正文 第四章 走進大宇宙,發現宇宙的神奇之處(2 / 3)

1912年,勒維特發現造父變星(其亮度由於星體的膨脹收縮運動而發生周期性變化的一類變星)的光變周期同光度之間存在確定的關係,使測定包含這類變星的遙遠恒星集團的距離成為可能。

6年後,沙普利分析當時已知的100多個球狀星團的距離和視分市資料,得出銀河係是一個直徑達10萬光年的龐大的透鏡形天體係統,太陽並不處於其中心的正確結論。

1924年,哈勃發現仙女座大星雲中的造父變星,根據周期──光度關係推算出它遠在銀河係之外,是尺度同銀何係相當的巨大恒星係統。這一重大發現最終結束了多年來關於這類旋渦狀的星雲是近鄰天體還是銀河係外“宇宙島”的爭論,“將人類認識的宇宙範圍從恒星組成的銀河係擴展到由眾多星係組成的更廣闊的世界。這個包括銀河係在內由眾多星係組成的世界,就是我們今天所了解的宇宙。

(4).對宇宙更深層次認識的進展

本世紀30年代以來,口徑3米以上的大型光學望遠鏡在世界各地陸續建成,特別是近四五十年來射電天文學和空間天文學的相繼誕生,使天文觀測手段不但具備空前的探測能力,而且使獲取信息的窗口從可見光逐步擴展到包括射電、紅外、紫外、X射線、?射線在內的整個電磁波段。從本世紀初開始相繼創立和發展起來的量子論、相對論、原子核物理學、粒子物理學、等離子體物理學又給天文學提供了銳利的理論武器,使人們對天體的研究從機械運動進展到物理性質、化學組成等更深的層次,從而為勾勒出太陽係、銀河係以至整個宇宙的起源和演化奠定了堅實的基礎。

5.有關天體的知識

天體是指宇宙空間的物質形體。天體的集聚,從而形成了各種天文狀態的研究對象。天體,是對宇宙空間物質的真實存在而言的,也是各種星體和星際物質的通稱。人類發射並在太空中運行的人造衛星、宇宙飛船、空間實驗室、月球探測器、行星探測器、行星際探測器等則被稱為人造天體。

很久很久以前,隻要不是陰天,人們就可以在夜空中看到星星。在史前時代,地球上的大多數地區都幾乎沒有光汙染,我們的祖先能夠看到非常暗的星光,其中的一些天體被今天的人們劃分為深空天體。這樣,這類天體中的一部分就和我們人類的曆史一樣古老了。

這類“天體”中最顯著的當然是一個星係,我們自己的銀河;然而我們不會把它計算在內。同樣的,我們也不會考慮最顯著的“移動”星團,大熊座星團,這個星團是由著名的“北鬥七星”中的大部分恒星組成的,構成了大熊座中最顯著的部分。首先,大部分現代人並不把它們看成是“深空天體”,其次,它們的本質,比如銀河是個星係,大熊座的那些恒星是個物理上的星團,是直到現代才逐漸清楚的,因此這種忽視是恰當的。

天體在某一天球坐標係中的坐標,通常指它在赤道坐標係中的坐標(赤經和赤緯)。由於赤道坐標係的基本平麵(赤道麵)和主點(春分點)因歲差、章動而隨時間改變,天體的赤經和赤緯也隨之改變。此外,地球上的觀測者觀測到的天體的坐標也因天體的自行和觀測者所在的地球相對於天體的空間運動和位置的不同而不同。

由於天體不是質點,具有一定的大小和形狀,天體內部質點之間的相互吸引和自轉離心力使得天體的形狀和內部物質密度分布產生變化,同時也對天體的自轉運動產生影響。天體的形狀和自轉理論主要是研究在萬有引力作用下天體的形狀和自轉運動的規律。形狀理論

在天體的形狀理論中,通常把天體看作不可壓縮的流體,討論天體在均勻或不均勻密度分布情況下自轉時的平衡形態及其穩定性問題。目前研究得最深入的是地球的形狀理論,建立了平衡形狀的旋轉橢球體,三軸橢球體等等地球模型。近年來利用專用於地球測量的人造衛星所得的資料,正在與地麵大地測量的結果相配合,以建立更精確的地球模型。

