的行星上有环形山,就是火星、木星、土星、天王星和海王星的卫星以及小行星上面,也都有环形山。1985~1986年对哈雷彗星的空间探测发现,甚至在哈雷彗星核的表面也有环形山。这一切说明了什么呢?现在许多科学家推测,在太阳系形成和演化的过程中,显然有一个陨石大降落的时代,致使岩石天体上布满了陨石坑。当然地球也不能逃过这场劫难。只是地球是活泼型的行星,后来频繁的地壳活动把大部分环形山都消除掉了,今天所看到的陨石坑,只不过是当年那场浩劫的遗迹。现在对陨石坑的研究,已经扩展到了各个领域。从天文学的角度研究陨石的下落状态;从地质矿物学的角度研究环形山内部的结构;用地球物理探査的办法研究陨石坑的重力、磁力异常等等。把这些情况综合起来,就可以得到有关陨石坑的完整概念,把地球陨石坑和太阳系天体的环形山对比研究,不是可以大大加深我们对太阳系的认识和对太阳系演化历史的理解吗! 为什么要编天文年历、航海年历和航空年历,为什么要编天文年历、航海年历和航空年历我国古代劳动人民为了定岁时季节,早就研究了天体的运行规律,特别是太阳、月亮、大行星等天体的运行规律。人类对各天体进行多年观测,累积了许多宝贵资料,从而找出它们的运行规律。根据这些规律,可以预先编算出若干年后各个天体的位置表,这就是天文历书。我国的历算工作具有悠久的历史,从先秦的天古历到太平天国的天历约一百种历法。历代历法要素的精度在当时都具有极高的水平,是我国历代劳动人民创造的巨大文化财富。随着航海、航空、大地测量和天文事业的、日益发展,就需要编制各种天文历书。天文年历是供天文台和天文观测使用的,它包括太阳、月亮、行星和恒星在一年内不同时刻的位置和有关数据,以及各种天文现象、日月食、各地日月出没的时间等内容。我国紫金山天文台自1951年开始编辑天文年历。1964年取得了独立编算的初步成功;1969年正式出版《中国天文年历》和《中国天文年历(测绘专用)》。1980年开始,将以上两书进行合并,改出《中国天文年历》新版本;并另行出版《天文测量简历》,主要供要求较低的天文测量工作之用。新版本《中国天文年历》中,包括了上海天文台授时程序表,供时间频率应用部门查阅使用。1977年开始,每年还出版普及天文知识和指导业余观测用的《天文普及年历》。我国紫金山天文台还曾出版过航海年历和航空年历。航海年历是供航海用的,通过天体观测可以决定船舶所在的地理位置。不过,只有亮星在海轮上观测起来比较方便,所以航海年历中只刊载了太阳、月亮、金星、木星、土星、火星以及159颗亮星的位置。航空年历是供飞机在空中用观测天体的方法,来决定飞机所在的地理位置时使用的。在航空年历中,月亮每隔十分钟定出一个数据,其他天体每小时定出一个位置。另外,我国紫金山天文台1958年编算完成一本“二百年历表”(1821?2020年),其中包括每年公历和夏历对照表以及节气、日月食等内容,给我国日历出版提供了正确的资料。同时,它也已成为日常生活不可缺少的参考书。虽然现在在航海和航空的定位方法上,已使用无线电导航和人造卫星导航,然而,用观测天体来导航的方法,仍然是当前的一个重要方法。 为什么要观测流星,为什么要观测流星流星以高速度闯入地球大气层,使空气发光、电离,同时自己也燃烧气化,这样就在大气中划出一条光的痕迹和电离气体的痕迹。我们用肉眼或光学望远镜观测,可以发现流星的光和光谱,用雷达观测,可以发现电离气体。从观测中我们可以定出每个流星的亮度、位置、高度、距离、速度等等。一般流星都在120公里左右高空开始发光,一直到80公里左右消失,根据流星观测就可以研究这一层大气的结构和物理状况,如大气密度、温度、风向、风速等等。这对地球大气层的研究是很重要的。另外,流星的电离余迹又是一面很好的“反射镜”,可以用作远距离的无线电通信。现代的短波通信都是利用大气电离层的反射作用传递信号的,电离层常受到太阳活动的影响,有时候通信甚至会中断。利用流星余迹通信就不受到这种影响,而且这种通信不需要太复杂的天线,发射功率不要很大,可以把信号传递到2000多公里。当然,这种通信最大缺点是我们不知道流星什么时候“光临”,而且流星的电离余迹时间很短,太弱的流星还不能利用。不过每昼夜进入大气层的流星数目很多,质量在千分之一克以上的就有一百亿个,因此只要事先准备好,利用流星余迹进行通信的机会还是不少的。流星体是太阳系空间的一种天体。从它的分布、大小、质量和运动规律,对我们研究太阳系起源、演化都有很大意义。尽管流星对我们有很大用处,但它却对人造卫星不利。流星的速度从每秒十几公里到七、八十公里,比人造卫星速度还快,如果碰上大的流星,就可能把人造卫星打坏。所以人造卫星、航天飞船都要有坚固的“装甲”,保卫自己。不过这也只能阻挡一些微流星,那些大一点的流星还是照样要打穿“装甲”。所以在发射人造卫星、航天飞船时就要考虑流星的分布,设法避开它们。因此今天观测流星又有新的意义。过去流星都是用肉眼或光学望远镜观测。用光学方法来观测流星已经有很长的历史,但有一定的困难。首先是光学观测不能在白天或是阴雨天进行,因此所得到的资料不能做到丰富、完整。其次是只有较大的流星体才能发出足够的光,这使得观测到的“品种”受到限制。现在除了这种观测以外,还用雷达和火箭、人造卫星来观测流星,为观测流星提供了更有力的手段。雷达方法的应用,改变了流星观测的面貌。利用流星在大气中划出的一条的痕迹上的电离气体可以反射无线电波的特点,人们用雷达象搜索飞机似地搜索流星(当然在处理方法和技术细节上略有不同)。雷达向天空发出无线电波,当遇到流星时,电波受到反射产生了回波,雷达系统记录下了发出电波和收到回波的时间,从而由两者的间隔中求出流星的距离(因为无线电波是以光速传播的,即每秒走30万公里,因此只要知道了电波一去一回的时间,就可以求出流星的距离)。这样的观测也可以知道流星的方位和速度,因此,除了流星光谱之外,雷达方法可以非常简易地得到光学观测所有的资料。由于无线电波的传播不受雨雾以及白昼太阳光的影响,而且现代雷达的灵敏度足以发现很微小的流星,这就使得雷达方法成为观测流星非常有效的方法。 为什么要规定协调世界时,为什么要规定协调世界时世界时,就是我们平常所说的英国格林尼治时间,它是以地球自转速度为基准而确定的时间。可是,怎么又出来一个协调世界时呢?如果地球自转速度非常均匀,那么世界时也将是完美无缺的。可惜的是,科学家们发现地球自转的速度并不均匀,它不仅有季节性变化和不规则变化,而且还有一种长期变化。这样一来,按地球自转测定的世界时的秒长就不稳定,有时长一点儿,有时短一点儿。虽然世界时秒长的变化微乎其微,却给现代高度发达的科学技术带来了很大的麻烦。20世纪50年代初期,原子钟问世了。由原子钟得到的原子时的秒长具有极高的准确性和稳定性,而且由于它是利用原子跃迁频率的周期确定出来的,不易受外界条件的干扰。于是,国际度量衡组织决定采用原子时的秒作为时间计量的基本单位,并且把原子时的起点定为世界时1958年1月1日零时。使用了精确的原子时之后,新的问题又出现了。由于原子时的秒长与世界时的秒长并不完全相等,所以时间一长,原子时的时刻就偏离了世界时时刻,而且时间越长,偏离得也越多。也许有人会说,既然原子时精确,那就干脆全用原子时吧。可是这样做也不行。因为原子时的秒长固然十分稳定,但它的时刻却没有实际的物理意义。世界时的秒长虽不固定,但它的时刻却对应着太阳在天空中的特点位置,反映地球在空间旋转时地轴方位的变化。原子时时刻与世界时时刻差上几秒钟似乎对人们的日常生活影响还不算大。但是,航海、航空、大地测量,以及对宇宙飞行器进行跟踪测量、宇宙飞船的发射等很多项工作,都需要知道任意瞬间地球在空间的准确角位置,也即需要知道准确的世界时时刻;而现代物理学中精度要求极高的频率测量等工作,则要求有均匀的时间间隔,即需要稳定的秒长。怎样解决上述矛盾呢?从1958年至1971年曾经采用“橡皮秒”的办法,即将原子时的秒长每年调整一次,使它的长度尽量接近当年世界时的秒长。这实际上是原子时秒长与世界时时刻相互协调,因此人们称之为“协调世界时”。“橡皮秒”不仅使原子时在时刻上接近了世界时,而且还保持了原子时系统的均匀性。但是这种做法也有缺点,即秒长总不固定,并且一年改变一次也很麻烦。1969年,国际时间组织又进行协商,决定从1972年1月1日起改用一种新的协调世界时。这种协调世界时对原子时的秒长不作变动,当它的时刻偏离世界时时刻超过0.7秒(1974年以后改为0.9秒)时,就进行调整,或增加1秒或减少1秒。增加1秒称为正闰秒,减少1秒称为负闰秒。设置闰秒的时刻,一般在年底12月31日或年中6月30日的最后一秒,也可以在3月31日或9月30日的最后一秒,如果需要的话,还可以放在每月月末的最后一秒。具体日期由设在法国巴黎的国际时间局来确定,并通知各国的时间部门。由于目前地球自转有变慢的趋势,所以自从1972年采用新的协调世界时以后,一般每年都要加上1闰秒,有时还要加上2闰秒,比如1972年就增加了2闰秒。协调世界时规定以后,开始它只用于发播标准时间信号,目前它的应用已越来越广泛,例如,原来采用格林尼治时间作为标准时间的国际无线电通讯业务,已于1979年用协调世界时取代了格林尼治时间, 为什么要让月球成为望远镜的新家,为什么要让月球成为望远镜的新家空间望远镜有着地基望远镜难以比拟的优势:没有大气对各种电磁波的吸收和散射,没有大气的扰动捣乱。但是建造一台大型的空间望远镜,并不是一件容易事。在空间轨道上架设望远镜,由于处于失重环境,想要控制它非常困难。另外一个麻烦来自地球,目前大多数空间望远镜的轨道都不很高,地球的遮挡和干扰对望远镜的观测质量和效率都有不小的影响。如果有一块没有大气的陆地用来建设大型望远镜,那就完美了。这块陆地就是我们的月球。月球上没有空气,也就没有风,天文观测不会受到干扰。在月球上建造的望远镜,叫“月基望远镜”。月球的重力只是地球的1/6,工程建造会比地球上容易很多。月球的地质活动微弱,和地震相比,月震的强度只有其亿分之一,而且在月球上还丝毫不受人类活动的干扰。最重要的一点,月球拥有漫长的黑夜!月球的自转周期和公转周期相同,长达一个月,也就是说会有半个月时间处于黑夜。另外,由于月球上没有大气,即使在白天,天空也是黑的。这样我们就可以进行超长时间的曝光照相,可以观测到更远更暗弱的天体。欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)正在使用激光制造“假星” 为什么要进行“火星500”大型试验,为什么要进行“火星500”大型试验目前从地球到火星往返一次,至少需要一年多的时间。在未来的载人火星飞行途中,宇航员长期处在一个狭小、密闭、单调、远离亲人的环境中,还要完成大量复杂的工作,这是否超出了人在生理上和心理上能够忍受的极限?它又会对宇航员造成怎样的后果?这些问题必须通过真实可靠的试验来解答。“火星500”正是为此目的而设计的。它是由俄罗斯组织的一个大型国际试验项目,是人类第一次在地球上尽量逼真地模拟载人火星飞行的全过程:飞向火星,环绕火星,登陆火星,直到返回地球。试验在莫斯科郊外的俄罗斯航天生物医学问题研究所进行。来自4个国家的6位志愿者,既是这次试验的操作者,同时也是被试验的对象。整个试验共包括各国提出的106项实验,其中3项是由中国主导设计的。2011年11月4日,这6位志愿者——包括中国人王跃,在舱内“封闭”了整整520天,完成了艰难的火星之旅,终于凯旋而归,顺利出舱。“火星500”志愿者出舱,王跃向人们致意这次“火星500”模拟试验包括4大方面,即模拟生活环境、模拟飞行程序、模拟通信状态以及模拟登陆火星。试验舱本身研制得是否合理,对于整个试验能否顺利完成至关重要。“火星500”试验舱包括公共活动舱、生活舱、医疗舱、火星着陆模拟舱这样4个既互相独立又彼此连接的舱段,另外还有一个轻型充气火星表面模拟器。各舱段之间由舱门和转换通道相连。每个舱段都各有配套的生命保障系统、供电系统和指挥系统。其中最复杂的就是生命保障系统,它包括能源保障、照明、摄像、通信、气体分析、空气清洁、通风和空调、氧气和气压维持、监视和控制、火警等许多子系统。“火星500”试验的圆满成功,为今后真正载人火星飞行积累了非常宝贵的经验。弥漫全球的火星尘暴 为什么要进行空间天文学研究,为什么要进行空间天文学研究我们所居住的地球有一个厚厚的“盔甲”,这就是厚达3000千米的大气层(但稠密的大气层仅有几十千米),由于它的保护,人类才避免了宇宙空间飞来的流星体、一些有害的射线和粒子的危害,它还能保持地球表面的温度。因此,这个大气层是十分有用的。但是,也正是这个大气层给我们增添了不少麻烦,使我们对宇宙空间各种现象的了解受到许多限制。例如,在天文学研究方面,大气的扰动会引起星光的闪烁,使得从天文望远镜中看到的星像模糊不清,也影响了望远镜的放大倍率的增加(一般放大倍率不能超过1000倍),许多遥远、暗弱的天体也就无法观测到;大气的折光及色散等作用,会歪曲天体的位置、形状和颜色;大气层还会吸收大部分红外线和紫外线,使得人们无法在地面上对其进行研究;一定波段的无线电波不能穿透大气层,使得地面射电望远镜的观测范围受到了限制;而气候的变化,如下雨、阴天等,也使地面的光学天文台无法进行观测;等等。所以,天文工作者早就渴望着把天文望远镜搬到人造卫星上,在大气层外建造天文台,从而可以看到更多天体的真实面目。在那里,星星不再会调皮地闪烁了,太阳光也不再会发生散射现象,观测起来十分方便,随时都可以观测太阳的日冕、日珥等现象。还有,在失重状态的人造航天器上,根本用不着担心重量引起望远镜本身的变形,无论光学望远镜或射电望远镜都可以造得很大,放大倍率也可以不断地增大。自20世纪60年代以来,世界各国发射了一系列天文卫星、行星探测器和行星际空间探测器,从而揭开了人类进入空间天文研究的新时代,为天文研究打开了一条广阔的道路,使人类认识世界、改造世界的能力大大前进一步。关键词:大气层空间天文学天文卫星 为什么要造那么多火星车,为什么要造那么多火星车火星是否存在生命,或是否曾经有过生命,是一个很重要的问题。要找到这个问题的答案,就需要探测器亲临火星进行考察。人类已经发射了好几十个火星探测器,其中有的只是从火星近旁一掠而过,例如美国的“水手4号”;有的进入环绕火星的轨道,成为火星的人造卫星,例如“水手9号”;有的直接着陆到火星表面,例如“海盗1号”和“海盗2号”,对火星的地表进行探测,发回了很多宝贵资料。但是上述探测器并不能在火星表面自由活动,探测范围有限,于是人们又制造了火星车。火星车可以在火星上自动行驶,大大拓展了科学考察的范围。火星车在火星表面自动行驶,寻找最有价值的考察地点,对于扩大样品采集范围极为有用。派一辆火星车向火星上那些庞大的峡谷中挺进几百千米,它也许就能从厚达数千米的火星地层中采集样品。那里的一系列岩层保存着火星地质史上的许多记录,它们是了解火星历史演变状况的重要线索。迄今已有4辆火星车登上火星:1997年的“旅居者号”,2004年的“勇气号”和“机遇号”,以及2012年8月的“好奇号”。人类总有一天会像多年前登上月球那样,亲自登上火星。而在此之前,科学家需要火星车不断地搜集火星上各种详细、可靠的“情报”。 为什么许多科学实验只能在太空中完成,为什么许多科学实验只能在太空中完成人类已经进入了太空时代,科学家们正不惜一切努力,把许多实验和生产活动搬上太空,这是为什么呢?原来太空中有许多在地面上所没有的优越条件。太空中的高洁净、高真空和微重力环境,是它赋予人类的一大“财富”。太空既没有空气也没有地面上严重的污染,特别是微重力这个资源,对于农业和工业生产具有十分重要的意义。我国从1987年起利用返回式卫星在天上滞留期间,进行了多次农作物种子搭载,充分利用太空环境进行太空育种实验。科学家发现,太空环境对植物种子有很大的诱变作用,从产生变异的种子中可以快速、便捷地获得高产、优质、抗病的作物新品种。经过卫星搭载的水稻种子,出现了生育期提前5~21天的大穗、大粒、早熟、高产的新品系;卫星搭载的小麦,产量比原品种提高8.6%;卫星搭载的青椒种子经过8年优选,亩产可达3.5吨以上,比原品种增产20%以上,维生素的含量也提高了20%,“一颗青椒一盆菜”已成现实。在地面上培养一种新的农业新品种,科学家一般要花上10多年甚至毕生精力,而利用太空优势,这个过程就可以大大地缩短。地球上的所有物质特性、物质生产都会受到地球重力的影响,因此很多优质的材料在地面上无法生产,而在太空则不同,由于失重,不同密度物质的沉淀和分层现象消失,含有几种元素的熔融态金属,不论它们的密度相差多大,由于在凝固结晶过程中不存在热扰动,因此可制造出成分非常均匀的合金或金属基复合材料。在微重力条件下,由于无浮力,液滴较之地面更容易悬浮,冶炼金属时可以不使用容器,进行悬浮冶炼。这样可使冶炼温度不受容器耐温能力限制,进行极高熔点金属的冶炼,还可避免容器壁的污染,改善合金的晶相组织,提高金属的强度和纯度。没有浮力还可以使液体中的气泡排不出去,利用这种特性可以造出质量轻、强度大、刚性好、地面上很难生产的泡沫金属。微重力环境里,气体和熔体的热对流消失,这可以在太空中制造出一些高纯度、大尺寸半导体单晶和分离出活的细胞和蛋白质,从而造出纯度很高的化学物质、生物制剂和特效药品。在地面上很难制出高纯度的药,即使生产出来也要付出极大的代价,有时为了取得1克的生物物质,往往需要用几十吨的原料。太空制药与地面相比,药品纯度可提高5倍,提纯速度可提高400~800倍,一个月的产量相当于地面上的30~60年的产量。所以说,太空是人类的一个得天独厚的实验室。关键词:太空环境太空实验室太空育种太空制药微重力 为什么许多航天器要像陀螺那样旋转,为什么许多航天器要像陀螺那样旋转在无依无靠的太空中,一个航天器始终要保持一种特定的“姿势”,在某个轨道上运行,或是“固定”在太空的某个位置上,是十分困难的。太空中没有“风”吹,没有“人”去推,航天器为什么还会自己“开小差”呢?其实,由于太空中的不均匀的引力、残留的大气和空间微小颗粒的碰撞,都会使航天器处于不稳定状态。为了使航天器保持稳定的状态,科学家们干脆使航天器像陀螺那样旋转起来。我们知道,凡是高速转动的物体,都有一种保持转动轴方向不变的特性,这叫做自旋稳定或定轴性。玩过陀螺的人都知道,陀螺可以围绕它的转轴旋转很长时间,如果没有空气的阻力和转轴与桌面的摩擦力,理论上,陀螺可以非常稳定地围绕转轴永远旋转。人们模仿陀螺制成了陀螺仪,它就是利用陀螺高度稳定的定轴性,可以测出微小的位置变化。在太空中,航天器受到的空气阻力很小,又没有摩擦力,所以,让航天器像陀螺那样旋转,可以十分经济有效地使航天器保持稳定的定向,这种自旋稳定还具有较强的抗干扰能力。许多航天器都采用自旋稳定,而且它们的形状接近矮圆柱形,呈轴心对称,这就可以避免出现自转轴的周期性微小变化。自旋稳定的优点是操作简单,不消耗能源。当然,一些形状不规则或不呈轴心对称的航天器,就不能采用自旋稳定来保持稳定状态。关键词:航天器自旋稳定 为什么银河有时朝着南北方向,有时朝着东西方向,为什么银河有时朝着南北方向,有时朝着东西方向在晴朗无月的夜晚,银河象一条淡淡发光的白练,跨越繁星密布的天空,看上去好象一条流过天空的大河,有的地方宽,有的地方窄,还有的地方分成两股支流,换一个地方支流又汇合起来。过去人们不知道银河究竟是什么东西,还以为它真正是天上的一条河。无怪乎古代的神话里,编了不少有关天河的故事,牛郎、织女每年七月初七鹊桥相会,就是我国家喻户晓的有关天河的神话。其实,辽阔的太空中,哪有什么大河。我们所看到的银河,是由无数大大小小的星星组成的。这些星离我们非常远,肉眼不可能分辨出一颗颗单独的星,看上去就形成了一条白花花的银河。用巨大的天文望远镜观测银河,可以清楚地看到里面一颗颗的恒星。其中每一颗星都是一个遥远的“太阳”,它们的温度高达几千度甚至几万度,比起炼钢炉里的温度来,真不知要高多少倍哩!银河系里星星的数目简直太多了。天文学家采用科学的办法统计了一下,银河系的恒星至少有1000多亿颗。这许多恒星,在宇宙中大致排列成一个扁扁的圆饼形状,太阳是其中一分子,我们人类也身居圆饼之中。从地球上看过去,就象看一个圆饼的侧面,自然而然地感到,无数星星组成了一条亮带。值得注意的是,这条天空中的银河,既不与天空中赤道的位置相符合,又不通过地球的南北极上空,而是斜躺在天上的。因此随着地球的自转和公转,看起来银河就时时改变它在天空的位置。例如,夏天的傍晚,银河是朝向南北方向;而到了冬天的夜里,银河又横过来变成接近于东西方向了。 为什么需要折反射望远镜,为什么需要折反射望远镜20世纪前叶,德国人施密特设计了一种同时具有球面反射镜和透射玻璃镜片的望远镜。这种望远镜的主体是一个球面反射镜,负责汇集光线并成像,在球面反射镜的前面加一块有着特殊曲率的改正透镜,可以有效地改善视场边缘的成像质量。施密特设计的望远镜有着其他望远镜没有的优势——能够清晰成像的范围很大。后来人们将这种球面反射镜与改正透镜相结合的望远镜称为“折反射望远镜”,而施密特设计的这种折反射望远镜,就称为“施密特望远镜”。施密特-卡塞格林折反射望远镜及其光路示意图马克苏托夫-卡塞格林折反射望远镜及其光路示意图施密特望远镜有一个问题:那块曲率复杂的改正透镜非常难磨制,这如何是好呢?苏联光学家马克苏托夫设计出一种较为简单的折反射望远镜,将那块复杂的改正透镜换成厚厚的弯月形玻璃透镜,同样可以达到增大视场的目的。这种折反射望远镜后来被称为“马克苏托夫望远镜”,因为其造价相对于施密特望远镜更加低廉,在小型望远镜上应用颇多。折反射望远镜的优点是视场很大,适合于做“巡天观测”的工作,也就是对大天区中的多个目标同时进行观测。普通的望远镜由于视场小,巡天的效率很低。有了大视场的折反射望远镜之后,巡天的效率大大提高。同时,折反射望远镜还有多种变型,比如施密特-卡塞格林望远镜和马克苏托夫-卡塞格林望远镜,虽然视场并不很大,但是结构紧凑且成像质量优良,广泛应用于天文爱好者使用的科普望远镜。 一天到底有多长,一天到底有多长“太阳日”同“恒星日”的差异“天”是我们熟知的时间单位,地球自转一周就是一天,可一天到底有多长呢?其实在天文学家眼中,“一天”有着不同的含义。在北半球,一个天体运行到正南方向时,我们称这个天体位于“上中天”。太阳连续两次上中天的时间间隔,就称为一个“太阳日”,其时间长度约为24小时。如果这个天体是某颗恒星,那么它连续两次上中天的时间间隔就称为一个“恒星日”,其时间长度约为23小时56分。也就是说一个恒星日比一个太阳日短4分钟。这4分钟去哪里了?原来,因为地球在自转的同时还有公转,自转方向和公转方向大致相同。因此,太阳日把公转和自转的效果都合在一起,就是24小时。而恒星日只计入了地球自转,因此短了大概4分钟。天文学家发现,无论太阳日还是恒星日,都不是一成不变的。如今世界上很多天文台都有极其精确的“原子钟”,它们利用原子稳定的振动来记录时间,使天文学家发现“天”这个时间单位居然有些微小的变化:3、4月地球转得稍慢,而8月转得稍快。这点小小的变化人们根本无从察觉,只能用精确的原子钟才能发现。 一年里可以发生多少次日食和月食,一年里可以发生多少次日食和月食一年里,究竟会发生多少次日食和月食呢?这可说不上一个确切的数字来,因为月球和地球的运动很复杂。通常,一年里至少会发生2次日食;有时也会发生3次;最多会发生5次,不过这机会很难碰到。月食,每年大约会发生1?2次;如果第一次月食发生在这年的1月初,那么,在这一年里可能会发生3次月食。没有日食的年头是没有的;可是没有月食的年头却常有,大约每隔5年左右,就有1年是没有月食的。—年里最多会发生7次日食和月食,那就是5次日食和2次月食,或者是4次日食和3次月食。一般地说,每年总会发生3?4次日食和月食。既然日食比月食的次数多,为什么平常我们看见月食的机会要比日食多呢?对整个地球来说,每年发生日食的次数的确比月食多;但是对于地球上的某一个地方来说,那么见到月食的机会却比日食多了。这是因为每次发生月食时,在半个地球上都能见到;而发生日食时,只是在月影下面的人,在比较狭窄的地带内才能见到。例如:1979年9月6日16时20分发生的月全食,在我们全中国、亚洲、非洲和欧洲都能见到;而1979年2月26?27日的日全食,只有苏联的部分迆区可以看到全食;在太平洋东部、北美洲、大西洋北部、欧洲极西部能看到偏食;而在我们中国呢,什么也看不到。日全食是很难见到的,对某个地方来说,大约平均200?300年才能见到一次。在上海,2009年7月22日可以看到一次日全食;在北京,就要等到2035年9月2日才可以看到。下面列出了近几十年内在我国所能看到的日食和月食。 一行是怎样进行大地测量的,一行是怎样进行大地测量的中国古代天文学非常重视实地测量,但是由于技术水平的限制,测量往往不能很精确。这就需要富于创新精神和实践能力的探索者。唐代的天文学家一行就是这样的一位先驱。他主持了世界上第一次地球子午线长度的实测,推算出了地球子午线一度弧的长度。一行俗名张遂,魏州昌乐(河南南乐)人。年轻时父母双亡,遂剃度出家。因深入“一行三昧”,故法名一行。当时中国流传的“天圆地方”理论认为“日影千里差一寸”,即南北相隔千里的两地竖起高八尺的表,在同一时间测得的影子长度会相差一寸。这种说法从汉代的《周髀算经》中就有记载,但是缺乏实测依据。当时已经发现在不同地方日食发生的时刻、各节气的日影都不相同,制订历法时必须将此考虑在内。为此就有必要进行大地测量,精确地测量不同纬度地区的日影长度。开元十二年(724年),一行发起组织了一次大规模的天文大地测量工作。他的团队在13个位点上测量北极星的地平高度(角度)和正午时分八尺表的日影长度。测量点最北到北纬51°左右的铁勒回纥部(今蒙古乌兰巴托),最南到约北纬18°的林邑(今越南中部)。为了测量北极星的高度,一行发明了方便携带的覆矩。覆矩大约是木工所用的曲尺一样的仪器,在直角顶点系上重锤,两条直角边中间安放量角器。只要把覆矩的一条边指向北极星,让它正好落在人眼和北极星的连线上,重锤拉的细线在量角器上指出的角度就是北极的地平高度。利用覆矩等工具,一行等人根据测量结果得出结论,南北距离大约351里80步,北极高度相差一度。这就是地球子午线一度的球面距离。这一实测结果否定了“日影千里差一寸”的说法,实际上也得到了地球是球形的有力证据。可惜的是,一行及后来的中国古代天文学家只是把此测量结果用于制订历法,而没有进一步讨论大地的具体形状,也就没能真正发现“地球”。利用太阳定时间的日晷 下一代天文望远镜会是什么样的,下一代天文望远镜会是什么样的如今世界上的顶级望远镜都各怀绝技,有的采用拼接镜面技术,口径巨大,如位于加那利群岛拉帕尔马的10.4米口径的加那利大型望远镜(GTC),以及位于夏威夷的两台10米口径的凯克望远镜。也有的虽然口径并不很大,但几个望远镜协同工作,相当于一个巨大望远镜的效果,比如欧洲南方天文台的4台8.2米口径的望远镜和4台1.8米口径的望远镜,合成等效聚光能力相当于1台16米口径的望远镜,而分辨本领更比单台望远镜提高了25倍。欧洲极大望远镜效果图下一代望远镜会变成什么样?作为拼接镜面技术的继承者,计划于2020年建成的“三十米望远镜”(TMT)口径将达到30米,由492块小镜面组成。而欧洲极大望远镜(E-ELT)计划由798块小镜面组成,口径可达39.3米,相当于半个足球场的面积。如此大的集光能力相当于今天最大的光学望远镜的15倍。多个望远镜协同合作的模式也在发展着,如巨型麦哲伦望远镜(GMT)的主镜计划由7个8.4米直径的镜面组成,集光能力等效口径可达21米,分辨本领等效口径可达24米。中国的郭守敬望远镜(LAMOST)竣工后,大口径兼顾大视场的望远镜越来越受到青睐。现在正在建设的LSST望远镜将是其中的佼佼者。这架望远镜拥有口径8.4米主镜的同时,还将拥有3.5°的视场。它采用了独特的设计,拥有一个主镜和两个副镜,比别的望远镜多了一个副镜,虽然多出的副镜减小了望远镜的有效口径,但大大拓宽了望远镜的视场。LSST望远镜将做巡天测光工作,将在群星中有更多的新发现。 为什么中国农历的闰年要多一个月,为什么中国农历的闰年要多一个月中国的农历是一种阴阳历。阴阳历是结合了阴历和阳历的历法,它以朔望月作为历法中月的单位,又使历年的平均长度尽可能接近回归年的长度。为此,在某些年中加进1个整月,以使若干年内的平均年长接近回归年。添加的这个月份称为“闰月”,加有闰月的这一年称为“闰年”,阴阳历的闰年有13个月。中外的阴阳历都有“19年7闰”的原则,也就是在19年中加进7个整月,使得19个阴阳历年的日数与19个回归年的日数相当接近。因此,添加闰月是阴阳历中的阳历成分。阴阳历的年长有时354日(或355日),有时384日(或385日),与公历日期和节气相对应的阴阳历日期不固定,使用起来很不方便。例如,中国农历的大年初一,即春节,有时在公历的1月下旬,有时在公历的2月上旬或中旬,前后相差几乎可达1个月。因此就可以理解,为什么农历有时一年里都没有立春这个节日,有时又有两个立春。例如,农历某年春节在公历的2月6日,因为立春基本固定在2月4日,所以以这个春节开始的农历年的起初没有立春;如果这个农历年不是闰年,那么这年的农历除夕便落在公历下一年的1月下旬,正在立春之前,所以这个农历年的年尾也没有立春。于是,这个农历年里就没有立春。相反的情况是,农历某年春节在公历的1月下旬或2月初(立春之前),而且这个农历年适逢闰年,那么这年的大年三十便落在公历下一年的2月中旬,已在下一年的立春之后。于是,这个农历年的年头和年尾就各有一个立春,就是俗称的“两头春”。一个朔望月中的月相变化 为什么在使用公历的同时还要用农历V5,为什么在使用公历的同时还要用农历V5我国现在使用的历法有两种,一种是国际上通用的公历,也叫阳历;另一种是我国特有的农历,又称夏历。公历起源于古代埃及。地球绕太阳公转一周的时间,即一个回归年的长度是365天5小时48分46秒。为了日常生活的方便,1年所包含的日数应为整数,因此公历取365天为1年,然后再采取置闰的方法来与回归年的长度保持一致。公历的置闰方法,使得它的历年平均长度非常接近回归年的实际长度,要经过好几千年才相差1日。因此,公历就把寒来暑往、季节交替非常准确地反映出来了。然而,公历的月数和每个月中所包含的日数都是人为规定的,没有任何天象的依据。农历实际上是一种阴阳历,它是兼顾月相变化和回归年两个周期而编制的历法。首先,它以月相变化一周的时间,作为月的标准,这样1个月的平均长度是29日12时44分2.8秒,农历取29日为1小月,30日为1大月,12个月共354或355日。为了使它的历年长度尽量与回归年长度一致,采用置闰月的办法,有闰月的年份包含13个月。这样一来,农历每年也与季节交替周期相近,并且农历每月与月亮盈亏周期相符。这就是说,它的年和月两个单位,都具有各自确定的天文意义。农历还有一个特点,就是设置了二十四节气。