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第9章 宇宙天体(8)

1815年6月,著名的滑铁卢战役进入白热化阶段,前方炮声隆隆,战事非常吃紧。拿破仑手下的一位将军,闻声后立即率领队伍去支援,当队伍赶到离战场25千米的地方时,却听不到前线传来的炮声,以为战斗已经结束,队伍因此而停了下来,没有去援助拿破仑。可是事后知道,当时战斗并未结束,离开战场更远的地方,仍是炮声隆隆,清晰可闻,而离战场较近的地方,却听不到炮声。

这种现象在很长一段时间内未得到解释。后来,一位气象学家终于发现了这是大气层作用的结果。在大气层中,紧贴地面的一层是对流层,对流层中气温随高度的增加而递减。所以在接近地面的地方,气温较高,上层的空气温度较低;但在30多千米的高空又是平流层,平流层中气温随高度增加迅速上升,所以通常又有一个较暖的空气层。而声音在温暖的空气中比在冷空气中传播得快,使得声波在接近地面处传播得快,上层因气温较低,声波传播得慢。在这种情况下,声波的传播将改变方向,发生向上曲折,声音就高高地从我们的头顶上传过,在地面上的人当然听不见了。可是当声音向上传播达到三千米高度时,由于那里又是暖气层,声波的速度又变快,使声波向下曲折,把声音送回地面。所以在距离更远一些的地方,就又听得见这个声音了。而在这“向上”和“向下”的两个曲折之间,就出现了“声寂区”。

“黄金星球”

据已探明的数字,地壳中的黄金含量大约为地球质量的亿分之一。人类至今已提炼的纯金总量不到7万吨,而且,地球上的黄金分布很不均匀。称为黄金与钻石王国的南非,得天独厚,年产黄金达700多吨,占了世界黄金年产量的三分之一。

除了地球之外,其他天体上有黄金吗?有一位天文学家发现了一颗遍地黄金的星球。

这颗星球位于狮子星座头部附近的一个巨蟹星座,是一颗呈蓝白色的恒星,叫做“巨蟹座K星”。据估计,它的黄金含量达到该星质量的十万分之一,也就是说,比太阳上的黄金含量高出100万倍。这颗恒星不仅含金量丰富,而且黄金矿分布均匀,堪称“黄金星球”。

这颗星球距离我们居住的地球大约为150亿光年。现代天文学家研究的范围已达到100亿光年以上的宇宙空间,所以这颗遍地黄金的星球还是地球的近邻呢!

但由于它发出的光微弱黯淡,人们用肉眼是看不见它的。

行星运动定律的发现

行星运动定律即行星运动三大定律:椭圆轨道定律、面积定律、周期定律。行星运动定律的发现源于德国。德国天文学家和数学家开普勒在大学读书时即是哥白尼日心说的忠实信奉者,1594年他去奥地利中学任教,并从事天文学研究。1600年他成为第谷的助手。第谷去世后,他继承了第谷的全部观测成果,并将数学用于天文计算中去。在整理第谷对火星的观测资料时,他耐心研究火星年复一年在天球的运动过程,寻找火星运动规律。经数年反复计算,终于总结出行星运动的规律。首先,他发现火星的运动轨道不是哥白尼和托勒密设想的圆形而是椭圆形。这一微小的差异引起了天文学的全部革新,把这一成果推广到金星、地球、木星和土星等,便建立起行星第一运动规律(椭圆轨道定律):每个行星都沿着以太阳为焦点的椭圆轨道运动。接着,他又发现火星在轨道上运动的不均匀性:近日则快,远日则慢。于是又总结出行星第二运动定律(面积定律):在相等时间间隔内,太阳和运动着的行星连线所扫过的面积相等。1609年他在《新天文学》中发表了上述两个著名定律。他并不满足这一发现,感到各行星轨道的平均距离和运轨周期一定会存在某种联系。他在对各行星观测数据进行多次组合尝试后,终于发现了它们的关系。1619年他在《宇宙和谐论》中发现行星第三运动定律(周期定律):行星周期的平方和它们对太阳的平均距离立方成正比。这样,开普勒建立起行星的三大运动定律,简明而精确地确定了行星过去和未来的位置,从而将太阳系的所有运动与数学紧密联系在一起,证实了他的“自然界是简单的”这一信念。

太阳黑子的发现

太阳表面的气体漩涡,温度较邻近的区域稍低,从地球上看像是太阳表面的黑斑,故称太阳黑子。太阳黑子的发现源于我国。约公元前140年成书的《淮南子》,已有“日中有骏马”的叙述,这应是对太阳黑子的最早记载。《汉书·五行志》对太阳黑子的记载更详:“河平元年……三月已未,日出黄,有黑气大如钱线,居日中央。”这是记载我国西汉河平元年(公元前28年)三月所见的太阳黑子现象。欧洲人最早关于太阳黑子的记载,是公元807年8月19日,但被误认为是星凌日。太阳黑子的发现是伽利略使用望远镜完成的天文学进展之一,他在1610年才看到太阳黑子,1613年将结果公开发表。

