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第7章 宇宙天體(6)

  • 青少年知識博覽2
  • 陳曉丹編著
  • 5547字
  • 2015-04-22 10:09:02

古時,有說銀河是地球的水蒸氣上升而成的,也有說是地球的影子投射空中形成的。但古時有些特別聰明的人物,極有預見,例如希臘有位哲學家,名叫德漠利脫斯,(公元前460到370年)則認為銀河是無數密集的星光構成的。到1609年,(一說1610年)意大利的天文學家伽利略,用他新造的望遠鏡看銀河,才知道是無數的星聚集而成,好像極細微的銀粉,撒在天空上。我們用肉眼細看,也知道銀河是無數的星光滿布其間,不是什么真正的河。

現代天文學家給天河正式起名叫“銀河”??茖W的觀測證實,銀河是由無數亮度微弱的恒星組成的,每顆恒星都是一個大太陽,因為離我們太遠了,所以我們看來像一條發光的、斷斷續續的霧帶。

太陽系以外的行星

恒星顆顆都是太陽,它們當然也可能有行星繞著轉,只因為距離太遠,無法看到。北冕座主星貫索四旁邊的貫索三,是顆物理雙星,天文學家在觀測和計算雙星瓦繞旋轉周期的時候,發覺還有一顆只有主星直徑的百分之一的不發光天體,也和主星有互相吸引的關系,因此推想它可能是行星。

天鵝座(秋季景象)里發現有一顆星也有同樣情形,可能也有行星存在。

太陽系以外的行星上面有生命嗎?

對連望遠鏡也看不到的行星,要判斷上面有沒有生命存在,似乎還太早。但是有一點應當可以肯定:任何天體上只要有適合生命存在的條件——適合的溫度、空氣、水分,那里就可能會有生命存在。

因此,在太陽系以外的萬千恒星世界里,生命存在的可能性一定是很大的。

黃道十二宮

地球繞太陽轉圈,但是在地球上的人看來,好像太陽在天空中繞著地球轉圈。我們白天雖然看不見星座,但是有辦法查明太陽在從一個星座移向另一個星座。太陽在天空中看起來經過的路線叫做“黃道”。古代希臘天文學家把黃道分成12段,每段30度,剛好合上一周天360度。每段都有一個星座作代表,每個星座就是一個宮,所以叫做“黃道十二宮”。

十二宮的次序是:

(1)白羊宮(7)天秤宮

(2)金牛宮(8)天蝎宮

(3)雙子宮(9)人馬宮

(4)巨蟹宮(10)摩羯宮

(5)獅子宮(11)寶瓶宮

(6)室女宮(12)雙魚宮

星系也有心臟在跳動

星系的核心是很小的,直徑大概只有整個星系直徑的千分之一左右。但是它們的質量卻大得很,一般都有幾億個太陽的質量那么大。

這又小又密的核心,就像是星系的“心臟”。人的心臟在一刻不停地跳動,使血液在全身循環,使人們有生命的活力。星系的“心臟”也在那里跳動,使整個星系也顯得生氣勃勃。而不規則星系則沒有這顆“心臟”,所以常常是一副死氣沉沉的樣子。

那么,我們是怎樣知道星系的“心臟”在跳動的呢?

第一個證據就是許多星系的核心比別的部分看上去都要亮得多,而且還能發出非常強烈的無線電波、紅外線和X射線。

第二個證據是,星系核心的亮度常常在很短的時間內就發生明顯的變化。我們可以從亮度的明顯變化推斷出哪里有很劇烈的活動。

第三個證明星系核心活動的事實是噴射氣體。一般的星系核心都向外噴射氣體,速度是每秒鐘幾十千米,有些星系核心的噴射還要厲害得多。舉個例子,有個名叫M82的星系,位置就在大熊星座(也就是北斗星)內。從它的核心有兩股強大的氣流,朝著兩個相反的方向往外噴射,速度大到每秒鐘1,000千米。單是這兩股氣流發的光,就比太陽強幾億倍。

