木星探測器先驅者10 號和11 號各帶有一塊雕刻鍍金鋁飾牌。這兩個飛行器完成探測木星任務後飛出太陽係奔向了宇宙空間。它們帶去了有關我們在宇宙中的位置和關於人類本身的情況。別處的智慧生物隻要把這種宇宙名片拿到手, 就能了解我們相當多的情況。不過對他們將成為不解之謎的是我們的背麵長相如何。
宇宙煙火
由於星係的正麵相撞, 宇宙舞台正在表演“煙火晚會” 無數的年輕恒星因此突然誕生。位於烏鴉座的NGC4038 與NGC4039 相撞是由於引力潮汐的作用, 它們的外觀就象一個帶觸角的昆蟲, 拖著兩條長長的“天線”。兩個星係各自的核心, 昏暗的塵埃混亂地交織在兩個星係中間, 一直延伸到星係的中心, 徹底攪亂了螺旋結構, 並遺留下明亮成串的新生藍色恒星, 說明星係的碰撞引發了無數恒星的爆發。
四季星空
寒來暑往, 鬥轉星移。這說明隨著一年四季的變更, 四季星空也在變化。由於地球在繞太陽運動過程中,地球和太陽的相對位置不斷變化, 因此, 一年中同是在晚上, 不同季節看到的星象是不一樣的。現在我們以北京( 北緯40 度) 為例, 看看四季星空。
春季星空的主要星座有: 大熊座、小熊座、獅子座、牧夫座、獵犬座、室女座、烏鴉座、長蛇座。
夏季是看星的好時節, 天黑以後向西看, 就找到獅子星座。獅子座東麵是室女座。
秋夜星空多的是王公貴族: 仙王, 仙後, 仙女, 英仙, 飛馬, 鯨魚。
冬季雖然寒冷, 但星空卻極其壯麗。獵戶座是冬季星空的中心。
車輪星係
哈勃太空望遠鏡拍攝的圖片中,顯示出一個非常壯觀景象, 5 億光年遠處的玉夫座裏兩個星係發生了正麵相撞, 形成這個車輪般的星係結構。
這個環狀結構是一個小星係侵入一個類似我們銀河係的普通螺旋星係造成的, 它直接命中, 並貫穿了主星係的核心, 就如一顆石頭投入湖中, 充滿能量的衝擊波迅速傳入空間, 產生的氣體和塵埃以極高的速度擴散, 這場宇宙海嘯引發了較脆弱的恒星的爆發,同時促使熾熱濃密的星雲物質形成新的恒星, 使這個巨大的環猶如一圈爆竹。
宇宙有多大
如果星係目前正在彼此遠離, 那它們過去必定靠得更近, 也就是說,較早時代的宇宙, 物質密度會更高。
繼續這一推理就意味著過去必定存在一個有限的時刻, 那時宇宙中的物質被壓縮為極其高密度的狀態。按照哈勃定律將星係的距離除以各自的速度,就可估計出那一時刻距今約100 ～200億年。這段時間對所有星係來說是共同的, 那一時刻通常被稱為“大爆炸”, 也就是我們宇宙的開端。如果這一推論不錯, 那麼宇宙中一切天體的年齡都不應超出這個“宇宙齡” 所界定的上限。借助盧瑟福所開創的利用物質中放射性同位素含量測定其形成年代的方法, 人們測量了地球上最古老的岩石、“阿波羅號” 宇航員從月球上帶回的岩石以及從行星際空間掉到地球上的隕石樣本, 發現它們的年齡均不超過47 億年。恒星的年齡可以從它們的發射功率和擁有的燃料儲備來估計。根據熱核反應提供恒星能源的理論, 人們估計出銀河係中最老恒星的年齡為100 ～150 億年。用這兩種完全不同的方法得到的天體年齡竟與“宇宙齡” 協調一致, 這對大爆炸宇宙模型當然是十分有力的支持。
地球的磁層
地球磁場, 簡言之是偶極型的,近似於把一個磁鐵棒放到地球中心,使它的N 極大體上對著南極而產生的磁場形狀。當然, 地球中心並沒有磁鐵棒, 而是通過電流在導電液體核中流動的發電機效應產生磁場的。
地球磁場不是孤立的, 它受到外界擾動的影響, 宇宙飛船就已經探測到太陽風的存在。太陽風是從太陽日冕層向行星際空間拋射出的高溫高速低密度的粒子流, 主要成分是電離氫和電離氦。
