第3章 到星星島去做客——星空逐夢(mèng)
- 課本上讀不到的天文故事(適讀于10-15歲)
- 李琳
- 9449字
- 2016-02-26 15:19:27
一閃一閃亮晶晶,好象眨眼睛
“一閃一閃亮晶晶,滿天都是小星星,掛在天空放光明,好象千萬(wàn)小眼睛。”
兒歌里的星星會(huì)眨眼,現(xiàn)實(shí)中的星星也會(huì)眨眼么?
我們晚間看看晴空,經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn),天上的星星真的是一閃一閃的,像是在對(duì)著我們眨著眼睛。為什么星星會(huì)眨眼睛呢?難道它們也是有生命的,可以和我們互相凝望么?
經(jīng)過(guò)天文學(xué)家們不辭辛苦地觀察研究,終于還是找到了星星眨眼的秘密。
我們看到星星總是在眨眼,其實(shí)不是這樣,是空中不穩(wěn)定的大氣,使星星散發(fā)出的穩(wěn)定的光變得閃爍不定,因此讓人看上去就像它們對(duì)著地下不停地眨眼睛。
星光在來(lái)到我們的眼睛以前,必須經(jīng)過(guò)地球的幾層大氣,各層大氣的溫度、密度都是不同的,星光在穿越大氣層時(shí),好像經(jīng)過(guò)了許多個(gè)三棱鏡、凸透鏡和凹透鏡,光線在這個(gè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)了多次的偏折,時(shí)而匯聚,時(shí)而分散,它的明和暗也就因此隨時(shí)改變。
如果我們坐上飛船來(lái)到不穩(wěn)定的大氣層上面,我們就會(huì)看不見(jiàn)星星的閃爍和眨眼,而只能看見(jiàn)穩(wěn)定不變的星光了。
觀察細(xì)致的人還發(fā)現(xiàn),有時(shí)候星星會(huì)變顏色,這又是為什么呢?科學(xué)家們告訴我們,這是因?yàn)楣饩€經(jīng)過(guò)大氣時(shí),不僅會(huì)發(fā)生偏折,還會(huì)發(fā)生顏色散布現(xiàn)象,所以除了一明一暗地顫動(dòng)以外,還可以看見(jiàn)星星的顏色在改變。
如果你有興趣,可以在夜晚去空曠的地方觀察星星,就會(huì)發(fā)現(xiàn)離地平線不遠(yuǎn)的明亮恒星會(huì)非常明顯地改變顏色;晚間刮風(fēng)時(shí)、下雨后等空氣質(zhì)量非常好的時(shí)候,恒星會(huì)閃爍得特別有力,而且顏色變化得特別厲害。
如今,科學(xué)家已經(jīng)有方法計(jì)算星光在一定時(shí)間里改變顏色的次數(shù)了,具體做法是這樣的:拿一具雙筒望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察一顆很亮的星星,同時(shí)使望遠(yuǎn)鏡的物鏡很快地旋轉(zhuǎn)。這時(shí),就會(huì)看不見(jiàn)星星,而只看見(jiàn)一個(gè)由許多顆顏色各異的星星所組成的環(huán);在閃爍較慢或者望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)極快的時(shí)候,這些環(huán)就會(huì)分裂成許多長(zhǎng)短不同、顏色各異的弧形。通過(guò)計(jì)算,就可以得到星星改變顏色的大體次數(shù)了。
科學(xué)家們統(tǒng)計(jì),星星變換顏色的次數(shù)隨氣候的條件而不同,從每秒幾十次能夠達(dá)到每秒一百多次,甚至還不止這些次呢。
給星星排隊(duì)
璀璨的星空,數(shù)不盡的繁星,雖都是一點(diǎn)一點(diǎn)亮晶晶,我們看上去都差不多少,但如果細(xì)心的話,即便用肉眼看上去,也會(huì)覺(jué)得它們的亮度和樣子不盡相同。
如此眾多的星星,人們?cè)谡J(rèn)識(shí)它們時(shí)怎樣對(duì)它們分類呢?又依據(jù)什么樣的標(biāo)準(zhǔn)去分類呢?
