· 共生星之謎 ·
天文學家在20世紀30年代便發現了一種奇怪的天體,之所以說奇怪,是因為這種星體一麵溫度隻有幾千攝氏度,而另一麵卻高達幾十萬攝氏度。
我們知道一杯水要麼冷要麼熱,從來沒有見過一杯水前半部分是冷的,後半部分是熱的。冷和熱共生於同一天體上,而且差別巨大,這種天體就成了一個難解之謎。
1941年,科學家把這種天體稱為“共生星”。共生星的主要特征就是同時呈現高溫和低溫,為了能夠解釋這種現象,很多科學家窮盡畢生精力,卻仍然沒能解開怪星之謎。而且在不斷研究的過程中,這種共生星出現的越來越多,目前已經發現了約100個。
起初,有些科學家試圖將共生星當作單星,認為這種共生星其實是由兩部分組成的,即單星的核心是屬於紅巨星之類的冷星,因而溫度較低,而單星外是一層高溫星雲。這種說法似乎能夠勉強地解釋高溫和低溫之謎,然而人們並不認可這種說法,因為包圍單星的星雲溫度非常高,那麼這種高溫是由什麼提供的呢?要知道,有的恒星溫度之所以高是因為核聚變,或者吸收來自其他恒星的能量,而共生星溫度高顯然不符合這兩種情況。
後來,科學家們提出了“雙星”的說法,即共生星是由一顆紅巨星和矮星組成的,紅巨星溫度非常低,通常低於3000益,而矮星密度大、體積小、溫度非常高,這種說法看起來也能夠說明溫度高低共存的原因。隨著科技的發展,科學家們能夠更加清晰地觀測到共生星的情況,發現了不少共生星的雙星圍繞同一個中心旋轉的現象,而這也成為證明共生星是雙星的有利證據。從那以後,越來越多的科學家接受了“雙星”的說法,並且多數科學家認為共生星是由一顆低溫的紅巨星和一顆高溫的熱星以及包圍它們的熱星雲組成的。
我們知道,如果某地空氣冷熱不均,那麼就會產生氣流,即熱空氣和冷空氣不斷地進行移動。有科學家認為共生星可能也是這種情況,由於兩星位置離得比較近,紅巨星不斷膨脹,物質外溢,因為引力而奔向高溫的矮星,然後被外圍的熱星雲所包圍,因為共生星距離我們太遠,所以利用天文望遠鏡望過去就像是一顆恒星。
當然也有一些科學家質疑雙星的說法,他們的理由是從來沒有觀測到共生星中的熱星,這些隻是根據理論推斷出來的。因此,也許隻有等到科學家們能夠觀測到熱星時,雙星的說法才能夠真正讓人信服。
共生星是宇宙星體中較為奇怪的存在,對於研究恒星物理和恒星演化都有著積極的作用。
· 彗星之謎 ·
彗星在民間一向被視為“災星”,人們常常把彗星的出現與戰爭、災難、瘟疫等不幸聯係在一起。
公元1066年,諾曼人開始入侵英國,當時天上出現了哈雷彗星,諾曼人心情很是複雜,因為他們認為彗星的出現代表著警戒。後來,諾曼人付出了慘重的代價才征服了英國。從那以後,彗星被視為不祥的象征。當然,這隻是迷信而已,彗星與吉凶沒有任何聯係。
古代書籍中最早記錄彗星的是《春秋》:魯文公十四年(公元前613年),“有星孛入於北鬥”。《春秋》中記錄的是哈雷彗星,比歐洲早600多年。
彗星是在扁長軌道上繞太陽運行的一種雲霧狀小天體。最早被發現的彗星是哈雷彗星。英國天文學家哈雷在1705年認識到哈雷彗星是有周期性的,並且推算出其周期約為76.1年。人們根據這個周期來推算彗星經過太陽的時間,結果都觀測到了,說明這個周期是正確的。