地球磁層位於地麵600 ～1000 公裏高處, 磁層的外邊界叫磁層頂, 離地麵5 ～7 萬公裏。在太陽風的壓縮下, 地球磁力線向背著太陽一麵的空間延伸得很遠, 形成一條長長的尾巴,稱為磁尾。在磁赤道附近, 有一個特殊的界麵, 在界麵兩邊, 磁力線突然改變方向, 此界麵稱為中性片。中性片上的磁場強度微乎其微, 厚度大約有1000 公裏。中性片將磁尾部分成兩部分: 北麵的磁力線向著地球, 南麵的磁力線離開地球。
地球磁層是一個頗為複雜的問題,其中的物理機製有待於深入研究。磁層這一概念近來已從地球擴展到其他行星。甚至有人認為中子星和活動星係核也具有磁層特征。
大爆炸宇宙學
大爆炸宇宙學是現代宇宙學中最 有影響的一種學說, 與其它宇宙模型相比, 它能說明較多的觀測事實。它的主要觀點是認為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個時期裏,宇宙體係並不是靜止的, 而是在不斷地膨脹, 使物質密度從密到稀地演化。
這一從冷到熱, 從密到稀的過程如同一次規模很大的爆發。
根據大爆炸宇宙學的觀點, 大爆炸的整個過程是: 在宇宙的早期, 溫度極高, 在100 億度以上。物質密度也相當大, 整個宇宙體係達到平衡。
宇宙間隻有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。
但是因為整個體係在不斷膨脹, 結果溫度很快下降。當溫度降到10 億度左右時, 中子開始失去自由存在的條件,它要麼發生衰變, 要麼與質子結合成重氫、氦等元素; 化學元素就是從這一時期開始形成的。
溫度進一步下降到100 萬度後,
早期形成化學元素的過程結束。宇宙間的物質主要是質子、電子、光子和一些比較輕的原子核。當溫度降到幾千度時, 輻射減退, 宇宙間主要是氣態物質, 氣體逐漸凝聚成氣雲, 再進一步形成各種各樣的恒星體係, 成為我們今天看到的宇宙。
經緯度線的由來
為了精確地表明各地在地球上的位置, 人們給地球表麵假設了一個坐標係, 這就是經緯度線。那麼最初的經緯度線是怎麼產生的? 又是如何測定的呢?
公元前344 年, 亞曆山大渡海南侵, 繼而東征, 隨軍地理學家第凱爾庫斯沿途搜集資料, 第一次在地圖上劃了一條緯度線。這條線從直布羅陀海峽起, 沿著托魯斯和喜馬拉雅山脈,一直到太平洋。
亞曆山大帝國曇花一現, 不久就瓦解了。但以亞曆山大為名的那座埃及城裏, 有一個博學多才, 精通數學、天文、地理的圖書館館長埃拉托斯特尼計算出地球圓周是46250 千米, 畫了一張有七條經度線和六條緯度線的世界地圖。
公元120 年, 克羅狄斯·托勒密繪製出一幅著名的“托勒密地圖”,但經過反複考察, 卻發現這幅地圖並不實用。
正確地測定經緯度, 關鍵需要有“標準鍾”。18 世紀, 英國約克郡有位鍾表匠哈裏森, 他用42 年的時間, 連續製造了5 台計時器, 一台比一台精確、完美, 精確度也越來越高。第5台隻有懷表那麼大小, 測定經度時引起的誤差, 隻有三分之一英裏。差不多同時, 法國製鍾匠皮埃爾·勒·魯瓦設計製造的一種海上計時器也投入了使用。至此, 海上測定經度的問題,終於初步得到了解決。
慧星軌道的由來
盡管古人早已觀測到彗星, 但人們直到1577 年才了解彗星走過的道路實際上是彗星繞太陽運行的軌道。那一年, 丹麥天文學家第穀·布拉赫觀測到了彗星, 另外5 位天文學家後來又觀測到了彗星。1680 年, 伊薩克·牛頓發明了一種計算真正的彗星軌道的方法。他斷定1680 年12 月份觀測到的彗星是沿長長的拋物線軌道運行的。
埃德蒙·哈雷發現, 以前出現的幾次彗星現象幾乎是相同的, 他因此斷定彗星的軌道隻有一個, 而且彗星每76 年回歸一次。他預言1758 年彗星會回到地球附近, 從此以後這顆彗星被稱為哈雷彗星。哈雷彗星於1910年出現時非常明亮, 但當它1986 年再次出現時, 從地球上卻看不到彗星的尾, 因為它在太陽的另一側。