在古代的時(shí)候,有人就一直思考到了這個(gè)問(wèn)題。由于人類觀察星星時(shí)最直觀的依據(jù)就是星星的大小和亮度,所以人們就按亮度為星星們劃分了等級(jí),這種等級(jí)就叫做星等。
星等首先是由古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯提出來(lái)的,為了衡量星星的明暗程度,他創(chuàng)造出了這個(gè)概念。按照這個(gè)概念進(jìn)行衡量和確定:星等的數(shù)值越小,星星就越亮;星等的數(shù)值越大,它的光就越暗。
喜帕恰斯是個(gè)喜歡觀察星星的天文學(xué)家。公元前2世紀(jì),他在愛(ài)琴海的羅得島上建起了觀星臺(tái)。一次偶然的機(jī)會(huì),他在天蝎座中發(fā)現(xiàn)一顆陌生的星星,他認(rèn)為,這顆星星還沒(méi)有被記錄過(guò)。或許,還有很多天體在等待人們的發(fā)現(xiàn)。于是他決定,要繪制一份詳細(xì)的恒星天空星圖。經(jīng)過(guò)不懈的努力,他終于繪制出了一份標(biāo)有1000多顆恒星精確位置和亮度的恒星星圖。
為了清楚地衡量恒星的亮度,喜帕恰斯把恒星明暗分成等級(jí)。他把肉眼看起來(lái)最亮的20顆恒星作為一等星,把肉眼能夠看到的最暗弱的恒星作為六等星。在這中間又分為二等星、三等星、四等星和五等星。
喜帕恰斯這位古希臘的科學(xué)家有多么了不起,他在2100多年前奠定的“星等”概念基礎(chǔ),一直沿用到今天。
隨著時(shí)代的發(fā)展和研究的深入,依據(jù)亮度劃分星等的方法已經(jīng)不能完全滿足新時(shí)代天文學(xué)家的要求,他們?cè)谙才燎∷寡芯康幕A(chǔ)上又完善性地規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn),細(xì)分了不同等級(jí)星星亮度的刻度劃分。
現(xiàn)代科學(xué)規(guī)定:一等星是看得見(jiàn)的最亮的星等,六等星是看得見(jiàn)的最暗的星等,一等星的平均亮度是六等星平均亮度的100倍,一等星比二等星亮2.512倍,二等星比三等星亮2.512倍,依此類推。
當(dāng)然,現(xiàn)在對(duì)天體光度的測(cè)量非常精確,星等自然也分得很精細(xì),由于星等范圍太小,科學(xué)家們又用了負(fù)星等概念,來(lái)衡量極亮的天體,把比一等星還亮的定為零等星,比零等星更亮的定為-1等星,依此類推。同時(shí),星等也用小數(shù)表示。
所以那些天空最亮的天體是負(fù)等星,比如,太陽(yáng)的視星等為-26.75等,滿月為-12.6等。
在這里提醒大家,不要由此錯(cuò)誤理解“-”號(hào)就是負(fù)數(shù)的概念啊!
天河的故事
一個(gè)晴朗的夜晚,文芳和奶奶在自家所住樓房的房頂上欣賞夜景。
文芳抬頭看著天空,只見(jiàn)空中有一條自南向北的乳白色光帶。它浩浩蕩蕩,橫跨天際,氣魄非常宏偉。這分明是一條天河,把天空的地塊劃分為兩部分。
文芳禁不住對(duì)身邊的奶奶說(shuō):“天上也有這么一條大的河呀!真是太漂亮了!”
