书城科普读物现代家庭生活指南丛书:新编世界未解之谜大全
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第40章 (2)

那么,地球终会干涸的“预言”,是不是说明地球人类面临所谓的“世界末日”呢?绝不是。

第一,对于人类来说,10亿年的时间实在是太漫长了,漫长得令人无法想像;第二,相对于10亿年而言,以地球人类的高度智慧,在不到弹指一挥间,人类就能在地球以外找到或创造新的定居点,现在人类掌握的空间技术就已描绘了这样一个蓝图。

所以,哪怕地球真有一天不再适合人类生存了,人类也早已在别的星球繁衍、生息得更兴旺了。或许,“火星人”也早已搬往别处了。

地球轨道上的神秘卫星来

目何方

1988年,在地球轨道上,前苏联和美国同时发现了一颗来历不明的卫星。这颗卫星,十分巨大,表面有强磁场保护,外观像钻石。根据观测,这颗卫星上有极先进的探测仪器,似乎可以扫描和分析地球上的每一样东西,包括所有的生物在内。这颗卫星上,还装着强大的发报设备,能够将收集到的材料发射到遥远的太空中去。

刚开始,前苏联以为这颗卫星是美国发射的,是美国进行“星球大战”的卫星。但美国却以为是前苏联发射的。后来,前苏联和美国通过外交途径进行接触和讨论,终于明白这颗卫星并不是他们发射的,而是来自第三者。

那么这第三者是谁呢?世界上除前苏联和美国以外,有发射卫星能力的国家,还有法国、德国、日本、中国等,但对这些国家经过一番调查后,他们都表示没有发射过这颗卫星。

前苏联宇航科学家马斯·捷诺华博士分析,这颗神秘卫星可能来自其他星系上的某星球。对此,美国政府保持沉默,但却承认它的存在。因为这颗卫星构成了对地球重大的威胁,所以两国不愿将此事公开。

据说,前苏联和美国都想派宇宙飞船或航天飞机接近这颗神秘的卫星,以尽快查明它的来历。1989年,在日内瓦的一次记者招待会上,马斯·捷诺华博士将这件事披露之后,世界上的科学家已有200多位表示愿意协助调查这颗卫星。

法国的天文学家佐治·米拉博士认为:“我深信这颗我们从未见过的卫星来自另一个世界。所有迹象表明,它是旅行了很长时间才来到地球的。据初步估计,这颗卫星大概已有5万年的历史了。”

那么,这颗巨大的神秘卫星到底来自何方々它是谁制造的?它来到地球想干什么?所有这些问题。都是留给科学家们的艰巨课题。

地球的“防护带”有多厚

随着高度的增加,地球周围的大气层越往上空气密度越稀薄,并逐渐向星际空间过渡。整个大气层可以分为几个层:对流层、平流层、中间层、热层、电离层和磁力层。

人生活在空气的海洋里,但与人类关系最密切的,是大气层最底下的一层,称为对流层,它是从地面到10~12千米以内的这层空气。在对流层内,下面的热空气不断上升,上面的冷空气不断跑下来补充,来来往往,不停对流着。

在对流层内,水汽最集中,尘埃多,受地面的影响也最大,主要天气现象,如云、雨、雪、雹等都发生在对流层内。

在对流层上面,直到约50千米高的这一层,称为平流层。平流层内要比对流层内的空气稀薄得多,这里的水汽和尘埃的含量也非常稀少,所以很少有天气现象。在距地面大约25千米的地方是臭氧较密集区。

从平流层以上,直到80千米这一层,称为中间层,这里的温度随高度升高而降低。

从中间层以上,到约500千米的这一层,称为热层,这里的温度很高,昼夜变化很大。

从地面往上约50千米开始,到约1000千米高的这一层,也称为电离层。在太阳光(主要是紫外线)照射下,电离层内的气体分子被电离为自由电子和带电的正离子。其中在距地面80~500千米的区域内,电离密度较高。电离层中常出现美丽的极光。

离地面500千米以上的称为外大气层,又称磁力层,它是大气层向星际空间过渡的区域,是大气的最外层,外面没有明显的边界。在一般情况下,外大气层的上部界限在地磁极附近较低,而在近赤道上空面向太阳的一侧,大约有65000千米高,换句话说,大约有9~10个地球半径高。

在外大气层里,空气极其稀薄。声音是靠空气来传播的。在外大气层里,因为空气异常稀薄,即使在人的耳朵旁边开大炮,也难以听到什么声音。

为什么云有各种不同的颜色

天空中的云有高有低,低的只有几十米,高的则达到1万多米。

云的形成有很多原因,主要是因为潮湿空气的上升。在上升过程中,因为外界气压随高度升高而降低,而体积逐渐膨胀。空气在膨胀过程中要消耗自己的热量。于是,空气就边上升,边降温。

空气含水汽的能力有一定限度,在一定气温下,与单位体积空气的最大限度含水量相应的水汽压,称为饱和水汽压。随着气温的降低,饱和水汽压减小。所以空气在上升过程中,气温降低了,饱和水汽压就不断减却被散射得不多,所以照射到大气下层时,长波光,尤其是红光占绝对的多数,此时不仅日出、日没方向的天空呈现红色,甚至连被它照亮的云层边缘和底部也变成了红色。