在很長的時間裏, 彗星的性質一直是人們思考的問題。20 世紀末, 科學家使用光譜儀觀測彗星尾的物質,1985 年美國太陽——— 地球3 號探測器和P\/ Giac ibini \/Zinner 彗星相遇, 後來發射的宇宙航天器也跟哈雷彗星於1986 年相遇, 這一切都促成了以上問題的解決。從這些渠道, 人們得知彗星是表麵布滿灰塵的冰塊和凝固的氣體, 當彗星進入太陽能係的深處, 這些冰塊和固態氣體受熱, 從而釋放出氣體和灰塵形成彗尾。彗星會定期進入太陽係, 它們會用發現者或幾個合作發現者的名字進行命名。
哈雷彗星的尾巴曾掃過地球嗎
是的, 哈雷彗星是地球上能用肉眼看到的為數很少的大彗星之一。在1910 年5 月19 日, 哈雷彗星的尾巴正如天文學家所預見的那樣掃過地球。
但對地球沒有任何影響。
磁星的磁場
比如我們地球就有磁場, 其他行星都有磁場, 而離我們最近的恒星太陽也有強大的磁場, 它們的磁場產生的原因略有差別, 但是都是來自運動的帶電粒子。對於其他類似太陽的恒星, 我們完全可以認為它具有磁場,但是在發現白矮星和中子星之前, 對它們是否具有磁場, 科學家就無法做出準確的判斷了。
對於人類來說, 有時候大自然隻能被認識, 而無法被猜透, 在中子星被發現以前, 沒有人會想到中子星具有磁場。1967 年, 中子星發射的射電信號被觀測到了, 中子星具有磁場已經是毋庸置疑的事實, 而在此之前,白矮星也被探測到具有磁場。當一顆中子星具有超級強大的磁場時, 你猜一猜它會叫什麼? 是的, 它就叫磁星。
磁星的磁場有多麼強大呢? 我們可以比較一下, 地球也具有磁場, 這樣的磁場可以使指南針偏轉, 從而指引方向; 一些工廠裏有產生強磁場的設備,這些設備產生的磁場是地球磁場的10000 倍, 它可以把幾噸重的鋼鐵輕鬆地吸起來; 在實驗室裏, 科學家們製造的磁場強度是地球磁場的10 萬倍, 可以約束那些高速運動的帶電粒子, 使它們按照設想的路線行進; 而在太空中, 一顆磁星的磁場強度是地球磁場的1 億億倍, 它是目前我們發現的宇宙中最強大的磁場。如果把這樣的磁星放在月亮和地球的中間, 那我們的生活可就亂套了; 所有的通信設備都會被磁星強大的磁場摧毀; 信用卡等東西會因為磁場紊亂而不能使用; 鐵製的鋼筆套將在磁星的吸引下飛離地球; 甚至移動一根金屬條都可以感覺到有電流產生。也許這樣的事情對人類產生的影響僅次於地球失去重力的後果, 不過幸運的是這樣的事情在現實生活中不太可能發生。
磁星如此強大的磁場是怎麼來的呢? 現在科學家普遍認為磁場隻是帶電粒子運動的時候產生的一種物理場,隻要有變化的電場, 就會在電場附近產生磁場, 磁場的大小和電場強度和變化速度有關。在理論上解釋這個問題是一件非常麻煩的事, 不過在不引起誤解的情況下, 我們可以把磁星磁場的來源也看作是微觀帶電粒子規則地運動產生的。在磁星裏萬有引力產生的壓力非常巨大, 而抵抗這種壓力的是大量劇烈運動的中子, 這些中子比較規則地排列著, 為一些帶電粒子創造出特定的通道, 這些帶電粒子就在中子圍成的管道裏做高速超流運動,於是強大而規則的磁場就產生了。作為中子星的一種, 磁星的質量非常大,而在它內部運動的帶電粒子也極多,一些天文學家估計這些帶電粒子總質量比地球還要大, 如此多的帶電粒子在狹小的磁星裏有規則地運動, 結果就創造出目前人類已知的最強大的磁場。
在無盡的宇宙中還存在許多磁星,它們的運動和磁場變化也是現代天文學家和物理學家感興趣的研究對象,了解磁星磁場的來源可以幫助我們更好地認識這個宇宙, 這也是科學家不懈追求的目標。
世界最早的天文鍾