节气是根据地球绕太阳的公转运动确定的,地球在公转轨道上,每前进15°就算是1个节气。这样,地球1年绕太阳一圈360°,就有24个节气。这样看来,节气和阳历一样,都是以地球绕太阳公转为依据。因此,节气是阳历的,而不是阴历的。节气在阳历中的日期都很固定,这也说明了节气是阳历的。例如,春分都集中在阳历的3月20日、21日、22日这三天;秋分则集中在9月23日、24日这两天。据史书记载,自战国时代以来,我国农民就开始根据二十四节气来安排农业生产。为什么我们在使用公历的同时还要使用农历呢?农业生产与二十四节气的密切关系是原因之一。其次,农历的月是一个朔望周期,航海和渔业、盐业等一些部门的生产活动都离不开它。农历在我国已经有好几千年的历史了,可以说是家喻户晓,妇孺皆知。特别是农历中的一些节日,例如,春节、元宵节、清明节、端午节、中秋节、重阳节等等,早已成为我国人民传统的节日,这也是目前我们仍然使用农历的原因之一。关键词:公历农历二十四节气 为什么在使用公历的同时还要用农历,为什么在使用公历的同时还要用农历我们年年都是先过阳历新年——元旦,再过农历新年——春节,为什么要过两个新年呢?众所周知,我国现在使用的历法有两种,一种是国际上通用的公历,也叫“阳历”;另一种是我国特有的农历,也叫“夏历”。让我们首先来看看公历和农历各是怎么回事。公历起源于古代埃及,它是以地球绕太阳公转一周的时间作为一年。而一个回归年的长度是365天5小时48分46秒。为了人们日常生活的方便,一年所包含的日数应为整数,因此公历取365日为一年,即一平年,然后再采取置闰的方法来与回归年的时间长度保持一致。闰年规定为能被4整除的年份,每一闰年增加一日,另外规定逢百之年能被400整除的年份才能算作闰年。这种置闰方法,使得公历年的平均长度非常接近回归年的实际长度,要经过好几千年才相差1日。正因为如此,公历就把寒来暑往、季节交替非常准确地反映出来了。然而,公历的月数和每个月中所包含的日数都是人为规定的,没有任何天象的依据。农历实际上是一种阴阳历,它是兼顾朔望月和回归年两个周期而编制的历法。首先,它以月相变化一周的时间——朔望月,作为月的标准。朔望月的平均长度是29日12时44分2.8秒,农历取29日为一小月,30日为一大月,一年12个月共354日,比一回归年少了11日多。为了使它的历年的长度尽量与回归年的长度一致,采用置闰月的办法,在19年当中共插入7个闰月,有闰月的年份就包含13个月,共383~385日。这样一来,历年的平均长度便与回归年相差不多了。因此,农历每年也与季节交替周期相近,并且农历每月与月亮盈亏周期相符,也就是说,它的年和月两个单位,都具有各自确定的天文意义。另外,我国的农历还具有一个最大的特点,就是它设置了二十四节气。二十四节气是根据太阳的视运动而确定的。太阳在黄道上运行,把黄道自春分点起,分成24等分,太阳每运行15°,即定为一个节气。二十四节气是我国古代天文学家的伟大发明创造,是我国历法所特有的内容。据史书记载,自战国时代以来,我国的劳动人民就开始根据二十四节气来安排农业生产,并且代代相传,直到如今仍在我国广泛使用。各个地区流传的有关节气的农事歌谣,也数不胜数。为什么我们在使用公历的同时还要使用农历呢?我国的农业生产与二十四节气的密切关系是原因之一。其次,农历的月是一个朔望周期,航海和渔业、盐业等一些部门的生产活动都离不开它。另外,农历又是我国人民传统的历法。农历即阴阳历,它在我国大约从殷代就开始使用,已经有好几千年的历史了。我国历史上有名的《颛顼历》、《太初历》、《大明历》、《大衍历》等都是阴阳历。阴阳历在我国经过历代不断地改进,不仅日趋完善,而且深入人心,可以说是家喻户晓,妇孺皆知。特别是农历中的一些节日,例如,春节、元宵灯节、清明节、端午节、中秋节、重阳节等等,早已成为我国人民传统的节日,这也是目前我们仍然使用农历的原因之一。 为什么在南极和北极半年是白天半年是夜晚,为什么在南极和北极半年是白天半年是夜晚我们居住的地球,在围绕太阳旋转的时候,身体有点儿倾斜。地球的自转轴并不和公转的轨道平面垂直。它们相交成66.5度的角度。每年春分,太阳直射地球的赤道,然后地球渐渐移动,到了夏天,日光直射到北半球来。以后经过秋分,太阳再直射赤道。到了冬季,太阳又直射南半球去了。在夏季这段时间,北极地区整天在日光照耀之下,不管地球怎样自转,北极都不会进入地球上未被阳光照到的暗半球内,一连几个月看见太阳悬挂在天空。直到秋分以后,阳光直射到南半球去,北极进入了地球的暗半球里,漫漫长夜方才降临。在整个冬季,日光一直不能照到北极。半年以后,等到春分,太阳才重新露面。所以北极半年是白昼(从春分到秋分),另半年是黑夜(从秋分到春分)。同样的道理,南极也是半年白昼,半年黑夜。只不过时间和北极正好相反。北极白昼的时候,南极是黑夜。北极黑夜的时候,南极是白昼。实际上,由于大气折射的影响,太阳还在地平线下面半度左右的时候,日光就已经照射到地面上来。因此,北极在春分前两三天,太阳光就已经照到地面。而秋分之后,也要过两三天太阳才完全隐没下去。所以北极的白昼要比半年长一些。同样的道理,南极的白昼也是半年多一点。不过,由于地球公转轨道不是正圆形,北极的白昼,比南极的还要略长一些。正因为如此,在每年的春分和秋分前后几天,在南极和北极,同时都可看见太阳,过着共同的白昼。相反的,在一年中的其他时间里,南极和北极从来不会同时出现黑夜。关键词:白昼黑夜南极北极 为什么在南极地区有那么多陨星,为什么在南极地区有那么多陨星陨星对于天文学家来说是极其难得的“天体标本”。谁也未曾想到,在没有任何资料和线索的情况下,在生活环境特别恶劣的南极地区,科学家却发现了大量的陨星。1912年,澳大利亚的一支探险队在南磁极西北不远处威尔克斯地的冰雪中,发现了第一块陨星。这块陨星质量约1千克。以后又过了大约半个世纪,从1961~1964年,人们又先后在南极地区找到了5块陨星。自1969年以后的20年中,在南极地区发现的陨星数目增加之快,完全出乎人们的意料。先是日本南极探险队于1969年在大和山脉地区发现的,到1976年为止,在200来平方千米的范围内,收集到约1000块陨星。1976年后,其他国家的南极考察队又相继在大和山脉、阿伦地区、维多利亚谷等地区发现大量陨星。到20世纪80年代末,整个南极大陆上找到的陨星总数已达七八千块,而且,看来还有不少潜力可挖。全世界原先收集的陨星,据统计,大约是从3000来次陨落中收集起来的,而数千块南极陨星的发现,把陨落次数又增加了一半以上。十分可贵的是,南极陨星是在低温、低湿度、非常清洁的条件下长期保存下来的,是一大批极为珍贵的科研资料和标本。在南极地区发现的陨星特别多,范围又都比较集中。从已经找到的南极陨星来看,它们绝大多数都集中在日本昭和基地附近的大和山脉和其他高山周围,以及美国基地附近的阿伦丘陵地带。科学家发现,这些集聚在一起的陨星是各种类型的陨星。这一事实清楚地说明,这些陨星原来是分散在各处的,由于某种原因,如冰层长期而缓慢的流动,才逐渐会聚到几个地区附近来的。因为南极大陆中间部分的冰层比较厚,延伸至海岸逐渐变薄。打个比喻来说,整个大陆的冰层像个铁饼。冰层很自然地从高处向低处滑动,尽管这种滑动是非常缓慢的,但正是这种缓慢的滑动把散落在各处的陨星,一点点地集中到比较靠近海岸的地区来。如果遇到高山、丘陵地带,陨星的移动受到阻碍,便会就地停下来。也许你觉得奇怪,这些极其难得的“天体标本”为什么喜欢跑到南极大陆安家落户?其实,这和极光一样,是由于地球磁极的影响。再加上南极冰雪的覆盖,很好地将这份天外礼物保存了起来。关键词:陨星南极 为什么在南极地区有那么多陨石,为什么在南极地区有那么多陨石根据亲眼目睹陨石陨落情景和所提供的线索,科学家最后都能把陨石找到。很多陨石都是这样发现和找出来的。可是,在20世纪60年代末之前,谁也未曾想到,在没有任何资料和线索的情况下,在生活环境特别恶劣的南极地区,却也能找到大量陨石。在南极地区发现的第一块陨石,是澳大利亚的一支南极探险队,于1912年在南磁极西北不远处威尔克斯地的冰雪中收集到的。这块陨石重约1公斤。经过约半个世纪的停顿,从1961~1964年,又先后在南极地区找到了5块陨石。自1969年以后的20年中,在南极地区发现的陨石数目增加之快,完全出乎人们的意料。最初的一些陨石是日本南极探险队于1969年在南极大陆东毛德皇后地的大和山脉发现的,到1976年为止的几年里,在这片200来平方公里的范围内,收集到约1000块陨石。1976年后,其他国家的南极考察队等,又相继在大和山脉、阿伦地区、维多利亚谷等地区,发现大量陨石。到80年代末,整个南极大陆上找到的陨石总数已达七八千块,而且看来还有不少潜力可挖。除南极地区外,全世界已收藏的陨石,大体上是在3000来次陨落中收集起来的,而数千块南极陨石把这个陨落次数又增加了一半以上。十分可贵的是,南极陨石是在低温、低湿度、非常清洁的条件下长期保存下来的,是一大批极为珍贵的科研资料和标本。在南极地区发现特别多的陨石,它们又都比较集中,这是什么原因造成的呢?一种意见认为,南极大陆就在地球的自转轴上,其地磁情况与别处有所不同,这也许是南极大陆所以多陨石的原因。如果情况确属如此,那么,在北极附近的地区和诸岛上,也应该能发现大量陨石,实际却不是这样。可见别有原因。从已经找到的南极陨石来看,它们是非常集中的,绝大多数都在日本昭和基地附近的大和山脉和其他高山周围,以及美国基地附近的阿伦丘陵地带。集聚在这些地方的有各种类型的陨石,这一事实清楚地说明这些陨石原来是分散在各处的,由于某种原因,如冰层的长期而缓慢的流动,才逐渐会聚到几个地区附近来的。因为南极大陆中间部分的冰层比较厚,延伸至海岸逐渐变薄。打个比喻来说,整个大陆的冰层像个铁饼。冰层很自然地从高处向低处滑动,尽管这种滑动是非常缓慢的,但迟早终究会把散落在各处的陨石,包括埋藏在冰层中间的陨石,一点点地集中到比较靠近海岸的地区来。如果遇到高山、丘陵地带,陨石的移动受到阻碍,也就就地停下来。南极陨石的大量发现,是20世纪陨石学研究中的一个重大事件。由于陨石的数量非常之多,研究工作没有完全跟上,很多陨石只是编上号之后,妥善地冷冻保存着,留待日后进行研究。 为什么在地球上看不到月球的背面,为什么在地球上看不到月球的背面月球与地球组成一个力学系统,称为地月系。月球和地球都绕地月系的质心公转,周期为一个恒星月。而月球公转的同时也在自转,而且自转周期与公转周期(恒星月)相同。正是因为这个原因,月球总以同一面对着地球;人在地球上,永远看不到月球的另一面。月球的公转和自转正好同步的现象,称之为“潮汐锁定”。这种锁定在互相绕转的天体中很常见。在木星的卫星中,已知有8颗是潮汐锁定的。在土星的卫星中,已知有15颗被潮汐锁定。冥王星和冥卫一大小相近,也是互相潮汐锁定的。当两个天体,比如地球和月球,互相绕转时,它们之间的引力会把星球从“球形”拉成“椭球”形。这样变形了的天体如果相对于质心的连线有转动的话,引力就会对它施加一个扭矩。这个扭矩会倾向于把它稳定到相对质心连线不再转动的状态。这个状态就是潮汐锁定。两个天体中小的一个,比如月球,会较快达到锁定状态。而大的那一个,比如地球,到达这种锁定的状态会很慢。但在月球的潮汐作用下,地球的自转依然是在不断变慢。如果时间足够长,也是可以达到锁定的。真要如此,地球上的“一天”也就有可能相当于“一个月”了。 为什么在太空中人的身体会长高,为什么在太空中人的身体会长高生活在太空里的航天员,会发现一个奇怪的现象:自己在太空里长高了,而且非常明显,最多的可以长高5.5厘米。这是由于太空中的失重在作怪。由于没有了重力,一切都没有上下之分,人体脊骨的椎盘会扩展,所有的关节也会松弛、间隙增大。几十个关节的微小扩张叠加起来,就会使身体明显地增高了。不过,这个现象一经回到地面,几小时后就会消失。在地面上,人的身长在一天中也会有所变化,早晨起床时人的身体最高。这是因为经过一整夜平躺在床上,各个关节都处于松弛状态,情况与太空中有点相似。当然这不是因失重造成的,所以并不严重,顶多也只会产生约1厘米的变化量。失重环境,对人类是一种新的财富。我们可以在太空中利用失重去制造出许多在地面上不能或很难制造出来的高、精、尖产品,完成许多在地面上不能进行的科学实验。但是,对航天员的身体来说,失重却是一种不能避免的“灾害”。人长期在地面的重力场内生活,地球重力吸引血液向下流动。在失重环境里,血液被重新分配,下肢血量减少,头部血量增多,致使静脉压不再起作用,血液中的水分会过多丢失,使得血液变得又浓又黏。在失重的环境里,人体骨骼受力减少,时间一久,肌肉萎缩,骨骼变得松脆,特别是骨骼内钙和磷的丧失,使航天员返回地面后变得软弱无力、举步艰难。失重还会引起血液中红细胞和淋巴细胞减少,免疫能力减退。在失重的环境中,大多数航天员还会发生前庭一中枢神经反应,出现恶心、呕吐、面色苍白、出汗、晕眩、工作能力下降,即所谓的航天运动病。为了尽量消除失重对身体的影响,除加强航天员的训练、合理的作息制度、合理的饮食和营养外,体育锻炼和药物预防也有一定的效果。在未来的星际航行时,由于失重的时间相当长,还可以在航天器内制造一种人工重力,以彻底解决这个航天医学的大难题。关键词:失重航天医学 为什么在太空中会发生失重现象,为什么在太空中会发生失重现象地球上的一切物体都受到地球的万有引力,这称为重力。重力的大小随着高度的增加而迅速减小。航天器在环绕地球运行或在行星际空间轨道上飞行时,它们远离地球和其他星球,自然处于失去重力的状态,这就是失重。当然,失重并非绝对没有重力,只不过重力非常微小,所以失重也常称作微重力。失重是太空环境一个十分重要的特性。在失重状态下,人体和其他物体受到很小力的作用就能飘浮起来。利用失重,能在太空进行某些地面上难以实现或不可能实现的科学研究和材料加工,例如生长高纯度大单晶硅,制造超纯度金属和超导合金,以及制造特殊的生物药品等。失重也为在太空中组装结构庞大的航天器(如空间站、太空太阳能电站等)提供了有利条件。当然,失重也会对人体有一定的伤害,这主要是航天员会患上航天运动病。这种病的典型特征是脸色苍白、出冷汗、恶心和呕吐,有时还会出现唾液增加、上腹部不适、嗜睡、头痛、食欲不振和飘飘然的错觉。长期失重还会导致人体骨质疏松和肌肉萎缩。为了防止和减缓航天运动病,首先要在地面上就加强航天员的训练,增强体质;另外是在太空中重视体育锻炼,我们在电视上收看有关航天活动的实况录像时,经常可以看到,太空中的航天员正在运动器械上活动身体呢。关键词:重力失重航天运动病 为什么在太空中会发生超重现象,为什么在太空中会发生超重现象在载人航天活动中,超重现象主要发生在航天器的发射和返回过程中。为了把航天器送入太空,目前一般都采用多级运载火箭。在第一级火箭开始燃烧时,由于整个火箭的自身重力很大,加速度是很小的,看上去是徐徐上升。随着燃料的消耗,火箭重力逐渐减轻,加速度值逐渐加大,直到第一级火箭燃料耗尽,燃烧停止;接着是第二级火箭开始燃烧,重复上述过程;最后是第三级火箭的燃烧和加速。经过这样三次的加速过程,一般可把载人航天器加速到第一宇宙速度(7.9千米/秒),进人绕地球的太空轨道。在这个加速过程中,载人航天器上的设备和其中的航天员,自身的重力都会相应地增大许多,而处于超重状态了。同样道理,载人航天器在完成任务从太空返回地面时,也会出现超重现象。返回前,载人航天器的返回舱先把底部朝前,然后利用反推火箭减小速度和降低轨道高度。在进人大气层时,因受空气的阻力而逐步减速。刚开始时,因高层大气密度很小,减速值很小;随着高度的降低,大气密度逐渐增加,阻力逐渐加大,减速值也逐渐加大,并在达到最大值后开始减小,形成一个半正弦的曲线。因此,在返回过程中,载人航天器及航天员,将第二次进入到超重状态。早期运载火箭每级发动机的燃烧时间较短,所达到的加速度峰值较高,可以达到地面重力加速度的7~9倍,这会对航天器的结构带来损坏,而航天员的身体也受不了。随着航天技术的提高,延长了火箭的加速过程,火箭发射时的加速度已下降到地面重力加速度的5倍;而返回时的超重也大大减小。航天飞机条件更好了,发射时超重峰值只相于3倍重力加速度,返回时采用了滑翔式飞机般地再入,超重峰值不到重力加速度的2倍,一般健康的人都可以承受得了。过大的超重对航天员的身体十分不利,因为人的体重突然增加了许多倍,无论是对心血管系统,还是对呼吸功能,以及人的工作效率,都会造成不良的影响。人能忍受超重的能力总是有限的,为了最大限度地减小这个影响,人们在载人航天活动中对超重采取了一些防护措施。比如在起飞和返回时,航天员以平躺的姿态来对抗超重,以减轻头部的供血不足、缓解呼吸困难和心脏节律失调。此外,加强对航天员的选拔和训练也很重要,提高航天员上天时对超重的适应能力,以保证他们能顺利而安全地完成航天任务。关键词:超重 为什么在星图上画了许多线条和同心圆,为什么在星图上画了许多线条和同心圆打开任何一本星图,都能见到好些纵横交错的线条和一圈套一圈的同心圆,这在我们抬头所见的天空中当然是没有的,它们是人为地加上去的,用来表示一颗星、一个天体在天空中的确切位置,这个天空在天文学上称为天球。天球上假设的这些同心圆和线条一定会使大家想起画在地图上的经线和纬线。地球上的经纬网与天球上的经纬网,道理是相同的,不同的只是:我们是站在地球表面,地球的经纬网就在我们脚下;天球的经纬网在天球表面,我们则是在天球中心。天球上有两个极点,即北天极和南天极,它们就是地球自转轴假定无限延长而指的天球上的两个点。地球北极上面的那一点是北天极,另一点是南天极,它们的赤纬分别是+90°和-90°。与天极等距离的大圆圈是天球赤道,这里的赤纬是0°。如果你愿意的话,可以画出无限多个与天球赤道平行的圆圈,它们都是赤纬圈,实际上赤纬每10°画个圆圈就可以了。再画经过天球两极同时又与天球赤道垂直的大圆,你也可以画出无限多的大圆,它们是赤经圈,实际应用时赤经每10°画个圆也就行了。赤经既可以用度、分、秒(°、′、″)来表示,也可以用时、分、秒(h、m、s)来表示,赤经1小时=15°,4分=1°,1分=15′,1秒=15"。上面是从整个天球来说的。如果把整个天球分成若干张局部的星图,那么,包含天极在内的那幅星图上,离得近的那些赤纬圈都是同心圆圈,稍远的呈现为弧段,赤经圈则从天极以辐射形状向四面散开。在包含天球赤道在内的、表现离天球赤道较近的天区的那些赤道带星图上,赤经一般都画成纵线,赤纬画成横线,在这些星图上就形成纵横交错的坐标网络。赤经和赤纬是用来表示天体在天球上位置的两个坐标,经常使用星图,你一定会对它们很熟悉的。 为什么在海底也能建造“天文台”,为什么在海底也能建造“天文台”天文台一般都是建在观测条件较好的山顶上。为了彻底摆脱地球大气对天文观测的影响,天文学家还将天文台“搬”到了地球大气层之外的太空中。可是你有没有听说过,在地底下和海底也能建造天文台?海底天文台的出现,为我们打开了探测宇宙的另一个窗口。在宇宙空间,有一种奇特的基本粒子叫中微子。科学家从预言它的存在到真正捕获它,整整花了30年的时间。中微子是一种不带电的中性粒子,它的质量要比电子小得多,却具有极大的穿透力,可以穿透任何物质,甚至从地球的这一头穿到另一头。天文学家非常看重这小小的中微子,那是因为它携带着来自宇宙天体的信息。可是,我们要在太空中或是地球表面的大气层中捕获它真是太难了。于是,科学家根据中微子的特点,将搜寻、观测中微子的装置移到了地底下和海底,利用地表的岩石和海水来阻隔来自宇宙的其他粒子,从而密切注视中微子,并设法捕获它。目前,全世界已经建成和正在建造的地下或海底天文台,有日本东京大学宇宙射线研究所,建在歧阜县神冈矿山离地表约1000米的地下天文台;美国威斯康星州大学南极阿蒙森·斯克特考察站,建立在位于南极2000米深处冰层下面的“阿玛姆达”天文台;设在夏威夷的“特玛姆特”海底天文台;等等。夏威夷的“特玛姆特”海底天文台位于海平面以下4800米深处,科学家利用清澈的海水作为汇集光源的装置。为了避免水波和发光鱼类的干扰,科学家动了不少脑筋,对装置作了技术处理,以保证观测效果。经初步使用,这些地下和海底的天文观测装置,已经取得了令人鼓舞的观测效果。科学家宣称,用它们来观测和接受天体某种信息的本领,是地面天文台所望尘莫及的。比如同样是观测太阳,海底天文台观测到的是太阳核心部分瞬间发生变化的情况,这是任何一架地面望远镜所无法办到的。关键词:天文观测天文台海底天文台中微子 为什么昼夜长短总在变化,为什么昼夜长短总在变化如果你稍加留心,就会发现每天白天和夜晚的长度都是变化的——夏天昼长夜短,冬天昼短夜长,而在春秋季,昼夜长短差不多等长。这种现象究竟是怎么形成的呢?要想得到这个答案,还得从昼夜的形成原因说起。地球是太阳系中的一颗行星,它环绕太阳运动,约365天公转一周。而在它公转的同时,它还像一个陀螺一样在自转运动。正是这种自转产生了昼夜更替——当太阳照射地球的一边时,这边为白天,而反面为黑夜。反之,当地球转到另一边时,这边就成了黑夜,而反面成为白天。如果从远离地球的地方看地球,会发现黑的一面和亮的一面具有相等的面积,地球自转也是基本均匀的,那为什么我们会感觉昼夜长短发生变化呢?原来地球自转的赤道面并不是和公转平面(黄道面)重合的,而是呈一个夹角,大约是23.5°。这就意味着,在地球环绕太阳公转时,即使同一地点不同时间受太阳照射的角度也不相同!当地球运动到6月,太阳直射到地球北半球的时候,会发现北半球亮的一面比黑的一面大,也就是白昼时间长于黑夜,这就是我们所在的北半球的夏季。反之,当地球运行到12月,太阳直射到南半球时,会发现北半球黑的面积比亮的面积大,也就是黑夜长于白昼,这就是北半球的冬季。而在9月和3月,地球自转轴和太阳光垂直,北半球和南半球的黑夜和白昼长短就都一样了。地球公转与自转示意图这样看来,地球的公转和自转造就了四季,也造就了寒带、温带、热带等不同气候带。那么地球上有没有昼夜长短不发生变化的地方呢?有!在赤道上,白天和黑夜的长度就是永远相等的。而越往南北极靠近,昼夜长短的变化就越剧烈,到了南北极点,就会出现半年白天、半年黑夜的情况。在中国,海南岛的人们就不容易体会到日夜长短的变化,而在黑龙江漠河、新疆阿勒泰的人们,就知道夏天的白天比冬天长很多。 为什么月亮上有那么多环形山,为什么月亮上有那么多环形山用望远镜观测月球表面,除了看见有大片平原和一些高山以外,还可以看到月球表面上有许许多多大大小小的圆圈。这每一个圆圈就是月亮上的一座环形山。在我们所能观测到的半球上,直径在1千米以上的环形山约有30万座以上。有一座叫贝利的环形山,直径有295千米,可以把整个海南岛放在里面。月球背面的环形山更多。环形山的结构很有趣,当中是一块圆形的平地,外围是一圈山环,山环高达几千米,内坡一般比较陡峭,外坡比较平缓,有些环形山的中间还耸立着一个孤单单的山峰。对于月亮上环形山的形成原因,现在有两种解释:一种认为,环形山是由于陨星撞击月球表面而形成的。月亮上没有空气,陨星可以直接撞击月面,撞击爆发出来的物质堆积成为圆形的环形山。一部分飞溅得特别远的,洒落在月面上便形成以环形山为中心向四方伸展达几千千米的“辐射纹”。另外一种解释认为月球在历史上发生过猛烈的火山爆发,环形山就是喷射出来的物质凝结而成的。由于月面重力只有地球的六分之一,所以火山喷发的规模大,往往形成巨大的环形山。现在公认的看法是,月亮上的环形山,主要是由于陨星撞击形成的,而由火山爆发形成的环形山只占一小部分。关键词:月球环形山 为什么月亮上有那么多的环形山,为什么月亮上有那么多的环形山用望远镜观测月球表面,除了看见有大片平原和许多高山以外,还可以看到月球表面上有许许多多大大小小的圆圈。这每一个圆圈就是月亮上的一座环形山。在我们所能观测到的半球上,直径在1公里以上的环形山约有30万座以上。有一座叫贝利的环形山,直径有295公里,可以把海南岛放在里面。月球背面的环形山更多。环形山的结构很有趣,当中是一块圆形的平地,外围是一圈山环,山环高达几千米,内坡一般比较陡峭,外坡比较平缓,有些环形山的中间还耸立着一个孤单单的山峰。对于月亮上环形山的形成原因,现在有两种解释:一种认为,环形山是由于陨星撞击月球表面而形成的。月亮上没有空气,陨星可以直接撞击月面,撞击爆发出来的物质堆积成为圆形的环形山。一部分飞溅得特别远的,洒落在月面上便形成以环形山为中心向四方伸展达几千公里的“辐射纹”。太阳系中,大气极为稀薄的水星和火星表面也都布满了环形山,看来也是由于它们的大气不足以阻挡陨星的撞击而产生的。另外一种解释认为月亮上发生过猛烈的火山爆发,环形山就是喷射出来的物质凝结而成的。由于月面重力只有地球的六分之一,所以火山喷发的规模大,往往形成巨大的环形山。现在看来,月亮上的大环形山,也许主要是由于火山活动而形成的;而那些小环形山,可能是由于陨星撞击而成的,因为陨星一般都不是太大的,不可能撞出直径很大的环形山来。 为什么月亮上能比地球上跳得髙,为什么月亮上能比地球上跳得髙现在,世界上优秀的男子跳高运动员,可以跳过2.34米的高度。这对一般人来说,徒手跳这么高实在是惊人的。看起来2.34米这个数字不算大,于是,人们会想到这样的问题:跳高纪录有没有个限度,比如说,能否跳过5米呢?跳高的髙度不能无限増长。尽管适当的身体和良好的训练技巧,可以再创更高的纪录,但是最最重要的,人们必须克服地球的引力。实际上,跳高就是克服地球引力,把身体“抛”到高处。可是人的体力毕竟是有限度的。那么,要是到月亮上去开运动会,会创造怎样的纪录呢?根据引力定律来解释,引力和两物体的质量成正比。也许你会说:月亮质量是地球的八十一分之一,一个人在月亮上,体重就轻了81倍,用同样力量不就跳得很高了吗?这样看来,在地球上可以过2.34米的运动员,在月亮上能跳过近200米高啦!其实不是这样的。原来,上面只谈了引力定律的一半,后一半说,引力跟两物体间距离的平方成反比。月亮的半径只是地球半径的27%,显然人在月亮上到月心的距离,比人在地球上到地心的距离少了许多,而人的体重就会相对地増加,因此人到月球上,体重不是减到在地球上的八十一分之一,而是大约减到六分之一。所以只有把月球的质量、半径和未跳时人的重心的高度一起考虑,才能得出正确的答案:能跳过2.34米的跳高运动员,在月亮上只能跳过9米左右。可是这在地球上,已经是不可想象的了。在地球上的跳高运动员恐怕永远也跳不到这样高度。 为什么月亮会发生圆缺变化,为什么月亮会发生圆缺变化我们看到的月亮,它的形状在一个月里天天发生变化,有时像个圆盘,有时会缺了一半,有时又像一把弯弯的镰刀。月亮为什么会发生圆缺变化呢?我们知道,月亮是围绕地球运行的一颗卫星,它既不发热,也不发光。在黑暗的宇宙空间里,月亮是靠反射太阳光,我们才能看到它。月亮在绕地球运动的过程中,它和太阳、地球的相对位置不断发生变化。当它转到地球和太阳中间的时候,月亮正对着地球的那一面,一点也照不到太阳光,这时,我们就看不见它,这就是新月,叫做朔。新月以后两三天,月亮沿着轨道慢慢地转过一个角度,它向着地球一面的边缘部分,逐渐被太阳光照亮,于是我们在天空中就看到一钩弯弯的月牙了。这以后,月亮继续绕着地球旋转,它向着地球的这一面,照到太阳光部分一天比一天地多,于是,弯弯的月牙也就一天比一天“胖”了起来。等到第七八天,月亮向着地球的这一面,有一半照到了太阳光,于是我们在晚上就看到半个月亮,这就是上弦月。上弦月以后,月亮逐渐转到和太阳相对的一面去,这时它向着地球的这一面,越来越多地照到了太阳光,因此我们看到的月亮,也就一天比一天圆起来。等到月亮完全走到和太阳相对的一面时,也就是月亮向着地球的这一面全部照到太阳光的时候,我们就看到一个滚圆的月亮,这就是满月,叫做望。满月以后,月亮向着地球的这一面,又有一部分慢慢地照不到太阳光了,于是我们看到月亮又开始渐渐地变“瘦”。满月以后七八天,在天空中又只能看到半个月亮了,这就是下弦月。下弦月以后,月亮继续“瘦”下去。过了四五天,又只剩下弯弯的一钩了。之后,月亮慢慢地变得完全看不见,新月时期又开始了。月亮圆缺的变化,是由于月亮绕着地球运动,它本身又不发光而反射太阳光的结果。关键词:月亮新月朔上弦月满月望下弦月 为什么月亮暗的部分也有点微微亮光,为什么月亮暗的部分也有点微微亮光农历每个月初三四或者二十七八的时候,弯弯的月亮像是娥眉,很逗人喜爱。你如果往娥眉月凹的部分仔细瞧一瞧,就会发现,这一部分月亮表面并非完全黑暗,而是隐约可见。整个月亮看起来就像是个弯弯而明亮的月牙,怀里“抱”着个鼓鼓而朦胧的“大南瓜”。这种现象被称为“旧月躺在新月的怀抱里”,倒也是别有风趣。天文学上的正式名称则是:灰光。灰光现象是怎么发生的呢?月亮本身是不会发光的,这是铁定了的事实。原来是地球在这里起了重要的作用,它像面镜子那样,把照在它上面的太阳光反射到了月亮上,娥眉月时,月亮以亮面的大部分冲着太阳,小部分冲着地球,它的没有被太阳照亮的黑暗部分却朝着地球。地球的情况是这样:它被太阳照亮的那一面既朝着太阳,同时也朝着在阳与地球之间的月亮。地球视面积是月亮的10多倍,地球反照率是月亮的6倍半,从月亮上看“满地”要比从地球上看满月,大得多和亮得更多,就是这个大而特亮的地球像面镜子那样,把太阳光反射到了月亮上,使本来黑暗的月亮部分被照亮了些,形成灰光。初三四之后,月亮以越来越大的亮面朝向地球时,地球却以越来越小的亮面朝着月亮,灰光也就很快消失不见。名称虽是灰光,不等于说它就是灰颜色的,你不妨仔细辨认一下它。你一定会发现,它有时是土黄色的,有时却又像海水那样的浅蓝色,只是稍暗而已。这又是怎么回事呢?问题是很容易理解的。既然灰光是从地球反射到月亮上去的,那么,它的颜色就会与反射面的性质有一定关系。当地球上的浩瀚海洋对着月亮的时候,灰光就略带淡蓝的颜色;当陆地、沙漠等部分对着月亮时,灰光就略带浅黄色。显然,如果对着月亮的那部分地面上空乌云密布时,灰光就很不明显乃至看不见。 为什么月亮看起来上下左右有点轻微摆动,为什么月亮看起来上下左右有点轻微摆动你大概已经很熟悉,不论是农历初三四的娥眉月,还是十五六的满月,月亮的面貌老是那个模样:左面的一块黑影比较大,右面有四五块比较小的黑影,其余部分都很亮。请你仔细看看这些黑影与月亮东、西、上三处边缘的关系,经过一段时间的观察,你就不难发现,月球基本上以同一面朝向地球的同时,还经常有点上下左右轻微摆动的现象,好像一个天平还没有停稳那样。换句话说,这些黑影有时离月亮边缘近些,有时又远了些。天文学家给月亮的这种现象取了个很形象的名称:天平动。为什么月球会来回轻微摆动呢?是什么原因造成的呢?有好几种天平动,原因都不一样,我们逐个进行介绍。先说经天平动。月球的自转速度是均匀的,自转周期是27.32166日,即27日7时43分11.5秒。它绕地球公转的周期也是27.32166日,但公转速度是不均匀的:在轨道近地点附近时走得快些,在远地点附近时走得慢些。当月球从近地点附近向远地点方向运动时,速度由快变慢,尽管如此,在四分之一个月的时间内,它绕地球转动四分之一圈多些。