彗星所發出的光是反射的太陽光,在遠日點時,彗星的亮度很低,隨著運動,彗星離太陽越來越近,這時彗星的亮度開始逐漸增加,光譜也開始急劇地發生變化。科學家們經過研究發現,產生這種現象的原因是彗核突然發熱並且達到足以蒸發的溫度,蒸發後的氣體形成了彗發,同時太陽的紫外光又使得這種氣體發光。彗星的體積並不固定,科學家發現,彗星在離太陽較遠時,其體積很小;越靠近太陽,彗尾變得越長,彗發變得越來越大,體積也越大,不過雖然體積很大,但是質量非常小。
由多年的觀測結果表明,彗星的軌道並不是唯一的,而是有橢圓、雙曲線、拋物線三種。其中,橢圓軌道彗星的運轉周期是有規律的,可以分為短周期彗星和長周期彗星。雙曲線和拋物線軌道的彗星被稱為非周期彗星。
一般彗星是由彗頭和彗尾組成。彗頭的形狀和組成部分是有差別的,可以分為球莖形彗頭、錨狀彗頭、無發彗頭等等。彗頭是由彗核和彗發兩部分組成的。隨著科技的發展,科學家們通過人造衛星以及宇宙飛船對彗星進行詳細的觀測,結果發現在彗發的外麵還圍繞著巨雲,科學家們把它稱為“彗雲”,這樣彗頭就多了一種組成部分,即彗雲。值得注意的是,並不是所有的彗星都有彗核、彗發、彗雲、彗尾。
彗核是指彗星的最核心部分,一般由石塊、冰塊、甲烷、鐵等物質組成,直徑非常小。彗發主要是由彗核周圍的氣體組成的霧狀物,直徑比彗核要大出很多,有的彗星彗發半徑能夠達幾十萬千米。彗發主要由氫、氧、硫、碳、一氧化碳等組成,其主要成分是中性分子和原子。雖然看起來體積非常大,但是它的密度很小。
彗尾一般是在彗星開始靠近太陽時才開始出現的,離太陽越近,彗尾就越長。彗尾的方向一般總是背著太陽,如向近日點靠近時,彗尾出現在後麵;當離開近日點,遠離太陽時,彗尾就變成了前導。不同的彗星其彗尾的長度和寬度也有很大的區別,一般彗星長在1000萬至1.5億千米之間,有的長得讓人吃驚,可以橫過半個天空,如1842I彗星的彗尾長達3.2億千米,可以從太陽伸到火星軌道。一般彗星寬在6000至8000千米之間,最寬達2400萬千米,最窄隻有2000千米。
彗尾一般分為三大類:一類是離子彗尾,顧名思義就是由離子氣體組成的,如氫、二氧化碳、一氧化碳、碳等。這類彗尾有個特點,就是細而長。第二類是塵埃彗尾,主要是由微塵組成的。第三類是反常彗尾,這種彗尾以扇狀或者長釘狀的形式向太陽係方向不斷延伸。通常一顆彗星的彗尾是由兩條以上不同類型的彗尾組成的。
那麼,彗星是如何形成的呢?事實上,一直到今天,彗星的起源仍然是個未解之謎。有科學家提出,在太陽係外圍有個叫“奧爾特雲”的地方,那裏有上千億顆彗星。眾所周知,所有的星體在宇宙中都會受到來自其他星體的引力影響,彗星也是如此,受引力牽製,這些彗星一部分進入太陽係內部,一部分逃離太陽係。有科學家認為,彗星是在木星或者類似的行星附近形成的;也有些科學家認為是在離太陽係很遠的地方形成的;還有科學家認為彗星是太陽係外的來客。通過觀察發現,彗星是不斷瓦解的。也就是說,必定存在一種方式讓新彗星代替老彗星。因此,假設在太陽係外會有一個彗星群,彗星群中的某些彗星繞太陽做軌道運動,在運動過程中,受到恒星的引力影響,有些彗星便被吸入太陽係內,代替那些瓦解的老彗星。但是如今還沒有發現遠離太陽係的超大彗星群。
宇宙大爆炸時,太陽係的大部分水都被趕到星係外圍地區,所以木星、土星、天王星、海王星以及彗星中存在水就不足為奇了,但是比較奇怪的是地球上也有水,那麼地球上的水是怎麼來的呢?據科學家猜測,地球上的水資源可能是由於彗星撞擊地球時帶來的,因而彗星被他們稱為“地球的送水工”。之所以提出這種猜測,是因為發現某些彗星上的水中含有與地球的水中相同的化學物質,這個發現也為以往地球生物滅絕是由彗星撞擊造成的說法提供了依據。