北宋哲宗元佑十一年( 1088 年) ,吏部尚書兼侍讀學士蘇頌和吏部會史韓公廉等人在開封研製成一種大型儀器設備“水運儀象台”, 能用多種形式反映及觀測天體的運行。水運儀象台是一部複雜的機械裝置, 整個機械係統是利用漏壺流水作動力, 使儀器經常保持一個恒定的速度, 和天體運行保持一致。又通過一套複雜的齒輪係統獲得所需要的各種運動, 從而達到既能演示天象, 又能以多種形式計時、報時。歐洲人把這種儀器稱為“天文鍾”。後世的鍾表就是從這裏演變出來的。蘇頌在1088 ～1094 年所著《新儀象法要》, 詳細介紹了水運儀象台的構造, 反映了當時開封天文學和機械工程技術的偉大成就。它的突出貢獻有三: 一、為了觀測上的方便,屋頂做成活動的, 這就是今天天文台圓頂的祖先。二、渾象一晝夜自轉一圈, 不僅形象地演示了天象的變化,也是現代天文台的跟蹤機械轉儀鍾的祖先。三、所創造發明的“天關”、“天衡” 和“天鎖” 等部件組成的杠杆裝置, 是世界上最早的“擒縱器”
為後世鍾表的關鍵部件, 因麵它又是鍾表的祖先, 也是世界上最早的天文鍾。水運儀象台是中國11 世紀傑出的天文儀器, 是中華民族的驕傲。
離地球最遠的天體
哈勃太空望遠鏡新近觀測到一個神秘天體, 這可能把人類帶入更深遂的未知宇宙空間。天文學家根據天體發生的紅移現象判斷它和地球的距離,紅移越大, 說明距離越遠。目前最遠能看到距地球120 億光年的天體。紅移達到6. 7 的一個星係和達到5. 8 的一個類星體, 是我們至今觀測到的最遠天體。
據巴爾第摩太空望遠鏡科學研究會的布魯斯·迪金森介紹, 哈勃望遠鏡發現的新天體, 紅移可能達到12。
初步推斷, 該天體可能是一個雖距地球不遠, 但極其暗淡的星係, 即所謂碳星( carbon star) , 或是一個已知宇宙內最遙遠的天體。天文學家們正在夏威夷, 利用世界最大的凱克反射望遠鏡做進一步觀察。
最大的宇宙航行博物館
坐落在華盛頓市獨立大街上的美國宇宙航行博物館是目前世界上最大的宇宙航行博物館( 簡稱宇航博物館) 。在這座隻有208 米長, 28 米高的宇航博物館裏竟陳列著240 架飛機、40 個空間飛行器、50 枚導彈和火箭的實物展品。既有“阿波羅” 登月飛船重返地麵的指令艙和在月球表麵著陸的登月艙, 又有號稱航天器之王的美國“天空實驗室”; 既有高21 米的“丘辟特” 火箭, 又有新型“民兵Ⅲ ”
固體洲際彈道導彈; 既有萊特兄弟1903 年設計製成的世界上第一架動力飛機, 又有蘇聯第一顆人造地球衛星的複製品. . 。所有這些實物都給人以身臨其境的特殊感覺, 難怪人們把美國的這個宇航博物館稱做人類宇航知識的一個最大寶庫。
當你走進“太空” 大廳時, 就象進入廣漠無垠、漫天星鬥的宇宙之中。
從天花板到牆壁上掛滿了五花八門的飛行器, 能夠給你留下深刻的真實感和立體感。矗立在大廳裏的“天空實驗室” 招來了特別多的觀眾。由於參觀的人絡繹不絕, 隻好規定列隊進出。
參觀者不管大人還是小孩, 既可以看一看宇航員是如何操作使用實驗室內的儀器儀表的, 就連洗澡用的簡單設備、鍛煉身體用的模擬自行車以及測量人體功能的各種設施, 也可以親自動手試一試。此時此刻, 似乎你也成為一名宇航員了。
持續時間最長的日蝕
日蝕( 月亮界於太陽和地球之間) 持續的最長時間為7 分31 秒。
1955 年發生在費城西部持續時間為7分8 秒的日蝕是近年最長的一次。據預測, 2186 年大西洋中部地區將發生一次持續時間7 分29 秒的日蝕。月蝕( 月亮運行進入地球的阻影) 持續的最長時間為1 小時47 分。2000 年7 月16 日, 在北美的西海岸人們看到了這種景象。
月球起源之謎
對於月球的起源, 科學家提出3種理論, 它們全都有缺陷, 但是阿波羅計劃卻有助於證明, 其中看來可能性最小的理論是最佳理論。有些科學家認為, 月球是和地球一起, 於46 億年以前, 從一團宇宙塵埃中生成的。