奶奶笑著對(duì)她說(shuō):“那是銀河。你知道嗎?關(guān)于這銀河,古代希臘和我們中國(guó)都分別有著不同的美麗傳說(shuō)。”
于是,奶奶就對(duì)文芳講了兩個(gè)故事:
赫拉克勒斯是希臘神話中最偉大的英雄,他是宙斯(希臘神話中的眾神之王)和阿爾克墨涅的私生子。他剛生下時(shí),由于宙斯害怕自己的妻子希拉嫉妒,就準(zhǔn)備把孩子匿藏起來(lái)。智慧女神雅典娜(宙斯的女兒)為了這個(gè)孩子的平安,給宙斯獻(xiàn)了一計(jì),讓他把孩子假裝成偶爾從路邊發(fā)現(xiàn)的棄兒,并把他帶回家讓希拉照料。希拉見(jiàn)這孩子如此可憐,就親自為他哺乳。這時(shí),飛濺到孩子嘴外的奶滴變成一顆顆星星,并逐漸匯集,最后成為銀河。
在古代的中國(guó),人們認(rèn)為天河與大海是相通的。住在海島上的一個(gè)人忽然產(chǎn)生去大海盡頭探個(gè)究竟的念頭,于是他備足干糧,踏上木筏,乘風(fēng)破浪航行在海洋里。前一兩天太陽(yáng)從他的頭頂過(guò)去,星星在遙遠(yuǎn)處向他招手;三四天后,太陽(yáng)只在他的身邊升落,再也看不到月光了,而在他的四面八方可以見(jiàn)到星斗的光影。十多天后,木筏漂到了一個(gè)地方,周圍豁然光亮起來(lái),城郭的建筑像地上大城市的規(guī)模,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)傳來(lái)機(jī)梭的聲音。他循著機(jī)梭聲抬頭看去,見(jiàn)閣樓上一個(gè)漂亮的女子在織布,轉(zhuǎn)身又見(jiàn)一個(gè)英俊的男子牽牛在河邊飲水。牽牛人見(jiàn)了他便吃驚地問(wèn):“由何來(lái)此?”海島人就把他的經(jīng)歷說(shuō)了一遍,說(shuō)完就問(wèn)牽牛人這是什么地方。牽牛人回答:“這里是天堂,這條河是天河。”
奶奶又對(duì)文芳說(shuō):其實(shí),這條銀河既不是古希臘神話中所說(shuō)的“奶滴鋪成的路”,也不是中國(guó)傳說(shuō)中所說(shuō)的“仙女洗澡的地方,”更與大海沒(méi)有牽連。它是星星聚集在一起形成的“星河”。
事實(shí)上,銀河是宇宙空間的一個(gè)星系,由恒星、星云和星際物質(zhì)組成,我們所在的地球和太陽(yáng)系都在其中。銀河系大約有1000多億或者2000億顆恒星,它整個(gè)的質(zhì)量有幾千億個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量。銀河系的重要部分呈扁平狀,像一個(gè)鐵餅,邊緣薄、中間厚,直徑近10萬(wàn)光年。它的主體稱為銀盤,太陽(yáng)距盤心的位置約2.3萬(wàn)光年。
由于太陽(yáng)系靠近銀道面,所以,晚上從地球上沿著銀道面看天體最密集,我們置身在燦爛的恒星群中,肉眼分辨不清位置,只能看到一條銀白色的連續(xù)的光帶,這就是通常說(shuō)的銀河。
雖然銀河系很龐大,但它在茫茫無(wú)際的宇宙中也只不過(guò)是一小塊而已。
四季星空,星星也搬家
如果注意觀察星星,你會(huì)發(fā)現(xiàn),天空中的星星在不同的季節(jié)里會(huì)像走馬燈似的變換位置。同樣是晚上9點(diǎn)鐘,在不同的季節(jié)里,天上的星星分布的位置卻是不一樣的。
北半球的春天是個(gè)鳥(niǎo)語(yǔ)花香的季節(jié),仰望星空,一把大勺子高高地懸掛在我們頭頂上方,勺子口朝下,仿佛要掉下來(lái)扣到頭上。
不過(guò)你不用擔(dān)心,掉不下來(lái)的。這把勺子其實(shí)是著名的北斗七星,緊跟在北斗七星后面的是獅子座,有獅子護(hù)衛(wèi)著它呢。
