通俗天文学-第10部分

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　　１９９９年６月２４日ＦＵＳＥ卫星发射升空，这是ＮＡＳＡ的“起源计划”项目之一，其任务是要回答天文学有关宇宙演化的基本问题。

　　紫外天文学是全波段天文学的重要组成部分，自哥白尼号升空至今，已经发展了紫外波段的ＥＵＶ（极端紫外）、ＦＵＶ（远紫外）、ＵＶ（紫外）等多种探测卫星，覆盖了全部紫外波段。

　　Ｘ射线望远镜

　　Ｘ射线辐射的波段范围是０．０１～１０纳米，其中波长较短（能量较高）的称为硬Ｘ射线，波长较长的称为软Ｘ射线。天体的Ｘ射线是根本无法到达地面的，因此只是在人造地球卫星上天后，天文学家才获得了重要的观测成果，Ｘ射线天文学才发展起来。




太空望远镜（2）

　　１９６２年６月，美国麻省理工学院的研究小组第一次发现来自天蝎座方向的强大Ｘ射线源，这使Ｘ射线天文学进入了较快的发展阶段。后来随着高能天文台１号、２号两颗卫星发射成功，首次进行了Ｘ射线波段的巡天观测，使Ｘ射线的观测研究向前迈进了一大步，形成对Ｘ射线观测的热潮。

　　γ射线望远镜

　　γ射线比硬Ｘ射线的能量更高，波长更短。由于地球大气的吸收，γ射线天文观测只能通过高空气球和人造卫星搭载的仪器进行。

　　１９９１年，美国的康普顿空间天文台（ＣＧＲＯ）由航天飞机送入地球轨道。它的主要任务是进行γ波段的首次巡天观测，同时也对较强的宇宙γ射线源进行高灵敏度、高分辨率的成像、能谱测量和光变测量，取得了许多有重大科学价值的成果。

　　ＣＧＲＯ配备了４台仪器，它们在规模和性能上都比以往的探测设备有量级上的提高，这些设备的研制成功为高能天体物理学的研究带来了深刻的变化，也标志着γ射线天文学开始逐渐进入成熟阶段。

　　哈勃太空望远镜（ＨＳＴ）

　　随着空间技术的发展，在大气外进行光学观测已成为可能，所以就有了可以在大气层外观测的空间望远镜（ｓｐａｃｅ　ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）。空间观测设备与地面观测设备相比，有极大的优势：以光学望远镜为例，望远镜可以接收宽得多的波段，短波甚至可以延伸到１００纳米。没有大气抖动后，分辨能力可以得到很大的提高，空间没有重力，仪器就不会因自重而变形等等。

　　ＨＳＴ是由美国宇航局主持建造的四座巨型空间天文台中的第一座，也是所有天文观测项目中规模最大、投资最多、最受公众瞩目的一项。它筹建于１９７８年，设计历时７年完成，并于１９９０年４月２５日由航天飞机运载升空。但是由于人为原因造成的主镜光学系统的球差，不得不在１９９３年１２月２日进行了规模浩大的修复工作。这次修复非常成功，它的分辨率比地面的大型望远镜竟然高出了几十倍！它的接班人“韦布”预计于２０１０年发射升空。




太阳系的最初一瞥（1）

　　现在，我们已经知道包括我们自己居住的行星在内的这一小群天体，是如何组成一个独立的小团体了。虽然对宇宙来说，这个渺小的团体是微不足道的，但是对于我们来说，却是生存的根本。在详细说明太阳系各个组成部分之前，我们先来浏览一下，看看这个小团体大致是由什么以及如何构成的。

　　首先我们要提到的是太阳。既然我们的小团体以它来命名，就足可以说明它的重要性了。这个在太阳系中央发光的巨大球体，不停地以惊人的速度把光和热辐射出去，并且用它强有力的引力来维持这个系统的运转。

