太空流浪者——彗星
20世纪末,全世界天文爱好者开始翘首以待,用期待又兴奋的心情迎接两个回归的彗星明星——先有1996年的百武彗星,后有1997年的海尔·波普彗星闪亮登场!
彗星为什么如此引人注目呢?首先是它的奇异的形状:彗头中间嵌着闪光的彗核,拖着又长又透亮的彗尾,其次彗星是突然出现,有的则从遥远的行星尽头奔向太阳,随后又扬长而去,长久不归,如同浪迹太阳系的漂泊者。
1.古老的传说
自古以来,偶尔现身的彗星就被抹上了神秘恐怖色彩。我国民间叫它“扫帚星”,认为它会给地球带来灾难、饥饿、战争。当著名的哈雷彗星在1066年出现时,正是法国诺曼底公爵威廉率兵准备入侵英国的时候,后来一举获胜,建立了诺曼底王朝,威廉公爵夫人为了纪念这次胜利,将当时的情景编织在一幅挂毯上,图中一方是一群诺曼底人指着彗星露出胜利微笑,另一方则是英国的哈学德国王坐在王位上望着头上彗星,惊恐万状。
但是,埃德蒙·哈雷却不相信这些迷信传说。他曾担任过格林尼治天文台台长。1682年,他26岁的时候,亲眼见到了那颗以他名字命名的彗星,他利用牛顿的彗星轨道计算方法,分析了1337年~1698年以来有观测记录的24颗彗星轨道,发现其中1531年、1607年和1682年的三颗彗星在出现方法、运行轨道和时间间隔上有着惊人的相似之处,遂于1705年断定这几颗彗星是同一颗的反复出现,并预言,这一彗星将在1758年再度出现在空中,并且每隔76年将出现一次。后来,哈雷的预言得以证实,该彗星在1758年的圣诞之夜果然再次回归,遗憾的是哈雷已于16年前与世长辞,无缘与他会面了。为纪念哈雷的功绩,从此,这颗彗星就被正式命名为“哈雷彗星”,这也是人类第一次预报归期的彗星。
20世纪,哈雷彗星有两次回归,第一次是1910年5月,地球在哈雷彗星庞大的尾巴中逗留了好几个小时,亮度如同火星,让人大饱眼福。第二次,1985年~1986年,就远不如上次壮观,直到1986年三四月份,人们才在南半球上空一睹尊容。
这两次回归,使哈雷彗星风靡全球,家喻户晓。中国著名天文学家张钰哲说:“哈雷彗星1910年回归时,我是8岁学童。彗星横扫天际的奇景,深深打动了我。这个最初的印象对于我以后转学天文并从事小行星的观测研究起了作用。”
对于最关注彗星回归的天文学家和天文学界来说,又是怎样一幅情景呢?
2.“脏雪球”
1986年,天文学家已经认识到,彗星实际上是一个由石块、尘埃、甲烷、氨所组成的冰块叫彗核,外表酷似一个深黑色的长马铃薯,就像一个“脏雪球”。它与地球上的小山差不多,如果在上面作“环星旅行”,大约半天就走完了,这样的小个子,远离太阳时在地球上是无法辨认的,当这个“脏雪球”飞向太阳时,太阳的加热作用,使表 面冰蒸发升华成气体,与尘埃粒子一起围绕彗核成为云雾状的彗发和核,合称彗头。彗发又使阳光散射,便形成星云般淡光的长长彗尾。这时,彗头直径可达几十万公里,彗尾长达好几千万公里,变得好似庞然大物,但质量却小得出奇,绝大部分集中于彗核,只到地球质量的十亿分之一。
3.庐山真面目
为了揭开“脏雪球”的神秘面纱,为迎接哈雷彗星在20世纪第二次回归,天文学家们做了充分准备。50个国家的900名天文学家组成了国际哈雷彗星联测组织,除了有组织地观测外,还第一次进行了空间现场考察,先后发射了5颗太空探测器,在非常近的距离内观测这颗星。其中,以英法为首的西欧10国,花了5年时间建造的“乔托”号最引人注目,它深入到离彗核只有500多公里的地方,已进入彗发的深处,所获得资料也最丰富,最有价值,让人类第一次目睹了彗核的真貌。日照率4%比煤炭还黑。独具特色的喷流上千公里高,喷泉核表面粗糙,像煤块般极黑,核外部是由非挥发性物质组成的多孔表面层,接近太阳外表30℃~130℃,里冰仍存在-70℃,有裂纹和凹坑多处,从里向外喷射气体尘埃流、尘气刹是好看。
值得一提的是,我国对彗星的观测和研究有最早、最完整的记录,开始见于《春秋》(公元前613年):“鲁文公十四年秋四月,有星孛于北斗”。比外国早几百年,我国已有世界上最早、最珍贵的彗星图案,这是公元前168年,长沙马王堆汉墓发掘的帛书中所绘,比公元66年绘下的耶路撒冷上空彗星早得多了。
这是我们引为自豪的事,也是激励我们赶超世界先进水平的动力。
彗星的风采也和宇宙其他星体一样,一次不如一次亮丽,最后会耗损殆尽而崩解。然而,每隔一段时间,总会有另一颗光耀的彗星出现,作为“新力军”加入人类发现彗星的名单中去,比如,我们在世纪末发现的百武彗星及海尔·波普彗星。所以人们得以不断目睹彗星的风姿。
天女散花
如果说彗星的回归让人激动,那么流星雨就是让人心潮澎湃了。
“狮子座流星暴雨”是1998年8月的热门天象话题。
“1998年11月18日2时至4时,狮子座流星雨爆发,届时,亚洲东部是最佳观测地点。”
“狮子座流星雨33年一遇,这将是本世纪最后一次盛大流星雨。”
消息一出,人们奔走相告,报刊、电视等传媒连篇累牍的报道,计算机网络专门网站介绍,使“流星热”迅速升温,“追星族”队伍迅速扩大。人们怎么能错过观赏“天空大礼花”的难得机会呢?