在此期间,它只自转了四分之一圈,其结果是:月球西边缘的外侧原先不经常看到的部分,就有机会被我们多看到一些。同样的道理,月球在另外的半圈轨道上运行时,东边缘外侧的部分,也有机会被看到。这种在东西方向、也即在经度方向上的摆动现象,叫做经天平动,它最大可以达到7°45′,周期是—个近点月,即27.55455日,等于27日13时18分33秒。再说纬天平动。月球并非直立在自己的公转轨道上绕着地球转的,换句话说,月球赤道与白道之间有个夹角,平均是6°41′。这样,月球运行到白道最北点附近时,前后约有半个来月的时间,它自转轴的南端比北端更倾向地球,我们就会多看到一些月球南极附近的月面;在另外的半个月里,月球运行到白道最南点附近时,北极附近的月面就更多地朝向地球。看起来月球的这种在南北方向、即纬度方向上的摆动现象,叫做纬天平动,它最大可达到6°41′,周期是一个交点月,即27.21222日,约27日5时5分36秒。除经天平动和纬天平动外,还有一种是周日天平动。由于视差的缘故,在月亮刚从地平线上升起来时,地面观测者可以在它东边缘的外侧多看到一点;月落前,在西边缘的外侧多看到一点。同样的道理,地球南极的观测者,可以多看到一些月球南极的地区;对北极的观测者来说,也有类似情况。这三种天平动的综合结果是,月球的整个边缘,有时候这边多转过来了一点,有时候那边多转过来了一点,使得我们曾经看到过的月亮表面达到59%,即:常见的月亮表面41%有时见有时不见的部分18%从地球上无法看到的部分41%上面说的三种天平动,都是由于观测者位置的改变而造成的,因此又有几何天平动、视天平动、光学天平动等名称。月球本身是否真的也在那里作轻微的摆动呢?是的。这是由于月球并非正圆球体,而是有凸有凹等因素造成的,不过,这种被称做物理天平动的影响是很小很小的。 为什么月亮老是以同一面朝着地球,为什么月亮老是以同一面朝着地球从地球上看月亮,只能看到它的一面,它的另一面像是怕羞似的,老是“藏”着不让我们看到。随着天文观测手段的进步,人们对月亮向着地球的一面,已经了解得比较清楚了,但是对它“藏”起来的一面,却所知甚少。现在,人们利用载人或不载人的航天器,绕到月亮背面上空,给月亮背面拍了照片,再用无线电波传送回来或直接带回地面,这才知道它是什么样子。与正面相比,月球背面的地形更加凹凸不平,起伏悬殊。平原所占面积较少,而环形山则较多。月亮为什么永远以同一面朝着地球,而另一面从来不转过来呢?这是因为月亮一方面绕地球公转,一方面在自转,而它自转一周的时间,正好和它绕地球公转一周的时间相同,都是27.3天。所以,当月亮绕地球转过一个角度,它也正好自己旋转了相同的角度,如果月亮绕地球转了360°,它也正好自转了一圈,永远是一面朝着地球,另一面背着地球。因为月球沿着椭圆形轨道绕地球运动,公转速度不像自转速度那么均匀,它的自转轴又不垂直于公转运动轨道面,因此我们有时能够看见月亮背面的一小部分。这样算起来,我们可以看到的月亮部分,大约是月球表面的59%。至于说到月球自转周期等于公转周期,那倒并不一直是这样的。在几十亿年前,月球的自转要比现在快得多,由于地球强大的吸引力,使月球自转逐步减慢,直到今天正好等于它的公转周期。将来,月球还会逐渐远离地球,它绕地球的公转周期会变长,而地球的自转周期也会变长。大约再过50亿年,地球上的一天会等于月球绕地球一周的时间,也就是一天等于一个“月”,相当于现在的43天。那时,地球会以同一面对着月球,而不是月球以同一面对着地球了。住在地球背着月球一面的人们,就要长途旅行到对着月球的一面来,才能观赏到皎洁的明月了。关键词:月亮月球公转月球公转 为什么月亮表面看起来有明有暗,为什么月亮表面看起来有明有暗晴朗的夜晚,一轮明月当空,皎洁的月光照在地面上,很容易使人产生美好的联想。仔细辨认一下,你立刻可以看出月亮上面有明有暗,明暗分明。当初意大利科学家伽利略希望用他那简单的望远镜看清楚月面上的这些明暗部分究竟是什么。可是,他的望远镜口径太小,倍率不高,他看明白了亮的部分是月亮上的高地和高山,但看不清楚暗的部分究竟是什么。他想当然地认为,月球与地球一样也有高山、平原、海洋,那暗的部分一定是海洋无疑,还为它们取了云海、湿海、风暴洋等名称。我们现在知道,月亮面上亮的部分确实是高地、高山和环形山等,但暗的部分却并非是海,只是低洼而广阔的大平原。尽管如此,虽然月亮上面没有一滴水,但直到现在还一直沿用着海这个并不确切的名称。已正式命名的月海有20多个,除月背东海、智海和莫斯科海等少数几个海之外,绝大多数都在正面,如静海、澄海、露海、丰富海、云海、危海、酒海、南海、湿海、知海、史密斯海和风暴洋等。其中风暴洋最大,面积达500万平方公里,其次是雨海,面积约88万平方公里。这些海的总面积约占月球正面面积的40%左右。另外,月海一般都比月陆要低得多,如静海和澄海比月陆平均高度要低1700米左右,湿海要低2000多米,而雨海东南部的海底更是深达6000米以上。当阳光照射在月面上时,高地反射阳光的能力较强,再加上月亮高地主要是由浅色的岩石组成,因此也就更显得明亮。而低洼的平原部分,那里往往又覆盖着黑色的熔岩物质,反射阳光的本领要弱得多,当然对比之下就显得暗淡多了。 为什么月亮跟着地球转不会掉下来,而人造卫星会掉下来,为什么月亮跟着地球转不会掉下来,而人造卫星会掉下来苹果熟透了,如果不去摘,它会自己掉到地上,不会飞向他方,这是因为地球对苹果有吸引力的缘故。月亮是地球的卫星,它不停地绕着地球旋转,每转一周就是一个月,为什么它不会掉下来呢?我们用一根绳子拴住一块石头,绳子的另一头用手拿着挥动,如果不放手,石块是不会飞走的。月亮绕着地球转,正和石块绕着我们的手转动一样,当然月亮和地球之间,并没有什么绳子把它们连在一起,联系它们的“绳子”,是无形的“万有引力”。既然有引力,那么月亮为什么不象苹果那样掉下来?这问题的答案,正如转着的石块不会被手拉过来一样。因为月亮在不停地转动着,地球的吸引力虽然拚命要把月亮拉到地球上来,可是月亮转动的速度快,克服了地球对它的吸引力,所以月亮才能老是绕着地球转而不飞走,也不掉下来。那么人造卫星为什么会掉下来呢?这是因为在几百公里的高空中,还有气体分子存在,这些气体分子对人造卫星有股阻力,使它逐渐下坠。地球的吸引力把它吸引到更接近地面的浓密大气中,这样,阻力更大,最后它就掉下来了。 为什么月全食时月球不是完全黑的,为什么月全食时月球不是完全黑的这是因为月全食发生之时,虽然月球完全进入地球的本影之中,太阳光无法直接照射到月球表面,但由于地球大气层的折射作用,波长较长的红色光线会通过大气折射照射到月球上,因此月球会呈现漂亮的古铜色。这便是月全食最美丽的阶段。 为什么月球上只有昼夜,没有四季,为什么月球上只有昼夜,没有四季所有绕恒星旋转的行星,或者行星的卫星,如果它们自转的周期与绕恒星公转的周期不同,它们的表面就会出现昼夜交替的现象。昼为光,夜为阴,描述时间流逝的“光阴”一词源出于此。月球随着地球绕太阳转动的周期为一年,而月球自转的周期为一个月。因此月球上有昼夜交替,半个月是白天,半个月是夜晚。白天酷热,温度高达127℃;夜间奇冷,温度低至-183℃。行星或卫星有四季的原因一是绕太阳公转,二是自转轴与公转轨道平面有一定的倾斜而并非相互垂直。比如地球自转轴倾斜约23.5°,6至9月,阳光直射北半球,因此北半球昼长夜短,天气炎热;而12月到3月,阳光直射南半球,北半球昼短夜长,天气寒冷。南半球则相反。如果地球自转轴不倾斜,纵然绕太阳公转,也不会有四季变化;尽管人们可以根据星空的变化而测出公转周期,但不会产生岁序更新、寒来暑往的感受,只有日复一日,永无变化的、单调的昼夜循环。火星、土星、海王星的情况与地球类似。水星、金星、木星的自转轴几乎没有倾斜,因而没有四季变化。月球自转轴与地球公转轨道平面近乎垂直,所以月球上同样是虽有一年而没有四季。 为什么月球上有那么多“海”,为什么月球上有那么多“海”每当月圆的夜晚,我们抬头看那一轮满月,总是会发现“银盘”并非是纯色的,局部地区会呈大面积的暗斑。人们曾经想象,那是一大片浩瀚的“海洋”,天文学家便称之为“月海”。直到用高性能的天文望远镜重新审视那一大片深灰色的地带,才发现那实际上只是大片荒漠般的平原,看起来没有什么起伏,和地面的海洋类似。月海总面积约占全月面的25%,已确定的月海有22个,其中向着地球一面的有19个,包括雨海、静海、澄海、丰富海、云海等。月球背面还有一片区域被称为“莫斯科海”,这是从苏联发射的无人探测器“月球3号”传回的月球背面照片发现的。最大的月海是风暴洋,面积约500万平方千米,比半个中国还要大些。除了“月海”外,月球表面还有一些平原被称为“月湖”、“月沼”和“月湾”等。从本质上来说,它们其实与“月海”并无差别。这些月海是怎样形成的呢?原来,月球经常会被彗星、小行星等小天体撞击,如果撞击的小天体不大,就只把月球表面撞得坑坑洼洼,高低不平;如果有较大的天体撞击,则会引起月球内岩浆的大量喷发,这些岩浆覆盖了撞击后留下的凹地,熔岩冷却后,就形成了月面上大面积的“月海”。月球上的月海是一个巨大的钛铁矿储存库,随着科技的发展,人类应该能够合理地利用月球上这些丰富的矿产资源。 为什么月球物质比地球物质“轻”,"为什么月球物质比地球物质“轻”月球质量只有地球的1/80,可是月球的半径约为地球的1/4。因此月球的密度(约3.3克/\(厘米^3\))小于地球的密度(约5.6克/\(厘米^3\)),或者说月球的物质比地球“轻”。为什么月球物质要轻一些呢?这主要取决于地球和月球内部结构的不同。月球从外到内大概分为三个区域,从月面向内60~65千米是月壳,主要是氧、硅、镁、铁、钙和铝,但是重要的微量和痕量元素,如钛、钾和氢等也都存在。再向内离月球中心约1600~500千米的范围属于月幔,主要组成矿物是橄榄石、直辉石类和斜辉石类,并且比地球含有更多的铁元素。最中心直径约300~500千米的范围是月核。月核又分为内核和外核:内核是一个固态、含铁丰富的球体,直径约240千米,在内核之外还有个主要成分为铁的液态外核。月球结构示意图月球的核心不到月球大小的1%,而其他大多数类地型天体几乎都占到10%。从下表可以看到:月壳、月幔的密度分别与地壳、地幔类似,但是铁核的密度比地球小,而且铁核所占的体积比例也低,因此和地球相比,月球的平均密度较小。 地月密度和体积的比较壳层幔层核心地球平均密度(克/厘米\(^3\))所占体积 2.8 约0.26% 3.4~4.7 约85% 9~15.5 约15% 月球平均密度(克/厘米\(^3\))所占体积 2.6~3.1 约10% 3.2~3.3 约90% 4.7~8 0.035%~0.3% " 为什么月球表面像个麻子脸,为什么月球表面像个麻子脸用业余的望远镜看一看月球,也能发现月球表面坑坑洼洼,像一个“麻子脸”。这些凹凸不平的地形原来都是大大小小的环形山,它们是月球表面明显的特征。这些环形山多数是由于陨星的撞击形成的。与地球不同,由于月球表面没有大气层,因此陨星能不受任何阻碍地直接撞上月球,而撞出的环形山也不会因风化作用而产生侵蚀。除非有另一颗陨星再次撞击而形成新的环形山,否则原有环形山的形态将长久存在下去。据统计,仅仅月球正面直径大于1千米的环形山就有约30万个。这些环形山以知名的科学家、艺术家、探险家乃至宇航员的名字来命名,以此纪念他们在各自领域的卓越贡献。月球表面最大的环形山是位于月球南极附近的贝利环形山,其直径达到300千米。除了环形山,月面还有许多类似地球表面的山脉。其中最为引人注目的便是“亚平宁山脉”。亚平宁山脉位于月球北部,长度约为1000千米,有些山峰的高度达到5500米,比中国青藏高原的平均海拔还要高出1000米。不过,青藏高原是由于地球内部的活动形成的,而月球的内部则没有活动。月球上的山脉很可能和环形山一样,是由于小行星撞击而拱起的。 为什么载人航天器要有应急救生装置,为什么载人航天器要有应急救生装置1983年9月27日,前苏联的拜克努尔航天发射场上,“联盟T-10A”宇宙飞船即将升空,就在起飞前瞬间,运载火箭的一级发动机发生了爆炸。眼看船毁人亡之际,火箭顶端的救生塔突然打开,把两名航天员弹射到1千米外的安全区,航天员死里逃生,这就是应急救生装置的功劳。载人航天是项高风险的事业,从起飞、运行到返回地面,随时都可能发生意想不到的险情。从1961年第一名航天员进入太空以来,前苏联和美国已有14名航天员在航天活动中不幸遇难。因此,人们设计制造了一整套的应急救生装置,把拯救航天员的生命作为最重要的大事。这些装置包括弹射座椅、救生塔、分离座舱和载人机动装置等。本文前面所提到的发射场情景,就是使用了救生塔内的弹射逃逸装置。载人航天器在上升飞行阶段,一般使用弹射座椅或救生塔;在返回阶段,一般采用弹射座椅或分离座舱。在轨道上,则由一艘载人航天器去靠近出故障的航天器,并与之对接,最后把航天员营救出来;或者是故障航天器内的天员乘坐载人机动装置离开,飞到另一艘载人航天器上去。有了应急救生装置后,航天员的生命安全得到了很大保障。据称,目前载人航天器的可靠性已经提高到95%以上。关键词:载人航天器应急救生装置 为什么载人航天器要有生命保障系统,为什么载人航天器要有生命保障系统载人航天器与人造卫星虽有很多相似之处,但有一个最大的不同点,就是前者装有生命保障系统。这是因为载人航天器担负着把人送上太空的重任。载人航天器中的生命保障系统,用来保障人在航天活动中的安全,并提供合适的生活环境和工作环境。在载人航天器的密封船内,温度大约20℃,气压接近一个标准大气压,即101千帕左右;舱内的空气成分氧气为21%左右、氮气为78%左右,也与地球大气接近。生命保障系统同时具有随时对二氧化碳的清除功能,并保证人和设备所需水的供应,这些水可以是从地面携带上来的或是在航天器内再生的。当然,生命保障系统也包括对产生的废物(人体排泄物和生活废弃物)进行收集和处理。航天医学是生命保障技术的医学基础。它主要研究航天对人体的影响,并寻找有效的防护措施,以保证航天员的健康与安全,以及航天员在太空中的工作效率。同样,当航天员离开载人航天器进行舱外活动时,他们身上穿的航天服,也具有部分简易生命保障的功能。用作动物和生物试验的生物卫星和生物火箭,也要有生命保障系统,其功能与载人航天器的生命保障系统相同,但系统的组成比较简单些。关键词:生命保障系统航天医学 为什么这颗星取了“阋神星”这么个怪名字,为什么这颗星取了“阋神星”这么个怪名字阋神星想象图2005年时,人们还把冥王星看作太阳系第九大行星。但这一年的7月,几位美国天文学家宣称发现了太阳系中的“第十颗行星”。这是一颗和冥王星大小接近的天体,一开始被编号为2003UB313,后来被定名为阋神星,归类为矮行星。随后,他们又发布了发现妊神星和鸟神星的消息。这些发现引起了很大的纷争,最终导致冥王星被拉下了“行星”的宝座。阋神星的英语名为“Eris”(厄里斯)。厄里斯是希腊神话中的不和女神。在荷马史诗《伊利亚特》中她是天神宙斯和天后赫拉的女儿,战神阿瑞斯的姊妹。她在敌对双方间散布着痛苦和仇恨。她因为没有被邀请参加色萨利国王珀琉斯和海洋女神忒提丝的婚礼而怀恨在心,抛下了一个刻有“献给最美的”的金苹果,从而引起了一长串的纷争——特洛伊战争。起初,Eris这颗星的中文名称莫衷一是,有采用音译的,也有意译的。2007年6月16日,在扬州召开的天文学名词审定委员会工作会议上,与会委员经过充分的交流与沟通,最后投票表决将其中文名定为“阋神星”。阋,音同“细”,意为“不和,争吵”。《诗经·小雅·常棣》:“兄弟阋于墙,外御其务(侮)。”意思是兄弟们虽然在家里争吵,但能一致抵御外人的欺侮。 为什么远古的人们要建造巨石阵,为什么远古的人们要建造巨石阵巨石阵是位于英国英格兰南部索尔兹伯里平原上的史前时期巨石建筑遗址。它是在公元前1800至前1400年间,由当地的古代居民柏克人前后相隔几个世纪分三次陆续建造成的。巨石阵的建造十分困难,远古的人们为什么要建造它?约在18世纪,已有人注意到巨石阵中存在一些有天文意义的指向线。20世纪初期,英国天文学家洛克耶对巨石阵进行深入的研究,明确提出它是史前时期人们依据日出或日落的方位来判断季节的标志物。英格兰南部索尔兹伯里平原上的巨石阵天文学告诉我们,春、夏、秋、冬不同季节,太阳升落的方位以及每天在天空中走过的路径不同。图中E、W、S、N是地平圈NESW上东、西、南、北4点,P点代表北天极,图中央的M点代表观测者。不同季节太阳在天空中走过的路径不同:夏至时,太阳在地平圈上东北方向的A点升起,而在地平圈上西北方向的B点下落,在天空中走过的路径为AFB,F点是夏至日中午时太阳在天球上所处的位置;春分和秋分时,太阳在正东方向E点升起,而在正西方向W点下落,在天空中走过路径EGW,G点是春分日和秋分日中午时太阳在天球上所处的位置;冬至时,太阳在东南方向的C点升起,而在西南方向D点下落,在天空中走过路径CHD,H点是冬至日中午时太阳在天球上所处的位置。在公历中,春分、夏至、秋分、冬至的日期相当固定。在图中,夏至时太阳从地平圈上A点升起,接着太阳升起点逐渐沿地平圈向南移动,直至冬至时太阳从地平圈上C点升起为止;此后太阳在地平圈上的升起点又沿反方向逐渐向北移动,直至下一年的夏至再次从A点升起,如此反复循环下去。太阳在西方地平圈落下,情况也与此类似。不同季节太阳从不同的方位升起和下落远古的人们在长期的农牧业生产和生活实践中,对季节和太阳升落方位的关系积累了不少知识。在建造巨石阵时,这种知识也就融入其中。巨石阵与朝阳东升的方向密切相关,巨石阵的主轴线方向正好是夏至日太阳升起的方位,而它的反方向正好是冬至日太阳下落的方向。洛克耶通过对巨石阵的研究还进一步指出:从巨石阵中心望去,有一块巨石正指向夏至前后各约一个半月的5月6日和8月8日的日落位置,而另一块石头则指向冬至前后各约一个半月的11月8日和翌年2月5日的日出位置。由此他推论建造巨石阵的时代已有将一年分为8个节气的历法,从5月6日起算,这8个节气对应于中国二十四节气中的立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至以及翌年的立春和春分。除英格兰的这一巨石阵外,世界不少地方也发现了类似的巨石阵和其他史前古迹。例如,美国怀俄明州的“魔轮”,它位于该州北部的比格霍恩山中,是史前时期的印第安人建造的。其结构是一个在地面上用石块排成的直径约25米的不标准圆轮,其中心有一个直径约4米的圆锥形石堆。从该石堆向外有28根用石块排成的参差不齐的辐条一直伸向圆轮边缘,圆轮的外侧较均匀地分布着6个较小的圆锥形石堆,每个都呈直径1米多的空心圆圈状,其中有一个石堆(图中的石堆E)位于圆轮之外约4米处。研究者发现,该魔轮中有着某些天文指向线,例如图中的石堆E和中心石堆O的连线指向夏至日太阳升起的方向,而石堆C和石堆O的连线则指向夏至日太阳下落的方向。魔轮很可能是古印第安人进行宗教活动的场所,但部落的头领也可能利用这些天文指向线来确定节令,指导部落的生产活动。电脑制作的巨石阵复原图距今1700年至1100年前,位于中美洲的玛雅人处于他们文明的鼎盛期。他们建造了不少梯级金字塔,往往既是祭祀神灵的神坛,也是祭司们进行天文观测的场所。那些较小的梯级金字塔稍远处还围绕着若干个庙宇,从金字塔上的观测点向东方的一座庙宇望去,就是春分、秋分日出的方向;向东北方的庙宇望去,就是夏至日出的方向;而向东南方的庙宇望去,就是冬至日出的方向。巨石阵、魔轮和玛雅金字塔有一个共同的特点,即都拥有若干与太阳升落有关的天文指向线。这表明这些古迹的建造者们试图确立某种原始的历法,以满足生产和生活的需要。美国怀俄明州的“魔轮” 为什么造父变星被称为“量天尺”,为什么造父变星被称为“量天尺”造父变星是一类光度有稳定变化周期的脉动变星。最早发现此类变星的是英国荷兰裔业余天文学家古德里克。1784年,这位年仅20岁的聋哑青年发现,仙王座δ是一颗变星,它有5.37天的稳定的光变周期,最亮和最暗时亮度相差1.9倍。后来,类似的变星都被称为“仙王δ型变星”。因为仙王座δ的中国古代星名是造父一,所以汉语中把这类变星称为“造父变星”。1912年,也是一位聋哑人的美国女天文学家勒维特,在分析小麦哲伦星云中的25颗造父变星的时候,发现了一个有趣的规律:在一个光变周期中的平均亮度(视星等)越亮的造父变星,它的脉动周期就越长。反之,越暗的造父变星光变周期就越短。小麦哲伦星云本身的大小同它与我们的距离相比,是一个相当小的量,所以这25颗星可以近似看作在相同的距离上。因此,它们的视星等相差多少,也就反映了它们本身的光度(绝对星等)差异。所以,勒维特的这个发现被称为造父变星的周光关系。这一关系反映了这类变星的内禀特性,就像强壮的人有强劲而缓慢的脉搏一样。造父变星的周光关系看似简单,实则意义非凡。天文学研究中一直面临着一个难题,就是如何测量天体的距离。如果我们测出一颗恒星的视星等,又知道了它的绝对星等,那么就可以根据亮度与距离的平方成反比的关系,计算出这颗恒星的距离。天文学中把用这种方法测得的距离称为光度距离。视星等是我们可以直接测得的,可是,如何才能得知一颗恒星的绝对星等呢?长期以来,这是一个令人头痛的问题!由于造父变星,这个问题解决了。它的周光关系将光度和时间这两个完全不同的量联系了起来。想知道某颗造父变星的绝对星等吗?测测它的光变周期就可以了。然后我们就能知道它距离有多远。不仅如此,更为重要的是,造父变星的周光关系还常常被用来测量其他遥远天体的距离。比如在一个河外星系里发现了造父变星,那么这颗造父变星的距离,其实也代表了这个星系的距离。造父变星,使我们对天体距离的测量范围延伸到了几千万光年。这个跨度和宇宙的大小比起来,虽然仍然很小,却是极为关键的一环。要知道,河外星系的证实和哈勃定律的发现可都是造父变星的功劳!所以,“量天尺”的美誉,造父变星当之无愧! 仙女星系,仙女星系梅西叶星云星团表编号为M31,NGC表编号为NGC224,因位于仙女座而得名。它是离银河系最近的巨旋涡星系,距离约为240万光年,肉眼勉强可见。“个子”比银河系还大,主体直径约为13.3万光年,质量超过银河系的2倍。 优先权,优先权英法两国科学家为发现海王星的优先权而激烈争论。巴黎天文台台长阿拉戈盛赞勒威耶“为祖国争得了光辉,为子孙赢来了荣誉”。英国著名天文学家约翰·赫歇尔发表公开信,声称勒威耶只是重复了亚当斯早已完成的计算。艾里因为未重视亚当斯的推算结果而广受谴责,查利斯也因耽误新行星的搜索成了反面教员,加勒和达雷斯特及时而精确的天文观测则受到了普遍的赞扬。 依巴谷,依巴谷依巴谷(前2世纪初—前l27),古希腊天文学家,长期在罗得岛从事天文观测,并卒于此。最著名的天文学成就是发现了岁差(春分点在众恒星中自东向西缓慢移动),提出了地球偏离太阳圆轨道中心的偏心圆模型,还编制了一部含850颗星的星表和一部预报日月食的表。 在南极和北极为什么半年是白天,半年是夜晚,"在南极和北极为什么半年是白天,半年是夜晚我们居住的地球,在围绕太阳旋转的时候,身体有点儿倾斜。地球的自转轴并不和公转的轨道垂直。它们相交成66.5度的角度。每年春分,太阳直射地球的赤道。然后地球渐渐移动,到了夏天,日光直射到北半球来。以后经过秋分,太阳再直射赤道。到了冬季,太阳又直射南半球去了。在夏季这段时间,北极地区整天在日光照耀之下,不管地球怎样自转,北极都不会进入地球的黑影里,一连几个月看见太阳悬挂在天空。直到秋分以后,阳光直射到南半球去,北极进入了地球的黑影里,漫漫长夜方才降临。在整个冬季,日光一直不能照到北极。半年以后,等到春分,太阳才重新露面。所以北极半年是白昼(从春分到秋分),另半年是黑夜(从秋分到春分)。同样的道理,南极也是半年白昼,半年黑夜。只不过时间和北极正好相反。北极白昼的时候,南极是黑夜。北极黑夜的时候,南极又是白昼。实际上,由于大气折射的影响,太阳还在地平线下面半度左右的时候,日光就已经照射到地面上来。因此,北极在春分前二三天,太阳光就已经照到地面。而秋分之后,也要过二三天太阳才完全隐没下去。所以北极的白昼要比半年长一些。同样的道理,南极的白昼也是半年多一点。不过,由于地球公转轨道不是正圆形,北极的白昼,比南极的还要长一些。正因为如此,在每年的春分和秋分前后几天,在南极和北极,同时都可看见太阳,过着共同的白昼。相反的,在一年中的其他时间里,南极和北极从来不会同时出现黑夜。" 宇宙中什么天体发出的射电最强烈,"宇宙中什么天体发出的射电最强烈太阳是我们很熟悉的天体,它既发光也发出无线电波。太阳光很强,但是太阳的射电却不算强。这不算强有两个含意:首先是太阳射电所包含的能量比太阳光所包含的要少得多;其次是,太阳以及一般恒星的射电能量,比我们所知道的一些其他“射电源”要小得多。但是,即使是这样不算强的太阳射电,它在一次所谓“射电爆发”中所释放出来的能量,大致相当于爆炸几千万吨的烈性炸药。在宇宙中,超新星(一个爆炸了的恒星)的遗迹发出很强的射电,比太阳的爆发要强几亿倍。而一个普通的带有大量气体的河外星系所发出的射电,又比超新星的遗迹强几十万倍。—些特殊的河外星系,最著名的如天鹅座A射电源,是目前所知道的最强的射电发射源之一。它所发出的射电能量,大约是普通的河外星系的百万倍。这种特殊星系,在天文学中是一种比较新的发现,但是在宇宙中却并不算太少。天文学中一个重要的发现,是仅仅在1963年才提出的,被一些天文学家叫做类星体的天体,这是一种前所未闻的非常大、可能是非常远而且亮得出奇的天体,这种天体中有一部分是由射电望远镜发现的,它发出的射电不比特殊的河外星系弱。" 宇宙中别的星星上有人吗V5,宇宙中别的星星上有人吗V5银河系有1000亿颗以上的恒星,它们全是炽热的气体球,表面温度达2000~30000℃,甚至更高。在这种环境下,显然不可能有任何生命存在,当然更谈不上人了。宇宙间,只有在那些不发光、有固体表面的行星上,人才有可能生存。这样,问题就变成了首先要解决除太阳之外,其他恒星也有自己的行星系吗?什么样的行星系才可能有人居住?近代天文学告诉我们,太阳系不是银河系内唯一的行星系。例如,在太阳附近,半径为17光年的空间内,共有60颗恒星,在它们中间,带有行星系的估计不会少于10颗。凡是行星系都能有人存在吗?不。先决条件是,作为行星系中心的天体是个什么样的恒星。如果中央星是个时而宁静、时而爆发的变星就不行,它一发“脾气”,不仅行星上的人受不了,就是行星本身也难保不烧化。要是中央星是周期膨胀和收缩的变星也不行,忽冷忽热的“太阳”,行星上的生命是难以适应的。表面温度高达1万摄氏度以上的热星也不行,它的紫外线辐射太厉害,一切生命都无法生存。中央天体如果是相距很近的双星,那更不行,天上有两个“太阳”虽然壮观,要是有行星系的话,行星的公转轨道不是圆形的,而是一条十分复杂的曲线。行星时而接近两个太阳,烤得表面都熔化了;时而又跑到遥远的天边,成了酷冷的世界。温度变化范围那么大,怎么能住人呢?看来,只有类似太阳那样“稳定”的恒星,才具有得天独厚的条件,被它的行星所欢迎。天文学家把这种恒星叫做太阳型恒星。尽管条件这样苛刻,限制这样严格,但在银河系中,具有合乎住人条件的行星系的太阳型恒星,还是可能有百万个之多,其中有些应该存在文明世界。1960年,国外有一项名叫“奥兹玛”(OZMA)的科研计划,研究人员用口径26米的射电望远镜,瞄准了两颗很有可能带有行星的太阳型恒星,它们都是我们的近邻,一颗是“波江座ε”,距离我们10.8光年;另一颗是“鲸鱼座τ”,在11.8光年处。天文学家共监测了400小时,试图接收到那里可能有的外星人向我们发出的讯号,这是人类试图搜寻地球以外生命的创举。30多年来,已实施了多个类似的科研项目。关键词:行星系太阳型恒星奥兹玛计划 宇宙中别的星星上有人吗,"宇宙中别的星星上有人吗银河系有1000亿颗以上的恒星,它们全是炽热的气体球,表面温度从暗红色的2000?3000°C,直到青白色的20000?30000°C以上。在这种比炼钢炉的高温还热的环境下,显然不可能有任何生命存在,当然更谈不上人了,所以,恒星上不会有人。银河系中还有大量的星云和星际物质,它们是发光的或不发光的,密集的或稀疏的气体和尘埃,虽然在六十年代在那里发现了星际分子,但也没有存在人的条件。宇宙间,只有在那些不发光的、有固体表面的行星上,人才能生存。这样,问题就变成了首先要解决除太阳系之外,其他恒星也有它们自己的行星系吗?什么样的行星系才可能有人居住?近代天文学告诉我们,太阳系不是银河系内唯一的行星系,恒星带有行星也许是恒星世界中的普遍现象。例如,在太阳附近,半径为17光年的空间内,共有60个恒星,其中32个是单独存在的单一星,22个成双成对地组成11个双星,6个聚集为2个三合星,在它们中间带有行星系的估计不会少于10个。凡是行星系都能有人存在吗?不。先决条件是,作为行星系中心的天体是个什么样的恒星。如果中央星是个时而宁静、时而爆发的变星,就不行。不然,它一发“脾气”,不仅行星上的人受不了,就是行星本身也难保不烧化。要是中央星是周期地膨胀和收缩的变星,也不行。忽冷忽热的“太阳”,行星上的生命是难以适应的。表面温度高达10000°C以上的热星,也不行,它的紫外辐射太厉害,一切生命都无法生存。中央天体如果是相距很近的双星,那更不行。天上有两个太阳虽然壮观,要是有行星系的话,行星的公转轨道不是圆形的,而是一条十分复杂的曲线。行星时而接近两个太阳,烤得表面都熔化了;时而又跑到遥远的天边,成了酷冷的世界。温度变化范围那么大,怎么能住人呢?看来,只有类似太阳那样“稳定”的恒星,才能得天独厚,被它的行星所欢迎。天文学家把这种恒星叫作太阳型恒星。还有,另一个条件是,要么是个单一星,要么虽是双星中的一员,但两星距离得足够远,行星只沿其中之一公转,而不是环绕两星的公共重心运行。尽管条件这样苛刻,限制这样严格,但在银河系中带有合乎住人条件的行星系的太阳型恒星还是可能有百万个之多。其中有些应该存在文明世界。1960年,国外有一项名叫“奥兹玛”(OZMA)的科研计划,用口径26米的射电望远镜,瞄准了两个很有可能带有行星的太阳型恒星,都是我们的近邻,一颗是波江座ε,距离我们10.8光年;另一颗是鲸鱼座τ,在11.8光年处。天文学家总共监测了400小时,试图接收到两处遥远天外的可能有的宇宙人向我们发出的讯号。这是人类试图搜寻地球以外生命的创举。近二十年来,已实施了十多个类似的科研项目。1978年的一个是用世界最大的、口径305米的射电大天线,巡视80光年以内的200颗太阳型恒星,期望着有朝一日能听到空间深处的文明世界的“人们”对我们的呼唤。" 宇宙中来的无线电波告诉了我们些什么,"宇宙中来的无线电波告诉了我们些什么人类的眼睛只能接受可见光线,多少世纪以来,天文学家只从可见光来研究天体,我们称之为光学天文学。在本世纪初,就有人预言可能接收到天体发射的无线电波,但由于技术上的限制,直到1931年美国一位无线电工程师央斯基在研究无线电干扰时,发现了来自银河中心的无线电波后,大家才对天体发射的无线电波注意起来了。