因为云体的组成有的是冰晶,有的是水滴,有的是两者混杂在一起,所以当日月光线通过时,还会出现各小,当上升空气的饱和水汽压降到实有的水汽压以下时,就会凝结出一部分小水滴,形成云。天空中的云,有漫布全天的层状云,孤立散处的积状云和波状云等。

雷雨时拥塞天空的积雨云,或者很厚的层状云,太阳和月亮的光线很难透射出来。看来就很黑;稍微薄一点的波状云和层状云,看来是灰色的,尤其是波状云,在云块的边缘部分,色彩更为灰白;至于很薄的云,光线容易透过,尤其是由冰晶组成的薄云,在阳光的照耀下,云丝显得特别明亮,带有丝状光泽,即使天上有这种层状云,在太阳和月亮光下,地面的物体仍然会映出影子。由冰晶组成的云层有时薄得几乎看不出来,但只要在日月附近发现有一个或几个大光环,仍可断定有云,这种云称为“薄暮卷层云”。

积状云,孤立散处,因为云体比较厚实,向阳的一面,光线几乎全部反射出来,所以看来是白色的;而在背光的一面和它的底部,光线不容易透射出来,看来就比较灰黑。

当日出和日没时,因为太阳光线是穿过很厚的大气层,斜射过来的,空气的分子、水汽和杂质,使光线的短波部分被大量散射,但红、橙色的长波部分,种美丽的光环或彩虹。

(第二节)太阳系之谜

太阳系是怎么形成的

因为太阳和人的密切关系,两个多世纪以来,许多杰出的科学家都曾探讨过太阳系的起源问题。对此,200年来没有出现一种权威的说法,但却出现了多种假说,累计起来,已多达40种,其中影响比较大的,主要有以下几种。

一是灾变学说:首先由法国的布封提出。19世纪,又有一些人相继提出灾变学说。他们都将太阳系起源归结于一次偶然撞击事件,而不是从演化的必然规律去客观探讨。他们认为先形成的是太阳。在一个偶然的机会中,一颗彗星(或恒星)撞到太阳上(或从太阳附近经过),它将太阳上的物质撞出(或吸引出)一部分。后来,这部分物质就形成了行星。根据这个学说,太阳物质和行星物质应源于一体,太阳和行星是“母子”关系,它们有“血缘”关系。

但是,银河系中的行星系比较普遍,太阳系绝不是惟一的行星系。所以,只有从演化的角度去探求才具有普遍意义。

就撞击来说,如果小天体撞击太阳上,因为质量太小,它不可能将太阳上的物质撞出来,而必被太阳吞噬掉。其中一个极鲜明的例证,就是1994年彗星撞击木星。21块彗核连续攻击木星,但在木星表面仅引起一点小小涟漪,最后彗星被消化掉。如果说恒星与太阳相撞,几率就更小了。

后来,曾提出灾变学说的一些人,自动放弃了原有的观点。

二是俘获学说:认为太阳在宇宙中运动时,遇到一团星际物质。太阳靠自己的引力捕获了这团星际物质。后来,在太阳引力作用下,这些物质加速运动。犹如在雪地里滚雪球,由小变大,便逐渐形成了行星。

根据俘获学说,太阳也是先形成的。但行星物质是太阳捕获来的,而不是从太阳上分出来的。它们与太阳物质只是“收养”关系,没有“血缘”关系。

三是星云说:由德国伟大哲学家康德首先提出,几十年后,法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一观点。他们都认为,整个太阳系物质都由同一个原始星云形成,原始星云的中心部分形成了太阳,外围部分形成了行星。

但康德与拉普拉斯也有明显差别,康德认为是由冷的尘埃星云的进化性演变而成太阳系,先形成太阳,后形成行星。而拉普拉斯认为原始星云是气态的,而且十分灼热,它迅速地旋转着,先分离成圆环,后来圆环凝聚形成行星,太阳比行星的形成要晚些。

虽然以上各种假说都有充分的观测、理论和计算根据,但也都有致命的不足,所以始终没有一种假说被普遍接受。太阳系等待着新的假说。

太阳系这个大家庭中,成员包括太阳、九大行星、几十颗卫星、成千上万颗小行星和为数众多的彗星、数不清的流星体,还有充满太阳系空间的行星际物质等,它们构成了一个天体系统。

太阳系的疆域极为辽阔。如果以冥王星作为太阳系边界,它到太阳的距离约舍60亿千米。如果乘坐时速1150千米的高速飞机,从冥王星到太阳要连续飞行457年!