众目睽睽之下,1998年11月18日午夜过后,狮子并没有怒吼,天空也不曾“火树银花”,因为,流星雨提前了!在1998年11月17日上午出现,北京时间中午12时30分到达峰值,最佳观测点在西方。流星暴雨也易地了,美国设在大西洋加那利群岛的拉帕尔马天文站,在这一时间观测到2000颗流星。不过在亚洲晴朗的夜晚,还是出现了亮流星和火流星的光彩。
青岛观象台,在17日凌晨和18日凌晨,分别观测到249颗和355颗流星,其中火流星此起彼伏,像闪电划破长空,在空中留下途迹最长时间达9分30秒。
青岛射电天文观测站在凌晨3时至6时,观测到309颗流星,其中火流星41颗。
昆明天文台在17日凌晨1小时中,观测到500颗流星。
热情高涨的人们用肉眼在18日大概只能看到几十颗流星。
虽然“只见流星不见雨”,留给我们深深的遗憾,但人们求知的愿望之强烈,出乎天文台科学家们的意料之外,同时也深感欣慰,天文知识可以普及也亟待普及,它不再是神秘深奥、曲高和寡的高深理论,应该从高高的圣坛走向人间。
另一方面,预报时间的不准确也引发天文学家陷入深深思索。
星光灿烂过后,人们对流星更加关注,也更进一步体会了它的神秘与不测。
1.流星的诞生
流星是什么呢?科学地说,太阳系行星际空间存在一些尘粒和微小固体块闯入大气层,一种行星际物质在大气层中摩擦燃烧发光的现象,而流星雨就是地球遇到了一大群宇宙尘粒流星群造成的如同“下雨”一样的天文现象。
流星体从哪里来?说来它与彗星有不解之缘。我们举个比拉彗星为例来介绍。
比拉彗星早在1772年就被人发现了,1805年又被人发现过一次并确定为周期彗星(6.6年)。奥地利人比拉在相隔21年后又看到了并证实就是人们多次看到的那颗短周期彗星,并预言下次它将在1832年出现,果然比拉彗星在1832、1839年又两次重现。
令人惊异的事出现在1846年1月13日,比拉彗星分离成为“双胞胎”兄弟,都有自己的彗核、彗发和彗尾,先乍离乍合相随,继而一前一后,两部分慢慢拉开了距离,消失于视野。等到下一个回归年,1852年时,尽管双双返回,却相差240万公里,形状和大小没有太大变化,但俨然另起炉灶各自为政的两颗彗星了。转眼到了下两个回归年1859年和1865年,却没寻到孪生彗星的踪影。
经过计算,1872年10月6日,他们经过轨道近日点,人们还是作好准备迎接回归,可是虽经天文工作者用心探寻,但都没有发现,时间过去一个半月,仍一无所获。人们心里纳闷,它们退出了江湖?