日食的发现

在朔日,月球运行至地球和太阳的中间,如果月球掩蔽太阳,便发生日食。日食有全食、偏食、环食三种。日食的发现源于我国。《尚书》载:“乃季秋月朔,辰弗集于房”指的即是4000年前发生的一次日食,为世界最早的日食记录。美国的三位华裔科学家(一位天文学家、一位历史学家和一位电脑学家)在进行一次奇特的联合研究后宣称,人类最早的日全食记载亦在我国,他们先是从一本残破又名不见经传的古书中发现了一段发生在中国山西省“双黎明”的描述,经电脑综合计算,确定这是一次罕见的黎明时分的日全食,发生在公元前899年4月21日清晨5点33分,全进程达三分钟——当时太阳刚从地平线上升起就被月亮全部遮住,夜幕又一次降临,最后太阳又一次重放光明,故称这为双“黎明”。黎明时分的日全食,每过1000年才发生3次,因此近1000年前的这段记载是“难得”的。

太阳中心说的来历

太阳中心说亦称日心说、地动说、日静说,即认为太阳处于宇宙的中心,地球和其他行星都围绕太阳运动。太阳中心说源于波兰。中世纪,封建的欧洲学术界分两派,一是毕达哥拉斯派,另一是托勒密派。在天文科学领域里,托勒密的地球中心说占统治地位,因为当时的封建神学与地球为中心的宇宙结构体系刚好吻合。这一错误被沿用2000多年。中世纪末的航海事业推动天文科学发展,地球中心说无法对观察到的现象加以解释,地球中心说被人们怀疑。波兰天文学家哥白尼首先向地球中心说挑战,他追求各种现象中数学上的和谐,并确信这些和谐存在。他花了10年时间在柏伦诺、帕多瓦和斐拉拉大学学习,到自然界中观察,在古希腊学中寻找创立新宇宙结构的启示,终于创立了太阳中心说。1543年他写成《天体运行》一书去世。此书激怒了封建统治者,探求真理的人们遭到血腥镇压。以后意大利科学家伽利略开始用望远镜对日月星辰进行观察。在对哥白尼和托勒密体系从事不偏袒的研究后,1632年他把结果写成《关于两大世界体系的对话》一书,列举了许多支持哥白尼太阳中心说的论证。他的论据又一次动摇了封建神学的基础,因而被教会围攻、传讯和判决。

“飞碟”之名的来历

飞碟即UFO(不明飞行物)。何以称“飞碟”?1947年6月24日这一天,美国爱达荷州博伊西城的一个灭火器材公司老板肯尼思·阿诺德,驾驶他的私人飞机参与搜索一架失踪的运输机时,在西北部华盛顿州的喀斯特山上空,看见有9个碟状物体飞越高度为4,391米的雷尼山峰。这9个碟状飞行物构成一个交叉队形,似乎是连锁在一起的,用一蹦一蹦的、飘忽不定的姿态,就像是抛出的碟子在水面上打漂的样子高速飞行。第二天,新闻界向全国播发的电讯稿中替这批物体命名为“飞碟”。

多镜式望远镜

天文学家正在夏威夷的一座山上建造直径10米的凯克望远镜。他们认为反射镜这么大,制造起来并不容易,于是利用三十六面六边形小镜,像砌浴室瓷砖般拼成一个巨型反射面。

为确保反射面的形状正确,工程人员把所有小镜装在一个复杂的构架上,小镜之间设有168个感应器。望远镜倾侧,反射镜相邻部分不协调,感应器就发出信号;9台电脑检测到这些信号,会向108个连接在小镜背面的校正螺丝发出指令,螺丝于是转动,校正小镜的位置。

欧洲天文学家也在研制世界最大的光学望远镜,称为极巨型望远镜。这座望远镜将安装在智利,因为那是观测南方天空的最佳位置。他们把四座望远镜放在一起,各有一面直径8米的反射镜。许多小镜从四座望远镜收集光线,聚到同一焦点上,使四座望远镜恍如一只眼睛。极巨型望远镜落成后,倍数比现有最强力的望远镜大10倍。

巨镜探索太空

在美国亚利桑那州图森市的一个工厂内,一个巨炉每七秒转动一次,炉内温度高达摄氏1,170度。住此高温下,玻璃液流进圆形蜂巢形的模子中,铸成圆盘,直径3.5米,中央较边缘薄少许,此后几个月,圆盘经过冷却、成形和打磨,制成世界最大望远镜中的反射镜。打磨成形,整个工序由电脑监控,确保镜面呈正确的浅弧形。

最后在镜面涂上反射层。为此,把整个反射镜放进真空密室内,用加热器将铝丝气化,在镜面冷凝成一层薄膜。

用上述技术制造望远镜,效果一向令人满意。设计师现正打算制造更大的望远镜。如果以传统方法制造,反射镜会极其笨重。望远镜的其他部分都要按比例加大,制造工作会艰巨得多,造价也昂贵得多。例如,帕洛马山望远镜的反射镜直径5米,若以制造此镜的同一方法制造一面8米反射镜,其重量就得增加3倍。图森的工程人员为了制造直径大而重量轻的反射镜面,研制出旋转熔炉。把碎玻璃放进铸模前,先放入许多六角形的水泥块。玻璃熔化后,流入水泥块之间,形成网状薄壁,就像由蜡构成的蜂巢结构。制成的玻璃结构,内有许多六角形“蜂房”,上下两面用玻璃片密封。下方的玻璃片开有小孔,以便镜匠在玻璃冷却后,用强力水流冲走脆性的水泥(颇似“蜂房”中的“蜜”),使蜂巢状玻璃成为空心结构。这种蜂巢状反射镜的重量,只有同样大小实心反射镜的四分之一。

