书城童书写给青少年的新版十万个为什么(写给青少年的书)
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第28章 探究宇宙太空的奥秘(8)

美国、英国和荷兰联合研制了地球轨道红外线天文望远镜,1983年8月9日,在这架望远镜的帮助下,科学家发现织女星的行星环,这就意味着织女星可能有生命。但是后来的研究不容乐观,织女星的年龄只有10亿年,如果织女星周围的行星存在着生命,那也是最原始、简单的生命。这些生命演变成人类这样的智慧生命,至少还需要36亿年。另外,织女星的温度比太阳热得多,能源消耗得快,也许过了36亿年后,织女星自己的生命已经终结了,它周围的行星也就永远不可能有生命。

夏夜的天琴座

天琴座是夏季夜空中一个很小,但十分美丽的星座。它是“夏季大三角形”的一个组成部分。观察天琴座的最好时间是7月,在太阳落下后1小时左右,在靠近天顶的银河西岸很容易找到织女星,它和附近四颗暗些的小星构成了一个梭形,就是天琴座。

牛郎星是什么样子的

与织女星遥遥相对的就是银河东岸的一等亮星,学名天鹰座α,俗称“牛郎星”。它与织女星一样,是夏季夜空中十分著名的亮星。

牛郎星距离地球大约16光年,比太阳远100万倍。它的直径为太阳直径的1.6倍,表面温度在7000℃左右,呈白色,发光本领比太阳大10.5倍。牛郎星的自转速度很快,约7小时自转一周,所以它的形状呈扁圆形。古希腊人把天鹰座想象为一只在夜空中展翅翱翔的苍鹰,牛郎星就是鹰的心。据推算,它的赤道半径为极半径的1.5倍。牛郎星的两侧各有一颗较暗的星。

在夏季的星空中,牛郎星、织女星和天津四三颗亮星,构成一个醒目的大三角形,称为“夏季大三角”。牛郎星位于大三角形的南端。到了夏末,在上半夜大三角形及其附近的银河一起升到天顶附近。在夏秋季的上半夜,牛郎星和织女星在天空中的位置较高,这时是观测它们的好季节。

银河东岸的天鹰座

天鹰座大半浸于银河中,偏于银河的东岸,是秋季星空最壮丽的星座之一。它的主星牛郎星与银河西岸的织女星隔河相望,互相辉映。从5月初到12月中旬,人们都能在上半夜星空中看到它们。尤其是农历七月初七前后,牛郎星和织女星更是高挂在夜空中散发光辉。

怎样寻找北极星

在漆黑的夜晚,航空、航天、测量、地质勘探等经常在野外工作的人,经常需要利用北极星来辨别方向。对于一般人来说,这也是必备的常识。那么,在茫茫的星空之中,怎样寻找北极星呢?

通常有两种方法可以寻找到北极星。第一种是先找到大熊座,也就是北斗七星,这七颗星星在北方的天空中形成一个勺子形状。将勺口的两颗星星连成一条线,并向前延伸五倍,在延长线的终点有一颗和大熊座亮度相当的星星,就是北极星了。北斗七星每天绕北极星转一圈,但是它的勺口总是对着北极星。另一种方法就是找到仙后座。仙后座是由五颗星星组成的,形状好像英文字母“W”。将W的两条边向后延长相交于一点,把这个点与仙后座中间的星连成一条线,并向前延长五倍,在延长线的终点就可以找到北极星了。

找到了北极星,其他方向就很容易确定了。面对着北方,背后是南方,左边是西方,右边是东方。北极星在地平线上的倾角近似于当地的地理纬度,因此知道了某地北极星的倾角就可以知道当地的纬度了。

什么是星等

天文学家用数字标明恒星的亮度。这种简单的标注称为星等,它并不是恒星的实际亮度,而只是从地球上看到的亮度。一颗星的星等数字越大,这颗星就越暗。肉眼可以看见1~6星等。

为什么没有南极星

在南极天空有一个南极星座,南极星座里有一颗叫做σ的星,它离南天极和北极星离北天极的距离几乎差不多。但是,这颗σ星的亮度仅是北极星亮度的三分之一。即使视力最好的人,也只能够在晴天没有云和月亮的夜空里细心寻找,才可能看到它。显然,一颗亮度不够的星星,是不能作为标志的。而且,在南极星座中,即使是最亮的星也要比北极星暗一半,更何况它还离南天极较远,一颗不能指示正南方向的星星,也不能称为南极星。南极星座的星星都很暗,没有一颗星星能够担当起“南极星”的重任。但是,全天空第二亮的星星——老人星,正在逐渐靠近南天极。有朝一日,老人星或许能够登上“南极星”的宝座。只是,现在还没有哪颗星星能够真正达到南极星的标准。

南天的老人星

在南天船底座中有颗耀眼的星星,它就是老人星,学名叫南天船底座α星。老人星呈白色,由于它太靠近地平线,所以在中国北方地区很难看到它。这颗“老人星”实际上是个充满青春活力的“小伙子”。据天文学家测量,老人星的实际发光能力比太阳要强6000倍。