星星的五色

天上的星星,除了有明有暗以外,顏色也各不相同,有的泛紅,有的泛黃,有的泛白,有的泛藍。大多數恒星的顏色,要用專門儀器來測定,肉眼很難分清楚。但是,有些亮星的顏色是容易看出來的。比如,天狼星和織女星是白色的,離我們最近的一顆恒星南門二是黃色的。獵戶星座有七顆亮星,其中六顆是藍白色的,還有一顆星叫參宿四,是紅色的。天蝎星座中最亮的一顆星叫心宿二,顏色很紅,像火星那樣,所以又有個名字叫大火。

我們的太陽是顆黃色星,這個情況可非常要緊。假如太陽是顆紅色星,整個地球就都會像南、北極那樣一年到頭冰雪覆蓋,在這種情況下,人類恐怕就無法生活了。

我國古代把恒星的顏色分為五種。就是白、紅、黃、蒼(就是青色)和黑(就是暗紅色)。每種顏色都選定了一顆星作標準。把別的恒星拿來跟這五顆標準星比較,就能定出它們的顏色來,選作黃色標準的星,就是參宿四。我國古代一部很有名的歷史書《史記》上對這些都記載得很清楚?!妒酚洝肥窃?000多年前寫的,這說明那時的參宿四顏色是黃的??墒?,我們今天看到這顆星的顏色卻變成了紅色。參宿四這顆星的質量很大,大約是太陽的20倍??茖W家們按照現代的恒星深化理論算出來,這么大的恒星從黃色階段變到紅色階段,正好要2000年左右的時間。這跟我們祖先的觀察記錄很符合。

恒星晚年的三種變態

宇宙中有一種中子星,全是一個緊挨一個的中子,所以它上面的物質是非常密的。究竟密到什么程度呢?我們知道,組成地球的物質每一立方厘米大約是5克重的樣子,而中子星上1立方厘米的物質有幾億噸甚至幾十億噸重。

中子星與超新星爆發大有關系,它們就是在超新星爆發時形成的。大多數超新星爆發的時候,原來的恒星整個被炸得粉碎,全部物質都變成了氣體和塵埃。但是,也有一些超新星爆發的時候,只炸掉了原來恒星的外層物質,原來恒星中心部分的物質留了下來。由于異常迅猛的坍縮,造成巨大的壓力,把原子里原來在核外的電子,幾乎全部擠到原子核里,和核里的質子結合成了中子。這時候,恒星中心的物質主要是中子,就形成了中子星。天空中蟹狀星云就是這樣。那一團正在膨脹的氣體云,就是被炸開了的恒星外層物X質。星云中心的那顆脈沖星,就是一顆超新星爆發后留下來的中子星。

質量比較小的恒星,晚年時不會發生超新星爆發;而是變成另外一種也很特別的天體,叫做白矮星。

天空中除太陽之外,最亮的恒星是天狼星。它不是一顆單獨的星,旁邊還有一位小伙伴,和它組成一對雙星。這位小伙伴太暗了,肉眼根本看不見;可是它的溫度卻很高,大約有1萬度,顏色也是白的,和天狼星的顏色一樣。既然是這樣,為什么它又非常暗呢?這是因為它的個兒太小了。它的表面積只有天狼星的萬分之一,雖然它溫度很高,發白光,但是它發出來的光總的說來還是很少的,所以就顯得很暗了。根據這位伙伴顏色白,個兒矮小的特點,就給它起個名字叫白矮星。

天狼星的小伙伴是人類發現的第一顆白矮星。到現在為止,這種星已經被找到1,000多顆了。白矮星的質量大小不一樣,最大的差不多是太陽的一倍半,小的大約是太陽的一半。但是大部分白矮星的個兒卻比地球還小。所以白矮星上的物質也是很密的,1立方厘米的物質有100至200千克重。個兒雖然小,卻長得結結實實。

白矮星再往后,會慢慢冷下去,溫度越來越低,顏色也越來越暗,最后變成了黑色,不發光了,再也看不見了。這時候,我們就不應該再叫它白矮星,而應該叫黑矮星。一顆恒星變成了黑矮星,它的一生就真正完結了,留下一具尸體,在宇宙空間飄蕩。我們的太陽50億年后會變成一顆紅巨星。它在紅巨星這個階段將停留10億年的時間。然后它會收縮、變小,成為一顆白矮星,再過10多億年,它就成了黑矮星,這就是太陽的整個后半生所要走的道路。