第二次世界大战后的三十多年来,这一专门研究来自宇宙的无线电波的天文学分支——射电天文学,一日千里地发展了起来。把光学天文比做30岁的成年人,那么射电天文还只是一个才三、四个月的婴儿。别看它才三、四个月,它的某些本领却叫30岁的成年人甘拜下风!要详细说它的本领可以写厚厚一大本书,现在就只能挑几件简单地介绍一下。太阳一直是天文学家十分关心的目标,因为它对我们的地球关系密切,对我们日常生活也有很大影响。太阳上的无线电波,主要是从日冕和色球层上发出的,平常都能用射电望远镜来观测。它发出的无线电波是多式多样的,而且包括了所有的波长。不过到现在为止,真正经过研究的只是波长从3毫米到50米左右的范围。太阳上黑子的多少是“日面活动”强弱的一种表征。当日面活动强的时候,太阳上时常会发生强烈的无线电“爆发”,有的在1秒钟之内忽然发出很强的无线电波,然后在很短的时间内消失;有的一下子开始发出强无线电波,但却可能维持到一天左右。有时大爆发的无线电能量,相当于100万颗氢弹那么大的威力;黑子没有的时候,日冕和色球层仍然发出各种波长的无线电波。一次爆发可以使太阳的无线电波増加几百倍、几千倍甚至上百万倍,而又往往和太阳活动区的“耀斑”爆发有很密切的联系,这样,天文学家就可以仔细地研究太阳耀斑爆发的本质了。特别有用的是,可以预报太阳爆发和太阳爆发对地球的种种影响,及早作好准备。太阳爆发时还产生各种很强的射线和粒子流,幸好我们有大气保护,不致受害,伹是人要飞出大气去,就会有危险。航天飞行员必须去问天文学家“宇宙气象预报”,在最安全时候才能出发。或者带上特殊的“防护伞”,免得被“宇宙雨”给“淋坏”了。无线电波具有一些光波没有的特点,这在探索宇宙奥秘中有特殊的用处,一是它的波长比光波要长100万倍左右,因而一些对光波不透明的宇宙尘埃密集的区域(如银河中心方向),对无线电波却是透明的。这就象你扔一块石子到平静的水面上时,一圈圈的水波在水面上传了开来,当水波遇到一个比波动长度大得很多的障碍物时,水波就被挡住了;假如这个障碍物与水波波动的长度差不多,或是比它小些,那么,水波就会绕过障碍物,在障碍物的后面仍有水波。宇宙尘埃对光波说来,是个庞然大物,而对无线电波却不算太大。另一个特点是,物体必须达到很高的温度才能发光,低于2000°C左右就“看不见”了。然而不管温度多低,只要大于绝对温度零度(-273°C)就能发射无线电波,在广阔的宇宙空间有很多温度很低的物体,我们虽然看不见它们,但它们都能发射无线电波,我们可以用无线电波来研究它。此外,很多天体上发生的一些物理过程在无线电波段“特别有效”,即能发射大量的无线电波。有的射电星系”能发射比我们的银河系强1000万倍的无线电波,使我们能在远离100亿光年的距离上发现它,而用目前最大的光学望远镜却找不到它。天文学家看到很多银河外的星系有旋涡般的样子,象小孩手中玩的风车一样。是不是银河系也是那样呢?要证明这一点非常困难,因为在银河系中有很多尘埃杂质和氢原子等等组成的气体云,它妨碍了天文学家看得更远。但这些气体云的无线电波却帮助了天文学家,揭开了银河旋涡结构的秘密。射电天文学家制造了专门的仪器,来探测银河系中各处氢原子云的分布,利用各个方向上测到的无线电波长的极小变化,就可以知道它相对于我们运动的速度。把这些观测结果和其他研究结果画在图上,就可以清楚地看到,原来银河系至少有三条巨大的旋涡臂,太阳在其中两条之间。来自宇宙的无线电波,还吿诉我们:月亮表面土质是疏松多孔的,这一点已为登月飞行所证实;日冕[miǎn]的温度有几百万度;木星大气中的“打雷”现象;一些“耀星”上产生的大爆发比太阳上的耀斑大1万倍到1百万倍;而一些射电星系上的大爆发,就更是大得无可比拟的了。我们喜欢把光学望远镜比作天文学家的“千里眼”,那么射电望远镜就可比作天文学家的“顺风耳”了。它能“听”到宇宙中无数无线电台——射电源发出的“广播”,现在已经找到几万个这种“电台”,其中大部分还不知道它是什么,被认出来的有超新星的残骸、银河中的星云、一些有特殊外表的河外星云、快速旋转的中子星……。目前已经能“听”到100亿光年远处轻微的声息,也就是说我们今天收到的无线电波是这些天体在100亿年前发出的,今天才到达地球。我们观测的天体越远,我们就可能看到宇宙更早的面貌。这真是比千里眼能看到的还远呢!来自宇宙更遥远更微弱的无线电波,将不断地告诉我们更新鲜、更令人兴奋的宇宙信息!" 宇宙中的星球会相撞吗V5,宇宙中的星球会相撞吗V5如果地球同其他星球靠得很近,同时又是面对面运动的话,也许有可能互相碰撞。靠地球最近的星球当然是月亮,但是它同地球的平均距离就有38万多千米。月球有规则地绕地球运转,不会同地球相撞。太阳离地球更远,平均距离约为1.5亿千米,如果你步行到太阳去,得走3400多年。地球又是规规矩矩地绕太阳公转的,因此根本撞不到太阳上去。至于太阳系的其他行星,太阳的引力迫使它们各就各位,在自己的轨道上运行,相互之间也是不会碰撞的。如果还谈到其他恒星,那就离得更远了。与地球最近的恒星,离我们有4.22光年,这就是说,每秒钟跑30万千米的光线,从那里射到地球上来,也得花4年零3个月。太阳系附近的宇宙空间里,恒星之间的平均距离在10光年以上。所有的恒星运行也都是有规律的,太阳和所有银河系的恒星都围绕银河系中心在旋转,而不是没有规律地横冲直撞。因此在银河系内,恒星之间碰撞的可能性很小。科学家计算过,在银河系里,平均说来,恒星的相碰大约每100亿亿年才会发生一次。太阳系中倒是会发生彗星和行星的相遇、流星的陨落等现象。例如,1910年5月,地球从哈雷彗星尾巴中间穿过;1976年3月8日,吉林地区降落了世界罕见的陨星雨;1994年7月中旬,“苏梅克一列维9号”彗星撞击木星等。这些都是天体与天体的相撞,其中,陨星下落则是经常发生的碰撞现象。关键词:恒星彗木相撞 宇宙中的星球会相撞吗,"宇宙中的星球会相撞吗如果地球同其他星球靠得很近,同时又是面对面运动的话,也许有可能互相碰撞。靠地球最近的星球当然是月亮,但是它同地球的平均距离就有384400公里。太阳离地球更远,平均距离有14960万公里,如果你步行到太阳去,得走3400多年;地球又是规规矩矩地绕太阳公转的,因此根本撞不到太阳上去。至于太阳系的其他行星,太阳的引力迫使它们各就各位,在自己的轨道上运行,相互之间也是不会碰撞的。如果还谈到其他恒星,那就离得更远了。与地球最近的恒星,离我们有4.22光年,就是说每秒钟跑30万公里的光线,从那里射到地球上来也得走4年3个月。单从距离来说,太阳系附近的宇宙空间里,恒星之间的平均跑离在10光年以上。更何况所有的恒星运行也都是有规律的,太阳和所有银河系的恒星都是围绕银河系中心在旋转,而不是没有规律地横冲直闯的。因此在银河系内,恒星之间的碰撞的可能性很小。科学家计算过,在银河系里,平均说来,恒星的相碰大约每100亿亿年才会发生一次。另外,彗星和行星的相遇,流星的陨落,例如,1910年5月地球从哈雷彗星尾巴中间穿过;1976年3月8日吉林地区降落的世界罕见的陨石雨,也是一种天体的相碰,但这种相碰对于行星来说是毫无影响的。" 宇宙中的第一个原子核是什么时候合成的,宇宙中的第一个原子核是什么时候合成的今天人们能够研究的宇宙是从\(10^{-43}\)秒开始的,这个时间称为普朗克时间。在此之前的物理状况目前尚缺乏有效的处理办法。我们所能描述的宇宙历史从普朗克时间开始。这时的宇宙尺度非常小,只有\(10^{-40}\)米,小于任何一个基本粒子,温度则高达1亿亿亿亿开(\(10^{32}\)开)。宇宙从这时开始膨胀,到\(10^{-35}\)秒时,大小达到\(10^{-30}\)米,温度降到10万亿亿亿开(\(10^{29}\)开),进入了一种被称为“过冷态”的状态。从这一点开始到\(10^{-33}\)秒时间,“过冷态”的宇宙发生了一次真空相变,发生了剧烈的暴胀。在此过程中宇宙尺度膨胀了约\(10^{30}\)倍,膨胀速度远远超过光速!经历了暴胀的宇宙却可能还不到一个柚子大(约0.1~1米左右)。这个“柚子”里面充满了电子、中微子等各种粒子及其反粒子。不过由于温度极高,人们今天熟悉的质子、中子等粒子还没能出现,只有组成质子和中子的“积木”,即各种“夸克”和反夸克。随着宇宙继续膨胀,到万分之一秒(\(10^{-4}\)秒)时,宇宙温度降低到1万亿开(\(10^{12}\)开),密度降低到\(10^{15}千克/米^3\)。这时,夸克和其他粒子发生了“退耦”。什么叫退耦呢?原来,自然界有四种基本作用力,即引力、电磁力,和另外两种只有在原子尺度才会起作用的力——“强相互作用力”和“弱相互作用力”。微观粒子间发生的所有相互作用,都可以归入这四种力,传递这些力的媒介分别是“引力子”、“光子”、“胶子”、“中间玻色子”等粒子(称为媒介子),这个过程就好像穿着不同球衣的球队踢着不同颜色的足球。当温度很高时,微观粒子都像精力充沛的球员,不断交换着“球”(媒介子)。这时,“夸克队”的队员既有力气在本队队员之间传递“胶子”来进行强相互作用,也能把光子踢给电子来传递电磁相互作用。但当温度降低以后,“夸克队”就像体力不支的球员,再也没力气把光子传递给电子了,只能在自己球队内部传递“胶子”。于是它们只好退场,不再参与其他力的相互作用,这个过程就是退耦。夸克退耦后,绝大部分夸克和反夸克互相反应而湮灭。极少数幸存下来的夸克在宇宙年龄到达百分之一秒、尺度膨胀到太阳系大小时,每三个一组地结合成了质子、中子等粒子。不过这时,质子和中子还可以通过“弱相互作用”互相转化为对方。直到1秒左右,宇宙温度降到百亿开时,“弱相互作用”退耦,不再参与质子和中子的互相转化,质子同中子的比例才基本固定下来。当时,这些粒子并不能马上合成氦原子核。因为这时宇宙的温度还太高,氦核不能稳定地存在。一直要到3分钟左右,宇宙的温度降到约10亿开时,中子才能和质子反应,形成稳定的氦原子核。第一个原子核的合成就是在这个时刻进行的。因此,科学家常把宇宙的“最初三分钟”看作宇宙化学元素演化的起点。 宇宙中还有别的“太阳系”吗,宇宙中还有别的“太阳系”吗除我们的太阳之外,其他恒星周围是否也存在着行星呢?这是个非常有趣的问题,它直接关系到其他天体上有没有可能存在生命的问题。因为,生命只可能生存在那些围绕恒星旋转,并且具备生存条件的行星上。长时期以来,科学家一直在努力寻找我们太阳系以外的“太阳系”。比较早提到的是距离我们5.9光年的蛇夫座巴纳德星。美国天文学家范德坎普分析了1938年以来有关这颗星的全部资料后,一直坚持认为它周围存在着2颗行星级天体,质量分别是木星的一半和一半多些,也有人认为是3颗行星而不是2颗。当然,反对范德坎普观点的也大有人在。在过去很长一段时间里,不断有消息说,发现某颗某颗恒星周围可能有行星,到了20世纪80年代,这类消息更是接连不断。可是,其中有的被认为可能只是处于演化初期阶段的行星“胎儿”,有的真实性仍有争议,有的则被完全否定了。真正发现太阳系外行星的历史是从1995年开始的,这年的10月,两位瑞士天文学家发现“飞马座51号”星周围存在着一颗行星类天体,它被命名为“飞马5IB”。三个月后,两位美国天文学家发现“室女座70号”星和“大熊座47号”星周围也存在行星类天体,它们分别被称为“室女70B”和“大熊47B”。从那时起到现在,被确认为是太阳系外行星的天体,至少已找到了10颗以上,可说是硕果累累。一个非常值得注意的情况是:这些被认为是行星的天体,比我们原先想象的要复杂得多,它们有的表面温度比较高,有的绕主星的轨道偏心率比较大。可以肯定,这样的行星上是不可能存在生命的。具有重要意义的是,在离我们太阳系不算远的地方,也存在着类似于我们太阳系这样的“太阳系”。因此,我们不难想象,光是在银河系中,就可能存在着为数众多的“太阳系”。关键词:太阳系行星类天体 宇宙到底有多大,宇宙到底有多大提起宇宙的大小来,如果你要问它到底有多大?那么,我们可以说,宇宙是无限大的。正如有人问:天有边吗?我们回答说,天是没有边的。无限大!乍听起来似乎很玄虚,让我们一步步来谈吧。地球对于人说来,可算得是十分巨大的了,地球的平均半径有6371公里,但比起太阳来,它又显得十分渺小。如果太阳是个空心球,在它肚里可以装下130万个地球。然而太阳又只不过是“银河系”中一颗普通的恒星。庞大的银河系里,大约有1000多亿颗象太阳这样大,甚至比太阳更大的恒星。也许你认为,不会有比银河系更大的了吧!其实不然,天文学家用巨大的望远镜,已经发现10亿多个和银河系类似的恒星系统,名叫“河外星系”,而且还有更多更遥远的河外星系没有发现哩!所有这些星系,都是在一个更加巨大的集团——“总星系”里面。尽管现代最大的天文望远镜,已经能够看到远离我们100亿光年以上的星系,但是仍然还没有超出这个总星系的范围。那么总星系多大呢?现在我们还不知道它的边缘在哪里,中心在哪里。就是将来科学家找到了总星系的边界以后,仍然没有到达宇宙的尽头;因为在总星系之外,肯定还会有别的天体和天体系统,只不过人类现在还没有发现罢了。你说宇宙能不算是无限大吗?不但如此,宇宙的“寿命”也是无始无终的,它没有开始的一刻,将来也永远没有消灭的一天。当然,依靠人的智慧和劳动,随着科学技术的发展,人类将能逐步逐步地看到更深更远的宇宙空间。 宇宙射线是什么东西,宇宙射线是什么东西大自然向我们展示了五光十色的复杂景象,各式各样从空间深处投向地球来的射线,给我们带来了探索宇宙奥秘的钥匙。宇宙射线同从天体传来的可见光线不同,是一种人眼看不见的射线。进入地球大气以前的宇宙射线,称为原始宇宙线。它们是由各种元素的原子核构成的粒子流,其中主要是氢原子核,约占87%;其次是氦[hài]原子核,约占12%;此外,还有氧、氮、铁、钴、镍、碳、锂〔lí〕、钡〔bèi〕、硼等元素的原子核;甚至还探测到含量极少的铀原子核。原始宇宙线粒子,它的能量平均比光子大得多,它的速度和光的速度相接近。它们从四面八方闯到地球上来。在地球大气边缘每平方厘米的面积上,每秒钟大约穿过一个原始宇宙线粒子。现在,已经探测到了比约等于3电子伏可见光线的能量大几千亿亿倍的原始宇宙线粒子(它们的最高能量达1万亿亿电子伏)。一般情况下,原始宇宙线粒子具有的能量为10亿电子伏。原子弹爆炸时原子的能量为1千万电子伏。总的说来,原始宇宙线给地球带来的能量,和银河系全部恒星给地球带来的能量差不多。原始宇宙线粒子闯进地球大气以后,与空气分子中的原子核相碰撞,产生电子、正电子、光子、介子和超子等基本粒子,失去了很多能量,这就变成为次级宇宙线。现在,大多数科学家都认为,原始宇宙线是在我们银河系里形成的。具有强大磁场并快速自转的中子星和磁变星,以及超新星的爆发,都可能是产生原始宇宙线粒子的源泉。原始宇宙线粒子在漫长的时间过程中,在银河系里游荡,在星际磁场和恒星磁场中被加速而取得了巨大的能量,沿着十分曲折迂回的路线,在银河系里积聚起来,遍布在银河系的各个角落。研究宇宙射线,不仅和星际磁场以及恒星的变化发展研究密切相关,并且宇宙射线也是最强大的天然高能基本粒子源,对于原子核物理研究也十分重要。正电子和介子等新的基本粒子,就是在研究次级宇宙线时才第一次发现的。现已查明太阳有时发出低能宇宙射线。所以应当研究这种射线对有机生命的作用,以估计它在航天飞行中对人的影响。另外,由于高能辐射线能使生物遗传基因发生改变或受到破坏,会引起生物变异。因此,宇宙射线对地球上的生物演化和生态平衡,具有重大作用。甚至有人提出来一个大胆有趣的猜想,认为地球上恐龙的灭绝,可能会与超新星爆发引起的宇宙射线突然增强所造成的影响有关。因此,宇宙射线的探测和研究,对于天文学、物理学以及生物学等这些领域,都具有非常重大的科学意义。 宇宙是什么组成的,"宇宙是什么组成的宇宙是物质的,宇宙间到处充满运动着的各种形态的物质。我们居住的地球是太阳的一个大行星。太阳一共有九个大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了大行星以外,还有40个卫星(包括月亮),为数众多的小行星、彗星和流星体等。这些天体组成了我们的太阳系,它们都是离我们地球较近的,是人们了解得较多的天体。那么,除了这些以外,无限的宇宙空间还有一些什么呢?晴夜,我们用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星,绝大多数是恒星。恒星,就是象太阳一样本身能发光的星球。我们银河系就有一千多亿颗恒星。恒星与恒星之间有很大的差别,在宇宙空间,有着各种各样的恒星。有的星星很亮,光度比太阳大上百倍到一万倍,这种星叫巨星,有的星的光度比太阳亮上万倍到几百万倍,叫做超巨星。光度小的星叫矮星,有的矮星光度小到只有太阳的几万分之一。超巨星也不愧是恒星世界的“巨人”,它们的体积非常庞大,有的“巨人”甚至比太阳系中木星绕太阳运行的轨道还要大。恒星世界的“侏儒”[zhūrú身材矮小的人]却要算白矮星了,有的白矮星甚至只有地球的几十分之一大。不过白矮星有一个奇特的性质,它上面的物质特别“重”。白矮星上面1立方厘米的物质就有几十公斤、几吨甚至上千吨“重”呢!不过,它比起中子星来,那就不是什么“侏儒”,而是一个“巨人”了。中子星是1967年发现的一种恒星,别看它很小,半径只有10公里左右,可是它上面的物质“重”到白矮星也比不上。中子星上面1立方厘米的物质要1万艘万吨级的轮船才能拖得动。中子星还不停地发出脉冲,一秒钟可多到几十个脉冲。一秒钟发出的能量大得惊人,相当于全世界15亿年内的用电量。这种星现在已发现了三百多颗。恒星也常常爱好“群居”,天上有很多一对对的星星“紧紧地”靠在一起的,按照一定的规律互相绕转着,科学上称它们为双星。大约有二分之一的星星都过着这种“成双成对”的生活,更有一些称作聚星的系统,那就是3颗、4颗或更多颗恒星聚集在一起。有时有十多颗,甚至成千上万颗星聚集在一起,形成一团星,这就是“星团”。银河系里就已发现一千多个这样的星团,还有很多没有发现的,估计也有一万多个。在恒星世界中还有一些亮度会发生变化的星——变星。它们有的变化很有规律,有的没有什么规律。现在已发现了两万多颗变星。有时候,天空中会突然出现一颗很亮的星,它的亮度变化非常突然而且剧烈,在两、三天内,会突然变亮几万、几十万甚至几百万倍,自古以来,人们称它们为新星(中国古代也叫“客星”或“暂星”),其实新星并不是“新”的星,也不是天空中的“客人”只不过在它们变得更亮以前,都是一些很暗的,也很平常的星,而没有引起人们的注意罢了。还有一种亮度增加得更厉害的恒星,会突然变亮几千万甚至几亿倍,这是“超新星”。早在公元前我国就有关于新星和超新星的记载,汉代以后记载更多了,据目前整理出来的就有90颗左右。此外,天上还有不少年轻的、很不稳定的星,甚至还发现不少似星非星的天体呢。除了恒星之外,还有一种形状象天空中的云雾似的天体,并由此得到了“星云”的名称。不过,只有极少数星云在我们银河系内,这种星云由极其稀薄的气体和尘埃组成,形状很不规则,我们称它们为银河星云(也叫河内星云),如有名的猎户座星云。银河星云中有一种很奇特的行星状星云,因为比较小,所以只有在望远镜中能见到,它们好象一个圆形的或者扁平的淡淡发光的圆盘,和遥远行星很相象;它们是很稀薄的气壳,因为受到星云中心的暗弱而温度极高(表面温度5?10万度)的恒星——星云的核的照射而发光。极大部分星云,实际上并不是“云”,它们和银河星云是截然不同的两种“星云”,它们是一些同我们银河系一样的星系,只因为离我们太远了,所以看上去象云雾般的形状,我们称它们为河外星系(也叫河外星云),这种河外星系,已发现了10亿个以上了,著名的仙女座星云就是河外星云,我们肉眼可以看得见。星系也爱好“群居”,常常几个、十几个聚集在一起,我们称它们为双重星系或多重星系,有时几十个星系,甚至几千个星系聚集在一起,构成了星系团。60年代以来还找到一种象星星一样的光点,但它的光度和质量又和星系一样,我们叫它类星体,现在也已发现了1500多个这种天体。在没有恒星又没有星云的广阔的星际空间里,还有些什么呢?是绝对的真空吗?当然不是。那里充满着一种叫做星际物质的弥漫介质。是由星际气体和星际尘埃组成的。星际物质的密度非常稀薄。此外,在广阔的星际空间里还存在有宇宙线和极其微弱的星际磁场。所有这些天体并不是孤立地存在的,也不是死的、固定不变的东西,而是不断地运动、变化和互相转化的东西。恒星不断向宇宙空间喷射物质,转化为星际介质,星云、星际介质又在漫长的岁月中凝聚成恒星……宇宙是无限的,人类对宇宙的认识也是无限的。随着科学技术的发展,新的天体类型正在被不断地发现。可以肯定,将来我们会发现更多的,各种各样的天体,一定能认识它们的起源和演化的过程。" 宇宙是由什么组成的,宇宙是由什么组成的我们居住的地球是太阳系的一颗大行星。太阳系一共有9颗大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了大行星以外,还有60多颗卫星、为数众多的小行星、难以计数的彗星和流星体等。它们都离我们地球较近,是人们了解得较多的天体。那么,除了这些以外,茫茫宇宙空间还有一些什么呢?晴夜,我们用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星,它们绝大多数是恒星,恒星就是像太阳一样本身能发光的星球。我们银河系就有1000多亿颗恒星。恒星常常爱好“群居”,有许多是“成双成对”地紧密靠在一起的,按照一定的规律互相绕转着,这称为双星。还有一些是3颗、4颗或更多颗恒星聚集在一起,称为聚星。如果是10颗以上,甚至成千上万颗星聚集在一起,形成一团星,这就是星团。银河系里就已发现1000多个这样的星团。在恒星世界中还有一些亮度会发生变化的星——变星。它们有的变化很有规律,有的没有什么规律。现在已发现了2万多颗变星。有时候,天空中会突然出现一颗很亮的星,在两三天内,会突然变亮几万倍甚至几百万倍,我们称它们为新星。还有一种亮度增加得更厉害的恒星,会突然变亮几千万倍甚至几亿倍,这就是超新星。除了恒星之外,还有一种云雾似的天体,称为星云。不过,只有极少数星云在我们银河系内,这种星云由极其稀薄的气体和尘埃组成,形状很不规则,我们称它们为银河星云,如有名的猎户座星云。极大部分星云,实际上并不是云,它们是一些同我们银河系一样的星系,只因为离我们太远了,所以看上去像云雾般的形状,我们称它们为河外星系,现在已发现1000亿个以上的星系,著名的仙女座星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系。星系也爱好“群居”,常常几个、十几个聚集在一起,我们称它们为双重星系或多重星系,更多的星系聚集在一起,则构成了星系团。20世纪60年代以来,天文学家还找到一种在银河系之外的像恒星一样的天体,但它的光度和质量又和星系一样,我们叫它类星体,现在也已发现了数千个这种天体。在没有恒星又没有星云的广阔的星际空间里,还有些什么呢?是绝对的真空吗?当然不是。那里充满着非常稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙线和极其微弱的星际磁场。随着科学技术的发展,人们必定可以发现越来越多的新天体。关键词:宇宙太阳系恒星星团河外星系星系团类星体 宇宙的膨胀有中心吗,宇宙的膨胀有中心吗天文学家据以判断宇宙膨胀的观测是在地球上进行的,由此看到四面八方的星系都在远离我们而去。那是不是像节日燃放的礼花从一点炸开那样,意味着地球处于膨胀宇宙的中心呢?自从哥白尼日心说取得胜利以后,地球是宇宙中心的观点早已风光不再。现代天文观测表明,我们的太阳只是处于银河系外围的一颗十分普通的恒星,而银河系也不过是宇宙间千亿星系中毫不出众的一员。一切迹象都支持人们所称的“平凡原理”,又称哥白尼原理,即人类在宇宙中并不处于任何特别的地位。宇宙是没有中心的,一定要说有中心的话,那就处处都是中心。如果其他星系存在智慧生命,那么他们也会发现周围的星系,包括人类所在的银河系,正在远离他们而去,也同样会得出宇宙正在膨胀的结论。这是因为宇宙膨胀并不像礼花爆炸那样有一个中心(礼花爆炸的中心就是炸点),而是像均匀吹胀的气球表面那样,每个地方都是膨胀的中心。为了便于理解,我们可以在气球上画上若干彩色的点,把每个点看作一个星系。当气球被吹胀时,每个点都会看到邻居离自己而去,而且正如哈勃观测到的星系那样,距离自己越远的点,远离的速度越快。也就是说,每个点都可以看作膨胀球面的中心。有人会问,气球的中心难道不就是膨胀中心吗?这里要指出,那只是球面的曲率中心而已,在用二维球面所作的这个比喻中,它已经不属于代表宇宙的这个球面了。为了避免误解,我们不妨把气球改为一张曲率半径无限大(即平的)橡皮膜(最近的观测表明,实际宇宙更接近这种情况),将它四面拉伸时,上述现象仍然成立,而所有的膨胀中心却都在平面之内了。为了简单起见,我们甚至可以把二维的橡皮膜改为一维的橡皮筋。你可以亲自做实验试一试,看上面所有的结论是不是还成立。 宇宙辐射对航天员有什么危害,宇宙辐射对航天员有什么危害在地球上空,太阳是个巨大的辐射源,它每时每刻都在向地球辐射出大量的能量。太阳辐射中可见光和红外光占了总量的90%以上,它供给地球以热量,也是各种航天器的主要能源。太阳辐射的紫外线、X射线和γ射线,尽管在其辐射总量中所占的比例很小,但它对人体安全和物质材料,均有很大的危害性。好在地球大气层上部的电离层和臭氧层,都对它们有阻挡的作用,因而在地面上总是很安全的。但在地球大气层外的太空里,航天器完全暴露在太阳的辐射之下。因此,航天器的结构材料会快速老化,电子器件会加快失灵,更重要的是,航天员的健康可能会受到严重损伤。宇宙辐射如若作用于人体,将使人体细胞中的原子产生电离效应,使机体分子、细胞、组织结构受到损害,失去原有的生理功能。辐射对人体的损伤可分为急性损伤和慢性损伤两种。急性损伤也就是人们常听说的辐射病,它是在短时间内受到大剂量辐射造成的,人会出现白细胞、血小板剧烈减少,并致人死亡;慢性损伤经过治疗和脱离辐射环境后,可以恢复健康。航天员在舱外活动时所穿的航天服,具有防护辐射的功能;在出舱前,航天员也可以服用一些防辐射的药物,这对预防辐射病都是有效的。但随着载人航天活动范围的扩大,飞行轨道越来越高,可能受到的辐射强度也越来越大,因此不断研究辐射病的防治,仍是航天医学的一个重要课题。关键词:宇宙辐射辐射病航天医学 宇宙飞船和航天飞机有什么区别,宇宙飞船和航天飞机有什么区别宇宙飞船和航天飞机都同属于载人航天器,也就是说,它们都能保障航天员在太空中生活和工作,并最后平安返回地面。但是,它俩之间有什么区别呢?先说宇宙飞船吧。宇宙飞船实质上就是载人的卫星。既是卫星,它就有许多与卫星相同的系统,除结构、能源、姿控、温控外,还有遥控、遥测、通信、跟踪等无线电系统。但因它又是载人的,因而就有与卫星不同的系统,包括应急营救、返回、生命保障等系统,以及交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。宇宙飞船通常由三大部分组成。一是返回舱,除供航天员乘坐外,也是整个飞船的控制中心;二是轨道舱,这里装备有各种实验仪器和设备,是航天员在太空的工作场所;三是服务舱,装备有推进系统、电源和气源等设备,对飞船起服务保障作用。由于宇宙飞船源于卫星,其体积和重量都不能很大,船上携带的燃料和生活用品都是有限的,因此飞船每次只能乘载2~3名航天员,在太空中的停留时间也只能是短短的几天。在20世纪60年代至80年代,前苏联和美国都研制了好几种宇宙飞船,把航天员送上了地球上空甚至到达月球。现在,俄罗斯的“联盟号”宇宙飞船仍在服役使用。再说说航天飞机。航天飞机的外形类似普通大型飞机,由机头、机身、机尾及两个三角机翼、垂直尾翼构成。机头是航天飞机的驾驶舱,航天员在这里控制飞机的飞行。机身是飞机的大货舱,有一节火车厢那样大,可装20~30吨的货物,机械手可伸到15米远的地方,把十几吨的卫星抛入太空,或把在太空有故障的卫星捉住,送入货舱。机尾是航天飞机的主发动机。它们两侧有两个对称细长的固体燃料助推器,下方还有一个巨大的楔形推进剂外储箱。航天飞机垂直发射起飞,上升到一定高度以后,将使用过的助推器和外储箱卸掉,靠主发动机进入近地轨道。完成任务后重返大气层,像飞机一样滑翔到预定的机场。助推器坠落在洋面上,可回收再用20次。而航天飞机返回地面后,经过检修也可重复使用100次。从1981年至今,美国已有五架航天飞机在太空遨游,完成了95架次的飞行。它的每次航行,最多可载8名航天员在太空呆上7~30天。通过对宇宙飞船和航天飞机的简单介绍,我们可以知道,宇宙飞船是一次性使用的,乘员少而且飞行时间短;而航天飞机是可重复使用的,与宇宙飞船相比,乘员更多,而且在太空中的时间更长,因此可以在太空中干更多的事情。关键词:载人航天器宇宙飞船航天飞机 小行星会撞上地球吗,小行星会撞上地球吗轨道与地球轨道相交的小行星称为近地小行星。直径1千米以上的近地小行星可能对地球产生重大威胁,6500万年前的生物大规模灭绝事件可能由一颗直径10千米左右的小行星撞上地球造成。现在已经确定轨道的、直径大于1千米的近地小行星约有2000颗,它们存在撞上地球的可能性。据估计,这样的碰撞事件平均50万年发生一次。小行星掠过地球的机会就更多了。2011年,直径400米的小行星2005YU55就曾在与地球相距32.5万千米处掠过。因此,美国航空航天局喷气推进实验室于1995年启动了近地小行星跟踪计划(英文名为NEAT),来监视这些可能的威胁。喷气推进实验室把观测数据公开到网上,有兴趣的朋友也可以登录网址http://neat.jpl.nasa.gov,为消除来自太空的威胁尽自己的一份力量。 小行星是怎样发现的V5,小行星是怎样发现的V5科学家在研究太阳系里各个行星的轨道时,发现了一件有趣的事,他们发觉,行星并不是随随便便散居在太空中的,而是像“玩”数学游戏似的有规律地分布在太阳的周围。游戏规则是什么呢?取一列数字:3612244896…其中每一个数恰好是前一个数的2倍;在这一列数字的最前面添个0,然后给每个数都加上4,就得到另一列数字:4710162852100…再将这些数都除以10,就得到用天文单位表示的各个行星与太阳的平均距离:0.40.71.01.62.85.210.0…水星金星地球火星?木星土星……这是德国天文学家波得研究了提丢斯的发现,公布了这个定则,被称为“提丢斯一波得”定则。根据“提丢斯一波得”定则,火星和木星的轨道之间应该还有一颗行星,它“躲”到哪儿去了呢?许多天文学家都把望远镜指向那一片太空。1801年1月1日夜里,这个“躲”着的行星,终于被一位意大利的天文学家皮亚齐“捉”着了。人们给这个新行星起个名字,叫做谷神星。发现了期望中的新行星,天文学家们一面感到很高兴,一面也感到有些失望。