6.恒星的知識

恒星是由熾熱氣體組成的,是能自己發光的球狀或類球狀天體。由於恒星離我們太遠,不借助於特殊工具和方法,很難發現它們在天上的位置變化,因此古代人把它們認為是固定不動的星體。我們所處的太陽係的主星太陽就是一顆恒星。

恒星都是氣體星球。晴朗無月的夜晚,且無光汙染的地區,一般人用肉眼大約可以看到6000多顆恒星。借助於望遠鏡,則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。估計銀河係中的恒星大約有1500-2000億顆。

在宇宙發展到一定時期,宇宙中充滿均勻的中性原子氣體雲,大體積氣體雲由於自身引力而不穩定造成塌縮。這樣恒星便進入形成階段。在塌縮開始階段,氣體雲內部壓力很微小,物質在自引力作用下加速向中心墜落。當物質的線度收縮了幾個數量級後,情況就不同了,一方麵,氣體的密度有了劇烈的增加,另一方麵,由於失去的引力位能部分的轉化成熱能,氣體溫度也有了很大的增加,氣體的壓力正比於它的密度與溫度的乘積,因而在塌縮過程中,壓力增長更快,這樣,在氣體內部很快形成一個足以與自引力相抗衡的壓力場,這壓力場最後製止引力塌縮,從而建立起一個新的力學平衡位形,稱之為星坯。

星坯的力學平衡是靠內部壓力梯度與自引力相抗衡造成的,而壓力梯度的存在卻依賴於內部溫度的不均勻性(即星坯中心的溫度要高於外圍的溫度),因此在熱學上,這是一個不平衡的係統,熱量將從中心逐漸地向外流出。這一熱學上趨向平衡的自然傾向對力學起著削弱的作用。於是星坯必須緩慢的收縮,以其引力位能的降低來升高溫度,從而來恢複力學平衡;同時也是以引力位能的降低,來提供星坯輻射所需的能量。這就是星坯演化的主要物理機製。

特征

恒星的一切幾乎都取決於它最初的質量,包括本質特征,例如光度和大小,還有演變、壽命和最終的命運。

年齡

多數恒星的年齡在10億至100億歲之間,有些恒星甚至接近觀測到的宇宙年齡—137億歲。

質量越大的恒星,壽命越短暫,主要是因為質量越大的恒星核心的壓力也越高,造成燃燒氫的速度也越快。許多大質量的恒星平均隻有一百萬年的壽命,但質量最輕的恒星(紅矮星)以很慢的速率燃燒它們的燃料,壽命至少有一兆年。

化學組成

以質量來計算,恒星形成時的比率大約是70%的氫和28%的氦,還有少量的其他重元素。因為鐵是很普通的元素,而且譜線很容易測量到,因此典型的重元素測量是根據恒星大氣層內鐵含量。由於分子雲的重元素豐度是穩定的,隻有經由超新星爆炸才會增加,因此測量恒星的化學成分可以推斷它的年齡。重元素的成份或許也可以顯示是否有行星係統。

動能

一顆恒星相對於太陽運動可以提供這顆恒星的年齡和起源的有用信息,並且還包括周圍的星係結構和演變。一顆恒星運動的成分包括徑向速度是接近或遠離太陽,和橫越天空的角動量,也就是所謂的自行。

徑向速度是由恒星光譜中的多普勒位移來測量,它的單位是公裏/秒。恒星的自行是經由精密的天體測量來確認,其單位為百萬分之一弧秒(mas)/年。經由測量恒星的視差,自行可以換算成實際的速度單位。恒星自行速率越高的通常就是比較靠近太陽,這也使高自行的恒星成為視差測量的理想候選者。

一旦兩種運動都已測出,恒星相對於太陽恒星係的空間速度就可以算出來。在鄰近的恒星中,已經發現第一星族的恒星速度通常比較老的第二星族的恒星低,而後者是以傾斜於平麵的橢圓軌道運轉的。比較鄰近恒星的動能也能導出和證明星協的結構,它們就像起源於同一個巨大的分子雲中共同向著同一個點運動的一群恒星。

磁場

恒星的磁場起源於恒星內部對流的循環開始產生的區域。具有導電性的等離子像發電機,引起在恒星中延伸的磁場。磁場的強度隨著恒星的質量和成分而改變,表麵磁性活動的總量取決於恒星自轉的速率。表麵的活動會產生星斑,是表麵磁場較正常強而溫度較正常低的區域。拱型的星冕圈是從磁場活躍地區進入星冕的光環,星焰是由同樣的磁場活動噴發出的高能粒子爆發的現象。