依靠著北斗七星我們能夠找到很多明亮的星星,比如沿著斗口的兩顆星的連線向北,就可以找到北極星。北極星最靠近正北的方位,所以,如果你分不清方向,可以靠北極星的星光來(lái)定位導(dǎo)航,這可是隨身攜帶的指北針,同樣也可以做指南針的。
夏天的星空是最令人向往的,很多人會(huì)在外面乘涼散步的時(shí)候觀察星空,晚風(fēng)習(xí)習(xí),星光燦爛,多么愜意啊。
橫貫星空的銀河,輕紗似的在星空流淌,河?xùn)|明亮的牛郎星與河西的織女星隔著銀河遙遙相對(duì)。有時(shí)候,搖著蒲扇的老奶奶會(huì)給晚輩們講述牛郎織女的美麗故事。
在夏天,你還會(huì)看到巨大的彎鉤形的天蝎座出現(xiàn)在南方天空,非常顯眼。再往西看還可以看到天秤座在地平線上游蕩。夏季是觀賞星空的大好時(shí)機(jī),很多天文愛(ài)好者會(huì)在這個(gè)季節(jié)遠(yuǎn)離城市的燈光,坐在一個(gè)空曠安靜的地方數(shù)星星。如果仔細(xì)觀察,你會(huì)發(fā)現(xiàn),夏空中的星星有的是白色,有的是紅色,有的是藍(lán)色,有的是金色,非常漂亮。
秋高氣爽也是觀賞星星的較好時(shí)節(jié),抬頭望去,你會(huì)發(fā)現(xiàn)那把大勺子不見(jiàn)了,原來(lái)北斗七星已經(jīng)藏到地平線下去了。有個(gè)成語(yǔ)叫“斗轉(zhuǎn)星移”,就是用天文現(xiàn)象來(lái)形容季節(jié)交替的。
秋夜的星空沒(méi)有夏天的明亮,天空中最明顯的是傾斜的銀河和升到天頂?shù)娘w馬座。飛馬座是個(gè)四邊形的星座,它的每一條邊正好表示一個(gè)方向,如果你能找到這個(gè)星座,你又多了一個(gè)指南針。
冬天來(lái)了,天氣好冷,很多人怕冷,都躲在屋子里不肯出來(lái)。好在,這個(gè)季節(jié),由于地球傾斜,天上亮眼的星星不是很多,仿佛它們也怕冷,都躲在家里了。
冬夜空中最著名的是獵戶座,這個(gè)星座很好辨認(rèn),因?yàn)楂C人的腰帶上鑲著三顆十分明亮的寶石,這其實(shí)是獵戶座中的三顆恒星,這也是獵戶座的標(biāo)志。獵戶座就像一個(gè)雄赳赳站著的獵人,身旁是他的兩頭獵犬——大犬座和小犬座。他們一起追逐著金牛座,為這寒冷的冬季星空增添了許多動(dòng)感和魅力。
漂浮的“星島嶼”
地球的表面有70%是茫茫大海,藍(lán)色的大海中點(diǎn)綴著一個(gè)個(gè)島嶼。茫無(wú)邊際的宇宙也像大海一樣,點(diǎn)綴其中的是一個(gè)個(gè)的星系,星系是宇宙中龐大的“島嶼”,也是宇宙中最大、最美麗的天體系統(tǒng)。
星系這個(gè)詞最初是出現(xiàn)在希臘文中的,也就是希臘人起的名字。
就以我們所在的銀河系來(lái)說(shuō)明這一概念吧:星系是一個(gè)包含恒星、氣體的星際物質(zhì)、宇宙塵、暗物質(zhì),并受重力束縛的大質(zhì)量系統(tǒng)。除了單獨(dú)的恒星和稀薄的星際物質(zhì),多數(shù)星系都有數(shù)量龐大的多星系統(tǒng)、星團(tuán)和各種不同的星云(由氣體和塵埃組成的云霧狀天體)。我們所居住的地球就身處一個(gè)巨大的星系——銀河系中,而在銀河系之外,還有上億個(gè)像銀河系這樣的被稱為河外星系的“太空巨島”。
天文學(xué)家估算,在可以看見(jiàn)的、可以觀測(cè)到的宇宙中,星系的總數(shù)大概超過(guò)了一千億個(gè)。它們中有些離我們較近,可以清楚地觀測(cè)到結(jié)構(gòu),有些則非常遙遠(yuǎn),最遠(yuǎn)的星系甚至離我們有將近一百五十億光年。
這樣多的星系,天文學(xué)家是怎么區(qū)分它們的呢?