因为这个行星小得出奇,直径只有770千米,还不到月亮直径的四分之一。它只能算是一个很小的行星——小行星。大约过了一年的时间,1802年,业余天文爱好者德国医生奥伯斯,又发现了第二颗小行星——智神星。智神星比谷神星还要小,它的直径还不到500千米。当智神星发现的时候,这的确使当时的天文学家感到惊异。因为他们原来只想找到一颗行星,而现在却找着了一双。会不会有第三颗、第四颗小行星呢?事实也正如人们所猜测的那样,两年后的1804年,人们又发现了第三颗小行星——婚神星;1807年,又发现了第四颗小行星——灶神星;后来又发现了第五颗、第六颗小行星……在整个19世纪,天文学家发现的小行星在400颗以上。到了20世纪,小行星的发现越来越频繁了。为了观测和研究起来方便,人们给这些已发现的小行星一一加以编号。到目前为止,像这样已经注册编号的小行星就有8000多颗。但是,应该说已经发现的小行星还只是所有小行星中的少数,科学家大致估算了一下,小行星总数在50万颗左右。小行星除了最初发现的几颗以外,都小极了,它们的直径大都只有几百米到几十千米,亮度也不大。在这些小行星中,只有第4号小行星“灶神星”可以用肉眼看到。有人估计过,全部小行星的总质量,大约不会多于地球质量的万分之四。我们知道,大行星的形状都是近乎圆球形的。但是,小行星的形状却非常不规则。这些奇形怪状的小不点,也像九大行星那样,一刻不停地绕着太阳转圈圈呢。关键词:小行星提丢斯—波得定则 小行星是怎样发现的,"小行星是怎样发现的一百多年前,科学家研究太阳系里各个行星的轨道,发现了一件有趣的事。他们发觉:行星并不是随随便便散居在太空中的,而是非常有“秩序”地按着某种定律分布在太阳的周围;它们几乎象排过队似的,彼此之间的距离都有一定的比例。可是,从火星到木星的轨道,却把这个“秩序”打乱了。火星离开木星相当远,根据行星的分布“规律”,这中间应该有一个行星。然而,天文学家却没有发现在火星和木星之间,有什么行星。这使天文学家们感到很奇怪,但大家认为,在火星和木星之间,肯定是有一个行星存在着的。如果找不到它,那么,它一定“躲”起来了。1801年1月1日夜里,这个“躲”着的行星,终于被一个意大利的天文学家皮亚齐在天文望远镜里“捉”着了。人们给这个新行星起个名字,叫做谷神星。天文学家们一面感到很高兴,一面也感到有些失望。因为这个行星出奇的小,直径只有770公里,还不到月亮直径的四分之一。它只能算是一个很小的行星——小行星。大约过了一年的时间,1802年,业余天文爱好者,德国医生奥伯斯又发现了第二个小行星——智神星。智神星比谷神星还要小,它的直径还不到500公里。当智神星发现的时候,这的确使当时的天文学家感到惊异。因为他们原来只想找到一个行星,而现在却找着了一双。“会不会有第三个、第四个小行星呢?”科学家们都这样猜想。事实也正如人们所想的那样。过了两年,1804年,人们又发现了第三个小行星——婚神星。1807年,又发现了第四个小行星——灶神星。这样约莫过了40年,天文学家又发现了第五个小行星。第二年,又发现了第六个。在整个十九世纪,天文学家发现的小行星在400个以上。到了二十世纪,小行星的发现愈来愈频繁了。到现在为止,天文学家发现的小行星已经有二千个以上。为了称呼的方便,人们给这些小行星一一加以编号,最先发现的谷神星为1号,依次类推。但是,应该说所有已经发现的小行星还只是少数,因为小行星多极了。科学家认为在现代天文望远镜中已经发现的小行星,还不到小行星总数的千分之几。小行星除了最初发现的几个以外,都小极了,它们的直径大都只有几百米到几十公里。亮度也不大,在这些小行星中,只有第4号小行星“灶神星”可以用肉眼看到,其余都看不见;而且大部分小行星连中型天文望远镜也看不见,只有靠照相来帮忙,因为它们实在太小了。1937年发现的一个赫梅斯小行星,它的直径甚至还不到1公里。因此到目前为止,已发现的小行星,总质量与地球质量比较起来是很小的;有人估计过,全部小行星的总质量,大约不会多于地球质量的万分之四。几个大行星的形状都是圆球形的。但是,这些小行星的形状有的却非常不规则。人们不禁要问:在火星和木星的轨道里,为什么会有这么许多奇形怪状的小行星呢?天文学家曾经为这件事做过一些研究的工作。有的认为:在火星和木星之间本来是有一个大行星的,但不知为了什么原因,也许是跟一个什么星相撞了,这个行星爆裂了,现在的小行星,可能就是这个行星的残体。也有人认为:在火星和木星之间,本来就有一些星际物质可以凝聚成为一个大行星的;但是这些物质凝聚得不够结实,结果就分裂成为许多小行星了。在发现小行星的工作中,我国天文工作者也作出了不少贡献。在已编号的2000多个小行星中,有一颗名叫“中华”的第1125号小行星,是由我国天文学家张钰哲于1928年发现的。但由于当时我国没有光力较大的天文望远镜,以至无法继续追寻而“失踪”了20多年,直到1957年10月才由紫金山天文台重新观测到它。解放以后,我国天文事业获得了新生,有了强光力的天文望远镜,因而不但找回了“中华”号,而且从1954年秋天起我国紫金山天文台已先后发现了四百多颗小行星。其中,1977年有4颗新的小行星曾在国际上得到正式编号,分别被命名为“张衡”、“祖冲之”“一行”和“郭守敬”,以纪念我国古代著名的天文学家。1979年下半年又有四个由我国发现的新小行星,被正式编号命名:第2027号小行星命名为“沈括”;第2045号小行星命名为“北京”;第2077号小行星命名为“江苏”;第2078号小行星命名为“南京”。前两颗是在1964年发现的;后面两颗分别在1974年和1975年发现,都经过多次观测,并计算了它们的轨道。另外,最近又有五颗由紫金山天文台发现的小行星,被国际上正式编号和命名。它们是2085号“河南”,2162号“安徽”,2169号“台湾”,2184号“福建”,2185号“广东”。还有一些小行星,计算好它们的轨道后,再经过两次以上的冲日观测,就将得到正式的命名。" 小行星是怎样命名的,"小行星是怎样命名的在所有天体中,只有小行星是可以由发现者提议命名,并且最终为世人公认的。小行星的命名过程就像我们给家里新生的小猫起名字,见下表: 步骤猫的主人天文学家1 猫生了小猫 发现了新小行星 2 给小猫临时起个名字,比如“小黑”等 小行星获得年份、字母和数字组成的“暂定编号”3 如果小猫能健康成长 如果小行星能再被观测到至少两次,使得轨道可以被准确测定 4 考虑一个永久的名字(当然,一般就是临时名字,因为已经叫顺口了) 轨道被测定的足够精确之后,小行星获得一个正式的数字编号,发现者提出命名申请5 家人和朋友都接纳了这个永久名字 命名申请被国际天文学联合会采纳,正式使用比如紫金山天文台在1955年发现了一颗小行星,首先通报给国际天文学联合会小行星中心,获得了临时编号1955DA,其后经过20年的努力,又在1965年和1975年观测到了它的另外两次回归,也分别获得临时命名1965YN和1975SD。当精确测得它的轨道后,获得一个正式编号2197。紫金山天文台将一份命名申请和一段说明提交国际天文学联合会小天体命名委员会,申请将它命名为“上海”。这个委员会由来自世界各国的15名天文学家组成,命名申请必须由他们全票赞成才能算通过。命名申请通过后,被刊登在国际天文学联合会小行星中心每月发布的《小行星公报》上,这样,小行星2197“上海”星的名字就正式被全世界确认了。中国人按这种程序命名的第一颗小行星是天文学家张钰哲在1928年发现的“中华”星,编号是1125号。" 已发现的最远的河外星系有多远,已发现的最远的河外星系有多远太阳是银河系里的一颗普通的恒星,而银河系就像是宇宙中的一个小小的岛屿。在茫茫的宇宙空间,有无数的像银河系这样的“岛屿”,它们就是河外星系。天外有天,宇宙之大是我们难以想象的。人类在强烈的求知欲的驱动下,一直注视着遥远的星系,试图撩开河外星系神秘的面纱。随着人类观测手段的增强,我们对宇宙的观测视野在不断扩大。最先被我们认识的河外星系有大麦哲伦云和小麦哲伦云。16世纪初,葡萄牙人麦哲伦率船队环球旅行,在到达南美洲南端的一个海峡时,在南半球的星空中,发现了天顶附近的两个大星云。因为这是两个离我们最近的星系,所以肉眼也能看清。后来,人们在北半球,用望远镜看到了著名的仙女座大星云,它距离我们220万光年。到了20世纪70年代,人们有了射电望远镜,天文观测的视野更加广阔,可以看到离我们100亿光年远的星系,并发现了宇宙中存在着千姿百态、形状各异的星系。它们有的如旋涡,有的如棒槌,还有的呈不规则的形状。自从太空望远镜——哈勃望远镜上天之后,它带给我们许多遥远星系的信息。1998年10月,哈勃望远镜朝着比以前更远的空间和时间望去,发现了有可能存在的120亿光年外的星系。这些星系是在宇宙刚诞生后不久形成的。时光飞逝,进入了20世纪末,科学技术的不断进步,使我们拥有了一种叫“亚毫米共用辐射热测定仪阵列”的新型摄像仪,它使我们能更加深入地搜索遥远的宇宙空间并拍摄下它们的图像,清晰地分辨出掩藏在宇宙尘埃后面的星系。不久前,在美国夏威夷凯克天文台工作的科学家向世界.宣布,他们在室女星座方向,距地球140亿光年的地方,发现了一个极暗的星系,这是人类目前所发现的距地球最远的天体。关键词:河外星系 我们是怎样知道火星上的情况的,"我们是怎样知道火星上的情况的火星是一颗火红色的行星,点缀在夜空的天幕上,很容易引起人们的注意。如果你留神观测它,它缓慢地在众星之间穿行,荧荧[yíng]如火,亮度常有变化;而且在天空中运行,有时从西向东,有时又从东向西,使人迷惑,所以我国古代将它称为“荧惑”。古代欧洲,把它当做战神星。因为它那火红的颜色似乎象征着战争的灾难,未免令人恐惧。一直到近代,火星始终是令人深感兴趣的。这颗行星离地球很近,有许多地方同地球相似。1877年,意大利米兰的天文学家斯基亚巴雷里在望远镜里观测火星时,他看到了一些条纹,好象是有规则的“运河”。从这以后,有许多人纷纷进行探测。美国天文学家洛威耳在亚利桑那州建造了一座天文台,专门研究火星。他发表了许多报告,绘制了详细的火星运河图。火星也是一个固态的行星,比地球略小。它自转一周是24小时37分钟,它的一天比地球上的一天只长41分钟。火星上同样有四季变化,两极覆盖着皑皑白色物,叫做极冠。这极冠,从春到夏会慢慢消融缩小。有一段时期,有人甚至想象,火星上有着极聪明的人类,具有高超的技术,建造了巨大的引水工程,灌溉广大的农田,等等。可是自从本世纪初期,口径较大的望远镜相继建造以来,在大望远镜里,运河网不是更淸晰,而是没有了,变成一些杂乱无章的斑点。本世纪六十年代中,宇宙飞船开始去拜访火星。到1980年,已有近二十艘航天飞船去火星作过科学探测。其中要算197]年美国的“水手9号”环绕火星所作的飞行,拍摄的照片最多。1976年又有“海盗”1号和2号在火星表面着陆,作了进一步的实地考察。火星的秘密,终于通过人类的实践而初步揭开了。电视传真送回来的大量照片和信息告诉我们:火星原来并不象人们所曾经想象的那样美好,那里遍地荒凉,全是赤红色的不毛之地。在小望远镜里造成错觉的运河,其实是一些峡谷、裂缝、积成长条的尘土和偶然排列成线的环形山或斑块而已。火星表面非常干燥。航天飞船发回的照片显示出火星面上是一片红褐色的大地。笼罩在大地上的是粉红色和橘黄色的天空。这因为满布在火星上的土壤和尘埃微粒一直随风飘荡,直到约四十公里的高空,漫射着太阳光的缘故。这真是一幅天外奇景。正是由于这个原因,从地球上看火星,总是红橙橙的。强烈的大气对流,使得火星上除了经常刮风以外,还不时发生所谓尘暴,就象地球上发生的大风暴。最厉害时,甚至会席卷整个火星表面。显著的极冠,春夏季节会逐步向两极收缩。事实上,它并非厚实的坚冰或积雪,只不过是一层薄薄的冰屑,它是由二氧化碳干冰和水汽的结晶两者混合组成的,温度一般在-70?-139℃。“水手号""探测器测得的一次最低记录是-222°C。不过,在夏季,火星受到阳光直射的赤道带,温度往往超过20℃,午后最高可达30°C,但由于火星导热、蓄热的能力很差,即使在这里,太阳下山后,温度也就迅速下降。夜间仍然非常冷,到黎明前已降落到-80℃了。但是在火星上只要挖到半米深的地下,就不存在温度的日变化了。火星上的大气,不象地球上那样稠密。仪器所测得的火星大气压力,还不到地球大气压力的1%。它的成分几乎全由二氧化碳气体组成,要占到95%。此外,除了氮气和氩气外,各式各样微量的气体倒有三十多种。氧气成了一种稀罕的稀有气体。大气中的水蒸气更加稀少,平均约为大气总量的0.01%。火星表面上的水虽然少得这样可怜,但在历史年代里却远不是这样枯旱的。出乎人们意料之外,那里竟有不少干涸了的河床。它们已经滴水不存可是仍然弯弯曲曲,枝脉丛生,有的还突出着一些孤岛和沙洲,同地球上的河流相仿佛。最大的一条长1500公里,宽达60公里以上。这简直象个海了。有人认为火星上仍有着相当多的水,透过地表,凝结在火星的土层之中。另外,火星上也有许多环形山,跟月面相似,只不过数上比较少。南半球大大小小的环形山大多是在火星形成的初期,由大陨石的撞击产生的北半球的环形山少一些,大部分是死火山。最大的一个起名叫奥林匹斯山,直径有600公里,可以容纳上海到南昌那样大的一块地方。在它中心部分,存在着一个直径80公里的往日的熔岩出口。大火山峰顶高26公里,比地球上的珠穆朗玛峰还要高出三倍!科学家们推断,在火星地质史上火山活动是十分活跃的。它们爆发时喷射出来的水蒸气和二氧化碳气体,数量一定非常庞大。这些水蒸气凝结以后,会覆盖火星表面厚达20米以上。" 我们能在火星上生活吗#,我们能在火星上生活吗#地球是人类的摇篮,但是人不能永远生活在摇篮里,他们不断地争取着生存世界和空间,起初小心翼翼地穿出大气层,然后就是征服整个太阳系。——[俄]齐奥尔科夫斯基“登火”新思路人类自身怎样才能登上火星呢?载人火星飞行乃是航天史上空前的壮举。宇航员往返火星一次,至少需要2~3年。就算只有两名宇航员在火星上着陆,预计飞船、燃料、给养的总重量也将超过1000吨。显然,这是当今的任何运载工具都无法胜任的。实施载人火星飞行必须要有新的思路。有一种思路是“兵马未动,粮草先行”。也就是说,在宇航员出发之前,先将载人火星飞行员所需要使用的多种飞船、设备、燃料、给养送上太空。例如,可以在宇航员启程前4年,先把所需的全部物资陆续送入环绕地球运行的轨道,并在地球轨道空间站上组建一支“太空帆船队”,担任前往火星的运输任务。当“太空帆船队”把全部货物送到火星附近,贮存在环绕火星运行的圆形轨道之后,宇航员便开始登船远航,奔赴火星的旅途至少要花6个月的时间。于是,后到的“兵马”——宇航员便和先来的“粮草”——物资设备在火星轨道站上会师了。选定令人满意的着陆地点之后,宇航员便乘坐火星着陆器进入火星大气层,降落到火星表面预定的着陆地点。他们驾驶火星车四处考察,完成预定任务之后,便登上由着陆器带来的小型上升飞船离开火星,进入火星轨道,与轨道站会合、对接。接着,他们便在空间增压舱中等待返回地球的最佳时机。一旦时机到来,他们就乘坐由火星轨道站改装的小型运输飞船,离开火星开始返航。到达地球附近时,再换乘载人飞船进入地球大气层,最后降落到预定的海域或陆地上。未来的载人火星飞行或许会采用更聪明更先进的方案,只要人类文明在继续发展,“登火”之梦实现的那一天就必将到来。然而,所有这一切与人类更远大的目标相比,都还只是万里长征走出的第一步。奇思妙想改造火星美国作家金?史丹利?罗宾逊的火星三部曲是一部广受好评的科幻小说,这是一部具体描绘人类将如何改造火星的史诗性巨著。三部曲的三个书名《红火星》、《绿火星》、《蓝火星》,实际上是分别以三种不同颜色的火星来代表改造火星的进程。红色是火星荒无人烟的地表本色,绿色是人们引入大量植被后火星的颜色,蓝色是人们开发水资源在火星上造出大片海洋之后火星的颜色,此时,火星已经被改造得完全适合人类居住了。这可以说正是我们现实生活的折射。从科学家到天文爱好者、科幻迷,都有一个大胆的设想:人类不仅是去火星旅游、建设太空基地,还要将火星表面和大气变得像地球一样。比如,许多科学家都谈到过,如果能将火星的大气层变得更加稠密,升高火星的温度,未来的人类就极有可能在火星上建造新的家园。用美国国家航空航天局一位专家的话来说,一旦火星有了稠密且温暖的大气层,火星土壤中的冰就会融化,地球的植物就能移植到火星,制造出适合人类的氧气,火星的大气层就会变得跟地球一样。但是,也有不少学者对改造火星这个看来还比较久远的计划持反对意见。他们认为,改造火星是个不切实际的可怕的计划:人类正以惊人的速度破坏我们赖以生存的地球,现在不去反思和补救,居然还要讨论如何毁掉另一个星球,搞什么“地球化”。更何况,眼下地球上还有那么多的人住在贫民窟里,有那么多的人挨饿、营养不良……政治家中持这个态度的为数也不少。在2004年初,美国总统布什刚刚推出雄心勃勃的太空计划,就遭到前副总统戈尔的批评。他指责布什花大钱开发月球、火星,却忽视了持续恶化的地球生态环境。那么,这是不是意味着,我们要等到把地球上的事情都办好了,才该进一步向太空深处进军呢?这显然是不现实、不可取的。这恰恰应了人们的一个担心:人类正因失去梦想而变得现实。太空探索固然是一项难以立竿见影且风险很大的事业,但它可以大大改变人类的工作和生活方式、提高综合国力、产生“辐射”效应,进而给社会和国民带来丰厚的经济回报,是一种极好的长期投资行为,更不用说它的政治和军事意义了。飞向火星的试验飞船。1951年,布劳恩与博恩斯蒂尔合作,设计了一艘飞向火星的试验飞船,上面有可以重复使用的太空探测器、一个空间站和一架轨道望远镜。未来,让梦想照进现实科学家相信,未来人类长期大规模地在火星上生活是有可能的。在21世纪末或22世纪时,一对年轻的夫妇宣布:“我们将到火星上生活。”那时的人们听了,一定会和现在的您听见您的朋友说要去美国居住一样不觉得惊奇。远征火星路漫漫。这个“战神”在向我们发出挑战,这是人类不能视而不见的挑战。英国著名科学家霍金说过:“把我们的眼光束缚在地球这样小小的行星上,无异于束缚了我们的灵魂。”除了它的经济潜力以外,火星已经拨动了无数科学家和科幻小说读者们的心弦,激发了他们探索未知的天性和无尽的想象,并打开了一条通向新世界的道路。在20世纪60年代,许多空间迷都深信人类最终会登上火星,而且最早可能会在20世纪70年代实现,最迟也不会晚于80年代。可是……现在,未来第一个登陆火星的地球人应该已经出生了吧? 新发现的水星面目是怎样的,"新发现的水星面目是怎样的水星与地球最靠近时的距离是7700万公里,比起月亮与地球的距离38万公里来是远得多了,再加上它是一颗内行星,与太阳的角距不超过28度,因此,水星几乎经常被黄昏或黎明的太阳光辉所掩没,要观测水星是很困难的。据说哥白尼在1543年临终前,曾叹息他一生终究没有看到过水星。在地球上,用目前最好的望远镜观测水星时,只能分辨出水星上比750公里大的区域。换句话说,在地面上是看不清水星表面的细节的。只有依靠航天探测器才能飞往水星附近,辨认它的表面的细节。由于空间技术的进展,人类在1974年果然已经派遣“使者”去登门拜访过水星了。水星探测器在离开水星表面只有756公里的空中飞过,拍摄了大量的照片,再用电视发回地球,提供了许多非常宝贵的科学上的新发现。第一个令人感到惊奇的新发现是水星的表面与月球表面极为相似,也是大大小小的环形山星罗棋布,还有山脉、盆地和平原以及悬崖峭壁。有直径几百公里的大环形山,又有直径几十公里和几公里甚至更小的环形山,也有长一百多公里的峡谷和直径达一千多公里的盆地等等。不仅发现了它们,科学家而且已经分别给它们确定了名字。例如,水星上有一个直径1300公里的盆地,当水星运行到近日点附近时,阳光直射这个盆地,这里成为太阳系所有行星表面最热的地方,所以取名为卡路里盆地,意思是热盆地。又如靠近水星北极的悬崖取名为维多利亚悬崖,是用麦哲论作环球航行时所乘的船名来命名的;还有靠近水星赤道的悬崖名为圣玛丽亚悬崖,那是以1492年哥伦布首先发现新大陆所乘的船名来命名的。另外有一条西北走向的长100多公里、宽7公里的峡谷,名为阿雷西博峡谷,这是为了纪念南美洲波多黎各阿雷西博地方的巨型雷达天线而命名的。这个半球形的大天线直径达305米,1965年利用它作雷达天线测出了水星的自转周期是59天,而在这以前,人们却一直以为水星自转周期等于它的公转周期88天呢!在1974年以前,天文学家一直以为水星由于自转缓慢不会有磁场存在。航天器的实测告诉我们,这种传统观念错了。水星的表面磁场强度从赤道上的350伽玛(伽玛是测量磁场强度用的一种单位)到两极的700伽玛,虽然地球磁场比它强100倍左右,但是水星确实具有类似于地球的双极磁场另外,在水星上没有发现电离层,这一点是与地球不同的。另一个有趣的发现是水星表面的大气非常稀薄,水星上的大气压力还不到地球大气压力的100万亿分之一。由于没有大气起调节温度的作用,所以水星上的日夜温差极大,白天的温度最高400°c以上,夜晚却冷到-173℃。水星的直径只有4878公里,它的体积只有地球体积的5%,所以它比地球小得多,而密度却与地球的差不多,因此天文学家估计水星具有一个巨大的铁质内核,这个内核有一部分是液体状态的物质组成的。由此可见,水星的表面具有与月球极为相似的形态,而它的内核却是与我们的地球相似的液态核心,它真是一颗多么有趣的与众不同的行星啊!" 无数亿年后的宇宙会是怎样的,无数亿年后的宇宙会是怎样的如果有人告诉你,不论岁月多么漫长,包罗万象的宇宙最终也将死亡,你会觉得他是在胡说吗?不,他的话没错。问题是,宇宙如何终结自己呢?这首先取决于宇宙的物质密度。密度达到临界密度——每立方米约6个氢原子——的平坦宇宙,其命运与密度大于每立方米6个氢原子的闭宇宙和密度小于这一数值的开宇宙的命运都截然不同。闭宇宙的结局很糟糕。由于物质的引力作用强大,宇宙的膨胀逐渐减缓,最后变为收缩。收缩越来越快,宇宙的温度也越来越高,最后整个宇宙就像个大熔炉。那时,曾经多彩的宇宙不复存在,恒星、星系都被挤压成一团,最后熔化为基本粒子,直到被挤成一个奇点。这种结局称为“大挤压”。开宇宙或者平坦宇宙的情形将完全不同。由于物质的引力作用不够强大,这两种宇宙都将永远膨胀下去。在这种宇宙里,随着膨胀,天体间的距离越来越大,宇宙越来越空旷。恒星陆续死亡,曾经灿烂的宇宙越来越黯淡。最后,宇宙就像一锅极其稀薄的基本粒子“汤”,变得萧瑟荒凉、死气沉沉。人类即使在这种条件下还存在,也没有任何可用来处理信息的能源,当然也无法与外界进行通信。这就是所谓宇宙的“大冻结”。如果宇宙各处的温度趋于一致,也可以认为这种结局是一种“热寂”。宇宙究竟会走哪条路呢?从20世纪90年代末起,天文观测发现宇宙的密度十分接近临界密度,也就是说宇宙很可能是平坦的。但其中,能够减缓宇宙膨胀的普通物质和暗物质只占不到30%,占另外70%以上的暗能量反而会加速宇宙的膨胀。由当前的数据向未来推演时,人们发现宇宙可能会终结于一次“大撕裂”:暗能量的密度越来越大,加速膨胀将摧毁一切引力束缚系统,就连原子也无法幸免;那一刻,宇宙中任何两点之间的距离都变成了无穷大。大撕裂就像大爆炸或黑洞一样,也是一种奇点。当然,这些都不是最终的结论,因为科学家对暗能量的本质几乎还一无所知,对它们的研究,也许会彻底改变人类对宇宙命运的认识。 星云是什么,"星云是什么很早以前,人们就在望远镜里发现一些会发光的象云雾一样的天体,把它叫做“星云”。星云可以分为两大类,一类是河外星云,一类是银河星云。虽说都叫做星云,可是它们的本质却是完全不同的。河外星云就是在银河系外面的星云(也叫河外星系),看上去小小一个斑点,实际上却和我们的银河系一样,由几亿、几百亿甚至几千亿颗恒星组成的一个巨大的恒星系统。它们离我们非常遥远。现在已经观测到的河外星云的总数已有10亿个以上,可是肉眼能够看到的只有大、小麦哲伦星云和仙女座星云。仙女座星云离我们约220万光年,如果我们是生活在那里的某一颗恒星的行星上,用望远镜看银河系,银河系也成为一个小小的、发光的斑点了。河内星云就是在银河系范围内的星云,是由极其稀薄的气体和尘埃所组成。河内星云又可分成弥漫星云和行星状星云。弥漫星云的形状很不规则,一般没有明显的边界。它的体积虽然很大,可是密度却极小极小,如果它的附近有很亮或是温度很高的恒星的话,就可以照亮或使星云激发而发出光来,有人认为星云就是恒星的“原材料”,近年来在最有名的猎户座星云里发现不少正在形成或是刚刚形成的恒星,有的是诞生才一、二千年的“新生儿”。行星状星云是一种很有趣的天体,中间有一个温度高达几万度的恒星,周围是一个发亮的圆环。这可能是许多年前恒星在一次爆发时抛出的气体壳层。行星状星云要比弥漫星云小得多。从这里可以看出,对银河星云进行观测和研究,有助于我们了解恒星的起源和演化情况,因此,这项工作受到科学家们的重视。" 星团赫罗图,星团赫罗图疏散星团和球状星团内的恒星众多,单个星团内的所有恒星到我们的距离都大致相同。于是,我们所观测到的星团内恒星的亮度,就仅与它们真实的发光强度相差一个比例系数。这样,用赫罗图研究星团性质就特别方便。在赫罗图中,每个星团内恒星都集中分布在一定的演化轨迹上,构成一个序列。不同星团的演化轨迹有所不同,尤其主序上“转折点”的位置与星团年龄有直接关联。星团的研究,在天文学研究工作中占有重要的地位。 星图的正确看法,星图的正确看法对于普通人来说,要想在夜晚准确地辨识出某一颗星,最可靠的方法是用星图。星图是把天球上的星星投影到二维的平面上制成的,我们只要把星图举过头顶,就可以对照星空来一一辨认了。要注意的是,星图上的东、西与地图的东、西截然相反,不是“左西、右东”,而是“左东、右西”。这是为什么呢?还是让我们回忆一下使用地图和星图的方法:当我们使用地图时,需要将地图平铺在桌子上,俯身低头观看,上面的方向即为“北”。而使用星图时,我们需要将星图举到头顶上,仰头面朝星图观看,如果头顶方向仍然保持“上北”,那么就要转身180°才行,这就使得东、西颠倒过来。为了让星图东、西依然对应正确的位置,只能改为“左东、右西”了。 星座能预测人的命运吗,星座能预测人的命运吗星座只是人为划分的天空区域,没有实质性的物理含义。同一星座中的恒星彼此并无物理联系,相距十分遥远,根本不存在“星座”这种实体。那些看似神秘的名称,只不过是古人想象的产物。所谓人出生时太阳位于哪个星座,他(或她)就属于这个星座,并据此推演出有关人的性格、命运、气质等的各种奇谈怪论,其实都是无稽之谈,毫无科学根据。认为星座运程和自己的命运“符合”,很可能是一种心理作用。人们容易把一些适合所有人的笼统描述认为是专门针对自己的描述,这称为“巴纳姆效应”。不信的话,你可以把某个星座运势的语句打乱后随机分配到其他星座,再问一问相信星座同命运有关的朋友,看看有几分符合。 星星会从天上掉下来吗,星星会从天上掉下来吗晴朗的夜晚,抬头望天,会看到很多的星星与你相伴。运气好的话,偶尔还会看到一道星光从空中闪过,人们不禁会问,这是天上的星星掉下来了吗?要回答这个问题,首先要了解星星究竟是什么。其实,我们晚上看到的星星绝大多数都是恒星,太阳也是一颗普通的恒星。恒星是体积和质量都很大,而且自己能发光发热的识热气体球。例如太阳,体积是地球的130万倍,质量是地球的33万倍。这样的恒星在宇宙间比比皆是,它们依靠热核反应发出巨大的光和热。有很多恒星实际上比太阳还要亮得多,只是它们都离我们十分遥远,所以看起来都成了天上的一个小光点。很显然,恒星距离我们十分遥远,而且都遵从一定的规律在宇宙空间运动,它们是不可能掉到地球上来的。夜晚的天空中,人们有时还会发现有些星星在恒定不变的群星背景中缓慢地移动,这就是行星。行星是我们太阳系的主要成员,太阳系共有9颗大行星(包括我们地球在内),大行星的几十颗卫星,此外还有长尾巴的彗星,小个头的小行星等成员。它们自己都没有发光的能力,而是靠着反射太阳光才成为天上看得见的星星。它们都很规矩地沿着自己特定的轨道绕太阳公转,因此也不会掉到地球上来。由此可见,天上的星星是不会掉下来的。那么,我们有时看到天上划过一道星光,被人们称为“流星”的,又是什么现象呢?原来,太阳系里除了刚才介绍的那些天体外,还散布着数不清的尘埃颗粒,称为流星体。我们在地球上不可能看见它们,但是它们几乎遍布太阳系的各个角落,经常会与地球相撞。这些小颗粒的运动速度极快,比子弹出膛还要快得多,它们闯进地球大气层后,和地球大气发生剧烈摩擦而燃烧,从而发出一道亮光,这就是流星现象。由于它们个头很小,在摩擦发光的短时间内也就把自己烧光了,所以一般不会落到地面上来。但也有极少数个头大些的流星体可能来不及烧完,会掉到地面上来,这就是陨星。人们一个晚上一般会看到10颗左右的流星,发生流星雨时还会看到更多。在太阳系空间中,作为流星体的尘埃颗粒比沙滩上的沙子还要多,所以流星是掉不完的。关键词:恒星行星流星体流星陨星 星系会互相吞并吗,星系会互相吞并吗当我们观测宇宙时,发现它是个由大量的恒星、星团、气体和尘埃集聚在一起的庞大的天体系统,这种系统被天文学家称为星系。银河系就是一个普通的星系。银河系以外还有许许多多的星系,我们把它们叫做河外星系。星系的形态多种多样,人们根据它们的形态分类为椭圆星系、旋涡星系(包括棒旋星系)和不规则星系。星系的质量可大呢,一般是太阳质量的10亿~1000亿倍。这些庞然大物在宇宙中并非静止不动的,而是高速向外膨胀。在星系团内,星系的空间密度比较高,星系间的距离约为星系直径的10~1000倍。在引力的作用下,星系可以在几亿年的时间内就移动相当于本身直径那么大的距离。因此,在宇宙年龄150亿~200亿年内,星系的碰撞是不可避免的。一旦星系互相接近、交会甚至发生碰撞,潮沙力的作用便会对星系的结构、动力学状态以及星系内部恒星的形成产生巨大的影响。在碰撞过程中,星系中的气体云可能会坍缩,在激烈的爆发中形成几百万颗新恒星。哈勃空间望远镜最近拍摄的一张图像揭示了这一灾变的结果。在南天的乌鸦座有一对正在碰撞中的星系,它们都是旋涡星系。现在有相当多的天文学家认为,大部分较大的椭圆星系是由两个质量相当的旋涡星系相互吞并而形成的。哈勃空间望远镜的最新观测结果,还揭示了星系碰撞有时可能导致类星体的诞生。两个碰撞星系中,其中一个星系中心的大质量黑洞,吸入另一个星系中的恒星和气体,随着物质大量掉入黑洞,会产生出一股非常强烈的辐射。关键词:星系星系吞并类星体 星系和大尺度结构是如何形成的,星系和大尺度结构是如何形成的早期宇宙中物质基本是均匀分布的,但也有一些微小的不均匀性,这有可能是宇宙早期暴胀的结果。在宇宙暴胀之初,由于量子力学的不确定原理,物质在微小尺度上存在密度涨落。在暴胀过程中,空间被拉长到非常大的尺度,这些小尺度上的涨落就成为大尺度结构的涨落。尽管这些不均匀性很小,但万有引力使这些很小的不均匀性逐渐放大:在密度较大的地方,引力较强,会吸引周围的物质,从而进一步增强其密度。利用万有引力理论,也可以预言密度不均匀性怎样演化。