蜂巢状结构如何磨成弧面呢?答案是根本不用磨。试想象一下:一桶液体绕垂直轴高速旋转,液体会因离心力而向四周上涌,结果液面自然形成凹弧形。蜂巢状玻璃的凹弧形表面即利用这个原理制成。

星星都是白色的吗

晴朗的夜晚,我们抬头仰望星空,会觉得星星都是白色的,其实如果仔细观察的活,就会发现有些星星略带蓝色,有些星星呢,则略带点红色,这是怎么回事呢?

小朋友,你一定在电影或电视上见到过火山的热熔岩吧,想想它是什么颜色的?对,是红色的,那么,你再仔细观察一下你家里的灯丝是什么颜色的?对了,是白色的,这主要是由于它们的温度不同。同样的道理,星星的颜色也依温度的高低而有所变化。温度低的星星略带红色,而温度极高的星星则呈蓝色,如果是中等温度,就呈现黄色了。

星星为什么会眨眼睛

晚上,天空中的星星看上去总是一闪一闪的,就好像在向我们眨眼睛。事实上,星星是没有眼睛的,也不是我们自己眨眼睛造成的。那是为什么呢?

原来,都是地球周围的大气层搞的“鬼”,它们呀可不安稳,随时随地都在活动。热的空气上升,冷的空气下降,这边的空气少了,那边的空气会赶过来补充。这样,整个地球的大气层就由好几层组成,下层密度大,上层比较稀薄。

星星离我们很遥远,本来发出的光是像太阳那样直射的,可是由于大气层的动荡不定扰乱,就变成忽闪忽闪的,看上去就像在向我们眨眼睛了。

为什么恒星会发光,行星不会发光

天上的恒星会发光,是什么原因呢?科学家们研究得知:恒星内部的氢原子都在不断地进行热核反应,由四个氢原子聚变成一个氦原子,释放出大量的光和热,从内部传到表面,向四周辐射开去,所以我们看到的恒星都闪闪发光。

行星的情况不同,它们的“身子骨”要比恒星小得多,就拿大个子行星木星来说吧,它的“身子骨”还不到太阳的千分之一,所以内部不可能发生热核反应。同时,它表面的温度很低,也不可能发光。我们所看到的行星,例如明亮的金星和火星等,它们的光辉完全归功于太阳,是太阳把它们照亮的。它们之所以那么亮,是因为它们离我们近,比恒星都要近许多呢!

为什么恒星看上去有光芒

天文学家在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,底片上的星像,也都是圆圆的亮点,而并没有“芒”。

那为什么我们看到的星星却都有光芒呢?

其实,这是人眼形成的一种错觉。因为人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,我们在夜晚看远处的灯光也会产生光芒的感觉,这其实是一样的道理。

星光会熄灭吗

大家都知道,火炉里面的木材燃烧完了,火就会逐渐熄灭。同样的道理,恒星内部的气体燃烧时,会放出光芒。倘若有一天气体燃烧完了,星光也应该会熄灭的。

但是,为什么我们每天都能看到那么多的星星在广大的夜空中闪烁呢?这主要是因为恒星需要几千万年,甚至几百亿年的时间,才会把内部的气体烧完,就像火炉里面有用不完的燃料一样,可以烧得很久。恒星既然储存了这么多的燃料,所以我们目前不用担心它们会熄灭。

恒星都是同样大小的吗

恒星并不都是一样大小的,有高大的“巨人”,也有矮小的“侏儒”。

仙王座里有一颗VV星,它是一颗著名的超级巨星,它的半径比太阳的半径大1,600倍,称为恒星中的“巨人”。

而天狼星的伴星是一颗著名的白矮星,它的半径还不到太阳半径的百分之一,只和我们地球差不多大小。

虽然它们的大小如此悬殊,但它们的质量相差却不是很大。那些超级巨星,虽然体积那么庞大,质量也只有太阳质量的几十倍,最大的也只有太阳质量的120倍左右。而那些被称为“侏儒”的恒星,如中子星,别看它们只是个小不点儿,质量却有太阳质量的1至3倍。

行星会脱离轨道吗

答案是永远不会!

这是因为宇宙中的天体会相互吸引,虽然我们看不见这股强大的引力,但是行星在运行时,如同绑在一条无形的线上一样,始终无法脱离轨道运行。

在整个太阳系中,每一颗行星的大小都不相同。体积很大的太阳就吸引住体积较小的行星,使他们不致偏离轨道。

同样,地球也是以这种方式吸引月球的。

恒星真的不动吗

恒星就是恒久不变的星星。难道它也会运动吗?

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