最簡(jiǎn)單的辦法就是按照大小分,把包含恒星數(shù)量較少的分為一類,恒星數(shù)量較多的分為另外一類。比較小的那一類又被稱作矮星系,一般只含有數(shù)千萬(wàn)顆恒星。雖然許多矮星系都被周圍的大星系吞沒(méi)了,但它們依然是宇宙中數(shù)量最多的星系。
科學(xué)家們并不滿足于這種簡(jiǎn)單的做法,他們更喜歡用一種“以貌取人”的方法來(lái)劃分星系的類型。按照星系的結(jié)構(gòu)形狀,把它們分為:橢圓星系、螺旋星、不規(guī)則星系。在宇宙中,不規(guī)則星系的比重只占到3%,橢圓形系占17%,其他的80%都是螺旋星系。
看樣子,星系的體型和外貌也是各有不同,大概也有美與丑的區(qū)分呢。
·星系的時(shí)裝表演
接下來(lái)就讓我們看一場(chǎng)眾多星系參與的星島“時(shí)裝秀”吧。
首先出場(chǎng)的是相貌平平的橢圓星系,它們就像一只只漂浮在星海之上的被壓扁的皮球。靠近中心的地方比較明亮,而越接近邊緣則越昏暗。唯一值得一提的是它們的個(gè)頭,你可能不知道,宇宙中最大與最小的星系都出自這個(gè)家族。很難想象,那個(gè)擁有幾萬(wàn)億顆恒星的大家伙居然和一個(gè)看上去有點(diǎn)像球狀星團(tuán)的小個(gè)子是一家人。
橢圓星系還是一個(gè)恒星的養(yǎng)老院,因?yàn)樯钤谄渲械拇蠖鄶?shù)星星都是一些快要走向生命終點(diǎn)的大質(zhì)量恒星。光度很低的白矮星與中子星構(gòu)成了這一星系的主體部分,甚至還有一些星星已經(jīng)坍縮成黑洞。因此,橢圓星系的光度并不是很大,它們看上去都有些臉色發(fā)紅。
接下來(lái)出場(chǎng)的是居民很多的螺旋星系,我們的銀河系就屬于螺旋星系。
它們的中心一般都有一個(gè)稍稍突起的核球。核球中住著年老的恒星,有時(shí)也潛藏著巨大的黑洞。擁有圓形核球的螺旋星系又被稱為漩渦星系,而內(nèi)部嵌著長(zhǎng)棒狀核球的螺旋星系則被稱為棒旋星系。銀河系就是一個(gè)典型的棒旋星系。核球附近伸出若干條明亮的旋臂。旋臂之中充滿了氣云與塵埃,是眾多恒星誕生的搖籃。
螺旋星系的核球與向外延伸的盤狀旋臂常有著不同的顏色,因此看上去要比橢圓星系漂亮得多。我們所熟悉的仙女座大星系就是一個(gè)異常美麗的螺旋星系。
最后出場(chǎng)的是難以描述它的狀貌的不規(guī)則星系。這種星系大多形狀怪異,沒(méi)有明顯的核球與旋臂,星系中充滿了氣體和塵埃,恒星大多很年輕,所以在整體上呈現(xiàn)出一種非常明亮的藍(lán)色光暈。距地球較近的大小麥哲倫星系都屬于這種年紀(jì)的較小的星系。
你可能已經(jīng)想到了,根據(jù)星系的顏色我們就可以判斷出它們的年齡。橢圓星系的顏色偏向于黃色與紅色,因?yàn)楹阈窃诶夏陼r(shí)發(fā)出的光偏紅;不規(guī)則星系的顏色偏藍(lán),因?yàn)槟贻p的恒星發(fā)出的光偏藍(lán)。
我們的銀河系正值壯年,因此呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色,就像一顆碩大的斑斕花朵,讓你看得眼睛都花了。
大塊頭的群居生活
人類是最喜歡群居的動(dòng)物了。很少有人獨(dú)自跑到山野里生活,大家都不想成為人猿泰山一樣的人物,雖然很多孩子都羨慕泰山的強(qiáng)大力量。可是如果一個(gè)人居住,沒(méi)有了伙伴,生活一定很寂寞。
漂浮在海洋中的島嶼也是很少有單獨(dú)存在的,它們喜歡過(guò)“群居”的生活,常常是三五成群或者更多地在一起,人們把這樣的島嶼群叫做群島。
事實(shí)上,天空中的星系也一樣,除少數(shù)星系是單獨(dú)存在的以外,多數(shù)星系都在萬(wàn)有引力的影響下呈“群居生活”趨勢(shì),從而構(gòu)成更大的天體系統(tǒng)。這些更大的天體系統(tǒng),也有“高低檔”的分別,按照從小到大的順序,依次為星系群、星系團(tuán)、超星系團(tuán)。
通常,人們把包含超過(guò)100個(gè)星系的天體系統(tǒng)叫做星系團(tuán),而把包含100個(gè)星系以內(nèi)的天體系統(tǒng)叫星系群。當(dāng)然,星系團(tuán)和星系群并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別,它們都是星系之間以相互的引力關(guān)系聚集在一起的,唯一不同的是數(shù)量和規(guī)模上的不一樣。
以人類生活其中的銀河系來(lái)說(shuō),它屬于一個(gè)以它為中心的星系群,叫做本星系群。本星系群當(dāng)然不止有銀河系,還有仙女星系、麥哲倫星系和三角星系等大約40個(gè)星系,銀河系和仙女座星系是其中最大的兩個(gè)星系。距離本星系群最近的一個(gè)星系團(tuán)是室女星系團(tuán),它包含了超過(guò)2500個(gè)星系。
如今,人類已經(jīng)觀測(cè)到宇宙中的星系團(tuán)總數(shù)是1萬(wàn)個(gè)以上,離我們最遠(yuǎn)的星系團(tuán)超過(guò)70億光年,這是一個(gè)多么遙遠(yuǎn)的距離啊。
除了星系群和星系團(tuán),宇宙中還有更高一級(jí)的天體系統(tǒng)存在,那就是超星系團(tuán)。
超星系團(tuán)是巨大的集合體,其中包含星系群、星系團(tuán)和一些孤單存在的星系。超星系團(tuán)被認(rèn)為是宇宙中最大的結(jié)構(gòu),它們可能跨過(guò)了數(shù)十億光年的空間,超過(guò)了我們可見(jiàn)宇宙的5%呢!