由於磁場的活動,年輕、高速自轉的恒星傾向於有高度的表麵活動。磁場也會增強恒星風,然而自轉的速率有如閘門,隨著恒星的老化而逐漸減緩。因此,像太陽這樣高齡的恒星,自轉的速率較低,表麵的活動也較溫和。自轉緩慢的恒星活動程度傾向於周期性的變化,並且可能在周期中暫時停止活動。像是蒙德極小期的例子,太陽有大約70年的時間幾乎完全沒有黑子活動。

自轉

恒星的自轉可以透過分光鏡概略的測量,或是追蹤星斑確實的測量。年輕恒星會有很高的自轉速度,在赤道可以超過100公裏/秒。例如,B型的水委一在自轉的赤道速度就高達225公裏/秒甚至更高,使得赤道半徑比極赤道大了50%。這樣的速度僅比讓水委一分裂的臨界速度300公裏/秒低了一些。相較之下,太陽以25–35天的周期自轉一圈,在赤道的自轉速度隻有1.994公裏/秒。恒星的磁場和恒星風對主序帶上恒星的自轉速率的減緩,在演變有著重要的影響。

簡並恒星壓縮成非常致密的物質,同時造成高速的自轉。但是相較於它們在低自轉速速的狀態由於角動量守恒,—一個轉動的物體會以增加自轉的速率來補償尺寸上的縮減,而絕大部分消散的角動量是經向外吹拂恒星風帶走的。無論如何,波霎的自轉是非常快速的,例如在蟹狀星雲核心的波霎,自轉速率為每秒30轉。波霎的自轉速率會因為輻射發射而減緩。

溫度

在主序帶上恒星的表麵溫度取決於核心能量生成的速率和恒星的半徑,並且可以使用色指數來估計。它通常被作為有效溫度,也就是被理想化的黑體在表麵輻射出的能量使單位表麵積有著相同的光度時所對應的溫度。然而要注意的是有效溫度隻是一個代表的數值,因為實際上恒星的溫度從核心表至麵是有隨著距離增加而減少的梯度,在核心區域的溫度通常都是數百萬度K。

恒星的溫度可以確定不同元素被電離或被活化的比率,結果呈現在光譜吸收線的特征。恒星的表麵溫度,與他的目視絕對星等和吸收特點,被用來作為恒星分類的依據。

距離

離地球最近的恒星是太陽。其次是處於半人馬座的比鄰星,它發出的光到達地球需要4.22年。

恒星的星等相差很大,這裏麵固然有恒星本身發光強弱的原因,但是離開我們距離的遠近也起著顯著的作用。測定恒星距離最基本的方法是三角視差法,此法主要用於測量較近的恒星距離,過程如下,先測得地球軌道半長徑在恒星處的張角(叫作周年視差),再經過簡單的運算,即可求出恒星的距離。這是測定距離最直接的方法。在十六世紀哥白尼公布了他的日心說以後,許多天文學家試圖測定恒星的距離,但都由於它們的數值很小以及當時的觀測精度不高而沒有成功。直到十九世紀三十年代後半期,才取得成功。

然而對大多數恒星說來,這個張角太小,無法測準。所以測定恒星距離常使用一些間接的方法,如分光視差法、星團視差法、統計視差法以及由造父變星的周光關係確定視差,等等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎的。自二十世紀二十年代以後,許多天文學家開展這方麵的工作,到二十世紀九十年代初,已有8000多顆恒星的距離被用照相方法測定。在二十世紀九十年代中期,依靠“依巴穀”衛星進行的空間天體測量獲得成功,在大約三年的時間裏,以非常高的準確度測定了10萬顆恒星的距離。

恒星的距離,若用千米表示,數字實在太大,為使用方便,通常采用光年作為單位。1光年是光在一年中通過的距離。真空中的光速是每秒30萬千米,乘一年的秒數,得到1光年約等於9.46萬億公裏。

7.行星的知識

行星通常指自身不發光,環繞著恒星的天體。其公轉方向常與所繞恒星的自轉方向相同。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大且近似於圓球狀,自身不能像恒星那樣發生核聚變反應。