　　其次则是那些行星。它们在有规则的轨道中环绕太阳——而我们的地球也是其中之一。行星（ｐｌａｎｅｔ）这个词的本意是游移不定，古时给它们起这名字是因为它们不像恒星一样，在天空中守着相对固定的位置，却在恒星间游移不定。它们可以分为不同的两类，叫大行星与小行星（ｍａｊｏｒ　ａｎｄ　ｍｉｎｏｒ）

　　大行星一共８颗，是全太阳系中除了太阳外最大的物体。它们到太阳之间的距离按照远近不同，大致按照一种有规律的方式排列。从最近的水星（５　８００万千米）到最远的海王星（约５９亿千米）。水星绕太阳一周只要不到３个月，海王星在它遥远的路程却要花上近１６５年。

　　在太阳系的八大行星中，若按它们的质量大小和结构特征，又分为“类地行星”和“类木行星”两类——顾名思意，就是类似于地球或者是木星的两类行星。类地行星主要由石、铁等物质组成，体积小、密度大、自转慢、卫星少。水星、金星、火星都属于类地行星。而类木行星主要由氢、氦、冰、氨、甲烷等物质组成，体积大、密度低，自转相当快、卫星众多，还有由碎石、冰块或气尘组成的美丽光环。木星、土星、天王星、海王星都属于类木行星。

　　大行星分为两群，其间有一道很宽的空隙。内层的４颗类地行星大体上比外层的类木行星要小得多，这４颗行星合起来居然还够不上外层天王星的１／４大。

　　在两群之间的空隙中旋转的是小行星（ａｓｔｅｒｏｉｄｓ）。和大行星比起来，它们真是渺小得很。它们几乎都在一条很宽的带中，相对太阳来说，这条带从离地球远一点点开始，一直到几乎十倍的地日距离为止。其中大部分约比地球离太阳远四五倍。它们跟大行星还有一点不同，就是数目众多；我们已知有编号的小行星已在１０　０００颗以上，而新的还在不断地被发现，使我们无从估计其总数。

　　太阳系中的第三类是“卫星”（ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ）或者说“月亮”（ｍｏｏｎ）。大行星常常有这种小天体绕着旋转。最内层的水星和金星都没有卫星。别的行星，如地球只有一颗卫星（我们的月亮），土星的卫星却已经发现了４７颗，木星更是发现了６３颗（截至２００６年６月）。因此，除了水星跟金星以外，每一颗大行星都是一个近似太阳系的系统的中心。这些系统有时就以其中央星体作为系名。因此我们就有了火星系——其中有火星与其两颗卫星；木星系——其中有木星、木星光环与其６３颗卫星；土星系——其中有土星、土星光环与其４７颗卫星……




太阳系的最初一瞥（2）

　　太阳系中的第四类是“彗星”（ｃｏｍｅｔｓ）。它们绕太阳旋转的轨道是一个非常扁的椭圆。我们只在它们接近太阳时才看见，这在它们的大多数说来都要隔几百年甚至几千年一次的。就算是那时候，若不遇上有利的情形，也还是会失去机会的。

　　在上述诸天体之外还有无数微小的岩石块（称为流星体）也按有规则的轨道绕着太阳转，它们大概是跟小行星和彗星多少有点瓜葛的。它们都是完全看不见的，除非碰巧进入了我们的大气中来，那时我们就把它们叫做“流星”（ｓｈｏｏｔｉｎｇ　ｓｔａｒｓ）。