也有人在此基礎(chǔ)上設(shè)想:既然宇宙的結(jié)構(gòu)分布可以從太陽(yáng)系、銀河系、星系團(tuán)到超星系團(tuán),仿佛構(gòu)成了一個(gè)又一個(gè)的“階梯”,那么很可能在超星系團(tuán)之上還有“超”超星系團(tuán)、“超超”超星系團(tuán)……
不過(guò),這些都只是猜測(cè),到今天為止,還沒(méi)有由超星系團(tuán)組合成的大集團(tuán)被發(fā)現(xiàn)。不過(guò),有一點(diǎn)天文學(xué)家肯定了,那就是,超星系團(tuán)在宇宙中的數(shù)量應(yīng)該在一千萬(wàn)個(gè)以上。
繚繞的“星星云霧”
除了星星之外,星空里還有什么呢?
我們之前說(shuō)過(guò),星空中除了恒星、行星等天體外,還有許許多多的看不見(jiàn)的暗物質(zhì)。不過(guò),那些可以看見(jiàn)的物質(zhì)中,還有一些類型沒(méi)有講到,比如星際氣體、粒子和塵埃,這些在“大爆炸”之后迅速散布到宇宙各個(gè)角落的星際物質(zhì),分布得并不是那么均勻,在引力作用下,某些地方的星際物質(zhì)會(huì)相互吸引,慢慢聚合成像天空的白云一樣的云團(tuán),最后形成云霧狀的“星云”。
星云是怎么被發(fā)現(xiàn)的呢?這可要?dú)w功一位偉大天文學(xué)家的意外收獲。
1758年8月28日,法國(guó)天文學(xué)家查爾斯·梅西耶在天上尋找彗星的時(shí)候,在金牛座附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不會(huì)移動(dòng)的彗星一樣的光斑。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),梅西耶判斷這塊光斑雖然形態(tài)很像彗星,但它在恒星之間不發(fā)生位置變化,顯然不是彗星。
這是什么天體呢?在沒(méi)有揭開(kāi)答案之前,梅西耶把這類發(fā)現(xiàn)詳細(xì)地記錄下來(lái)。
梅西耶建立的星云天體序列至今仍然在被使用。他的一生中有30年都在不知疲倦地尋找和研究彗星。在天文學(xué)方面,他最杰出的貢獻(xiàn)不是彗星,反而是那張搜索彗星時(shí)的副產(chǎn)品——梅西耶星云星團(tuán)列表。
1781年,梅西耶把他的不明天體記錄發(fā)表,引起了英國(guó)著名天文學(xué)家威廉·赫歇爾的注意。赫歇爾經(jīng)過(guò)研究,把這些云霧狀的天體命名為星云。
星云和星系不是一個(gè)概念。星云是星際塵埃、氣體、星際分子等物質(zhì)組成的云霧狀天體;而星系是由眾多大質(zhì)量恒星和其他天體以及各種星際物質(zhì)構(gòu)成的龐大天體系統(tǒng),一個(gè)星系中常包含眾多的星云。
在很久很久以前,由于觀測(cè)條件十分有限,人們常把看上去都是一塊亮斑的星云與星系混為一談。當(dāng)時(shí),因?yàn)楹油庑窍担ㄣy河系以外的星系)及一些星團(tuán)看起來(lái)也呈云霧狀,因此把它們也被稱做了星云。但顯然,這是錯(cuò)誤的。
現(xiàn)在我們當(dāng)然知道,眾多的河外星系是與銀河系同一級(jí)別的天體,即便是體型巨大的星云也并不能和它們相提并論。由于歷史習(xí)慣,某些河外星系有時(shí)仍被稱之為星云,例如大小麥哲倫星云,仙女座大星云等,不過(guò)它們可不是真的星云,而是星系。