为何北极星总是指向正北方

地球的自转轴在天空中的位置是很稳定的,人们把地球自转轴在空中所指的方向定为南和北。北极星恰恰就在地球自转轴正北的方向,所以古时人们在大海中航行,在沙漠、森林、旷野上跋涉,总是借助它来指示方向。因此人们非常敬仰它,中国古时甚至将它视为帝王的象征。就是在科技高度发达的今天,北极星在天文测量、定位等许多方面仍然有着非常重要的应用。

其实,北极星并不正好在北极点上,它和北极点还有1度的距离,只不过再没有别的星比它更接近北极点了,所以它就近似地被人们视为北极点。如果人们站在地球的北极,这时北极星就在头顶的正上方。在北半球其他地方,人们看到北极星永远在正北方的位置上不动。而且,由于地球的自转和公转,北天的星座看上去每天、每年都绕北极星转一圈。尤其是北斗七星,勺口指向北极星,并绕着它旋转,永不停歇。

北极点

人们居住的地球每天都在不停地自转着,它所旋转的轴用眼睛是看不到的,但是人们假想它是一条由两端穿过地球中心的线,叫做地轴。地轴的两端就是南北两极,而地轴的北端,北半球的顶点就叫做北极点。

北斗七星在变吗

北斗七星是大熊星座的一部分,形状像是一个大勺子。北斗七星的位置并不是固定不变的。在宇宙中,所有静止都是相对的,一切事物都处在永恒的运动变化之中。北斗七星也不例外,这七颗星都在各自运动着,而且它们运动的速度和方向各不相同。天文学家指出,北斗七星在10万年前和10万年后,和今天人们看到的排列形状都有很大的不同。

另外,人们在春天与冬天的夜晚看到的北斗七星勺柄的方向也是不同的,这是由于地球绕太阳公转所处的位置不同造成的。北半球人们看到的星星是在绕着北天极顺时针旋转的,所以在不同时候观测北斗星时,它的位置并不相同。

北斗星的四季方向

“斗柄东指,天下皆春;斗柄南指,天下皆夏;斗柄西指,天下皆秋;斗柄北指,天下皆冬。”这句老话可以帮助人们记住北斗星四季所指的不同方向。也就是说,在春季的夜晚,你会看见它的斗柄指向东方,而秋天则指向西方。

有没有可能超光速飞行

美国“先驱”号和“旅行者”号宇宙飞船在宇宙中已经飞行了几十年了,仍然以每秒钟17.2千米的速度向宇宙深处飞去。但是,当这些飞船到达离地球最近的恒星“比邻星”的时候,也将是在十多万年以后的事情了。即使这些飞船以光速的速度行驶,对于直径为10万光年的银河系来说,也是无济于事的。那么,宇宙飞船有没有可能以比光速还要快的速度飞行呢?

爱因斯坦的相对论告诉人们,光速是宇宙中一切运动物体的极限速度,这就为超光速飞行判了“死刑”。但是,科学家们并没有放弃在这方面的探索。1988年,美国工程师奥伦斯基声称自己在实验中发现有运动速度比光速快100倍的信号,但是许多物理学家认为他的实验有漏洞,不足以证明超光速信号的存在。

1995年,英国伦敦大学的伊恩·克劳福德提出,根据现代物理学理论,想要实现更节省时间的宇宙航行,要么通过所谓的“蠕虫洞”,即物理学理论中假设的由强重力场造成的缝隙,要么就是通过压缩自然距离的方法来实现,这种方法叫做空间翘曲推进。他的这种理论主张受到了人们的关注。

谁发现了光速

以前,人们认为光的传播不需要时间。到1607年,伽利略最早尝试测定光速,但并没成功。以后的学者在伽利略实验的基础上继续尝试。1676年丹麦天文学家罗默、1849年法国物理学家菲佐都粗略测出光速。1926年美国物理学家迈克耳孙精确地测定了光速。1975年国际计量大会确定真空中光速近似为30万千米/秒。

为何哈勃望远镜拍摄的照片特别清晰

哈勃望远镜是目前世界上最有效的宇宙观测工具,也是送入太空最大的望远镜。哈勃望远镜有两块反光镜,最大的反光镜有2.4米宽,0.3米厚。它的视力是超强的,人们通过它可以看见距离地球130亿光年的天体。

由于哈勃望远镜在距离地面600千米的太空轨道上运行,没有地球大气层的阻拦,所以能拍摄到非常清晰的照片,其观测能力相当于能够分辨出1万千米以外相距不到2米的两只萤火虫。

哈勃望远镜在刚刚进入太空的时候,由于制造、发射和宇宙环境的原因,患上了“近视”。后来宇航员乘坐“奋进”号航天飞机,用了35个小时,给哈勃望远镜戴上了一个相当于近视眼镜的矫正仪器,并且换下了严重受损的太阳能电池板,改进了它的计算机,更换了两个用于瞄准和稳定镜身的陀螺仪,才为它治好了“近视”。