目前還不能把彗星撞擊當作過去地球生物滅亡的原因,因為這個證據不夠充分。
· 神奇的流星雨 ·
流星雨被視為浪漫、愛情的象征。
獅子座流星雨大概是我們最熟悉的了,在每年的11月17日前後出現,平常年份,這種流星雨中的流星數量非常少,一小時也就十多顆,但是據科學家觀測,獅子座流星雨大概每隔33~34年就會出現一次高峰期,這段時間的流星數量非常多,一小時可能會超過數千顆。流星雨看起來像是流星從某個地點產生的,我們把這個地點叫作流星雨的輻射點,因而我們通常用輻射點所在的天區星座給流星雨命名,用來區別來自不同方麵的流星雨。如獅子座流星雨就是從獅子座天區發出的。有名的流星雨還有很多,如金牛座流星雨、雙子座流星雨、天琴座流星雨,獵戶座流星雨等等。
一般認為,流星雨的產生與彗星沒有必然的聯係,是流星體與地球大氣層相互摩擦的結果。流星體通常是由行星際空間的塵粒和固體塊組成的,如果流星雨在大氣中沒有被燃燒盡,那麼它們就會落到地麵成為“隕石”。流星體原先是圍繞太陽運動的,但在經過某一點時(比如近日點),受到太陽引力的吸引而改變了原先的軌道進入地球大氣圈,然後與大氣產生摩擦,發熱發光,形成流星。
流星是單個出現的,而流星雨的出現往往與流星群有關,流星群通常是由彗星分裂的碎片產生的,成群的流星就形成了流星雨。流星雨的規模也是不一樣的,有的一小時也就十幾顆流星,有的一小時能夠達到上萬顆。流星數量特別多或者表現異常的流星雨通常被稱為流星暴,其每小時出現的流星數量超過一千顆。1833年11月的獅子座流星雨,每小時下墜的流星數量達35000顆,那是曆史上最為壯觀的一次流星雨,就像煙花般絢麗多彩,美麗動人。
流星雨有個很重要的特征,就是所有流星的反向延長線必然會在輻射點相交。大多數流星雨都是有規律、有周期的,但也有些流星雨是隨機發生的。流星的速度是非常快的,因而我們能夠在離流星非常遠的地點看到其亮光。
流星雨的顏色也是各不相同的,之所以顏色各異,是因為流星體的化學成分受到高溫時的反應是不同的,如流星體的主要化學成分是鈣時,那麼就會呈現紫色;主要成分是鈉時,就會呈現出橘黃色;主要成分是鐵時,呈現的是黃色;主要成分是矽時,呈現的是紅色等等。
一般來說,流星雨出現時是沒有聲音的,所以我們常常會錯過流星雨,因為我們根本就不知道空中剛剛出現過流星雨。
如果有幸觀看過流星雨,那麼我們看到流星在下墜的過程中留下痕跡,顏色多為綠色,持續的時間不是很長,一般為1~10秒左右。有人說,那麼多流星不斷地往下跌,要是跌落在地球上砸到人怎麼辦?事實上,流星的質量是非常小的,進入大氣圈後,與大氣產生摩擦,絕大部分都會被燒掉,因而不會對地球上的人帶來什麼危害,但是會對太空中的航天飛行器產生威脅。
太陽係中不止地球上會出現流星雨,事實上,隻要是有著像地球那樣適當且透明的大氣層的星體,都是有可能出現流星雨的。如火星上就曾出現過流星雨。當然,火星上的流星雨與地球上有些不同,因為火星和地球的軌道是不一樣的。
另外,要注意的是,觀察流星雨時不一定非得用望遠鏡,因為觀賞流星雨需要有廣闊的視野,使用了望遠鏡反而會有些限製,而且隻能看到流星一閃而過,甚至都看不清。所以觀察流星雨時,最好站在視野寬闊的地方,然後用眼睛觀察流星可能出現的上空就可以了。
通過研究流星雨,科學家們便能推測出流星雨的周期性,這樣就可以盡量在航天飛行器升空時避開流星雨,保障航天飛行器的安全。