现代的科学家经常使用“数值模拟”方法来进行研究:首先,按照一定的假设,随机产生宇宙某一时刻的物质分布,然后按照万有引力定律计算这些物质如何运动。此处图中显示了数值模拟的结构形成过程:最左边方盒内,显示了较早时期的宇宙,物质基本均匀分布,仅略有非均匀性。中间方盒是经过一段演化后的情况,而进一步的演化最终导致右边方盒内的情况。在演化中,物质往往首先沿一个或两个方向凝聚,形成一些纤维状结构,然后再沿纤维凝聚到中心交点上,形成团块状的高密度区。由于宇宙中暗物质的数量是普通物质的5倍左右,所以这些引力凝聚的团块可以称为暗物质晕。暗物质晕中的暗物质由于存在运动速度,所以在一定时间内无法进一步收缩,于是形成稳定的自引力体系;而其中的普通物质可以通过辐射光子散热冷却,进一步收缩,形成星系。对宇宙物质密度变化的数值模拟 星系大家族里有些什么成员,星系大家族里有些什么成员美国天文学家哈勃在他1936年出版的《星云世界》一书中,绘制了一幅今天被称为“哈勃序列”或“哈勃音叉”的星系分类图。哈勃首先把星系分成椭圆星系和旋涡星系。椭圆星系,顾名思义,呈现椭圆的形态,其成员恒星通常都为老年恒星,气体和尘埃成分很少,因此也不再形成新的恒星。椭圆星系的质量差别很大,最小的矮椭圆星系只有几百万太阳质量,而巨椭圆星系的质量则超过1万亿太阳质量,它们一般位于星系团的中心。像M87那样的巨椭圆星系则是宇宙中最大的星系之一。在所有的星系中,椭圆星系占10%~15%,大多分布在规则的富星系团中心附近。在“哈勃音叉”图中,各类椭圆星系构成了“音叉”的“柄”。哈勃星系分类“音叉”图“哈勃音叉”的“叉”是由旋涡星系构成的。旋涡星系最显著的特征就是旋涡结构——有几条从星系中央明亮的核球伸展出来的旋臂。旋臂富含气体和尘埃,仍在进行恒星形成的活动,在旋臂上的恒星大多比较年轻。由于旋涡星系通常呈扁平的盘状,盘的厚度只有直径的1/15左右,因此又称为盘星系。旋涡星系的质量介于10亿~1万亿倍太阳质量之间,可见光波段的星系盘直径从15?000光年至30万光年不等。已观测到的星系中超过一半是旋涡星系。旋涡星系M101接下来,哈勃又把旋涡星系分为“正常旋涡星系”和中央带有棒状结构的“棒旋星系”,作为“音叉”的两个“叉”。正常旋涡星系的旋臂直接从核球伸展出来,棒旋星系的旋臂则从核中棒的两端伸展出来。我们的银河系就是一个典型的棒旋星系。在“叉”与“柄”的结合部,是形如透镜的“透镜状星系”。早期人们误以为“哈勃序列”表征了星系的演化顺序,星系的演化是从“柄”端的椭圆星系向“叉”端的正常旋涡星系或棒旋星系演化的。因此称椭圆星系为“早型星系”,而称旋涡星系为“晚型星系”。现在天文学家知道实际情况并非如此。但“早型”和“晚型”的名称还是沿用下来。此外,不规则星系没有体现在“哈勃音叉”图中。哈勃的“音叉”分类法简便可靠,是人类进行星系研究的基础。至今天文学家仍在使用哈勃的这种星系分类,可以毫不夸张地说,“哈勃音叉”图是对星系天文学影响最为深远的分类方法。1959年,法国天文学家伏古勒扩展了哈勃星系分类的音叉图,他认为哈勃只根据旋臂缠绕松紧度和是否有棒状结构两个特征来划分旋涡星系的方法太简单了,不足以精确地描述全部观测到的星系形态,因此对哈勃的分类系统进行了细化。伏古勒星系形态分类大体沿袭哈勃分类系统,将星系分为椭圆星系、透镜状星系、旋涡星系和不规则星系。对于旋涡星系,伏古勒又以旋臂、环状结构和棒状结构三个特征将其划分为若干子类型。伏古勒系统可以理解为哈勃音叉图的三维拓展,它的x轴描述旋涡星系的旋臂,y轴描述旋涡星系的棒状结构,z轴描述星系的环状结构。除了旋涡星系和椭圆星系,还有一些星系的形态不规则,缺乏对称性,而被统称为不规则星系,包括特殊星系、相互作用星系等。这些星系通常质量不大,只有一亿到百亿个太阳质量。直到20世纪50年代中期,天文学家都一直忽视这些古怪星系的存在,但自那以后,人们认识到它们是理解星系演化的关键。 星系的自转曲线,星系的自转曲线恒星到星系中心的距离称为恒星的中心距。恒星绕星系中心转动的线速度随恒星中心距变化的曲线,称为星系的自转曲线。自转曲线反映了星系不同部位绕轴自转速度的变化,可用于估算星系的总质量。对于像银河系那样的旋涡星系来说,自转曲线的形状通常是从星系中心部分起,星系自转速度不断增大;但到达某一中心距后曲线便大致保持平坦,或略有抬高。 星系运动速度的测定,星系运动速度的测定星系距离遥远,唯一能取得的运动学资料是其视向速度,即沿视线方向接近或远离地球的运动速度。由于观测在地球上进行,在视向速度观测值中必须扣除地球本身自转和公转运动造成的影响,方能用于研究星系的运动。 月亮上的一“天”有多长,"月亮上的一“天”有多长如果用航天飞船带着你到月亮上去旅行,当你降落到月球上时,假如那个着陆地方正是黑夜的开始,那么你必须在月亮上度过一段漫长的时间才能看到太阳,这段时间将近地球上的15天。月亮上的一“天”究竟有多长呢?天文学家告诉我们,月亮上的一天等于地球上29天半时间。地球自转造成了白天和黑夜的交替,它对着太阳的一面是白天,背着太阳的一面是黑夜,每交替一次,就是我们地球上的一天。月亮也在自转,对着太阳时也是白天,背着太阳时也是黑夜。不过月亮的自转比地球慢得多,需要地球上的27.3天的时间,所以月亮上的一“天”,比地球上的一天要长得多。既然月亮自转一周是地球上的27.3天,那么为什么月亮上的一“天”,等于地球上的29天半,而不是27.3天呢?原来月亮一面在自转,一面还在绕着地球作公转(它自转一周和公转一周的时间是相等的),而地球还在绕着太阳作公转。当月亮转了一周之后,地球也在绕太阳转的轨道上走了一段距离,因此月亮原来正对太阳的一点,还没有正对太阳,必须再转过一个角度,才能正对太阳,这段时间要2.25天。把27.3天加上2.25天,不是差不多等于29天半了吗。" 月亮不发光,为什么却能发出无线电波,"月亮不发光,为什么却能发出无线电波如果把某些固体,比方说一块铁加热到一定的程度,它就会发光。如果把温度降低些,它可能不发光,但却发热。光和热在我们看来好象是两回事,主要是因为用了不同的感觉器官:眼睛感到光,而皮肤感到热。可是,从物理学的角度上看,光和热并不是截然不同的两回事,它们都是一种“电磁波”,它们之间的区别只是光的波长短一些,而热(红外波)的波长长一些。不过,在电磁波的大家庭里,光和热并不是唯一的成员,比方说,还有比光的波长更短的X射线、y射线;也有比红外的波长更长的无线电波。当一块铁加热到比较高的温度时,它发出的光显得带蓝;当温度降低一些时,就显得带红。实际上,这块铁是同时发出了各种颜色的光,只不过是当温度比较高的时候,蓝光占的比重大一些,温度低的时候,红光占着主要地位。现在把这块铁涂黑,那么根据已知的物理学规律,我们就可以知道在任何一个固定的温度之下,这块铁发出的电磁波就应当以那个波长范围为主。比方说,在相当热的时候,以波长较短的蓝色光为主,而这时波长比蓝光差得较远的辐射比起来较很不显著。如果把温度降低一些,那么就转到以波长较长的红光为主。温度再低时,变成以波长更长的红外射线(即热)为主,而眼睛看得见的光就相对地不显著了。如果把温度降得很低很低,那时波长比光长得多的无线电波将变成为主要的了,而光波以至红外射线都将相对地变成为微乎其微。月球表面可以看成一个黑体,由于它的温度比较低,所以发出的电磁辐射以无线电波为主,而它自身发的光则小到不能被我们所发现。" 月亮为什么会发生圆缺的变化,"月亮为什么会发生圆缺的变化我们看到的月亮,它的形状在一个月里天天发生变化:它有时圆得象个盘,有时却缺得象半个烧饼,而有时弯弯的象一把镰刀。它时圆时缺,这究竟是什么缘故呢?古代的巴比伦人,认为月亮是一个半面发光、半面黑暗的球。他们以为:当月亮把发光的半球朝向人们时,就看到满月;当月亮把光亮和黑暗两个半球同时向着人们时,就看到半月;而当月亮只把黑暗的半球朝向人们的时候,就完全看不到月亮了。月亮是围绕地球运行的一个卫星,它既不发热,也不发光。在黑喑的宇宙空间里,我们本来是看不见月亮的,只是因为它主要是靠反射太阳光而发亮的,我们才看到它。月亮在绕地球运动的时候,它和太阳、地球的相对位置会时常发生变化。当月亮转到地球和太阳中间的时候,也就是月亮对着地球的那一面一点也照不到太阳光的时候,我们就看不见它,这就是新月,叫作朔。新月以后两三天,月亮沿着轨道慢慢地转过来,太阳光逐渐照亮它向着地球的这半球的边缘部分,于是我们在天空中就看到一钩弯弯的月牙了。这时的月亮,在习惯上也叫做新月。这以后,月亮继续转过来,它向着地球的这半球,一天比一天多地照到了太阳光,于是弯弯的月牙也就一天比一天地“胖”起来。等到第七、八天,月亮向着地球的这半球,有一半照到了太阳光,于是我们在晚上就看到半个烧饼似的月亮,这就是上弦月。上弦月以后,月亮逐渐转到和太阳相对的一面去,这时它向着地球的这半球,愈来愈多地照到了太阳光,因此我们看到的月亮,也就一天比一天圆起来。等到月亮完全走到和太阳相对的一面时,也就是月亮把照到太阳光的这半球全部朝向地球的时候,我们就看到一个滚圆的月亮,这就是满月,叫作望月。满月照耀的时间只有一两天。以后,月亮同太阳的相对位置又发生了变化,它向着地球的这半球,又有一部分慢慢地照不到太阳光了,于是我们看到月亮又开始慢慢地“瘦”起来。满月以后七、八天,我们在天空中又只能看到半个月亮了,这就是下弦月。下弦月以后,月亮继续“瘦”下去。过了四、五天,月亮又只剩下弯弯的一钩了,这就是残月。之后,月亮慢慢地完全看不见了——新月时期又开始了。月亮圆缺的变化,是本身不发光的结果。你可以拿皮球和台灯来实验一下,原理完全是一样的。台灯当太阳,皮球当月亮,你自己的头当地球。把皮球拿在手里,一边转动身子,你就会在皮球上看到新月、上弦月、满月、残月各种不同的月相来。" 月亮为什么会跟着人走,月亮为什么会跟着人走有一首儿歌唱道:“月亮弯弯,跟我到河边。过河没有桥,把你当只船。月亮圆圆,跟我到深山。上山没带粮,把你当糰糰。”的确,在明月高照的夜里,要是你一面面走路,一面注意月亮的话,好象月亮在踉着你走。其实不光是月亮,如果你直盯着一颗星星,你会发现那颗星星也在跟着你走;甚至当你注意到远处某一座你望得见的高山的山顶的话,连那座高山也在跟着你走哩。难道月亮、星星以及远处的髙山真的会跟着人走吗?当然不是的。原来我们在走动的时候,不能不注意四周的事物。可是我们的视野是有一定限度的,我们前进的时候,近在身旁的事物很快地因为我们走过了它,就在我们的视野里消失掉了。可是比较远一些的事物,因为在视野里占的地位较小,移动得比较迟缓,所以消失得比较慢些。有过这样的经验吧,当你乘在飞驰的列车里,只觉得车窗外铁路边的电线杆一晃就是一根,那么快地闪了过去;可是远一些的树木、房舍却移动得比较慢;至于更远的山影,则好象一直刻在车窗上,于是形成了一种窗外的景物象是在转圆圈的感觉。乘车的这一经验,正跟我们看到高山、星星、月亮在跟随我们的道理一样。可是为什么特别容易感觉到月亮好象在跟着人走呢?这是因为晚上一切景物都变得黑暗了,模糊不清了,星星虽然也在我们的视野里同月亮一样,可是比起月亮来,它那点光亮就不突出。月亮离开我们平均有384400公里,因此,在明月之夜,月亮就成了我们视野里唯一不会迅逨消失的东西,它也就好象是一直在跟随着我们走一样。 月亮为什么老是一面朝着地球,"月亮为什么老是一面朝着地球从地球上看月亮,只能看到它的一面,它的另一面象是怕羞似的,老是藏着不让我们看到。随着天文科学的发展,人类对月亮看得见的一面,已经有了比较清楚的了解,但是过去对那藏起来的一面,却是一无所知。现在,人们利用载人或不载人的航天飞船,绕到月球背面上空,给月亮背面拍了照片,用无线电传送到地球或直接带回地面,这才知道了它是个什么样子。月亮为什么永远以一面朝着地球,而另一面从来不转过来呢?这是因为月亮一方面在自转,一方面在绕地球公转,而它自转一周的时间,正好和公转一周的时间相同,都是27.3日,所以它永远一面朝着地球,另一面背着地球。如果这样说还不够明白,让我们看看上面这个图吧:如果月亮在1的位置,以甲点正对着地球,过了四分之一个月,月亮走到2的位置。如果月亮没有自转,那么月亮上的甲点就应该在乙的方向上,但因为月亮自转与绕地球公转的周期相同,月亮也正好自转了四分之一周,所以甲点仍旧转到正对着地球的方向上来了。当月亮从2走到3,即从1到3的位置,月亮正好绕地球走了半圈。如果月亮没有自转,那么月亮上甲点应该在和地球相反的方向上,但是月亮也正好自转了半圈,仍将甲点正对着地球。从3到4也是如此。这样,月亮绕地球由J到2,2到3,3到4,再回到1,正好绕了一圈,月亮自转也正好完成一圈。所以月亮就永远以一面对着地球。因为月球沿着椭圆形轨道绕地球运动,它的自转轴又不垂直于轨道面,因此我们有时能够看见东、西、南、北边缘以外的区域,即背后的一部分。这样,我们可以看到月亮一半以上,约59%的月亮表面。至于月球为什么自转周期等于公转周期呢?那倒并不一直是这样的。在几十亿年前,月球的自转要比现在快得多,它表面存在着熔岩流体。由于地球强大的吸力,使月球自转逐步减慢,直到今天等于它的公转周期,以致它的一面对着地球。将来,月球还会逐渐远离地球,它绕地球的公转周期会变长,而地球的自转周期也会变长,而且变长得更快些。大约再过50亿年,地球上的一天等于月球绕地球一周的时间,也就是一天等于一个月,那时候,它们自转一周都相当于现在的43天。情况也恰恰反过来,地球那时会以同一面对着月球,而月球倒不是以同一面对着地球了。那时,住在地球另一面的人类,就要长途旅行到这一面来,才能观赏中秋的明月了。" 月亮圆缺变化对人类有影响吗,月亮圆缺变化对人类有影响吗江河湖海的潮汐会影响到渔业、盐业生产和沿岸居民的生活。潮汐发生的原因在于月亮和太阳对地球的引力作用,不过月亮的影响更大。所以高潮总在月亮位于上中天时,低潮总在月亮位于下中天时。在农历每月的朔(初一)、望(十五),由于太阳和月亮在一直线上,引潮力最大,会引起大潮,而在初八、廿三,月相上下弦时,太阳和月亮与地球的连线垂直,引潮力抵消了一部分,引起小潮。所以海边的居民看月相就可知道潮水的大小。除此之外,不同月相时,月亮的光辉不同可能提供不同的照明情况,对人们的生产生活产生有利或不利的影响,或者有可能影响人们的心情,但也仅此而已。至于什么“满月会使人发狂”、“月相影响人类生理周期”之类的说法,是没有科学根据的。 月亮背面有些什么,"月亮背面有些什么月亮向着我们地球的这一面,天文学家已经研究得非常详尽了。但是,它的“背面”究竟怎么样,是不是也和对着地球的这一面一样,还是大不相同呢?这一直引起人们的各种猜测。在19世纪,有人曾对月亮背面作过大胆的揣测,认为月亮的比重并不是各处一样,背着地球的那半球的重力较朝着地球这半球的重力要大些。因此,他认为月面上的水和空气都集中到月亮的背面去了。他猜想月亮背面可能有真正的海洋,甚至还可能生存着高等生物。后来又有人对月亮背面作过有趣的推测,认为月亮可能象地球一样,在这一面是凸起的地方,在背面是凹地。例如地球上的大片陆地在北半球,与它相对的南半球则是一片汪洋。他猜想月亮背面的中央部分应该有一片“大海”——看起来是暗斑的平坦的低地,因为月亮朝着我们这一面的中央部分是高地。但是,猜想终究是靠不住的,只有用现代人造卫星精密的摄影仪器拍摄了月亮背面的照片以后,才间接看到它的真面目。原来月亮背面并没有什么海洋;在月亮背面的中心部分也不是“大海”,而是一条绵延南北2000公里的大山系。就整个情况来说,月亮背面的结构同朝着地球这一面的结构是有所不同的。月亮的背面山地较多,在那里的“海”要少得多。此外,它也有好多的环形山。" 月全食的时候为什么月亮是暗红色的,"月全食的时候为什么月亮是暗红色的如果你看见过月全食,那么可以看到:当月全食的时候,也就是当月亮走进地球阴影里去的时候,月亮并不是完全黑暗的,这时候,仍旧可以看见月亮,不过它的颜色一般是暗红色的,更准确些说,是古铜色的。如果,在这时候,我们能用望远镜来观测它,还隐约能分辨出月亮上的山和“海”哩!为什么月全食的时候,月亮会变成暗红色的呢?我们都知道月全食的时候,月亮是在地球的影子里,它自己又不会发光,这暗红色的光,又是从哪里来的呢?其实,这暗红色的光,仍旧是照射到月面上来的太阳光。我们都有这样的经验:当我们拿一根筷子或是钢笔杆斜插到盛水的玻璃杯中,我们就会发现,这根筷子或是钢笔杆露在水面上的部分,和在水下面的部分好象折断了似的。原来,光线在同样密度的介质中进行的时候,是直线前进的,而且速度不变;但当它倾斜地由这一介质进入到另外一个密度不同的介质中去时,光的速度就会改变,进行的方向就发生了曲折,这种现象叫做折射。在地球周围有层象薄纱似的透明度较好的大气层,阳光从地球侧面的大气中穿行时,是先从空间进入大气层,然后,又由大气层进入空间,这样就产生了两次折射,结果和光线透过凸透镜相仿佛,有点向内弯,向地心方向偏折的聚合光就照到月亮上去了。我们在白天,看见的太阳光都是白色的。为什么在月全食时,照射到月亮上去的太阳光,又会是暗红色的呢?其实,白色的太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光线混合成的。当太阳光经过地球上的大气层被折射到地球背后影子里去的时候,它们都受到大气层中极其微小的大气分子的散射和吸收。象黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短,在大气中受到的散射影响比较大,它们大部分都向四面八方散射绰了;红色的光线波长比较长,受到散射的影响不大,可以通过大气层穿透出去,折射到躲在地球影子后面的月亮上。所以,我们在月全食时,望到的月亮是暗红色的。差不多每一次月全食的时候,月亮总是显着暗红的颜色。不过,这暗红的颜色也常有明暗的不同,这主要得看太阳光经过地球上那些地方的天气来决定。如果那些地方当时的天气很好,那么,给折射到地球影子里去的光线就会多一些,这样,月全食的月亮也就会显得比较亮一些和红一些。如果那些地方的天气不顶好,天上有厚厚的云层,那么,这些云层就会阻碍一部分光线进到地球的影子里去,这样,月亮的颜色就会显得暗一些,有时候甚至月亮几乎完全看不见,例如1963年12月的一次月全食就是这样的,而且这样的现象在最近数百年来也有过十来次。" 月到中秋分外明吗V5,月到中秋分外明吗V5我国把农历八月十五称做中秋节,已经有2000多年了。在中秋节吃月饼的风俗,至少也有1000年了。许多人认为,中秋节晚上的月亮比一年中其他时候的月亮要亮些。古人所写的诗词文章里也这样说。但是从现代天文学的角度来看,中秋节的月亮比一年里其他时候的望月更亮的看法是不正确的。月亮在一个椭圆轨道上绕地球转动,因此,月亮与地球的距离有时远些,有时近些,在40.67万~35.64万千米之间变化着。中秋节时,月亮常常不是在离地球最近处,也就不会比其他月份的望月亮了。从这个月的满月到下一次满月,平均要经过29天12小时44分钟,这叫做一个“朔望月”。规定“朔”一定在农历每月初一,“朔”以后平均经过14天18小时22分钟才是“望”。所以只有当“朔”发生在初一清晨,“望”才会发生在十五晚上。而较常发生的是,望月不在十五晚上,而是在十六晚上。朔望月的长短可以比平均值多或少6小时,因此有时“望”甚至延迟到十七日清晨才发生。实际上,中秋节晚上的月亮常常没有下一天十六晚上的月亮圆和亮。为什么人们觉得中秋节晚上的月亮分外明呢?这完全是主观感觉和多年来流传下来的风俗习惯造成的。春天天气还较冷,人们不常在室外观赏星星与月亮;夏天月亮较低,月光较少,而天空的星星又特别多,夜晚在户外乘凉时,主要观看银河和牛郎、织女星,以及在南方天空中天蝎座里那颗火红的“心宿二”;冬天虽然月光多,但天气寒冷,谁还愿意出外观赏星月呢?秋天不冷不热,秋高气爽,月亮就成为观赏的主要对象,怪不得人们总认为“月到中秋分外明”了。关键词:中秋节朔望月望朔 月到中秋分外明吗,"月到中秋分外明吗我国人民把农历八月十五日称做中秋节,已经有2000多年了,在中秋节吃月饼的风俗,至少也有1000年了。我国许多人认为中秋节晚上的月亮,比一年中其他时候的月亮要亮些。古人所写的诗词文章里也这样说。但是从现代天文学的角度来看,中秋节的月亮比一年里其他时候的望月更亮的看法是不正确的。望月时,太阳和月亮在天空中大致位于正相反的方向。对于我国所有地区来说,夏天的太阳从东北方升起,西北方落下,中午升到天空中很高的地方;而望月时的月亮是从东南方升起,西南方落下的,半夜时月亮仍不高。因此夏季日光多月光少。秋季月光比夏季多,但却比冬季少。冬季是日光少月光多。月亮在一个椭圆轨道上绕地球转动,因此月亮与地球的距离有时大些有时小些,在406700和356400公里之间变化着。但由于太阳的影响,连接近地点和远地点的线在空间里的方向经常在改变,每8年10个月就转回到原来位置。中秋时月亮常常不是在离地球最近处,也就不会比其他时候亮了。从这个月的满月到下一次满月,平均要经过29天12小时44分钟,这叫做一个“朔望月”。规定“朔”一定在农历每月初一。朔以后平均经过14天18小时22分钟才是“望”所以只有当朔发生在初一清晨,望才会发生在十五晚上。而较常发生的是,望月不在十五晚上,而是在十六晚上。朔望月的长短可以比平均值多或少6小时,因此有时望甚至延到十七日清晨才发生。实际上,中秋节晚上的月亮常常没有下一个晚上的月亮圆和亮。为什么人们觉得中秋节晚上的月亮分外明呢?这完全是主观感觉和多年来流传下来的风俗习惯造成的。春天天气还较冷,人们不常在室外观赏星星与月亮。夏天月亮较低,月光较少,而天空的星星又特别多,夜晚在户外乘凉时,主要观看银河和牛郎、织女星,以及在南方天空中天蝎座里那颗象火星那样橙红的“心宿二”。冬天虽然月光多,但天气寒冷,谁还愿意出外观赏星月呢?秋天不冷不热,秋高气爽,月亮就成为观赏的主要对象,怪不得人们总认为“月到中秋分外明”了。" 月球上有“海洋”和“陆地”吗,月球上有“海洋”和“陆地”吗夜晚,仰望当空的明月,你可以看出月亮上有的地方明亮、有的地方暗淡。古时候,人们无法解释这种现象,就把月亮想象成嫦娥居住的广寒宫。17世纪初,意大利科学家伽利略第一次用自制的望远镜指向月亮时,他没有看到美丽的嫦娥,却发现月亮上坑坑洼洼、凹凸不平。伽利略认为,那些凸起的明亮的部分一定是高山和陆地,称为“月陆”;而那些凹下去的暗浅的部分一定是海洋,称为“月海”。伽利略还给这些“海洋”取了名字,如云海、湿海、雨海、风暴洋等等。这么说来,月球上的确有“陆地”和“海洋”哦?随着天文观测技术的进步,特别是宇航探测技术的发展,人们又进一步发现,月亮上明亮的部分确实是高地、山峰和环形山等,但暗淡的部分却并非是海洋,里面根本没有水,只是些低洼而广阔的大平原而已。尽管如此,“月海”这个并不确切的名称一直沿用到现在。已正式命名的月海有22个,其中绝大多数分布在月球正对着地球的一面,其中最大的月海称为风暴洋,面积超过500万平方千米,其次是雨海,面积在80万平方千米以上。由于月海一般都比月陆低2000~3000米,最深的地方要低6000米。再加上月陆部分主要是由浅色的岩石组成,而月海部分主要由暗色的溶岩物质组成。所以,月陆部分反射太阳光的本领强,看上去较明亮;而月海部分反射太阳光的本领弱,看上去就暗淡一些。关键词:月球月陆月海 月球上有水吗,月球上有水吗猜一猜,什么地方有“海”却没有水?月球。从雨海、静海、澄海到丰富海、云海,从阿丽阿黛溪再到虹湾、风暴洋,月球上到处都是和水有关的地名。但20世纪美国“阿波罗计划”采集回来的月岩却异常干燥,比地球上最干燥的沙漠还有过之而无不及。因此,除了地名之外月球和水似乎再无瓜葛。这一直接后果就是在月球上建立长期甚至永久基地的可能性变得渺茫。因为水是一种非常高效、易于使用和储存的氢、氧载体,它可以维持人类的日常需要,用来生产火箭的推进剂、为地球和月球之间的运输系统提供燃料。试想在月球上工作了好多天的宇航员们无法洗个澡是什么样的情形?月球上没有水,要建设和运行月球基地就必须从地球上运水,这个成本实在太高昂了。但从目前来看,也许先前那个谜语的答案并不是十分准确。与地球近23.5°的黄赤交角不同,月球的赤道与黄道的交角只有大约1.5°。自转轴几乎和黄道面垂直的构形,使得月球两极的一些地区可能会处于永久的黑暗之中。日本“月亮女神”探测器发现,月球两极确实存在永久阴影区。那里的温度保持在大约50开(-223℃),被形象地称为“低温陷阱”。其结果是,由陨星带到月球上的水冰就会在低温陷阱中积累并被永久保存。事实上,近半个世纪前天文学家就开始争论,月球上可能有冰。但直到20世纪90年代初才有了些许眉目,而它缘起的地点则是出人意料的比月球环境更为严酷的水星。当时天文学家使用雷达探测水星的地貌,接收到了来自水星两极环形山中永久阴影区的回波。从回波的特性来看那里似乎存在一个厚冰层。受这一“利好”消息的影响,1994年科学家在美国“克莱芒蒂娜”月球轨道飞行器上安装了一个雷达。当它经过月球南极上空的时候,反射回来的信号也“预示”有冰存在的痕迹。但很多人对此存有疑问。1998年,美国“月球勘探者”探测器专门携带了中子谱仪,来测量宇宙线轰击月球表面所产生的中子的能量。如果这些中子在飞向探测器的过程中与月球土壤上层的氢原子发生碰撞的话,它们的速度就会大为降低。通过测量快中子和慢中子的比例,它令人信服地证明月球的两极地区富含氢原子,而这些氢原子极有可能来自混合在月球土壤中的冰。近年来,月球迎来了新一轮的探测热潮。美国“月球勘测轨道飞行器”发现月球极地环形山永久阴影区的温度仅有-240℃。这一温度不仅可以储存水冰或者氢达数十亿年,还使得这些永久阴影区成为太阳系中最寒冷的地方。它还在月球南极附近的环形山中探测到了水的信号,且信号比预期的要强。此后,印度“月船1号”探测器上的“月球矿物探测器”也在月球上发现了水分子。虽然这些水仅仅存在于月球表面最上层的1~2毫米之中,但它的分布却十分广泛,且月面纬度越高,水分子的信号越强。同时,这些信号的强弱还会随着昼夜周期性地变化。月球两极环形山永久阴影区中是否存在水冰的决定性证据,来自美国主动撞击月球的“月球环形山观测和传感卫星”。它由两部分组成。其中占据绝大部分的是“宇宙神”5型火箭的二级火箭“半人马座”,另一部分则是“牧羊人”探测器。2009年10月9日,“半人马座”火箭以超过2.4千米/秒的速度撞上了月球南极的卡比奥环形山。“牧羊人”探测器对此进行了大约4分钟的观测。当原子和分子被激发的时候,它们就会释放出特定波长的辐射,这些辐射能被分光计探测到。“牧羊人”上的近红外、可见光和紫外分光计对撞击抛射物进行了探测。红外分光计探测到了水的信号,紫外分光计则探测到了氢氧根。这次探测共发现了95升水。这一数字仅仅是环形山中总储水量的下限,进一步的分析表明那里还有更多的水冰。 月球上有没有活火山,月球上有没有活火山1969年以来,人类曾先后8次登上月球(包括2次无人登月活动),并带回几百千克的月球样品。通过对月球岩石样品的分析和研究,使人们认识到,组成月球的岩石主要为斜长岩和玄武岩。大家知道,玄武岩是一种由火山喷发的熔融岩浆凝结而成的岩石。鉴于在月球上玄武岩类岩石的广泛分布,可以知道月球曾经有过非常活跃而广泛的火山活动。根据对月球岩石形成年龄的分析,并结合了其他月球地质的研究,我们还可以对月球形成以来的历史作出大致的描述。月球大约形成于46亿年前。在刚形成时它是由固态物质凝聚而成的,但稍后曾经历过一次较普遍的熔融,使其组成物质发生一定程度的轻重分异和调整。但熔融阶段历时不长,不久便冷凝形成了一个较完整的固态外壳。打那以后,月球就经历了不断来自宇宙空间的大小不等的陨星的轰击。从现在还保留下来的为数众多的陨星撞击坑来看,直径都很大,而且彼此相距很近。可以想象,当时陨星撞击的频率是很高的。大约41亿年前左右,月球发生了第一次大规模的火山活动。大量岩浆的喷发,还引起了广泛的构造活动,形成了月面上最大的山脉——长1000多千米、高3~4千米的亚平宁山脉和一些陷落盆地。以后岩浆活动便逐渐减弱,一直到39亿年前左右,月球又发生了一次巨大的变动。一些原本较接近“地一月系”的微行星撞向了月球,从而给月面留下了巨大的伤疤——月海。这次撞击事件又一次引发了广泛的火山喷发,喷出的岩浆充填在各个低凹的月海里。这次岩浆活动的时间延续了几亿年,一直到31.5亿年前左右才逐渐平静下来。从那以后,月球内部的活动逐渐减少,仅是偶尔还有一些小规模的火山喷发和喷气。陨星的轰击虽然没有停止,但无论是陨星的大小,还是轰击的频率都显著减小。因此,月球的面貌不再发生重大的变化。那么,月球现在还有没有活火山呢?应该说,根据人类对月球的多次宇航探测,至今没有发现月球有现代活火山活动的证据。不过,自1787年以来,人们已屡次观测到月面上时而会骤然出现神秘的闪光,闪光一般持续20分钟左右,有的也可延续几小时。据统计,200多年来已观测到这种闪光上千次。闪光究竟是怎样形成的呢?人们至今仍议论纷纷,莫衷一是。其中有一些人认为,它可能是月面上喷气活动的反映,是喷气中尘埃粒子反射太阳光的结果。如果这一观点是正确的,那就说明月球上的火山活动还没有完全停息,虽然没有岩浆的喷溢,但与火山有关的喷气还在时而发生。关键词:月球月球岩石活火山火山喷发 月球上有空气和水吗,月球上有空气和水吗晴朗的夜晚,皓月当空,在闪烁的群星中,月亮显得特别明亮。由于古代科学技术水平的限制,人们曾想象月亮上是个美丽的神仙世界,上面有金碧辉煌的广寒宫,翩翩起舞的嫦娥……那么,月亮上真是神话中的仙境吗?上面有没有人类赖以生存的水和空气呢?到月亮上去看一看,是人类长期以来的一个梦想。1969年7月21日,“阿波罗11号”宇宙飞船载着航天员第一次登上了神秘的月球,实现了人类的登月之梦。以后,1969~1972年,又有10名航天员探索了月球表面,从此揭开了月球神秘的面纱。航天员在月球表面拍摄了1.5万张照片,带回了380千克的月岩及月壤的样品。探索结果不仅击碎了美丽的神话,还发现月球上面既没有水也没有空气,白天酷热,夜晚奇冷,没有花草树木,更没有飞禽走兽,是一个寂静、荒芜的世界。在月球上,由于没有空气,声音也无法传播,航天员只有利用无线电波才能进行通话。令人高兴的是,1998年初,美国“月球探索者号”飞船,在对月球作进一步探测时发现,在月球的南北极,终年照不到阳光的环形坑内的土壤中,存在着大量的水冰。根据初步估计,这些水冰可能多达100亿吨。这个发现,为人类进一步开发月球提供了必要的保证。因为,未来的月球居民可以从水冰来获得必要的水源,并可以把水分解成氢气和氧气,从而得到人类和动植物呼吸所需要的空气。看来,到月球上去生活并非仅仅是幻想。关键词:月球月球开发 月球上的1“天”有多长,月球上的1“天”有多长如果宇宙飞船带着你到月球上去旅行,当你降落到月球上时,假如着陆的地方正好是黑夜的开始,那么你必须在月球上度过一段漫长的时间才能看到太阳,这段时间将近地球上的15天。