　　下面是以距太阳远近为次序并附其所有卫星的行星表：

　　（一）内层大行星：

　　水星（Ｍｅｒｃｕｒｙ）

　　金星（Ｖｅｎｕｓ）

　　地球（Ｅａｒｔｈ）有１颗卫星

　　火星（Ｍａｒｓ）有２　颗卫星

　　（二）小行星

　　（三）外层大行星：

　　木星（Ｊｕｐｉｔｅｒ）有６３颗卫星（有光环）

　　土星（Ｓａｔｕｒｎ）有４７颗卫星（有光环）

　　天王星（Ｕｒａｎｕｓ）有２７颗卫星（有光环）

　　海王星（Ｎｅｐｔｕｎｅ）有１３颗卫星（有光环）

　　但是我们将不依照这个次序来叙述它们。我们在叙述完太阳以后就跳过水星和金星来谈谈我们的地球和月亮，然后再回头来依次谈其他的行星。




太阳（1）

　　这个在太阳系中央的，同时也是我们星系中最大的物体当然要首先引起我们的注意。我们看到的太阳是一个发光的球体。于是首先要问的自然是这球体的大小与远近了。我们知道了它的远近以后也就很容易说出它的大小来——这是一个很简单的初等几何问题——我们可以测量出太阳直径在我们视野中的视角，然后只要知道了它离我们的距离，就可以计算出它的直径。精确的计算只是非常简单的三角问题。我们现在精确测量到太阳直径在我们眼中所成角度为３２分，这使我们知道太阳离我们的距离是它直径的１０７．５倍，所以我们将太阳到地球的距离除以１０７．５就得到它的直径了。

　　太阳和地球之间的平均距离是１４　９６０万千米。用１０７．５除，我们发现太阳直径约为１３９万千米，这就是地球直径的约１１０倍了。这又可推算出太阳的体积较地球大１３０万倍以上。

　　太阳的平均密度只是地球密度的四分之一，比水的密度约大０．４倍。

　　太阳质量约为地球的３３．２万倍。

　　太阳表面的重力约为地球表面重力的２８倍。假如人可以到太阳上面去，一个常人将有两吨重而被自己的重量压倒。

　　太阳对于我们异常重要，因为它是光和热的伟大来源。假如没有它，不仅世界要被无尽的黑夜包围，而且在极短时间中将陷于永恒的寒冷。我们都知道在晴朗的夜间，地面会将日间从太阳吸收来的热量又散发回空中去，要比较冷些。如果没有日间的输入，热量就要持续地消失。我们可以想象一下突然失去了太阳的情形：先是失去了绝大多数的光明，月亮和相对明亮一些的行星同时也变得暗淡，以致于我们根本无法发现其存在。而天空则布满平时很难看到的满天繁星——可惜它们却太过遥远而不能给我们带来多少光明和温暖。这时候，你开始觉得有点冷了——或许像冬天的夜。但这仅仅是开始，因为不会再有黎明的到来，气温还是会持续下降，一直到比我们的两极还要寒冷。由于没有阳光，光合作用将停止，植物当然不能生长——不过这已经不再重要了，持续降低的温度很快就会把所有的生物冻死。水是储存热量的很好的容器，所以海洋的温度会降低得慢一点。但是不出几个月，所有的大洋都将变成一个大冰坨子。当温度再持续下降的时候，大气就开始液化，最后地球成为一个银白色的死寂星球——在长达数个世纪的降温之后，地球的温度绝对不会超过２Ｋ（零下２７１．１５℃）

　　还是让思维回到现实中，看看带给我们温暖的太阳吧。

　　我们平常看见的太阳表面叫做“光球”（ｐｈｏｔｏｓｐｈｅｒｅ）。这样就不至于和外面的几乎透明的一层以及内部看不见的部分相混淆。肉眼看来，光球好像各部分完全一样。但在加了滤光镜的望远镜中看来，全表面则都有斑点。在更细致的观测下我们发现，这是由于有很多不规则小颗粒布满全光球的缘故。

　　当我们比较光球各部分的光度时，发现整个圆面的中心比边缘明亮。这种差别不用望远镜也可看出来。只要我们用一块黑玻璃遮住眼睛，或者在傍晚浓厚的霞彩中去望落日，很容易发现，越靠近太阳的边缘亮度就越低，到了圆面的最外边时，光的亮度大约只相当于中央的一半。另外，边缘和中心还有颜色的不同