太陽係內的肉眼可見的5顆行星是:水星,金星,火星,木星,土星。人類經過千百年的探索,到16世紀哥白尼建立日心說後才普遍認識到:地球是繞太陽公轉的行星之一,而包括地球在內的八大行星則構成了一個圍繞太陽旋轉的行星係──太陽係的主要成員。行星本身一般不發光,以表麵反射恒星的光而發亮。在主要由恒星組成的天空背景上,行星有明顯的相對移動。離太陽最近的行星是水星,以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。從行星起源於不同形態的物質出發,可以把八大行星分為三類:類地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及遠日行星(天王、海王)。行星環繞恒星的運動稱為公轉,行星公轉的軌道具有共麵性、同向性和近圓性三大特點。所謂共麵性,是指八大行星的公轉軌道麵幾乎在同一平麵上;同向性,是指它們朝同一方向繞恒星公轉;而近圓性是指它們的軌道和圓相當接近。

行星定義直到2006年8月24日才有了一個比較明確且可以被接受的文字敘述。在這之前,盡管行星一詞已經被使用了數千年,但令人驚訝的是,科學界始終沒有給過行星明確的定義。進入21世紀後,行星的認定成為一個備受爭議的主題,這才迫使天文學界不得不為行星做出定義。

數千年來,“行星”一詞隻被用在太陽係內。當時天文學家尚未在太陽係以外發現任何行星。但從1992年起,人類陸續發現了許多比海王星更遙遠的小天體,而且其中也不乏與冥王星大小相當者,這使得有資格成為行星的天體由原有的9顆增加至數打之多。1995年,科學家發現了第一個太陽係外行星飛馬座51。之後,陸續發現的太陽係外行星已經有數百顆之多。這些新發現不僅增加了潛在行星的數量,且由於這些行星具有迥異的性質──有些大小足以成為恒星,有些又比我們的月球還小──使得長久以來模糊不清的行星概念,越來越有明確定義的必要性。

2005年,一顆外海王星天體,鬩神星(當時編號為2003UB313)的發現,使得對行星做明確定義的必要性升至頂點,因為它的體積比冥王星(在當時是已被定義為行星的天體中最小者)還要大。國際天文學聯合會(IAU),由各國的天文學家組成負責為天體命名與分類的組織,在2006年對此問題做出了回應,發布了行星的定義。依據這最新的定義,行星是環繞太陽(恒星)運行的天體,它們有足夠大的質量使自身因為重力而成為圓球體,並且能清除鄰近的小天體。未能清除軌道內小天體的則被納入一個新創的分類,稱做矮行星。除了以上兩類,其他圍繞太陽運行的天體則被稱為“太陽係小天體”。

按照以上定義,太陽係有八個行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,而冥王星被排除在外。至2007年7月為止,已獲承認的矮行星則有冥王星、穀神星和鬩神星,2008年7月才增加了第四顆鳥神星,又於同年9月增加了第五顆妊神星。但國際天文學聯合會的這項決議並無法弭平所有爭議,部分天文學家拒絕承認此一決議。

8.衛星的知識

衛星是指在圍繞一顆行星軌道並按閉合軌道做周期性運行的天然天體,人造衛星一般亦可稱為衛星。人造衛星是由人類建造,以太空飛行載具如火箭、航天飛機等發射到太空中,像天然衛星一樣環繞地球或其它行星的裝置。

衛星是指在圍繞一顆行星軌道並按閉合軌道做周期性運行的天然天體或人造天體。

衛星按它所圍繞的行星可分為地球衛星或其他星球的衛星。按來源分,地球衛星又可分為天然衛星和人造地球衛星。

月球就是最明顯的天然衛星的例子。在太陽係裏,除水星和金星外,其他行星都有天然衛星。太陽係已知的天然衛星總數(包括構成行星環的較大的碎塊)至少有160顆。天然衛星是指環繞行星運轉的星球,而行星又環繞著恒星運轉。就比如在太陽係中,太陽是恒星,我們地球及其它行星環繞太陽運轉,月亮、土衛一、天衛一等星球則環繞著我們地球及其它行星運轉,這些星球就叫做行星的天然衛星。土星的天然衛星第二多,目前已知61星。木星的天然衛星最多,其中63顆已得到確認,至少還有6顆尚待證實。天然衛星的大小不一,彼此差別很大。其中一些直徑隻有幾千米大,例如,火星的兩個小月亮,還有木星,土星,天王星外圍的一些小衛星。還有幾個