黑洞也是由晚年恒星變成的。質量比較小的恒星,到了晚年,會變成白矮星;質量比較大的會形成中子星;質量更大的恒星,到了晚年,最后就會變成黑洞。

黑洞是根據嚴格的科學理論得出來的。黑洞是黑的,要找到它們實在是很困難。有一種情況下的黑洞比較有希望找到,那就是雙星里的黑洞。在天鵝星座,有一對雙星,名叫天鵝座X—1。這對雙星中,一顆是看得見的亮星,另一顆卻看不見。根據那顆亮星的運動路線可以算出來它的“同伴”質量很大,至少有太陽質量的5倍。這么大的質量是任何中子星都不可能有的。當然,除這些以外還有別的證據,所以,基本上可以肯定,天鵝座X-1中那個看不見的天體就是一個黑洞。

正在中年的太陽

本世紀初,科學家已經知道太陽是個熾熱氣態氫的巨球。進入原子時代后,科學家才知道太陽是個核子爐,由一種第四狀態的物質組成。這種物質不是固體、液體或氣體,而是以等離子體狀態存在的,是X一種離子化的稠物,其中原子都失去了電子,正常的原子結構變成了狂亂的核子。

50億年前,太陽在我們銀河的一條螺旋臂邊緣誕生,一團由原始氫構成的極大的云,旋轉成了一個漩渦,由于重力的影響,所有的氣體都向云的中心聚去,于是產生了高壓和溫度,將核子火點燃。

自此,這核子大鍋便始終在沸騰,每秒鐘把大約6億噸氫嬗變為氦,在這過程中,500萬噸氫完全自行毀壞,放出大量的X射線,r射線和其他高能的短波輻射,并產生巨大的電磁場,氫變成了能,在這過程中,巨大的電子流在運行時產生磁力,物理學家認為這些磁力都是“管”狀的,像10萬千米長的管子扭曲盤回于太陽的內部,然后鉆出動蕩的太陽表面,使太陽表面產生日珥。太空實驗室記錄到的亮點,可能就是這些磁管造成的。

我們的太陽是一顆星,而且不能永遠存在。我們的太陽星已屆中年,只能再繼續發光約50億年了。我們把地球環繞太陽一周的時間稱為一年,太陽和銀河系的所有其他的星都環繞我們銀河中心旋轉,太陽環繞一周需時2.5億年,現已環繞20周,所以太陽在隕滅前,還有20個銀河年的壽命。

多變的太陽

1985年1月3日11時左右,在黑龍江省綏化市的上空出現了一個大氣光象的奇景——“5個太陽”。這一天,綏化市被一層絹紗似的簿云籠罩著,將近11時許,天空中出現了個奇景:太陽光盤呈火紅色,邊緣為金黃色,光輝燦爛,奪目耀眼;太陽周圍有一個46度暈和一個時隱時現的22度暈;太陽兩側各有兩個“小太陽”,一個白色大半圓光環把四個“小太陽”和太陽貫穿起來,四個“小太陽”非常明亮,閃爍著彩色的光輝,就像一條項鏈上的幾顆寶珠。在22度和46度暈的北部,還各有一個與它相切、凸向太陽的色彩繽紛的彩弧,兩弧都為內藍外紅,光輝耀眼。

為何天空會出現“5個太陽”呢?原來,一個是真太陽,其余四個是假太陽,氣象上稱為“假日”,假日是太陽光通過不同形態的冰晶所形成的光亮點。這種光亮點往往對稱地出現,有時可多達七八個。由于形成幾個假日現象對光線進出冰晶的位置和冰晶的形態要求比較嚴格,所以假日現象比較罕見,多假日的情況就更為罕見了。各種假日形成的光路和冰晶形狀的關系也十分復雜。

1933年9月13日,美國學者查貝爾在美國西海岸較高緯度的地方觀看日落時,拍攝到一組珍奇的照片:一輪又紅又大的太陽慢慢西沉,開始由圓形變成橢圓形,接著又由橢圓形變成了饅頭形,上圓下平。漸漸,太陽的上半部分也被削平了,最后出現了有棱的四個角,變成了一個罕見的方形太陽,這組照片,引起了人們極大興趣。半個世紀以來,一直被作為珍貴資料引用。

這種“方形太陽”是由于太陽光通過上下密度不同的大氣層時,光線發生折射、反射等原因造成的。在極地和高緯度地區,陸地和海面溫度常常很低,近地層的空氣溫度低于高層的空氣溫度,這樣就出現了“大氣逆溫”現象??拷孛婊蚝C娴目諝饷芏却?,而愈向上密度愈小,當靠近地面或海面的太陽光從這種低空大氣中通過時,就發生折射。這種折射隨著太陽的下沉明顯地發生光線向地球一側彎曲,所以太陽下部分光線就偏折得特別厲害,使它下邊就像刀子削過那樣平直,成為一條平行于地平線的直線。隨著太陽逐漸下沉,它的上半部分折射成的直線形,形成了奇妙的“方形太陽”?!胺叫翁枴北仨氃跇O地和高緯度地區的無風、無云,空氣中沒有冰晶霧等嚴格的天氣條件下才能產生,因此比較罕見。

月球的七大謎

起源——是本地的還是外來的?月球起源舊的假說歸納有五種:炸出說(某黃道吉日生成月球);孿生說(月球、地球同時生成);母子說(地球生成后,才擠出并甩出月球);同源說(兩者都是宇宙塵埃在太陽系內生成);俘獲說(月球生自別的星系,在它運行時,被地球抓了俘虜)。

新的假說“外來說”(原星系遇到特大災變,月球被智慧動物操縱著,特意遷到太陽系來)。

位置——是故意安排還是天然軌道?舊假說認為月球位置是天然軌道。

新的假說認為月球軌道位置巧妙而準確,太陽直徑等于月球直徑的400倍。地球至太陽的距離是地球至月球距離的400倍,且能夠看到日食和月食。地球人看月食時研究月亮,那么月球內的“居民”完全可以同時研究地球。

月表——為什么異常堅硬?地球巖石密度每立方厘米2.7至2.8克,月球巖石密度每立方厘米3.2至3.4克。宇航員們普遍反應:“在月球采巖,越往下鉆越硬?!币恍┛茖W家懷疑月球有一個非天然形成的厚殼,外殼約30至50千米。

正面、背面——為何大不相同?月球的正面與背面截然不同。背面密密麻麻排列著數以千計的環形山,沒有高山大川,更無月海。正面的陰暗部分叫月海,無水的月??偯娣e約占正面的1/4。正面很少見環形山,高山大川主峰達2000多米,還有呈條狀的大川和高原。

環形山——為何底部平坦且深淺一致?

月震——為何沒有縱波?阿波羅登月任務之一是安放月震儀,檢視月內是否中空。月震儀放置以后,1972年5月13日,巨大隕石撞擊月面,威力相當于爆炸了200噸TNT。月內沒有縱波。而阿波歲十四號登月故意用上升段撞擊月面,相當于700千克TNT。令所有科學家、學者迷惑不解的是,月球竟連續震動3個小時,科學家們感嘆道:“月球就像銅鼓”!

月內——為何不見洞穴出入口?20世紀提出月球就是宇宙飛船假說的專家學者代表人物們都希望找到進入月內的洞口。阿波羅6次登月和9次繞月飛行都沒有發現洞口。

威心金斯博士懷疑風暴洋的另一邊有個大洞穴,卡西尼A環形山的大坑穴深入月內200米,內壁像玻璃一樣光滑。……尚待新世紀的美國、歐共體、中國、日本等同的宇航員們去尋找洞口。

彗星是可怕的災難嗎

在科學不發達的古代,無論是中國還是歐洲,人們對彗星都產生過迷信和恐懼,認為只要彗星一出現,戰爭、饑荒、洪水、瘟疫等災禍就會降臨。

2000多年前的我國秦始皇時期,曾經出現過大彗星。有人認為,這預示著秦朝即將滅亡。

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