哈勃望远镜

哈勃望远镜是以美国天文学家埃德温·P.哈勃命名的,是目前最大最精确的天文望远镜。它全长12.8米,镜筒直径4.27米,重12吨,是一座结构复杂,设备先进的空间天文台。哈勃望远镜上面的广角行星照相机可拍摄上百个恒星的照片,其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上。

天文台的屋顶为何做成半圆形

天文台的圆球形屋顶实际上是天文台的观测室,半圆形的设计是为了便于观测。在天文台里,人们是通过天文望远镜来观察太空,天文望远镜往往做得非常庞大,不能随便移动。而天文望远镜观测的目标,又分布在天空的各个方向。如果采用普通的屋顶,就很难使望远镜随意指向任何方向上的目标。天文台的屋顶造成圆球形,并且在圆顶和墙壁的接合处装置了由计算机控制的机械旋转系统,使观测研究变得十分方便。这样,用天文望远镜进行观测时,只要转动圆形屋顶,把天窗转到要观测的方向,望远镜也就随之转到同一方向,再上下调整天文望远镜的镜头,就可以使望远镜指向天空中的任何目标了。不用时只要把圆顶上的天窗关上,就可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。当然,并不是所有的天文台的观测室都要做成圆形屋顶,有些天文观测只是对准某一方向进行观测,观测室就可以造成长方形或方形的,在屋顶中央开一条长条形天窗,天文望远镜就可以进行工作了。

世界上最早的天文仪器

中国拥有世界上最多的古代天文资料,这些都是由古代最早、最先进的天文仪器观测到的,如圭表、浑仪、浑象等。圭表是古代的计时工具,它以太阳光照射立杆的投影位置测定时间。浑仪由支架和带有刻度的圆环组成,用以测量日月星辰的位置。浑象则用于演示天象,与浑仪合称为浑天仪。

第一个测出地球质量的人是谁

地球对生活在它上面的人类来说,是个很大的星球。如何求得地球的质量,在牛顿发现万有引力之前,是一个大难题。一直到了1798年,这个难题才被英国物理学家卡文迪许解决。

人们没有办法直接测量地球的质量,只能借助间接推算的方法,求出它的质量。卡文迪许就是通过万有引力定律,首先求出地球质量的。卡文迪许用扭秤实验巧妙地计算出了万有引力常数G为6.6710-11牛·米2/千克2。他将这个常数代入万有引力公式,就得出了地球的质量。他算出的地球质量为6.61024千克。现在,人们经过更精确地测量和计算,得出地球准确质量为5.981024千克。不过,人们仍然认为卡文迪许是第一个测出地球质量的人。

卡文迪许扭秤实验

卡文迪许将两头系有金属球的木棒用金属线悬吊起来,然后将两个一定重量的铅球放在足够近的地方,以产生引力让金属球转动,从而使金属线扭动,最后用自制的仪器测量微小的转动,并计算出万有引力常数G。

为什么天文台大都设在山上

天文台是进行天文观测和研究的机构,主要工作是用天文望远镜观测星星。地球被一层大气包围着,天上星星所发出的光,必须穿过大气层才能到达天文望远镜内,而大气中的烟雾、尘埃、气体分子等,都会对天文观测产生影响。尤其在大城市附近,城市中的灯光,会照亮空气中的微粒,使天空带有亮光,妨碍天文学家观测较暗的星星,使得观测更加困难。在远离城市的地方,尘埃和烟雾较少,对观测的影响将减少,可是影响依然是不能避免的。但是,越高的地方,空气越稀薄,尘埃和水蒸气越少,影响就越小。除此之外,高山的建筑物少,视线角度大,气温比地面低,使空气下沉从而降低了空气的密度,观看星空时产生光的折射就少,精确率也相应增加。而且精密仪器在气温低的条件下更好维护,观测也更为准确。所以,世界各国的天文台大多设在山上。

古老的观星台址

黄河中下游一带孕育了中国古代灿烂的文化,中国古代观测天象的台址也以这一带居多。日本学者曾说:“在欧洲,国立天文台17世纪末才出现……唯独在中国,皇家天文台存在了几千年,不因改朝换代而中断。”现今保存最完好的就是河南登封观星台和北京古观象台。

中国是最早发明火箭的国家吗

中国是世界公认的最早发明火箭的国家。火箭最早起源于中国宋朝民间的一种叫做“起火”的玩具。这种“起火”是将火药绑在竹竿上,点燃以后,竹竿借火药喷火的反冲力,直冲到天空中去。明朝时,一个叫万户的人,两手各持一个大风筝,请人把他自己绑在一把特制的座椅上,座椅背后装有47支当时最大的火箭。他试图借助火箭的推力实现“升空”的理想。结果万户的勇敢尝试失败了,他也为此献出了生命,但他仍是世界上想要利用火箭的力量进行飞行的第一人。万户的大胆尝试和献身精神,激励了无数后人,人类终于在20世纪60年代实现了飞天的梦想。今天,为了纪念这位传奇式人物,国际天文联合会将月球的一个环形山命名为“万户”山。

中国古代四大发明之火药