卻比水星還大,例如,土衛六、木衛三和木衛四,它們的直徑都超過5200千米。

而隨著現代科技的不斷發展,人類研製出了各種人造衛星,這些人造衛星和天然衛星一樣,也繞著行星(大部分是地球)運轉。人造衛星的概念可能始於1870年。第一顆被正式送入軌道的人造衛星是前蘇聯1957年發射的人衛1號。從那時起,已有數千顆環繞地球飛行。人造衛星還被發射到環繞金星、火星和月亮的軌道上。人造衛星用於科學研究,而且在近代通訊、天氣預報、地球資源探測和軍事偵察等方麵已成為一種不可或缺的工具。

自1957年前蘇聯將世界第一顆人造衛星送入環地軌道以來,人類已經向浩瀚的宇宙中發射了大量的飛行器。據美國一個名為“關注科學家聯盟”的組織近日公布的最新全世界衛星數據庫顯示,目前正在環繞地球飛行的共有795顆各類衛星,而其中一半以上屬於世界上唯一的超級大國美國,它所擁有的衛星數量已經超過了其他所有國家擁有數量的總和,達413顆,軍用衛星更是達到了四分之一以上。

衛星係形成

衛星係的角動量的來源,和行星自轉的角動量的來源是一樣的,不過,當考慮到衛星的形成問題時,必須像分析行星係的形成過程那樣來分析它;首先,行星係的原始星胚在收縮過程中,由於和上麵一樣的原因,會形成一個轉動的球體,這個球體在向自身的引力中心收縮中,逐漸變成扁平的星雲盤,在星雲盤的中央部分,形成行星本體,而在星雲盤的外圍部分,則形成衛星,分量種情況考慮。

要說作用,天然衛星是宇宙中自然形成的,不好說它有什麼作用。當然,月亮是地球的天然衛星,它可以平衡地球自轉,穩定地軸,控製潮汐,可以用來觀察時間等,還可以想象出很多美麗的傳說。人造衛星的用途很廣泛,有的裝有照相設備,用對地麵進行照相、偵察,調查資源,監測地球氣候和汙染等;有的裝有天文觀測設備,用來進行天文觀測;有的裝有通信轉播設備,用來轉播廣播、電視、數據通訊、電話等通訊訊號;有的裝有科學研究設備,可以用來進行科研及空間無重力條件下的特殊生產。

總之,人造衛星因研製、生產、使用者的目的不同而有不同的用途。

人造衛星的運動軌道取決於衛星的任務要求,區分為低軌道、中高軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道,大橢圓軌道和極軌道。人造衛星繞地球飛行的速度快,低軌道和中高軌道衛星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈,不受領土、領空和地理條件限製,視野廣闊。能迅速與地麵進行信息交換、包括地麵信息的轉發,也可獲取地球的大量遙感信息,一張地球資源衛星圖片所遙感的麵積可達幾萬平方千米。

在衛星軌道高度達到35800千米,並沿地球赤道上空與地球自轉同一方向飛行時,衛星繞地球旋轉周期與地球自轉周期完全相同,相對位置保持不變。此衛星在地球上看來是靜止地掛在高空,稱為地球靜止軌道衛星,簡稱靜止衛星,這種衛星可實現衛星與地麵站之間的不間斷的信息交換,並大大簡化地麵站的設備。目前絕大多數通過衛星的電視轉播和轉發通信是由靜止通信衛星實現的。

9.小行星的知識

小行星(asteroid)是太陽係內類似行星環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多的天體。太陽係中大部分小行星的運行軌道在火星和木星之間,稱為小行星帶。

至今為止在太陽係內一共已經發現了約70萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,隻有少數這些小行星的直徑大於100千米。

小行星是太陽係形成後的物質殘餘。有一種推測認為,它們可能是一顆神秘行星的殘骸,這顆行星在遠古時代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毀。但從這些小行星的特征來看,它們並不像是曾經集結在一起。如果將所有的小行星加在一起組成一個單一的天體,那它的直徑隻有不到1500公裏——比月球的半徑還小。

麵對小行星對地球安全的威脅,我們是否束手無策呢?

紫金山天文台的專家表示,雖然小行星撞擊威力與大地震、嚴重氣象災害等不相上下,但它是人類可能避免的重大自然災害。

首先,危險小行星處於天文專家監控下,能夠精確預測小行星的飛行軌道。在撞擊即將到來時,也可以用相應的方法改變小行星軌道。

具體方案有幾種。首先就是用機械力改變軌道,即發射人造天體到太空後,把它調整到和小行星平行,並使兩者的相對速度為零,然後用機械力推小行星一下,它就會改變軌道了。

其次還可以用改變顏色的方式以改變小行星軌道。如果原來小行星是灰的,可以將它變成純黑,物體的顏色可決定吸收熱量的多少,軌道也會隨之改變了。

再次,爆炸法也可以實現小行星軌道的改變。對於組成元素是鐵質的、結構結實的行星,可以利用導彈或是核裝置對其進行攻擊,理想的狀態是將它炸成一分為二的兩部分,這樣質量就發生了變化,軌道也就跟著變了。

最後就是通過給小行星安“太陽帆”,即在小行星體表麵上安裝一台大型火箭發動機,或者一個“太陽帆”,把行星從地球的軌道上推開。

10.彗星的知識

彗星

彗星,中文俗稱“掃把星”,是太陽係中小天體之一類。由冰凍物質和塵埃組成。當它靠近太陽時即為可見。太陽的熱使彗星物質蒸發,在冰核周圍形成朦朧的彗發和一條稀薄物質流構成的彗尾。由於太陽風的壓力,彗尾總是指向背離太陽的方向。

彗星的軌道有橢圓、拋物線、雙曲線三種。

橢圓軌道的彗星又叫周期彗星,另兩種軌道的又叫非周期彗星。周期彗星又分為短周期彗星和長周期彗星。一般彗星由彗頭和彗尾組成。彗頭包括彗核和彗發兩部分,有的還有彗雲。並不是所有的彗星都有彗核、彗發、彗尾等結構。我國古代對於彗星的形態已很有研究,在長沙馬王堆西漢古墓出土的帛書上就畫有29幅彗星圖。在晉書“天文誌”上清楚地說明彗星不會發光,係因反射太陽光而為我們所見,且彗尾的方向背向太陽。彗星的體形龐大,但其質量卻小得可憐,就連大彗星的質量也不到地球的萬分之一。由於彗星是由冰凍著的各種雜質、塵埃組成的,在遠離太陽時,它隻是個雲霧狀的小斑點;而在靠近太陽時,因凝固體的蒸發、氣化、膨脹、噴發,它就產生了彗尾。彗尾體積極大,可長達上億千米。它形狀各異,有的還不止一條,一般總向背離太陽的方向延伸,且越靠近太陽彗尾就越長。宇宙中彗星的數量極大,但目前觀測到的僅約有1600顆。彗星的軌道與行星的軌道很不相同,它是極扁的橢圓,有些甚至是拋物線或雙曲線軌道。軌道為橢圓的彗星能定期回到太陽身邊,稱為周期彗星;軌道為拋物線或雙曲線的彗星,終生隻能接近太陽一次,而一旦離去,就會永不複返,稱為非周期彗星,這類彗星或許原本就不是太陽係成員,它們隻是來自太陽係之外的過客,無意中闖進了太陽係,而後又義無反顧地回到茫茫的宇宙深處。周期彗星又分為短周期(繞太陽公轉周期短於200年)和長周期(繞太陽公轉周期超過200年)彗星。

目前,已經計算出600多顆彗星的軌道。彗星的軌道可能會受到行星的影響,產生變化。當彗星受行星影響而加速時,它的軌道將變扁,甚至成為拋物線或雙曲線,從而使這顆彗星脫離太陽係;當彗星減速時,軌道的偏心率將變小,從而使長周期彗星變為短周期彗星,甚至從非周期彗星變成了周期彗星以致被“捕獲”。

彗星的起源是個未解之謎。有人提出,在太陽係外圍有一個特大彗星區,那裏約有1000億顆彗星,叫奧爾特雲,由於受到其它恒星引力的影響,一部分彗星進入太陽係內部,又由於木星的影響,一部分彗星逃出太陽係,另一些被“捕獲”成為短周期彗星;也有人認為彗星是在木星或其它行星附近形成的;還有人認為彗星是在太陽係的邊遠地區形成的;甚至有人認為彗星是太陽係外的來客。因為周期彗星一直在瓦解著,必然有某種產生新彗星以代替老彗星的方式。可能發生的一種方式是在離太陽105天文單位的半徑上儲藏有幾十億顆以各種可能方向繞太陽作軌道運動的彗星群。這個概念得到觀測的支持,觀測到非周期彗星以隨機的方向沿著非常長的橢圓形軌道接近太陽。隨著時間的推移,由於過路的恒星給予的輕微引力,可以擾亂遙遠彗星的軌道,直至它的近日點的距離變成小於幾個天文單位。當彗星隨後進入太陽係時,太陽係內的各行星的萬有引力的吸力能把這個非周期彗星轉變成新的周期彗星(它瓦解前將存在幾千年)。另一方麵,這些力可將它完全從彗星雲裏拋出。如果這說法正確,過去幾個世紀以來一千顆左右的彗星記錄隻不過

是巨大彗星雲中很少一部分樣本,這種雲迄今尚未直接觀察到。與個別恒星相聯係的這種彗星雲可能遍及我們所處的銀河係內。迄今還沒有找到一種方法來探測可能與太陽結成一套的大量彗星,更不用說那些與其他恒星結成一套的彗星雲了。彗星雲的總質量還不清楚,不隻是彗星總數很難確定,即使單個彗星的質量也很不確定。估計彗星雲的質量在10-13至10-3地球質量之間。

11.流星的知識

流星雨

流星是指運行在星際空間的流星體(通常包括宇宙塵粒和固體塊等空間物質)在接近地球時由於受到地球引力的攝動而被地球吸引,從而進入地球大氣層,並與大氣摩擦燃燒所產生的光跡。流星體原是圍繞太陽運動的,在經過地球附近時,受地球引力的作用,改變軌道,從而進入地球大氣圈。流星有單個流星、火流星、流星雨幾種。大部分可見的流星體都和沙粒差不多,重量在1克以下。流星進入大氣層的速度介於11km/s到72km/s之間。

流星通常是宇宙空間闖入地球大氣層的宇宙沙粒,它在空氣中高速運動以致能夠打掉空氣原子中的電子,從而在其周圍形成一個等離子區(又稱電離氣)。等離子區是由裸露的原子和自由電子組成的。在大約一秒鍾量級的時間內,自由電子再次與原子結合並釋放能量,這能量正是迫使它離開初始位置時所需的能量,在結合過程中放出的能量是流星尾巴發光的能量來源。

宇宙中那些千變萬化的小石塊其實是由彗星衍生出來的。當彗星接近太陽時,太陽輻射的熱量和強大的引力會使彗星一點一點地瓦解,並在自己的軌道上留下許多氣體和塵埃顆粒,這些被遺棄的物質就成了許多小碎塊。如果彗星與地球軌道有交點,那麼這些小碎塊也會被遺留在地球軌道上,當地球運行到這個區域的時候,就會產生流星雨。

流星的來源其實每一次的流星雨並不是象表麵那樣,流星看起來好看,其實流星是一顆離地球較大的隕石所釋放出來的塵埃,其間還會有相對比較大點的石塊,到達地球時候,會被地球的磁場所吸引,從而與大氣摩擦,產生流星雨。效果就象拿一塊幹燥帶點濕潤的泥土,對某一物體投擲過去,控製好速度,最先接近物體的是泥土上的灰塵,其次是這塊泥土本身.

火流星

火流星看上去非常明亮,像條閃閃發光的巨大火龍,發著“沙沙”的響聲,有時還有爆炸聲。有的火流星甚至在白天也能看到。火流星的出現是因為它的流星體質量較大(質量大於幾百克),進入地球大氣後來不及在高空燃盡而繼續闖入稠密的低層大氣,以極高的速度和地球大氣劇烈摩擦,產生出耀眼的光亮,並且通常會在空中走出“S”型路徑。火流星消失後,在它穿過的路徑上,會留下雲霧狀的長帶,稱為“流星餘跡”;有些餘跡消失得很快,有的則可存在幾秒鍾到幾分鍾,甚至長達幾十分鍾。