星云常根據(jù)它們的位置或形狀命名,例如:獵戶座大星云,天琴座大星云。按照形態(tài),銀河系中的星云可以分為彌漫星云、行星狀星云等。星云的質(zhì)量大、體積大、密度小,一個(gè)普通星云的質(zhì)量至少相當(dāng)于上千個(gè)太陽(yáng),半徑大約為10光年。這跟星系比起來(lái),卻顯得小氣多了。
“空中動(dòng)物園”
動(dòng)物園是我們喜歡去的地方,那里有兇猛的獅子,有強(qiáng)壯的大黑熊,還有憨厚的長(zhǎng)頸鹿,懶洋洋的大駱駝……
可是,你知道嗎?我們頭頂?shù)男强绽铮彩且粋€(gè)宏偉的“天空動(dòng)物園”,星空中的“動(dòng)物軍團(tuán)”十分龐大,有各種各樣的“動(dòng)物”。
這是怎么回事呢?
我們就來(lái)抬頭看看吧。
在晴朗的夜空,繁星滿天,人們用肉眼看到的星星,除了太陽(yáng)系內(nèi)的五顆大行星(水、金、火、木、土星)和流星及彗星之外,整個(gè)天空中的星星幾乎都是恒星。人類的眼睛能夠在璀璨的夜空中捕捉到6000多顆恒星的身影。古代的人為了更好地辨認(rèn)這些美麗的星星,就像畫家一樣把夜晚的天空當(dāng)做了一張巨大的畫布。在精心的構(gòu)圖之后,他們把星星所在的天空劃分為若干大小不一的區(qū)域,并用優(yōu)美的線條把各個(gè)區(qū)域內(nèi)的星星連接起來(lái),組成一個(gè)個(gè)圖形,這就是星座最初的由來(lái)。
在不同的地區(qū)和不同的文明中,星座的結(jié)構(gòu)組成也各不相同,因?yàn)樾亲皇侨藗兿胂笾械漠a(chǎn)物,所以在用線條把星星組合起來(lái)的時(shí)候,有一種隨意性。
中國(guó)給星座命名的歷史可以追溯周朝時(shí)期,大概約2800年以前;在西方,公元前3000年左右,古巴比倫人就把一些最顯著的恒星組合起來(lái),給他們起了些特殊的名字;公元2世紀(jì),古希臘天文學(xué)家克羅狄斯·托勒密編制出一個(gè)含有48個(gè)星座的表,他結(jié)合當(dāng)時(shí)的一些神話傳說(shuō),為每個(gè)星座都起了一個(gè)形象的名字。
1928年,國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)通過(guò)了一個(gè)決議,把全天上的星空分成88個(gè)星座,使天空中能夠被我們看到的每一顆恒星都有了一個(gè)屬于自己的星座。
這些星座的劃分和星座的命名主要來(lái)自于古希臘文化,讓人高興的是,它們多數(shù)都是以動(dòng)物的名稱來(lái)命名的。
它們有:天龍座、麒麟座、獅子座、小獅座、大熊座、小熊座、鹿豹座、豺狼座、天兔座、鳳凰座、孔雀座、天鵝座、天鶴座、天鷹座、天鴿座、天燕座、杜鵑座、烏鴉座、鯨魚座、海豚座、劍魚座、飛魚座、雙魚座、南魚座、巨蟹座、飛馬座、小馬座、人馬座、半人馬座、金牛座、白羊座、摩羯座、獵犬座、大犬座、小犬座、天貓座、巨蛇座、長(zhǎng)蛇座、水蛇座、天蝎座、蝎虎座、蝘蜓座、蒼蠅座等。
你看看,這樣多的動(dòng)物名稱,分明就是星星的“動(dòng)物世界”。我們可以把星空看做是一個(gè)“天空動(dòng)物園”,每次我們仰望星空的時(shí)候,完全可以當(dāng)做是在動(dòng)物園里遨游。
會(huì)捉迷藏的星團(tuán)
宇宙中大大小小的星團(tuán),它是星星的團(tuán)體,跟星系團(tuán)可完全是兩個(gè)概念,大家千萬(wàn)不要混淆了。
星團(tuán)就像一個(gè)個(gè)規(guī)模不一樣的恒星家族。有的家庭有幾百口人,差不多像個(gè)小村莊。有的家族甚至有上千上萬(wàn)口人,跟一個(gè)城鎮(zhèn)一樣。如果我們按照它們的成員數(shù)量和整體形態(tài)來(lái)劃分,可以大致分為兩類:一是疏散星團(tuán);二是球狀星團(tuán)。