月球上的1“天”究竟有多长呢?天文学家告诉我们,月球上的1“天”等于地球上的29.5天。地球自转造成了白天和黑夜的交替,它对着太阳的一面是白天,背着太阳的一面是黑夜,每交替一次,就是我们地球上的一天。月球也在自转,对着太阳的一面也是白天,背着太阳的一面也是黑夜。不过月球的自转比地球慢得多,需要地球上的27.3天的时间,所以月球上的1“天”,比地球上的1天要长得多。既然月球自转一周是地球上的27.3天,那么为什么月球上的1“天”,等于地球上的29.5天,而不是27.3天呢?原来月球一边在自转,一边还在绕着地球公转,而地球又绕着太阳公转。当月亮转了一周之后,地球也在绕太阳转的轨道上走了一段距离,因此经过27.3天后,月球原来正对太阳的那一点现在并没有正对太阳,还要再转过一个角度,才能正对太阳,这段时间要2.25天,把27.3天加上2.25天,不是差不多等于29.5天吗?关键词:月球月球自转 有多个“太阳”的行星,有多个“太阳”的行星天上可能有两个“太阳”吗?在围绕着两颗恒星转动的行星上,就能看到这样的奇观。天文学家已经发现了若干个这样有趣的行星系统。比如开普勒16b,这个行星围绕着两颗距离很近的恒星公转。甚至还发现了天上有三个“太阳”的行星,如HD188753Ab,它在一个三合星系统中绕着主星旋转。 有没有孤立于星系之外的恒星,有没有孤立于星系之外的恒星群居,似乎是恒星的特征,这是恒星成群诞生的结果。最大的恒星集团就是星系,数百亿、数千亿颗恒星集聚在一起。那么,在星系以外有没有孤立的恒星呢?答案是有的,天文学家也已经观测到了。原来,这些孤星是被星系“大家庭”所抛弃的“孤儿”。星系在宇宙空间经常会发生相会甚至碰撞,这种碰撞有时非常剧烈,彼此间的引力牵曳常常会造成大规模的恒星形成,也会把少量的恒星抛出星系。这些被抛出星系的恒星就成了游荡在星系际空间的孤星。生活在这些孤星周围行星上的生命是很可怜的,它们的夜空没有星星,一片漆黑,只有一两个暗弱的小云斑,那就是抛弃它们的星系。 现在谁还在使用阴历,现在谁还在使用阴历阴历是根据月相变化制订的历法。一般规定每个月的初一是月朔(即月缺的时候)。这就要求阴历每个月的平均长度尽可能接近一个朔望月。阴历取6个大月(每月30天)和6个小月(每月29天),一共12个月构成1个太阴年。这样一来,1个月的平均长度是29.5天,与朔望月相差0.030?59天。经过大约2年半就会相差1天。也就是说,本来初一应该是月朔,过了约2年半,初二成为月朔了。而且只要每过2年半,月朔就要推迟1天。怎样才能制止这种“恶性发展”呢?让我们以伊斯兰历为例来说明。阴历是根据望月指定的历法伊斯兰历是典型的阴历,在信奉伊斯兰教的各国被普遍使用。伊斯兰历的每个月,排定为单数月29天,双数月30天,再在30个太阴年里加入11个“闰日”。这些闰日加在每30年一个循环的第2,5,7,10,13,16,18,21,24,26,29年的12月底,这些年份称为闰年。由于作为双数月的12月是大月,所以增加的1天为12月31日。于是,伊斯兰历平常年份为354天,闰年则有355天。伊斯兰历纪元元年的元旦对应公元622年7月16日。阴历的优点是适合对潮汐的预测,从而对航海和安排渔业生产有一定作用。但是,这种历法中平常的太阴年只有354天,然后在30年中再增加11天,即每个太阴年的平均长度仅有354+11/30天,即354.3667天,与回归年长度365.2422天相比每年相差达10.8755天,即约11天。于是,只要经过近17年,就会相差公历半年。用这样的历法,如果说原来新年在冬天,那么17年后,新年就跑到夏天去了,也可以说冬天和夏天完全颠倒了。可见,伊斯兰历完全不能反映季节的变迁,这是十分不方便的。事实上,在伊斯兰世界中,这种历法只是用于安排各种宗教活动,如礼拜、节日和祭祀等。为了农牧业的需要,人们依然使用阳历。土耳其国旗(左)和巴基斯坦国旗(右)上显示的新月形象。这些国家的一些节日用阴历来确定 用业余天文望远镜能看到什么,用业余天文望远镜能看到什么并不是只有专业大型望远镜才能进行天文观测,天空中的一些较大、较亮的天体,利用业余天文望远镜就可以欣赏。实际上,伽利略、牛顿时代的专业望远镜还不如今天的中高级业余望远镜性能好呢。如果我们将望远镜对准月球,可以观察到月球表面布满大大小小的环形山。我们把望远镜对准土星,环绕在土星周围的光环会让我们觉得十分有趣。将望远镜指向银河,我们会发现那缥缈的天河原来是由无数的星星所组成。而当我们使用较高质量的望远镜时,就可以对夜空中的天体做更仔细的观察。我们可以观察到金星的盈亏现象,木星表面的条纹和大红斑,甚至看到火星的极冠。在观察环境较好的山区,我们还可以通过望远镜找到宇宙中那些神秘而美丽的星云和星系。那么,我们该如何选择自己的望远镜呢?首先要明确观察目标的特点。比如说,当你所要观察的是明亮且细节丰富的天体,比如月球、土星、木星时,那你便需要一台物镜焦距较长的天文望远镜,这有利于你获取较大的放大倍率;当你所要观察的是暗淡的遥远星云、星系之类的目标,那便需要一台物镜焦距较短的望远镜,以获得较大的视场和较高的反差。其次,要考虑望远镜的口径。因为口径决定了望远镜分辨率,也就是说口径越大的望远镜成像可以更清晰。但口径大了不但价格更高,也限制了你随身携带的可能,所以需要在口径与便携性上找一个适合个人的平衡点。还有,同样光学形式和口径的望远镜价格可能也会有很大差距,这主要是由于制造精度不同造成的。制造精度较高的小口径望远镜的观察效果,经常超过那些粗制滥造的大口径望远镜。因此,具有适当焦距,有较高光学品质,并且在经济上自己能够承受的前提下,口径较大的望远镜是最适当的选择。不过,很多有趣的天体仅凭肉眼通过望远镜观看,还是难以看清的。这时我们需要借助一部单反照相机来代替我们的肉眼,对宇宙深处的暗淡天体进行观察,以便发挥业余天文望远镜更大的效能。 银心距离的测定,银心距离的测定银心,广义上来讲,是整个银河系物质分布的几何对称中心,而狭义的定义就是“人马座A*”所处的位置。银心距离的测量主要有间接和直接两种方式。所谓间接测量,是找一类在银河系中分布对称性较好的天体,比如说球状星团。如果测出了所有球状星团的位置(方向和距离),就可以算出它们的对称中心所在的地方,也就是银河系的对称中心。直接测量就是找非常接近“人马座A*”的恒星或者星团,利用它们的运动特性来计算距离。比如通过测量恒星S0-2的视向速度变化,再结合轨道的周期和形状,也可以推算出银心同我们的距离。到目前为止,综合各种测量的结果,可知太阳系距离银心约2.6万光年。 银河和银河系是一回事吗,银河和银河系是一回事吗谈到银河系你或许有点陌生,但是说起银河你一定熟悉。在夏天晴朗的夜晚,仰望璀璨的星空世界,可以看到仿佛有一条淡淡的银色飘带,从地平线的一头向上伸展,横跨天穹。这条光带就是银河,我国古代还冠之以“星汉”、“天河”等美名,并流传着牛郎织女在天河鹊桥相会的美丽传说。那么,银河里那一片白茫茫的究竟是什么呢?自从天文望远镜发明之后,人们带着这个不解之谜,把望远镜指向银河。原来银河并不是什么天上的河流,而是一个由1000多亿颗恒星密集组成的盘状的恒星系统,而我们太阳系本身就处在这个系统之中。我们从太阳系向周围看去,这个恒星系统的盘状部分就呈现为一条带形天区,在这块天区的恒星投影最为密集。而由于距离遥远,肉眼未能把密集的恒星分辨出来,便把它看作一条发亮的光带,这就是我们看到的银河。这个庞大的恒星系统也由银河得名,称为银河系。所以,银河和银河系是两个不同的概念。银河系的多数恒星集中在一个盘状的结构里,称为银盘。从银盘中心向外又伸展出4条弯曲的旋臂,整个银盘的半径约为4万光年。银盘外围则由稀疏的恒星和星际介质组成一个球状体,半径约5万光年,包围着整个银盘,叫做银晕。在天文学的发展史上,伽利略第一个用望远镜发现银河是由恒星组成的。而最早通过恒星计数的方法来研究银河系结构的,则是18世纪后期的著名英国天文学家威廉·赫歇尔。他用自己亲手磨制的反射望远镜,计数了若干天区内的大量恒星,并根据对观测结果的统计研究,绘制出一幅扁而平、轮廓参差、太阳位居中心的银河系结构图。虽然这张银河系结构图并没有准确地描绘出银河系的真面貌,但这是人们第一次从观测上揭示了比太阳系更高一层次的天体系统的存在,在人类认识宇宙结构的历程中,具有里程碑的意义。关键词:银河银河系银盘银晕 银河系中可能有多少外星文明世界,银河系中可能有多少外星文明世界很多科学家相信,在地球之外,银河系中可能有不少行星已经进化出高级智慧生物,我们称之为外星智慧生命或地外智慧生物。他们在自己的行星上也构建了各自的文明世界,我们称之为外星的或地外的文明世界。1926年《惊奇故事》杂志中想象的“龙虾人”银河系中会有多少这样的文明世界呢?1960年,一位年轻的美国射电天文学家德雷克在位于西弗吉尼亚州格林班克的国家射电天文台举行的一次射电天文会议上提出了一个公式,用以估算银河系中有多少外星文明世界可能与我们进行无线电通信。这个公式后来被称为“德雷克方程”。德雷克方程的形式如下:\[N=R^*×f_p×n_e×f_l×f_i×f_c×L\]公式中各项的说明如下:\(N\)——银河系中,可能具有星际无线电通信能力的地外文明世界的数量;\(R^*\)——银河系内恒星诞生的速率;\(f_p\)——恒星拥有行星的可能性;\(n_e\)——每颗恒星周围具备生命诞生条件的行星的平均数目;\(f_l\)——每颗如上所述的行星发展出初始生命的实际可能性;\(f_i\)——初始生命进化成智慧生物的实际可能性;\(f_c\)——发展至拥有星际通信能力的先进文明的可能性;\(L\)——拥有星际通信技术的文明世界能够延续的时间;此后,在有关地外文明探索问题的讨论中,这个公式一直被大家作为基本的出发点。对于估算的结果,当年会议的参与者们就见解不一,较多的人认为可能有几亿个,而悲观者认为只是几百个!50多年来,科学家们对于N的大小作了种种估算,而差别依然极大,大致是从几百万到几百,最悲观的估计甚至是只有我们地球文明一个! 银河系中的暗物质,银河系中的暗物质20世纪20年代,天文学家发现银河系的自转速度—即恒星绕银河系中心转动的速度—随银心距的不同而变化,其变化规律的图示形式称为银河系自转曲线。如果只考虑发光物质,实测情况和理论预言便大相径庭;一旦假设银河系广大外围区域内存在大量不发光的暗物质,这种差异就消失了。根据实测银河系自转曲线的形状,可估算出暗物质的质量要比可见物质多出将近一个数量级。目前估计银河系普通物质和暗物质的总质量约有\(2×10^{12}\)太阳质量。 银河系也会与其他星系发生碰撞吗,银河系也会与其他星系发生碰撞吗目前,银河系还没有与其他星系发生强烈的相互作用。但在遥远的未来,在引力的作用下,它很可能与其他星系发生碰撞。仙女星系M31是距银河系最近的巨星系,目前两者约相距240万光年。有人认为数十亿年后这两个星系可能会发生碰撞,届时它们的结构必会发生重大变化。过程当然十分缓慢,但具体情况怎样,如它们是否会并合,或出现何种形式的剧烈活动,太阳的运动轨道会发生多大改变,是否会影响到地球的公转轨道以至影响人类的生存,如此等等,这一切现在当然还无法预测。此外,银河系还有两个小质量近邻伴星系,即大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,它们绕银河系转动,且有气体逸出,形成长条形的“麦哲伦流”,通常认为这是因银河系对麦哲伦云的引力作用而从后者中拖曳出来的。麦哲伦星云中的物质可能迟早会流入银河系,并影响到银河系的结构和演化。 银河系的结构是怎样的,银河系的结构是怎样的银河系的结构主要可分为银盘(包括旋臂)、核球、银晕,以及外围的银冕等部分。银盘是银河系的主体,它的外形呈扁盘状,集中了银河系内的大多数恒星和星云,银盘的直径约为8万光年,中间部分较厚,厚度约6000多光年,周围逐渐变薄,到太阳附近便只剩一半厚度了。由于巨大的银河系本身也有自转,银盘中的亿万颗星球环绕银河系中心浩浩荡荡地作着旋转运动,从银盘中心向外弯曲伸展出4条旋臂,看上去犹如急流中的旋涡。所谓旋臂实际上是恒星、星际气体和尘埃的集聚区域,但这集聚着物质的旋臂并不像电风扇叶片那样固定不变,恒星始终在旋臂中进进出出,只是它们能够在运动中基本做到“收支平衡”,所以,看上去旋臂的形状保持不变。银河系的中央部分是一个恒星分布相当致密的核球,直径约1.2万~1.5万光年,略呈椭球形状。由于大量的星云和气体尘埃的阻挡,对核球方向的天文观测十分困难,所以,人们至今对它知之甚少,但可以肯定,核球内的恒星分布是十分密集的。银晕是在银盘外围由稀疏的恒星和星际介质组成的一个巨大包层,它的体积至少是银盘的50多倍,但质量却只占银河系的十分之一,由此可见其物质密度非常稀薄。事实上,除了那些极其稀薄的星际气体外,银晕中的物质主要是球状星团。银冕是20世纪70年代中期才被发现的,属于银河系的最外围,它的范围可远及50多万光年以外,比银河系的主体部分要大得多。但银冕内基本上没有恒星,全由极稀薄的气体组成,所以不易准确地测定它的真正范围。关键词:银河系银盘银晕银冕银河系核球 阴历和阳历是怎样来的V5,阴历和阳历是怎样来的V5世界上各国、各民族所使用的历法的种类很多,但主要可以归纳为三种:阳历、阴历、阴阳历。我国现在所用的农历,有人误称它为阴历,其实这是阴阳历,而不是真正的阴历。阳历,顾名思义,是根据太阳来的,就是将地球绕太阳公转1圈的时间作为一个计算时间的单位。地球公转1圈是365.2422天,也就是365天5小时48分46秒,为了使用方便,通常以365天作为1年。这就是阳历的1年。由于365天里,月亮大致圆缺变化12次,因此就将1年分为12个月。365天无法平均分配在12个月里,就用大月和小月的办法来安排。大月31天,小月30天,2月份也是小月,但只有28天。12个月加起来,1年就是365天。阴历是从月亮而来。月亮的圆缺变化很有规律,平均29.53天变化一次,人们把这段时间作为计算时间的单位,叫做月,大月30天,小月29天。由于从冷天到热天再到冷天的变化周期里,月亮圆缺变化12次多一些,因此就以12个月(阴历月)为1年(阴历年)。1年是354天或355天,这就是真正的阴历。在古代,中国和埃及,阴历都是最先使用的历法。天气冷热变化一周是365天,而阴历的1年只有354天或355天。1年要相差10或11天,3年就是1个月多。为使历法能适应天气冷热变化的周期,就在第三年加上1个月,这一年就有13个月,加上的这个月叫闰月,这样,1年是384或385天了。我国在3000年前的殷代,就有13月的名称了。到2600年前,人们又进一步用“19年7闰”的方法来设置闰月。这就是现在我们用的“农历”。用置闰月的办法来使农历历法适应天气变化周期,就像是将阴历和阳历糅合起来,这样的历法就不是纯粹的阴历,而是阴阳合历了。关键词:阳历阴历阴阳历闰月 阴历和阳历是怎样来的,阴历和阳历是怎样来的现在世界上各国、各民族所使用的历法的种类很多,但主要可以归成为三种:阳历、阴历、阴阳历。我们现在所用的“农历”,又有人称它为“阴历”,其实这是“阴阳历”,而不是真正的“阴历”。阳历是根据太阳来的,就是将地球绕太阳公转一圈的时间作为一个计算时间的单位。地球绕太阳公转一圈是365.2422天,也就是365天5小时48分46秒,为了使用方便,就将365天作为一“年”。这就是阳历的一年。由于365天里,月亮圆缺变化12次,因此就将1年分为12个“月”。365天无法平均分配在12个月里;30天一个月,12个月才360天。人们就用大月和小月的办法来安排。大月31天,小月30天,2月份也是小月,但只有28天。这样12个月加起来,1年就是365天,叫做“平年”。那么这多下来的5小时48分46秒怎么办呢?算了一下,积4年差不多就是1天,就将这一天放在第四年的2月份里。这一年就叫“闰年”,闰年的2月份是29天,多出来这一天叫“闰日”。这一年就有366天了。阴历是从月亮而来(月亮又叫“太阴”)人们发现月亮的圆缺变化很有规律,平均29.53天变化一次,人们也将这段时间作为计算时间的单位,叫做“月”,大月30天,小月29天。由于从冷天到热天,再从热天到冷天的变化周期里,月亮圆缺变化12次多一些,因此就将12个月(阴历月)叫做1“年”(阴历年)。1年是354天或355天。这就是真正的阴历。在古代,中国和埃及,阴历都是最先使用的历法。但是天气冷热变化一次是365天,而阴历的1年只有354天或355天。1年要相差11或10天,3年就是1个月多。为使历法能适应天气冷热变化的周期,就在第三年加上1个月,这一年就有13个月,加上的这个月叫“闰月”,1年是384或385天了。我国在3000年前殷代的时候就有十三月的名称了。到2600年前,人们又进一步用“19年7闰”的方法来设置闰月。这就是现在我们用的“农历”。天气冷热变化是由于地球是倾斜地绕太阳公转的结果。地球绕太职公转一圈,天气就冷热变化一次。而地球绕太阳公转一圈,就是阳历的依据。因此用置闰月的办法来使历法适应天气变化周期,就象是将阴历和阳历揉合起来,这样的历法就不是纯粹的阴历,而是阴阳合历了。 陨冰是怎么回事,陨冰是怎么回事从宇宙空间穿过地球大气层落到地面的天然固态物体称为陨星。陨星可以分为三类:石陨星、铁陨星和石铁陨星。除了这三类陨星外,还有玻璃质陨星,即陨冰。陨星在降落到地面的过程中,表面温度常常可以达到三四千摄氏度以上,许多物质在这样的高温下纷纷气化,因而人们很难想象,怎么会有陨冰到达地面呢?关于陨冰的记录的确罕见。我国古代文献中曾记载着这样一段文字:“同治元年(1862年)秋,日方午,有大星坠入零陵县西乡雷家冲田中。大如斗而圆,其声匉訇,久之化为水。”这“大星”究竟是天外来客——陨冰,还是大冰雹?就当时的记录而言,还不足以作科学鉴定。1983年4月11日,无锡市东门降下一块冰,随之冒起一团雾气。一位过路人还将捡到的碎冰放入热水瓶中保存。后经我国天文学家的努力,从人造卫星拍摄的当天的云图上,找到了它自宇宙空间进人大气层的轨道痕迹,以此证明它是一块罕见的陨冰。国外有关陨冰的记录也很少。1955年8月30日,一块陨冰落在美国威斯康星州的卡斯顿城外,质量约3千克。1963年8月27日,一块陨冰坠落于前苏联莫斯科地区一个农庄的果园中,碎冰块共重约5千克。有科学家猜测,陨冰最可能的来源应当是彗星。当小彗星闯入大气,可能有一些在大气中不能完全蒸发掉,而陨落于地面。然而,目前仍然有某些学者对陨冰持否定态度,认为证明它们是天外来客的证据不足。他们认为,从天而降的冰块极可能是地球大气内的产物。关键词:陨星陨冰 陨石向我们透露了什么秘密,陨石向我们透露了什么秘密降落到地球上的陨石主要有三个明确的来源,大部分(约99%)来自小行星,少数来自月球和火星,还有极少数陨石来源不明。另外,关于是否存在来源于彗星的陨石一直存在争论。球粒陨石是最常见的石陨石,它们形成于太阳系历史早期,至今都没有发生什么变化,这是我们了解早期太阳系的唯一直接物证。其他的石陨石,如无球粒陨石,则显示了陨石母体自身熔化再结晶的迹象,甚至天体碰撞过程的痕迹。陨铁和石铁陨石也发生了熔化,为我们研究行星形成的最初阶段提供了依据。来自月球和火星的陨石的科学价值当然就更大了。 验证伊斯兰历为什么能符合月相变化?,验证伊斯兰历为什么能符合月相变化?30个太阴年中,共有(30日×6+29日×6)×30+11日=10?631日。而30个太阴年,每年12个朔望月的准确天数应为29.530?59日×12×30=10?631.012?40日。这表明,在30个太阴年中,两者的差值只有0.012?40日,合17分51.36秒。也就是说,在30年里只相差不到18分钟,所以伊斯兰历能够很好地反映月相的盈亏周期。 中国人在月球表面,中国人在月球表面月球的背面有5座以中国人名命名的环形山,分别是“石申环形山”、“张衡环形山”、“祖冲之环形山”、“郭守敬环形山”和“万户环形山”。石申、张衡、祖冲之和郭守敬都是中国古代的著名天文学家,为后人留下了非常重要的研究成果。万户则是第一位尝试用火箭飞天的中国人。月球正面有一座以“高平子”命名的环形山,这也是唯一一个以近代中国天文学家命名的环形山。 中国的大型望远镜,中国的大型望远镜由于大望远镜的巨大威力,中国也在努力建设大型望远镜。2008年,中国的大天区面积多目标光纤光谱望远镜(简称LAMOST,后正式命名为“郭守敬望远镜”)在国家天文台兴隆观测基地建成,其主镜直径接近7米,由37块六角形小镜组成,可以同时跟踪4000个目标。2009年开始在上海佘山建设的可动镜面射电天文望远镜,口径达到65米,在亚洲排名第一。中国正在建设全球最大的“500米口径球面射电望远镜”(简称FAST)。中国还参与了一些大型望远镜的国际合作项目,比如由美国和加拿大发起建造、台址在美国的30米口径望远镜(简称TMT)。 怎么知道人造卫星在按预定的轨道运行,怎么知道人造卫星在按预定的轨道运行在太空工作的人造卫星和各种各样的航天器,都能在预定的轨道上运行。它们就像地面上的行人和车辆各走各的路一样,都有自己的运行轨道。尽管它们的轨道各不相同,但是,也像我们要遵守交通规则一样,也必须“遵纪守法”,那就是它运行轨道的平面,必须通过地球的中心。如果它的轨道呈圆形,地心就是它的圆心;如果它的轨道是椭圆形的,那么,地心就位于椭圆的一个焦点的位置。大多数的卫星在发射入轨时,速度往往稍大于第一宇宙速度,所以它们的轨道大多是椭圆形的。就像地球和太阳之间有近日点和远日点一样,卫星和地球的距离也是有时近有时远。人们把轨道离地面较近的一点叫“近地点高度”,把离地球最远的一点叫“远地点高度”。人造卫星除了具有绕地球运行的固定轨道以外,还有一个重要的参数,那就是轨道的倾角。它是指卫星轨道平面和地球赤道面之间的一个夹角。根据这个夹角的大小、轨道的近地点和远地点,世界各国的天文台就可以跟踪和计算出这颗人造卫星的运行,告诉我们这颗卫星什么时候在什么方位,看看它是否在预定的轨道上运行。卫星的轨道倾角越大,它在地球上的投影也越大。比如,我国发射的第一颗人造卫星,选择了68.5°这个倾角,它的星下观测点可达到南北极圈以内。地球上所有有人居住的地方,它都能观测到。可是,这样一颗轨道倾角大的卫星,发射时所需的能量和费用也大。所以,人造卫星在预定的轨道上运行,是科学家通过精心计算,进行能源配置和轨道选择等一系列的技术设计的结果。关键词:人造卫星卫星轨道 怎样在夜空中寻找行星,怎样在夜空中寻找行星在太阳系大家庭中,除太阳以外,行星是最重要的组成成员。太阳系的九大行星按距离太阳由近及远,依次为:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。由于行星围绕着太阳运动,它们在天空中的相对位置,短期内就会有明显的变化,从地球上看来,它们好像在星空中“游荡行走”,因而得名叫“行星”。天王星、海王星和冥王星离我们地球实在太远,不用天文望远镜用肉眼是看不到的。平时,我们在夜空中用肉眼只能观测到其余较近的五颗行星。那么怎样才能从满天的繁星中寻觅到行星的“倩影”呢?首先,这几颗行星都比较明亮,全天最亮的恒星是天狼星,但金星、木星和火星在最亮时要比天狼星还要亮。土星虽然略为暗一些,仍可跻身于夜空中前十几位亮星之列。另外,火星是颗红色的行星,金星和木星都略带黄色,这些特征可以帮助我们寻找行星。用肉眼观察,行星与恒星还有一个重要的区别:恒星会一闪一闪地“眨眼”,而行星不会“眨眼”。恒星离地球十分遥远,从地球上看,它们只是一些微小的光点,星光进人地球大气层后,由于大气波动的干扰,我们所见到的星光忽明忽暗,闪烁不定,好像在眨眼睛。行星离我们比较近,它们靠反射的太阳光形成一个发光圆面,星光透过大气层时也受到干扰,每一光点也要发生闪烁,但是由于发光圆面是由许多光点合起来的,受到扰动时有的变亮有的变暗,此起彼落,相互补偿,所以我们看上去就觉得星光很稳定,没有“眨眼”的感觉。此外,行星是绕太阳运动的,它们在星座之间的相对位置每天都在移动。行星移动的路线大多是在黄道附近。通常在天球仪和星图上都画出了黄道带,只要熟悉沿黄道带附近的星座,很容易找到黄道在天空上的位置。至于行星每天的位置,可以查看天文年历得到它们的准确坐标。关键词:行星黄道 怎样在太空中修理出了故障的航天器,怎样在太空中修理出了故障的航天器如同飞机、汽车等会发生故障一样,航天器同样也会出现各种各样的毛病。然而,远在地球上空400~500千米处飞行的“患病”航天器能不能修理呢?回答是肯定的,派航天飞机去修。航天飞机本身就是绕地飞行的航天器,它所处的高度和速度跟那些出了问题在轨道上游荡的航天器几乎相同,加上它又具有能改变自己绕地轨道的轨道机动辅助发动机、控制飞行姿势的反作用控制发动机、抓取卫星的遥控机械手等精良设备,所以它就有可能飞到那些发生故障的航天器身旁去进行修理。1984年4月,美国“挑战者号”航天飞机首次在空间绕地轨道上,捕获并修复了一颗名叫“太阳峰年”的观测卫星。“太阳峰年”卫星是美国在1980年2月发射的,用来监测1980年太阳活动峰年中太阳表面耀斑的活动情况。同年11月,这颗卫星上的姿态控制装置和3台电子观测仪器突然失灵,接着又从540千米高的轨道上逐渐下降到480千米高的轨道上,并有可能坠落于地球大气层焚毁。“出诊”的航天飞机,花了约4小时的时间,飞到距卫星约60米的地方。随机“出诊”的航天员穿好舱外航天服,背上一具装有喷气推进器的背包式生命维持装置,离开机舱。他借助于喷气推进器喷出的气流在太空“行走”,缓慢地“走”向5.4米高的六角形卫星主体。但因卫星每6分钟转一周的自转速度太快,使处于失重状态下的航天员无法用手里的1.2米长、雨伞状的捕捉杆插入卫星体上的火箭发动机喷口。于是请地面卫星控制中心对“太阳峰年”卫星上的电脑发出减慢自转速度和保持稳定的两个指令,再用航天飞机的机械手的“手指”插进卫星体上的火箭发动机喷口,才把卫星牢牢地拴连在机械手上,拉回来放到航天飞机敞开的货舱内特设的修理台上,用新的零部件换下了卫星上损坏了的姿态控制装置和一台日冕观测仪的电源部分,修理了硬X射线成像分光计以及软X射线多色仪。全部工作花了将近200分钟才完成。修复的卫星最后由航天飞机调整自己的飞行高度,升高到“太阳峰年”的原来绕地运行轨道上,通过机械手把卫星推向太空。1992年5月14日,美国“奋进号”航天飞机将一颗两年前发射的因火箭发动机故障未进入预定轨道的“国际通信卫星6号F3”救了回来。给它安装了一个新火箭发动机,直接弹射入太空,使卫星进入预定轨道。这颗价值1.57亿美元的卫星终于得以重新“就业”。1993年12月,美国“奋进号”航天飞机对哈勃望远镜进行了修理。哈勃望远镜升空以后,科学家发现它发回的图像模糊,没有达到预期的效果。原来它的主镜磨坏了一点。以后又发现它的太阳能电池板出了问题,计算机的数据存储器也相继失灵。于是,“奋进号”的机械臂把“哈勃”抓进了航天飞机,航天员为它更换了零件,并安装了一个新型的行星照相机等。这些修理工作进行了7天,修复后的哈勃望远镜比修复前分辨率大大提高,可见到暗10~15倍的天体。这些都得归功于“太空修理工”。关键词:航天飞机太空修理 怎样寻找北极星,怎样寻找北极星北极星是鼎鼎大名的一颗星,大家都想认识它。找到了北极星,也就找到了正北方向,这不仅对航空、航海、测量、地质勘探等经常在野外工作的人有用,对我们来说,也是生活中不可缺少的知识。面对着北面天空,可以看到两个著名的星座:大熊座和仙后座。这两个星座都很容易辨认。大熊座有7颗主要亮星:天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光,它们组成勺子的样子,有人叫它勺子星,一般叫做北斗七星;仙后座的5颗主要亮星组成拼音字母W的样子。这两个星座,可以帮助我们找到北极星。大熊座和仙后座在天空中的位置,刚好隔着北极星遥遥相对。对于我们居住在北半球中纬度地区的人来说,到了春天,天黑后不久,北斗七星在东北方向,仙后座在西北方向;5~6月间,天黑后不久,北斗七星出现在头顶附近,仙后座则在正北地平线附近。在别的月份,当仙后座在东北方向和头顶附近时,就轮到北斗七星在西北和正北地平线附近了。在我国黄河流域以北的地区,一年四季都可以看到这两个星座同时出现在天空中。在长江流域以南的地区,有时只能看到其中的一个,一个星座在头顶附近时,另外的一个正处在北方地平线以下,就看不见了。如何利用大熊座来寻找北极星呢?先找到北斗七星斗勺最外边的两颗星——天枢和天璇,用假想的线把它们连起来,并由天璇朝着天枢的方向延长约5倍远的地方,就能碰到一颗亮星,这就是北极星。那部分天空,只有北极星这么一颗比较亮的星,所以很容易找到。大熊座仙后座的5颗主要亮星中,有3颗比较亮,顺着这3颗的中间一颗和它前面的一颗小星,向前延长3倍多的距离,便是北极星的位置。仙后座找到了北极星,也就找到了正北方,其他方向也可以很容易确定了。面对着北方,背后是南,右边是东,左边是西。北极星在地平线上的高度,近似于当地的地理纬度,因此,知道了某地北极星的高度,就可以大致知道这地方的地理纬度。关键词:北极星北斗七星仙后座大熊座 怎样寻找行星,"怎样寻找行星在闪闪烁烁的星空里,我们用肉眼观看,怎样把地球的“姐妹”——水星、金星、火星、木星和土星这几颗行星我出来呢?这就要先把这几颗行星的共同特点介绍一下:第一,把她们叫做行星,就因她们会在星空中行走。如果不信,你可以过几天或隔一段时间再去看,你就会发现她们的位置移动了;第二,这几颗行星都比较亮,特别是金星,看上去是天空中最亮的星星;水星、火星、木星最亮时,也比我们能看到的恒星都亮;第三,行星的光一般都比较稳定,不象恒星那样会闪烁不停。如果发现一颗星星具备上面讲的三个特点,还要加上一条,就是她必须是在天空中的黄道附近,那么很可能她就是一颗行星。那么,她是哪一颗行星呢?那就先让我们来介绍一下他们各自的特点吧。水星:一年里,我们只有几次能在黎明的东方或傍晚时西方的低空中看到她。她是颗不容易露面的亮行星,因此平面是很难看到她的。金星:以她金黄色的光辉称雄全天。一般在日出前几小时的东方,或日落后几小时的西方天空中出现。你如果注意的话,只要二、三天就可以看出她位置的移动情况。火星:正象她的名字一样,她的颜色是火红的是不难找到她的。木星:也比较亮,只因她离太阳比较远,绕太阳公转一周的时间长,因此我们看上去,她在天空中移动得比较慢。土星:虽说她没有上面讲的几颗姐妹星亮,可是最亮的时候也要超过牛郎星和织女星。由于她离太阳比较远,我们看上去,她的移动就显得更加慢了。有人问:白天能看到行星吗?能,当行星最亮的时候,是有可能在白天看到她们的。不仅能看到金星,而且有时甚至能看到木星和土星,在古书中就有着白天观测到她们的记载。" 怎样才能探测到看不见的冷暗物质,怎样才能探测到看不见的冷暗物质冷暗物质既不发光也不吸收光,那么科学家又是怎样来探测它们的呢?阿尔法磁谱仪正安装到空间站上阿尔法磁谱仪一种办法是直接探测暗物质粒子。现在常用的探测装置有两种,一种是液态惰性元素探测器,如用液氙或液氩。加拿大南部的萨德伯里市有个废弃镍矿,现在是加拿大的地下物理实验室,正在实施多项直接探测暗物质的计划。探测器安装在地下深达2千米的实验室里,注满了液态惰性元素。它们探测的是一种暗物质的候选者,被称为“弱相互作用大质量粒子”(缩写WIMP)。当WIMP粒子撞击到液氙或液氩上时会发出闪光,这样就有可能探测到它了。美、英、意、日等国有多处废弃的深矿井改建的实验室,也都采用惰性探测器探测暗物质。还有一种探测装置是采用锗一类半导体制成的低温探测器,将它冷却到极低的温度,例如0.1开,当WIMP粒子撞击锗原子时会产生微小的热量,所以测量探测器的温度变化就能识别WIMP粒子,如美国与欧洲就有这类装置。中国也在四川锦屏山2500米深处建成一个地下暗物质实验室,它同时拥有上述两种探测装置,为当前世界上最深的地下实验室之一。除直接探测外,也可用间接手段探测暗物质。两个WIMP粒子碰撞时会湮灭,并产生γ光子或一对正反粒子。将γ望远镜或粒子探测器对准暗物质分布集中的地方,例如银晕或银心,看看那里的γ射线数量或正反粒子的比率是否超过预期值。如果超过,就要看它们是不是WIMP粒子湮灭产生的了,所以这种方法需要仔细排查非暗物质的可能性。2011年由美国“奋进号”航天飞机送到国际空间站的“阿尔法磁谱仪”使用的就是这种手段。2013年2月,华裔物理学家丁肇中教授宣布“阿尔法磁谱仪”发现了WIMP粒子存在的间接证据。 怎样才能飞出地球V5,怎样才能飞出地球V5在地球上我们无论向上抛什么物体,物体总是会落回地面,抛扔的力量无论有多大,物体最多只是在地面的上空画出一条长长的弧线,最后还是回到地球。比如,用力踢出足球和射向高空的炮弹,都无一例外。这是因为地球对物体的万有引力作用。地球上的任何物体都逃脱不了地球引力的束缚。人造卫星是怎么飞出地球,逃脱地球引力的束缚的呢?这是因为科学家赋予了它巨大的速度。为了回答逃脱地球的速度该有多大,我们得讲一讲离心力。大家知道,月球和地球之间也有万有引力,为什么月球掉不下来呢?原因在于月球不断地绕地球旋转,在月球旋转的时候,它产生了离心力,这股离心力足以抗衡地球引力对它的束缚。所以它高高地悬挂在天上而不会掉下来。因此,要让发射的人造卫星绕地球旋转而不掉下来,就需要使它具有能抗衡地球引力的离心力。科学家算出,离心力的大小与圆周运动速度的平方成正比。据此我们可以算出,要使物体不落回地面的速度是7.9千米/秒,也就是说,物体如果达到7.9千米/秒的速度,它就会永远地绕地球运行而不会从天上掉下来。我们称之为第一宇宙速度,也叫环绕速度。7.9千米/秒是个很大的速度。我们知道,声音在空气中的传播速度为334米/秒;风驰电掣般前进的火车,每秒钟只能跑20米。正是因为这个第一宇宙速度非常之大,所以在现代火箭发明之前,人类无法实现送人造卫星上天这一壮举。如果物体的速度超过7.9千米/秒又会是什么样呢?通过计算和实验我们知道,这时物体的运动轨道将不是圆形而成了椭圆。速度越大,椭圆就压得越扁。当速度达到11.2千米/秒的时候,这个椭圆就合不拢来了。也就是说,物体将会逃离地球的束缚,飞向行星际空间。所以,11.2千米/秒,我们称它为第二宇宙速度,也叫脱离速度。人们若想要飞到月球或别的行星上去,就要达到这样的速度。但是,物体达到第二宇宙速度,还不能摆脱太阳的控制。若是要到太阳系外去旅行,那就需要达到16.7千米/秒的第三宇宙速度。那么,脱离银河系的速度究竟要多大?科学家估算出在110~120千米/秒之间,我们就叫它为第四宇宙速度吧!它将是我们实现未来太空漫游的梦想和目标。关键词:万有引力离心力第一宇宙速度环绕速度第二宇宙速度脱离速度第三宇宙速度第四宇宙速度 怎样才能飞出地球,怎样才能飞出地球不论你把足球踢多高,它总是要落回地面的。飞向几公里高的炮弹,最后也是要落到地球上来。踢向上空的足球、射往高空的炮弹,为什么不能一直飞向高空离开地球?原来地球周围的物体都受到地球引力的作用,跑不出它的引力范围。人造卫星、航天飞船为什么能环绕地球运转,而长久不落下来?为了说明这个问题,先让我们做一个简单的实验:你可以在绳子的一头系上一个重的东西,另一头拿在手中甩动绳子作圆周运动时,手上会感到有一个力在向外拉,速度越大,力越大,这个力就叫做离心力。绳子拉住重物使它作圆周运动的力叫做向心力。离心力和向心力大小相等,方向相反,作用在两个物体上。一切作圆周运动的物体都要受到向心力的作用。人造卫星绕地球运动所需要的向心力是由地球引力产生的。如果人造卫星运转的速度小,需要的向心力不大,那么地球引力不仅迫使它绕地球运转,而且干脆就把它拉回地面了。只有当人造卫星以很大的速度绕地球运转,使由地球引力供给的向心力,完全用来作圆周运动,那么人造卫星就不会掉下来了。根据科学的计算,人造卫星所需要的这个速度是每秒钟7.9公里,并且以水平方向抛出去,就能使人造卫星环绕地球运转。这个速度叫环绕速度,也叫第一宇宙速度。如果小于这个速度,它就会被地球引力拉回来。不过人造卫星受到地球外围稀薄空气的阻力,速度会渐渐减慢,最后坠入稠密的大气层,受到空气摩擦,发生高热,就要烧毁。如果以每秒11.2公里的速度飞上天,就可以克服地球的引力,成为围绕太阳运行的人造行星,或者飞向太阳系的其他星球上去。每秒11.2公里的速度,是物体能够脱离地球的速度,所以叫脱离速度,也叫第二宇宙速度。如果要飞离太阳系,到其他恒星世界去,那么速度必须达到每秒钟16.7公里。这个速度叫第三宇宙速度。 怎样找北极星,"怎样找北极星北极星是鼎鼎大名的一颗星,大家都想和它认识认识。北极星老在北方,找到了北极星,也就找到了正北方向,这不仅对航空、航海、测量、地质勘探等经常在野外工作的人有用,对我们来说,也是生活中不可缺少的知识。面对着北面天空,可以看到两个著名的星座:大熊座和仙后座。这两个星座都很容易辨认:大熊座有7颗主要亮星:天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光,一般叫做北斗七星,它们组成一把勺子的样子,有人又叫它勺子星;仙后座的5颗主要亮星组成拼音字母W的样子。就是这两个星座,可以帮助我们找到北极星。大熊座和仙后座在天空中的位置,刚好隔着北极星遥遥相对。春天天黑后不久,北斗七星在东北方向,仙后座在西北方向;五、六月间天黑后,北斗七星出现在头顶附近的天空中,而仙后座则在正北地平线附近。在别的月份,当仙后座在东北方向和头顶附近时,就轮着北斗七星在西北和正北地平线附近了。在我国黄河流域以北的地区,一年四季都可以看到这两个星座同时出现在天空中。在长江流域以南的地区,有时只能看到其中的一个:一个星座在头顶附近时,另外的一个正处在北方地平线以下,就看不见了。利用大熊座来找北极星时,先找到其中的天枢、天璇两颗星,它们被叫做指极星,用一根假想的线把这两颗星联起来:并朝着天枢的方向延长出去,在相当于这两颗星之间距离约5倍远的地方,有一颗和它们几乎同样亮的星——小熊座最亮星,这就是北极星(我国叫它勾陈一)。在那部分天空,只有北极星这么一颗比较亮的星,所以很容易找到。仙后座的5颗主要亮星中,有3颗比较亮,顺着这3颗的中间一颗(我国叫它王良四)和它们前面的一颗小星(我国叫它王良二),向前延长3倍多的距离,也就是北极星的位置。虽说找到了北极星,也就基本上找到了北天极,但这时北天极究竟在哪里呢?在北极星的上、下、左、右什么地方呢?大熊座和仙后座一起出现在天空中时,这问题很容易解决。把北斗七星中的玉衡、仙后座的策星和北极星用假想线联起来,北天极就几乎在这条线上靠大熊座那一边紧挨北极星的地方。大熊座和仙后座一个在头顶附近,一个在正北地平线上的时候,用这方法可以把北天极找得很准。通过北极星认识了北天极,找到了正北方向,其他方向也就可以很容易确定了:面对着北方,背后是南,右边是东、左边是西。北天极在地平线上的高度相当于当地的地理纬度,因此,测量出某地北极星的髙度,就可以近似地知道这地方的地理纬度了。小熊座最亮星永远是北极星吗?它老指正北方向吗?不是的。小熊座最亮星被当作北极星只是一种“暂时”现象,北极星的宝座并不永远属于它。这是因为地球是一个象橘子形状的扁球体,并不是一个端端正正的圆球体,它的赤道半径比极的半径要长出21公里多,也就是说地球赤道周围多鼓出21公里的一个“物质环”。太阳、月亮自然对这个物质环也有吸引力。吸引的结果,就使地球一边自转,一边摇摇晃晃地摆动起来,就象小朋友玩的陀螺一样,一边转,一边晃。这样,自转轴并不老指向天空的同一点,而是有规则地改变着,大约经过25800年转一周。至于哪一年份自转轴指向天空哪一点,是可以算出来的,这一点附近的某颗亮星就叫做北极星。现在我们看到的北极星,它不恰好在北天极,它与北天极这一点大约还差1度。以后它还慢慢向北天极靠近,到公元2095年的时候,它将靠北天极最近,只差26分半(指角度),也就是不到半度。过了公元2095年,它不但不会再向北天极靠拢,而是离北天极越来越远,再过几千年以后,现在的北极星就不能代表正北方向了,将由别的星来担当北极星的角色了。天文学家告诉我们,离现在4000年前的北极星是天龙座的a(希腊字母,近似地念作阿尔法)星(右枢),公元10000年时将是天鹅座的a星(天津四),公元14000年时将是天琴座的a星(织女一),大约到公元28000年的时候,现在的北极星——小熊座的a星,将再次靠近北天极。也就是说,上面讲到的地球自转轴的这种缓慢运动,经过约25800年整整运行了一周。地球自转轴的这种运动在天文学上叫做“岁差”。" 怎样正确看星图识星星,怎样正确看星图识星星将天体的球面视位置投影于平面,表示它们的位置、高度和形态而绘制的图,称为星图,它是天文观测的基本工具之一。星图上一般有坐标,大多数星图用赤经、赤纬来表示星星的位置。星星的亮度是用星等来表示的。很早以前,人们就把肉眼可以看见的几千颗星分为六个等级,最亮的叫1等星,大约有20颗,其次是2等星,再暗的是3等、4等、5等星,肉眼勉强能看见的叫6等星。星等每相差一等,亮度就相差大约2.5倍,1等星比6等星亮100倍。认星并不难,但不要贪多贪快,每次可以少认一些,但认识了就要记牢它,下一次看见它,要能叫出它们的名字。星图中的方向,是北在上、南在下、东在左、西在右,如方向搞错了,看了星图还是找不到星星的。古人为了辨认方向,把天上的星星分为一群一群的,并且用想象中的线条,把每一群的星星连接起来,叫做星座。全天共分为88个星座,每个星座都有一定的形状,并给它们起了名字,例如“大熊座”、“小熊座”、“猎户座”、“牧夫座”、“仙王座”、“仙女座”等等。看见这些美丽的名字,会使我们产生无穷的遐想,希望能很快利用星图来认识它们。比如在3月份的半夜前后观察星空,就会发现在你头顶上有7颗明亮的星星,形状像个大水勺,它的斗柄的弧线指向东南方,我们称它们为北斗七星,根据星图,你很容易就能在天空中辨认出它们。北斗七星是大熊座中的主星,辨认出了北斗七星,你就认识了一群星。顺着北斗七星的斗柄弧线向东南方向弯过去,从斗柄上最后一颗星开始,大约有一个北斗七星那么长的距离处,就会遇到一颗非常亮的橙红色的星星,它就是牧夫座的大角星。再沿着这个方向继续往南找,在离大角星大约又有北斗七星那么长的距离处,有一颗蓝白色的星星,它就是室女座中最亮的一颗星,叫做角宿一。同样的一群星,如果你在3月1日凌晨1点前后看见它们,每隔半个月,它们会提前1小时出现在天空中的同一位置。也就是说,到了4月1日晚上11点前后,你就可以看见它们了。这样按照星图,首先选出几颗亮星,照图上星星所组成的有特征的形状,一一予以辨认,就不难达到看星图认星星的目的了。关键词:星图星等星座 怎样测量恒星与我们的距离,怎样测量恒星与我们的距离夜空清澈,群星争辉,闪烁的繁星眨着调皮的眼睛向人们微笑着,仿佛在说:“遥远的地球的主人,你们能知道我们之间的距离吗?”想知道天文学上如何测量恒星的距离,就得先了解一下地面上测定物体距离的一种方法。进行大地测暈和一般地形测暈时,往往由于相距过远,以及山、川、河、湖等障碍,而不能用直接方法测定远处一个无法接近的物体的距离。遇到这种情况,测量队常常应用三角方法测量远方目标的距离。例如,要测定位于大河对岸C点这棵树的距离,我们可以在这边的河岸上选择一条足够长的基线(图中直线AB),当我们从基线两头看对岸大树时,它们的方向将是不同的,其角度可用测角仪器,如经纬仪测出,也就是测定图中的A角和B角,从量得的两个角度和基线的长度,应用正弦定理,通过简单运算便可求得大树与基线任何一端的距离。利用三角测量法时,基线必须选得足够长,如果两个端点A与B靠得太近,尽管分别在A点和B点观测目标C,则犹如在同一处观测一样,测不出方向的变化。因此,测量的目标离我们越远,所选的基线应该越长。上面所说的方法,也正是测量恒星距离的一种基本方法。不过,恒星离我们都十分遥远,要用这方法测量它们的距离,需要有一条非常长的基线,怎样得到这样的基线呢?天文学家巧妙地利用了地球绕太阳作周年运动的自然规律,当地球位于A的位置时,恒星C好象在遥远的星空背景上的P1处,用望远镜观测这颗星,记录这颗星在星空背景上的位置;过了半年,由于地球的公转运动已把人们带到了地球运动轨道的另一端B处,这颗星又好象在“天幕”上的P2处,再一次测定该星的位置。日地平均距离约1.5亿公里,地球上的人们在半年内移动约等于地球轨道直径的距离,约3亿公里,把这个距离作为一条基线,这样再用上面所说的方法,就能算出这颗星的距离。这种方法早在四百多年前哥白尼就曾经作了尝试,他在相隔6个月的时间内两次测定过同一颗恒星的方位,企图定出这颗恒星的距离。然而由于哥白尼用的仪器不够精密,没有得到成功。到了1833年人们首次观测到恒星一年间在天空背景中兜了一个很小的圈子,这个圈子就象在二十公里以外地方来看一枚5分硬币。但是,后来人们终于成功地用三角测量法定出了恒星的距离。到目前为止,已经用这种方法测定了约10000颗恒星的距离。对于那些距离更远的恒星,即使地球的公转运动所提供的最长的基线也显得太短了,所以我们还必须寻找其他方法。在日常生活中,大家都有这样的体会:一盏明亮的灯,放得离我们近一些,看起来就更亮些,放得离我们远一些,看起来就暗一些。对恒星也是这徉,离我们近的恒星看起来亮,远的看起来就暗,所以说,平时所看到的星星的亮度,并不是星星的真亮度,我们称之为“视亮度”,它决定于星星的真亮度和它们离我们的距离。测出了恒星的视亮度以后,如果能设法知道恒星的真亮度,就可以计算出恒星的距离了。怎样才能知道恒星的真亮度呢?这就要利用恒星的光谱了。恒星的光谱好比是“无字天书”。天文学家们发现,在恒星的光谱中,两根不同谱线的相对强度同恒星的真亮度之间有一定的关系,因此只要测量出恒星光谱中不同谱线的相对强度,就可推算出恒星的真亮度,从而推算出恒星的距离来。利用这种方法,现已测量了几万颗恒星的距离。在天空中还有一种特别的星星,它们的亮度准确地发生着周期变化,这种星称为造父变星。天文学家们发现,造父变星的亮度变化周期和它的真亮度之间有一种奇妙的关系造父变星的真亮度越大,变化周期就越长,这样我们就可以通过观测造父变星的亮度变化周期来求得它的真亮度,然后也就可以求出它的距离了。对于河外星系内的造父变星也能观测到,它们好象是太空中孤岛上特殊的灯塔,以变幻着的光芒为信号向天文工作者暗示孤岛的距离,由于造父变星对天文测距的贡献,被誉为“量天尺”。测量恒星距离,除了以上各种方法以外,还可以根据一些高光度的天体,如新星、超新星和球状星团等的绝对星等的方法来测量恒星和河外星云的距离。由于科学技术的不断发展,今后可能有更为准确的方法来测量出离我们更远的,更多的星星的距离。 怎样用北斗星的位置定时刻,怎样用北斗星的位置定时刻夜晚行军,如果没有钟表,有什么办法知道现在是什么时刻呢?不要紧,因为在我们头顶上就有一只巨大的“时钟”!那就是星星。星星就好象这个“时钟”上的钟面数字,每颗星的位置都对应一个精确的时刻。它们就是我们确定时刻的最好的一只“钟”!这里介绍一种用北斗星的位置定时刻的简单方法。我们如果以指极星(《怎样找北极星》中谈过,就是大熊座的天枢、天璇两颗星)和北极星的假想联线作为“星钟”的指针,那么北极星就好象这根指针的轴心。这根“星钟”的指针在一天内绕北极星回转一周。由于地球绕太阳公转,因此正确一点说,大约只要23小时56分钟,指针就绕北极星转一周。也就是说,每天都提前4分钟回到原来的位置,这样一天天地积累起来,每隔一个月便提前二小时就回到原来的位置。比如,在十月末看北斗星在这位置的时刻,是21时左右,而到十一月末,则大约在19时左右。知道了这些,就可用来测定时刻。做三个圆纸片,甲是固定的,上面标有地平线、北点、天顶和月份,每月又等分为四小格,每格相当一星期。乙是活动的,上面有等分的24个小时数。丙也是活动的,其中心是北极星,并画有北斗星和“星钟”指针。将这三个圆片中心相重合,再用细针将它们在中心处固定。例如在11月23日用这种“星钟”首先我们面对北极星而立,这时由北极星向下指向地平的是北方,向上则为天顶。然后我们拨动乙盘,使0小时和11月的第三分度相对应(11月23日在第三个星期),再拨动丙盘,使纸上的指针方向和天上假想的“星钟”指针方向一致,这时丙盘上“星钟”指针所指的钟点,就是我们所需要知道的大概时刻。不过,对于一些低纬度的地区,在秋冬两季有一段时间里,是看不到指极星的,例如冬天,纬度低于三十四度的地方,天璇星会没入地平线下,纬度低于二十八度的地方,天枢星也没入地平线下。即使对于上海、武汉、成都等一带的地区,尽管天枢星在地平线上,但很接近地平线,这样会因大气层的透明度、城市房屋、灯光等影响,也不易看清天枢星。这一点必须注意。不过,如果我们对北面星空比较熟悉的话,也可以估计“星钟”指针的大概方向。 怎样知道一块“石头”是不是陨石,怎样知道一块“石头”是不是陨石如果你面前有一堆石头和铁块,你能分辨出卿一块是陨石、哪些是地球上的岩石或自然铁吗?根据物质成分的不同,陨石可以大致分为三类:石陨石、铁陨石(也叫陨铁)和石铁陨石。陨石在高空飞行时,表面温度达到几千度。在这样的高温下,陨石表面熔化成了液体。后来由于低层比较浓密大气的阻拦,它的速度越来越慢,熔化的表面冷却下来,形成一层薄壳,叫“熔壳”。熔壳很薄,一般在1毫米左右,颜色是黑色或棕黑色。在熔壳冷却的过程中,空气流动在陨石表面吹过的痕迹也保留下来,叫“气印”。气印的样子很象在面团上按出的手指印。熔壳和气印,.是陨石表面的主要特征。如果你看到的“石头”或是铁块的表面有这样一层熔壳和气印,那你可以立刻断定,这是一块陨石。但是,落下来年代较长的一些陨石,由于长期的风吹、日晒和雨淋,熔壳脱落了,气印也就不易辨认出来了。但是,那也不要紧,还有别的办法来辨认。石陨石的样子很象地球上的岩石,用手掂量一下,会觉得它比同体积的岩石重些。石陨石一般都含百分之几的铁,有磁性,用吸铁石试一试就会感到。另外,仔细看看石陨石的断面,会发现有不少小的球粒。球粒一般有1毫米左右,也有大到2?3毫米以上的。90%的石陨石都有这种球粒,它们是陨石生成的时候产生的,是辨认石陨石的一个重要标记。铁陨石的主要成分是铁和镍,其中铁占90%左右,镍的含量一般在4?8%之间,地球上的自然铁中镍的含量不会有这样多。在铁陨石上切割一个断面,磨光后用5%的硝酸酒精浸蚀,光亮的断面会呈现出特殊的条纹,象花格子一样。这是因为铁陨石本身成分分布不均匀,有的地方含镍量多些,有的地方少些。含镍量多的部分化学性质稳定,不容易被酸腐蚀,而含镍量少的部分受酸腐蚀后变得粗糙无光泽,这样就由这些亮的和暗的部分组成了花格子一样的条纹。除了极少数含镍量特多的陨石外,都会出现这些条纹。这是辨认铁陨石的一个主要方法。石铁陨石极少见,由石和铁组成.它含有大致相等的铁和硅酸盐矿物。在三类陨石中,石陨石最多。1976年3月8日,在我国吉林省吉林地区降落的一场大规模的陨石雨,就是一次石质的球粒陨石雨。这次陨石雨散落范围达四、五百平方公里,搜集到的陨石有一百多块,总重量在2600公斤以上。其中最大的一号陨石重1770公斤,是目前世界上搜集到的最重的一块石陨石。第二位的是美国诺顿石陨石,重1079公斤。铁陨石比石陨石要重得多,最重的一块在非洲纳米比亚,名字叫戈巴陨铁,有60吨重。在我国新疆的一块大陨铁重30吨,是世界的第三位。陨石是珍贵的天体标本,我们应该注意搜集和保护。让这些“天外来客”为人类提供更多的科学信息和资料。 怎样知道一块石头是不是陨星,怎样知道一块石头是不是陨星如果你前面有一堆石头和铁块,你能分辨出哪一块是陨星、哪些是地球上的岩石或自然铁吗?根据物质成分的不同,陨星可以大致分为三类:石陨星(陨石)、铁陨星(也叫陨铁)和石铁陨星。陨星在高空飞行时,因与地球大气剧烈摩擦发热,表面温度达到几千摄氏度。在这样的高温下,陨星表面熔化成了液体。后来由于遇到地球低层比较浓密的大气的阻挡,它的速度越来越慢,熔化的表面冷却下来,形成一层薄壳,叫熔壳。熔壳很薄,一般在1毫米左右,颜色是黑色或棕黑色。在熔壳冷却的过程中,空气流动在陨星表面吹过的痕迹也保留下来,叫气印。气印的样子很像在面团上按出的手指印。熔壳和气印,是陨星表面的主要特征。如果你看到的石头或是铁块的表面有这样一层熔壳和气印,那你可以立刻断定,这是一块陨星。但是,落下来年代较长的一些陨星,由于长期的风吹、日晒和雨淋,熔壳脱落了,气印也就不易辨认出来了。但是,那也不要紧,还有别的办法来辨认。陨石的样子很像地球上的岩石,用手掂量一下,会觉得它比同体积的岩石重些。陨石一般都含百分之几的铁,有磁性,用吸铁石试一试就知道了。另外,仔细看看陨石的断面,会发现有不少小的球粒,球粒尺度一般有1毫米左右,也有大到2~3毫米以上的。90%的陨石都有这种球粒,它们是陨石生成的时候产生的,是辨认陨石的一个重要标记。陨铁的主要成分是铁和镍,其中铁占90%左右,镍的含量一般在4%~8%之间,地球上的自然铁中镍的含量不会有这样多。在陨铁上切割一个断面,磨光后用5%的硝酸酒精浸蚀,光亮的断面会呈现出特殊的条纹,像花格子一样。除了极少数含镍量特多的陨星外,都会出现这些条纹。这是辨认陨铁的一个主要方法。石铁陨星极少见,由石和铁组成,它含有大致相等的铁和硅酸盐矿物。通过上面的几种办法,就可以把陨星同地球上土生土长的石头和铁块区分开来了。陨星是珍贵的天体标本,我们应该注意搜集和保护,让这些“天外来客”为人类提供更多的科学信息。关键词:陨星陨石陨铁石陨星铁陨星石铁陨星 怎样给远方的恒星称“重”,怎样给远方的恒星称“重”要知道物体质量的大小,人们立即会想到秤。然而,有些东西的质量是不能用一般的秤直接称量的。比如像行星、恒星这类巨大而又遥远的天体的质量,那就根本不能靠秤来解决问题,必须通过其他办法来推算它们的质量。17世纪初,天文学家开普勒总结出著名的行星运动三定律。其中第三定律指出,任何行星的公转轨道半长径的立方与其绕日公转周期的平方之比是一个常数。这样,根据测得的地球的公转周期和公转轨道半长径,便可以计算出太阳和地球的总质量。同样的原理可以用于测定双星中恒星的质量。在恒星世界里,双星是很普遍的,银河系中大约有半数以上的恒星以双星形式出现。双星中质量较大的一颗称为主星,较小的一颗称为伴星,伴星绕主星作椭圆轨道运动。从地球上看,伴星和主星的相对位置在不断改变,就像地球绕太阳公转一样。因此,只要把主星当作“太阳”,把伴星当作“地球”,就可以用开普勒第三定律得到双星的总质量。夜空中最亮的天狼星是由两颗恒星组成的双星系统上面是假定主星不动,伴星绕主星运动,从而确定双星的总质量。实际上主星、伴星都绕着双星系统的质心在作椭圆运动。它们的轨道半长径的大小与星的质量成反比,有了双星系统的总质量和两星的质量之比,就很容易得到主星和伴星的质量。比如,天狼星及其伴星的轨道半长径之比为1:2,因而它们的质量之比为2:1。已经知道两子星的质量之和为3.2M\(_\bigodot\),于是不难得到主星质量为2.2M\(_\bigodot\),伴星质量为1M\(_\bigodot\)(M\(_\bigodot\)代表太阳质量)。遗憾的是,受到观测精度的限制,能够通过上述方法确定恒星质量的双星很少。而且这种方法不适用于单星。对于单颗恒星来说,天文学家主要利用质光关系等办法确定恒星的质量。不过,质光关系是大量观测的统计结果,也就是说,对于一大批恒星而言,这种关系总体上是成立的,但对于某一颗具体恒星来说,这种关系并不严格准确。因此,用质光关系确定的恒星质量,就不如用双星运动的方法来得准确,只能说是一种估算。 早已错位的黄道十二星座,早已错位的黄道十二星座黄道十二星座,原是由古巴比伦人和古希腊人为了表示太阳在黄道上的位置而划分的。然而由于岁差的原因,不同日期太阳所在的星座早已发生了变化。比如,2000多年前春分的时候(即3月21日),太阳位于白羊座,而现在则已经移到了双鱼座,很快即将进入宝瓶座。也就是说,按照出生日期被判定为白羊座的人,其实他出生时的太阳已经处于双鱼座了。而且今天的黄道星座也已经不是12个,而是13个,比古希腊时代增加了1个蛇夫座。今天的占星术却依然沿用2000多年前的黄道十二星座来“预测”人的命运,是完全没有科学依据的。 早晚的太阳为什么发红V4,"早晚的太阳为什么发红V4平常,太阳是黄白色的;可是在早晨或黄昏,太阳却是橙红的。你知道这是什么缘故吗?这是大气给太阳“染”红的。然而,大气是没有颜色的,怎么会把太阳染红呢?原来,我们看到的白色的太阳光,实际上并不是白色的,它是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光带组成的。只有当这七种单色光带一齐射到我们眼帘的时候,太阳光看来才是白色的。但是请别忘记,地球周围包着一层很厚的大气,我们是在这层厚厚的大气海洋的底部看太阳的。大气虽然是无色透明的,但它里面却含有无数的气体分子、灰尘和小水滴。这些“小东西”会散射太阳光,它们把一部分太阳光散射开来,或者干脆把它挡回去。在太阳光的七色光带中,它们的“个性”并不一样。例如黄、绿、蓝、靛、紫这几种光带就比较“懦弱”,它们碰到空气中的这些小东西,一部分就给阻住了——拐弯射到别处去了;日光通过的大气层越厚,这些光线就被阻挡得越多。但是红色和橙色的光带却比较“倔强”,它们会冲破这些大气中的障碍物,仍旧射到地球上来。清早和傍晚,太阳光是斜射在地面上的,它通过的大气层比平常时候厚得多,一路上它的黄、绿、蓝、靛、紫这几种光线几乎都给阻住了,剩下来的只有红光和橙光,因此,太阳看起来就显得红橙橙的了。其实,不仅早晚的太阳会发红,在烟气弥漫的大工厂附近,或者在有雾的日子里,太阳也同样会发红。这是因为烟雾里也含有很多灰尘、炭粒和小水滴的缘故。事实上,不仅太阳会发红,初升和西沉的月亮也是微红色的。它的道理跟太阳发红的道理完全一样。" 早晚的太阳为什么发红,"早晚的太阳为什么发红平常,太阳是黄白色的;可是在早晨或黄昏,太阳却是橙红的。你知道这是什么缘故吗?这是大气给太阳“染”红的。然而,大气是没有颜色的,怎么会把太阳染红呢?原来,我们看到的白色的太阳光,实际上并不是白色的,它是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光带组成的。只有当这七种单色光带一齐射到我们眼帘的时候,太阳光看来才是白色的。但是请别忘记,地球周围包着一层很厚的大气,我们是在这层厚厚的大气海洋的底部看太阳的。大气虽然是无色透明的,但它里面却含有无数的气体分子、灰尘和小水滴。这些“小东西”会散射太阳光,它们把一部分太阳光散射开来,或者干脆把它挡回去。在太阳光的七色光带中,它们的“个性”并不一样。例如黄、绿、蓝、靛、紫这几种光带就比较“懦弱”,它们碰到空气中的这些小东西,一部分就给阻住了——拐弯射到别处去了;日光通过的大气层越厚,这些光线就被阻挡得越多。但是红色和橙色的光带却比较“倔强”,它们会冲破这些大气中的障碍物,仍旧射到地球上来。清早和傍晚,太阳光是斜射在地面上的,它通过的大气层比平常时候厚得多,一路上它的黄、绿、蓝、靛、紫这几种光线几乎都给阻住了,剩下来的只有红光和橙光,因此,太阳看起来就显得红橙橙的了。其实,不仅早晚的太阳会发红,在烟气弥漫的大工厂附近,或者在有雾的日子里,太阳也同样会发红。这是因为烟雾里也含有很多灰尘、炭粒和小水滴的缘故。事实上,不仅太阳会发红,初升和西沉的月亮也是微红色的。它的道理跟太阳发红的道理完全一样。" 最后散射面,最后散射面仰望多云的天空,你看到的是什么?是离你最近的那层云。在这层云之上的光线是无法直接到达地面的,必须经过与云层中粒子的多次碰撞(散射),才能进入眼睛。所以这层云的底部可以称为“最后散射面”。宇宙也有一个“最后散射面”,形成于大爆炸之后约38万年。在这个最后散射面之前的宇宙中,可与光子发生碰撞的粒子密度很高,光子无法自由穿行。到了最后散射面,宇宙中与光子发生碰撞的粒子密度陡然下降,宇宙变得透明,光子就可以直接被我们看到了。后来,这些光子就形成了宇宙的微波背景辐射。 最大的陨石,最大的陨石世界上最大的陨石是20世纪20年代在纳米比亚赫鲁特方丹地区发现的戈巴陨铁,重量为60吨。戈巴陨铁来自一颗被彻底撞击碎裂的星体,也是迄今为止地球上发现的最大的一块自然铁。 祖冲之,祖冲之祖冲之(429—500),中国南北朝时期著名数学家和天文学家,在数学上最突出的贡献是推算出圆周率的不足近似值为3.141?592?6,过剩近似值为3.141?592?7,这是当时世界上最先进的数学成果;在天文学上最出色的成果是创制了第一部计及岁差的先进历法《大明历》。 自转变星,自转变星即便是在恒星的稳定期,只要观测手段足够先进,也可以探测到一些微小的亮度变化,如果一颗恒星表面的黑子或亮斑分布不均匀,随着它本身的自转,朝向观测者的半个恒星表面的总亮度也会呈现周期性的变化,我们称之为自转变星。 自适应光学,自适应光学地球的大气好像沸腾的开水,产生的湍流会造成星像模糊。于是在望远镜中就会看到本应该针尖般锐利的星点发生了抖动、变形。地面上的大望远镜如何消除这种影响呢?天文学家发明了“自适应光学”技术,先去探测大气对星光造成了怎样的影响,然后再实时地进行修正。目前,大型望远镜的自适应光学系统利用激光来制作一颗“假星”,一个探测器用来探测假星经过大气后发生的变化,然后将这个信息迅速传到望远镜后端,用一个有着成百上千个变形单元的变形镜去改正大气抖动的影响。如此得到的图像可以比未经修正的清晰上百倍! 质光关系,质光关系20世纪20年代,天文学家在大量观测的基础上总结出了一条重要的经验规律:除物理性质特殊的巨星、白矮星和某些致密天体外,大部分恒星的光度(记为L)越大,质量(记为M)也越大,它们之间的关系称为质光关系。质光关系提供了一种估计恒星质量的重要方法,而且为研究恒星内部结构和建立各种理论模型提供了判据。