太阳系的中心天体是太阳,太阳系内所有的成员都围绕着太阳不停旋转。

太阳系的九大行星,按距离由近及远的顺序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。其中木星的个头最大,是行星中的“老大哥”;最小的是冥王星,是行星中的“小弟弟”。除水星和金星外,其他七颗行星都有自己的卫星。卫星中直径最大的是土卫六,约5800千米,比水星还大。

在19世纪第一年的元旦之夜,人们第一次发现了小行星。到现在为止,已有8000多颗小行星正式注册编号。然而,小行星的数量远不止这些,估计总数要超过50万颗。

太阳系中形状最为奇特、多变的成员是彗星。当接近太阳时,有的彗头直径大到10万千米以上,彗尾更长,达到上千万千米甚至更长,真是一个庞然大物,但是它的平均密度竞比人造真空还低得多。虽然,每年能用望远镜看到的彗星只有几颗或十几颗,但有人估计,太阳系中的总数不下10亿颗。

在平常,流星体是看不见的,只有当它们闻人地球大气层时,同大气产生剧烈摩擦并燃烧,在天空中就留下了一道耀眼的亮光,这就是人们看到的流星。每年落到地面上没有燃尽的流星体不下20万吨,绝大多数只有针尖般大小,有的流星体质量较大,没烧完就落下来,成为陨星。

行星际物质非常稀薄,大多集中在黄道面附近,从而形成对日照(在高山和低纬度地区,有时在背太阳的天空,能够看到的一个椭圆的亮斑)和黄道光(日出前或者日落后,在黄道两边出现的锥体状的微弱光芒)等天文现象。

数学家是怎么用笔发现海王星的

直到200多年前,人们还以为太阳系内总共只有6颗大行星,土星是离太阳最远的一颗行星。一直等到1781年3月,威廉·赫歇尔利用自制的望远镜,才发现了一个太阳系家族的新成员,它就是天王星。

天王星被发现后,人人都想一睹为快,一股观测天王星的热潮便掀起了。不久之后,天文学家就发现,这位地球的“新兄弟”性格非常别扭,其他的大行星全都准确地遵循着由牛顿万有引力定律推算出来的轨道绕太阳转动,只有天王星有点不安分,经常会发生“越轨”的现象。

于是,天文学家就设想,在天王星的外面,一定还存在一颗没有被发现的行星,正是因为这颗尚未露面的行星的引力,天王星的轨道才被“扰乱”了。

既然这颗未知的行星比天王星还要遥远,它的光亮就一定极其微弱,在茫茫的星空中要找到它,无异于大海捞针,涉及了太多的未知因素,难度极大。

但是,“初生牛犊不怕虎”,19世纪40年代,法国的勒维耶和英国的亚当斯,这两个年轻人就几乎同时攻克了这道难题。他们没有使用最先进的天文望远镜,只是用笔和纸就找到了这颗遥远的行星。

1845年10月,英国剑桥大学的学生亚当斯年仅26岁,经过整整两年艰苦的运算,首先算出了那颗未知行星的空间轨迹,并立刻把结果送到英国格林尼治皇家天文台台长艾里手中。可惜的是,亚当斯时运不济,这项里程碑式的工作并没有得到权威的充分重视,没有及时加以观测验证,论文被束之高阁。

相比之下,法国人勒维耶要幸运得多。1846年8月底,36岁的勒维耶也完成了计算。他将计算结果分别寄给欧洲大陆的几个天文台,请他们帮助进行观测验证。同年9月下旬,德国柏林天文台的一位天文学家加勒在收到信的当晚,就在勒维耶所指的天空位置上找到了这颗新行星。以后,人们就用希腊神话中大海之神的名字为这颗行星命名,中文名字就叫“海王星”。

亚当斯和勒维耶从笔尖下发现了海王星,他们两人的名字被永远载人到天文学的史册之中。

海王星的发现,生动地证实了牛顿万有引力定律和开普勒定律的正确性,体现了科学理论预言本知事物的无比威力。一位科学家曾说过:“除了一枝笔、一瓶墨水和一些纸张外,再不需任何仪器就预言了一个未知的遥远星球,这样的事情无论什么时候都是极其引人入胜的。”

1930年,天文学家汤博发现了冥王星。对这个发现,长期以来一直存在较大的争议。除了它实际的轨道和预测的有差距外,争议的焦点,关键在于它的大小和质量。

冥王星发现不久后,1936年,天文学家库珀和黑特顿就提出,冥王星不能算是太阳系的大行星,而只不过是海王星一颗逃逸掉的卫星而已。

根据他们的说法,原先冥王星和海卫一都是绕海王星顺向转动的卫星。在一次偶然的机会中,这两颗卫星离得比较近,受相互引力的影响,海卫一变为逆行卫星,而冥王星则获得了额外的速度,离开海王星成为太阳的第九颗行星。

根据当时的推算,冥王星质量比海卫一要大,这种看法,在一段时间内被许多人所接受。

最初,人们估算冥王星的直径是6000千米。后来,根据冥王星掩星时的观测,又测出上限是6800千米。1979年,利用新技术斑点干涉仪,测出它的直径在3000~3600千米之间,比月球还小。1990年,用空间望远镜测量冥王星和冥卫系统,得出它的直径是2284千米,其卫星是1192千米。

随着科技的进步,冥王星的质量,也测出了越来越精确的数据。在未发现冥王星以前,根据天王星、海王星的轨道观测,预告有一颗摄动天体,它的质量是地球质量的6.6倍。冥王星被发现后,1930~1940年,人们测出冥王星与地球的质量一样。