又隐居在何方?在那一年的11月27日夜里,在欧洲和北美洲的许多地方,都看到了一场盛大的流星雨,流星从仙女座向四周辐射出来,像高空焰火,历时6个小时,从辐射点总共辐射出大约16万颗流星,高峰时一个小时达到几万颗。大家心里的问号逐一打开了。
原来,这正是地球穿过比拉彗星的轨道的时候,显然比拉彗星已经瓦解了,把组成彗星的小块和尘粒一路洒向自己椭圆轨道上,密密聚集成一大团的尘粒就形成“比拉流星群”,比拉流星群的辐射点在仙女座,当出现流星雨时就叫做“仙女座流星雨”。如果地球经过彗星尘粒分布疏稀的部分时,流星雨规模较小,我们可以只见流星,不见雨。
从比拉彗星身上,一方面折射出彗星分裂、崩溃的规律和演变历史。另一方面活生生告诉我们,彗星与流星群、流星雨之间的关系。
让我们回过头再看,20世纪末流星雨——狮子座流星雨的事情就清楚了。
狮子座流星群(雨)是跟“坦普尔·塔特”彗星有关,它的尘粒物质特别集中在一起,这一团流星群只有每公转了一周以后,才会重新和地球相遇。平均33.5年回归一次的坦普尔·塔特彗星,意味着每隔33.5年,狮子座流星雨才会有一次盛大表演。历史上最盛大的一次流星雨就是1833年11月13日的狮子座流星暴雨,在长达六七小时的“降雨”过程中,流星总数在24万颗以上,其“流星交注”的宏大气势,在当时不了解内情,科学不甚发达的时代,足以让人们目瞪口呆了。
20世纪六十年代,狮子座也曾爆发出可观流星雨,“雨星”达一小时14万颗,持续八九个钟头,每分钟约2400颗流星从狮子座一点辐射出来,布满整个天空,直到地平线。近200年来,1799、1833、1866、1966年四次著名流星雨都发生在西方,狮子座流星雨最早纪录是公元902年,它只在公元931年向东方展现过它的风姿,这也是我国最早记载的那次,而1998年的流星雨又与我们失之交臂,可见在每次朝见的三四年间,狮王的表现到底如何,让人难以预料。你注意观察一下,同一个流星雨,我们差不多总在一年的相同时期内看见它,有兴趣不妨亲自观察一下。这是因为地球轨道如果和某一流星群的轨道相交,那么地球至少每年在相同的日期穿过这流星群一次,产生同一个流星雨。比如狮子座流星雨每年11月14日至20日会出现,只是一般年份里流星数很少,在1997年11月18日凌晨2点至4点长达2小时的观测中,可以看到二十几颗流星。英仙座方向出现的流星雨,你可以在每年8月11日到12日看到有40~50颗流星,在1小时中辐射出来。这说明英仙座尘粒是均匀分布在整个轨道上。
其他著名的流星群还有天琴座、天龙座等。
2.几个著名的流星雨
20世纪最大的流星雨——天龙座流星雨。时间1933年10月9日,地点欧洲、非洲。许多人都终生难忘,这次流星雨是那样艳丽、迅猛,似乎宇宙发生了惊人的大难。在非洲,人们击鼓以恐吓魔鬼,在西班牙的村庄上响起了葬礼的丧钟,召唤信徒的忏悔。它持续了约4个半小时,高峰时流星数在5000颗以上。1946年10月10日,天龙座又暴发了同样规律的流星雨,其彗星母体是贾科比尼·津纳彗星,于1900年发现,周期6年半。1926年、1953年、1985年再次发生,规模小多了。可见大流星雨与地球和彗星在轨道上相对位置有关,因为流星体物质在轨道上的分布不均匀。
英仙流星群——每年可见的活动期最长、活动强度最大的流星群。活动期从7月中旬~8月中旬,最大流量数每小时可达70个左右。母体彗星是1862Ⅲ,估计回归周期为120年,但人们在20世纪80年代没有再见到它,还有待人们观测。
哈雷彗星造就的流星雨——宝瓶η流星群和猎户座流星群。活动期分别是每年4月底至5月上旬,以及每年10月份的下半月。这时地球接近哈雷彗星轨道的降交点,由哈雷彗星回归时崩散的物质形成流星群。每年的强度和时间大体一致。
狮子座流星雨回顾——前几次流星雨几乎都洗刷西方,并且也有不守时的记录。
902年 中国天文学家第一次记录到狮子座流星雨。
1799年 德国著名科学家洪堡在委内瑞拉记录到这一天象。
1833年 北美洲出现流星雨,9小时有24万颗流星。
1866年 欧洲观测到流星暴,并发现了坦普尔·特塔尔彗星。
1899年、1933年 都未出现预期的流星暴。
1966年 美国中西部出现壮观的流星雨,高峰时每小时约10万颗流星划破夜空。
流星如火的天文奇观会对地球造成天灾吗?天文学家的回答是否定的。由于多数流星很细,在冲入地球大气层就被完全烧毁,有时,体积过大的流星体,还来不及烧完就落在地面,我们叫它陨星。由于大气稠密,落到地面的陨星很少,它们到达地面时的速度也较小,所以很少带来灾害。但它对人造卫星不利,流星速度从十几公里/秒~80公里/秒,比人造卫星速度大,人造卫星如果碰到大流量可能会打坏,如果近行关闭,调整人造卫星、航天器,就可及时避开这一类袭击。
行星砸出四川盆地
据《新疆经济报》报道,7年前,偶尔翻看的一张《中国卫星影像图》,竟触发了新疆人陈方对我国西南部四川盆地成因的思考。7年后,他在国际上首次提出“四川盆地是一个巨大的陨石坑,而且就是导致恐龙灭绝的直接证据”。
“看,四川盆地是多么明显地被青藏高原、横断山脉、云贵高源、大巴山和秦岭等高原围成了一个圆盆形的盆地。”1999年1月8日上午,陈方拿着《中国卫星影像图》时还像当年那样兴奋。所不同的是,陈方把“当时猜想,如此规则的圆形盆地,一定有其内在原因”的好奇,变成了一种有着诸多科学依据的推测:“四川盆地是一颗行星撞击后形成的,很可能与恐龙灭绝的大陨石坑是一致的。”
陈方对6500万年前那次天地错位进行了描绘: