第八章天文故事1(3 / 3)

要擺脫引力,必須有克服引力的飛行速度。那麼要克服地球引力,需多快的速度呢?科學家經過計算,測定這一速度為每秒79千米,大約每小時288萬千米。一旦獲得這樣的高速度就可以環繞地球飛行而不致落下來。這個速度被稱為第一宇宙速度。要想飛得更遠,必須達到第二宇宙速度,即每秒112千米,大約每小時4萬千米。達到這個速度後,就象地球一樣,進入環繞太陽運行的軌道。

天外來客——隕石

每當繁星密布的晴朗的夜晚,我們抬頭凝望天上的星星,很容易看見一顆閃亮的星星迅速劃過茫茫夜空,消失了。我們把這種星星叫流星。當流星落到地麵,就成為了隕石。

迷信的人曾說,天上掉下一顆星,地上就有一個生命死亡。當然,這純粹是一種迷信的說法,那麼,這些天外來客——隕石是如何來到地球的呢?

原來,在茫茫無邊的宇宙中,有許多由小物體的塵粒組成的小星星,當它們闖入地球周圍的大氣層中,由於摩擦,就會迅速燃燒,因而發出了亮光。

大多數流星都會在落到地麵上之前,燃燒成為灰燼。可是,也有一些流星由於燃燒不充分,會掉在地麵上,成為隕石。

1976年3月8日,在我國吉林省吉林市上空,突然響起一陣震耳欲聾的轟隆聲,接著一群大大小小的隕石便從天而降。這場隕石雨是世界上迄今為止最大的一場隕石雨,人們共收集到100多塊隕石,其中最大的一塊重1770千克,可謂全球隕石之王。

天外隕石的身世,人類還沒有全部弄清楚,科學家們仍在進行深入的研究。我們相信,在不久的將來天外來客的真麵目,必將呈獻在人類麵前。

天文學家

張衡根據“渾天說”製成渾天儀

永初五年(公元111年),漢安帝下詔,讓中央和地方大臣舉薦一名有道德、有才能的人到京城裏做官,當時任大司農的鮑德便舉薦了張衡。漢安帝對張衡的才學也早有所聞,於是“公車特征”,把張衡接到京城洛陽,拜為“郎中”。

因此官並不費力,故張衡在公事之餘開始研究《太玄經》等天文學,探討天地的結構。

天地究竟是怎樣的呢?當時有兩種解釋,一是蓋天說,一是渾天說。

蓋天說是一種很古老的學說,認為天是圓的,地是方的,天就像一口大鍋,把地扣在裏麵。後來為了合理地解釋日月星辰的出沒等天象,人們又把“天圓地方”說做了幾次修正,製造出一套“七衡六間”令人難以捉摸的理論,但天蓋在地上的基本認識並沒有改變。

渾天說是一種新興的學說,據說是西漢時期的天文學家落下閎提出來的,主張天包著地,天一半在地上,一半在地下。這種學說解釋天象比蓋天說方便。比如晚上為什麼看不見太陽?利用渾天說就能做出圓滿的解釋。但有時也會使渾天說陷入難堪的境地,如太陽和月亮是怎樣轉入地下的呢?渾天說就解釋不通了。再加上蓋天說比較符合人們的直觀感覺,所以在渾、蓋之爭中,蓋天說往往占上風。

張衡在前人研究的基礎上詳細研究了這兩種學說,最後認為渾天說比較合理。他對渾天說加以修正發揮,使渾天說成了當時最圓滿的一種天體結構學說。

漢安帝聽說張衡在天文上有高深的造詣,便於元初二年(公元115年),任命張衡為太史令。

張衡接任太史令以後,立即來到坐落在洛陽平昌門南的靈台(即為當時的天文台)。這座靈台是光武中元元年(公元56年)建造的,高九丈,周圍20丈,占地達4400平方米,有12個門,上下兩層平台,平台間有坡道相連,氣勢雄偉壯觀。這裏的總領導者是靈台丞,屬太史令管轄。下麵有候氣的,候風的,候星的,候日的等40多人,機構龐大,分工細密。

很快,張衡就發現,靈台的建築雖然雄偉,但觀天象的儀器卻很陳舊,年久失修,不堪應用。他決定重新修造,特別是渾天儀,這是形象地體現渾天學說的一種重要的天文儀器,更應該好好地加以修改研製。

“渾天儀”,類似於現在的天球儀,用精銅鑄成,主體是一個球體,代表天球。球體可以繞天軸轉動。天軸和球麵有兩個交點,一個是北天極,一個是南天極,在球的表麵上列有28星宿和其他恒星。

球麵上還有天球赤道圈和黃道圈,二者成24度夾角,分列有24節氣。球體外麵有兩圓環,一個是地平圈,一個是子午圈(通過南北天極和天頂的圓環)。天軸支架在子午圈上,和地平圈斜交成36度角,這也是渾天儀坐落處的洛陽地區的北極仰角及地理緯度。

曆史上記載製造渾象最早的是西漢宣帝時的大司農中丞耿壽昌(公元前73一公元前49年),至於他造的渾象是什麼樣子,史書上沒有留下任何記載。大概隻是一個刻滿星辰的大圓球,用人力轉動圓球,就可以演示不同的天象。

張衡就在耿壽昌的基礎上開始了辛勤地研究製造新的渾天儀的工作。他花了一年的時間,先做模型進行試驗。模型是用竹子做的。他把竹子劈開,刮削成簿簿的竹蔑,在竹蔑上刻上度數,然後彎成圓環,用細針穿連起來,這樣,一個簡易的渾象模型就造成了。張衡把這個模型叫做“小渾”。他利用這個模型對照著天象,不斷試驗,不斷調整模型的構造和竹蔑上的刻度,直到完全滿意了,才叫人用精銅鑄成正式儀器。

儀器製成了,為了使儀器自動運轉,張衡叫人鑄造了兩把銅壺,壺底開孔,又巧妙地利用齒輪係統跟渾象聯係起來。銅壺裏注滿水,水從壺底孔裏流出,推動齒輪轉動,轉動的齒輪又帶動渾象繞軸轉動。張衡前後花了一兩年的時間,到公元117年(安帝元初四年),一架用水力推動,可以自行運轉的渾天儀終於誕生了!

張衡的渾天儀驚動了京都的學者,他們紛紛來到太史令官邸,爭先恐後地參觀張衡的傑作。渾天儀在製造房裏放著。一走進製造房,就會看到在房子正中有一個直徑足有四尺多的大銅球,放在一個精製的架子上,鋼球上鑄著二八八宿中外星官,閃光耀眼。銅球外麵還有幾道銅圇,加上複雜的漏水轉動裝置,氣勢磅礴,令人讚歎不已。銅球在漏壺的推動下緩緩地轉動著。

學者們對渾天儀這巧妙的構造很是驚奇,但對其是否能準確地演示天象表示懷疑。有一位學者問張衡:“張太史,是否讓它演示一下?”

張衡說:“我正想請各位大人鑒定一下儀器是否精確呢?天黑以後,可以把門窗關嚴,讓屋裏的人看不到外邊的星空。你們可以分成兩組,一組在屋裏看著儀器,不斷向外麵報告儀器上所表示的天象情況,一組在屋外觀察星空,看是否和屋裏儀器上的情況相符。”

學者們很高興,按照張衡的部署很快安排停當。

入夜,晴朗的夜空繁星點點。不一會兒,屋裏的人報告說:“月亮正在升起。”屋外的人也看到東南方向升起一彎明月。接著屋裏的人又不斷報告:某星已升起,某星已到中天,某星轉入地下……,皆與屋外人看到的實際天象相合。

試驗完畢,屋內外的人一起把張衡圍了起來,紛紛向他祝賀,稱讚道:“這真是巧奪天工的偉大發明啊!”

童年通天文的科學家張衡

東漢章帝建初三年,即公元78年,由於自然災害的影響,田野荒蕪,糧食奇缺,百姓們靠挖野菜、剝樹皮過日子,沿街乞討、賣女賣兒的慘景隨處可見。

在荊州南陽郡西鄂縣(現河南南陽縣)一個破落的地主家庭裏,一位偉大的天文學家誕生了。父親為他取名張衡,字子平。一家人看著這個剛剛出世的孩子,悲喜交加。

張衡從小聰慧過人,對日月星辰特別感興趣,瞬息萬變的大自然奧秘,更使小張衡著迷,腦子裏裝滿了提不完的問題,小小年紀提的問題有時連父母和奶奶奶都無法解答。

有一次,張衡跟著媽媽去挖野菜,太陽剛從東方升起,小張衡發現自己的影子比自己長,可到了中午自己的影子卻縮成了一團。

從此以後,當他看見自己的影子縮成一團時,就催促媽媽趕快做午飯。

張衡少年時家境十分貧窮,但父母還是想方設法送他去書館讀書。

張衡不僅天資聰明,而且讀書非常用功。10歲時,他就能夠熟讀《詩經》,並對其中的天文、曆法背得很熟,而且通過閱讀大量其他書籍,理解了文中的意思。

有一次,先生給學生講《詩經·豳·七月》中的詩句:“七月流火,九月授衣,”先生解釋“流火”是指“落下的、一晃而過的大火星。”

學生好奇地問:“‘大火星’是天上哪一顆星星?”

先生含糊不清地回答道:“就是我們常看到的流星。”

張衡卻站起來說出了與先生截然不同的解釋。他井井有條地說:“先生,那‘流星’是28宿中的螢惑星(即火星),‘流’不是落下的意思,而是螢惑星偏西向下的意思。”

接著,他又根據自己所讀過的《史記·天宮書》、《淮南子·天文訓》等天文書籍,滔滔不絕地說起了星宿與北鬥星的區別。

他一邊用手在空中比劃一邊說:

“‘北鬥星’是由天樞、天璿、天璣、天權、玉衡、開陽、搖光7星組成的,隨著季節的變化,‘鬥身’和‘鬥柄’的朝向不同。”

張衡的精彩解說使他的同學聽得入了迷,令先生對他刮目相看。