疏散星團(tuán)是比較松散也比較年輕的恒星聚集體,通常由十幾顆到上千顆恒星組合而成,結(jié)構(gòu)疏散,形狀也不規(guī)則。這種星團(tuán)中的主要成員是藍(lán)巨星,我們能夠觀察到的那些星團(tuán),由于多數(shù)分布于銀河系的旋臂之中,因此又被稱為銀河星團(tuán)。
銀河系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約1000多個(gè)疏散星團(tuán),它們的直徑大多都在3到30光年的范圍內(nèi)。受到星際間彌散塵埃與氣云的影響,許多遙遠(yuǎn)的星團(tuán)可能還隱匿在銀河背景中而沒(méi)有讓人發(fā)現(xiàn),即使用望遠(yuǎn)鏡,也看的模模糊糊。所以科學(xué)家們推測(cè),銀河系中的疏散星團(tuán)總數(shù)肯定非常多,大概在10萬(wàn)個(gè)以上。
最典型的疏散星團(tuán)是昴星團(tuán),它的直徑大約是13光年,擁有超過(guò)3000顆以上的恒星,是距離地球最近也是最明亮的幾個(gè)疏散星團(tuán)之一。在晴朗的夜晚,我們可以通過(guò)肉眼觀察到其中的六、七顆明亮的星星。
希臘神話中,她們是天神阿特拉斯的七個(gè)美麗女兒,因此昴星團(tuán)也被稱為七姊妹星團(tuán)。
有趣的是,由于一顆星星的亮度已經(jīng)十分灰暗,因此大多數(shù)人只能看到七顆星星中較亮的六顆。傳說(shuō),這是因?yàn)槠呓忝弥幸晃幻腥惸鹊南膳钌畹孛詰儆趬m世,最終勇敢地奔回了人間所造成的。
七姐妹星團(tuán)是一個(gè)移動(dòng)星團(tuán),周圍被一層稀薄的星云包裹著,因星云反射恒星的光能而發(fā)亮,是一個(gè)美麗的反射星云。這種星云可能是恒星形成初期所殘留的星際物質(zhì),也可能是七姐妹星團(tuán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所吸附的塵埃與氣云。
科學(xué)家們大膽估計(jì),大約6000萬(wàn)年之后,七姐妹星團(tuán)會(huì)因?yàn)樽陨淼倪\(yùn)動(dòng)而超出我們的視線之外,跑到不知道什么地方去了。再經(jīng)過(guò)10億年的時(shí)光洗禮,由于星團(tuán)結(jié)構(gòu)的過(guò)于松散,七姐妹星團(tuán)可能就會(huì)不再存在。
·天際明星隊(duì)
當(dāng)我們的地球圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的時(shí)候,整個(gè)太陽(yáng)系也在圍繞著七姐妹星團(tuán)(昴星團(tuán))公轉(zhuǎn)。這種有條不紊的各級(jí)別公轉(zhuǎn),會(huì)導(dǎo)致一種特殊的天文現(xiàn)象:
當(dāng)月球從七姐妹星團(tuán)表面經(jīng)過(guò)的時(shí)候,就會(huì)擋住人們觀看七姐妹的視線,這七個(gè)美麗仙女組成的明星隊(duì)成員會(huì)依次地在人們的視線中消失,之后再有條不紊地依次出現(xiàn)。這種模特隊(duì)表演似的天象,就是被天文愛(ài)好者們所津津樂(lè)道的“月掩”,就是月亮把明星們遮掩起來(lái)的意思。
類似的現(xiàn)象還有月掩火星、月掩木星等,行星之間也會(huì)發(fā)生行星掩星的情況。
天空中巨蟹座的方向,還有一個(gè)疏散星團(tuán),因?yàn)殚L(zhǎng)得像蜜蜂巢一樣可愛(ài),被叫做蜂巢星團(tuán)。每年3月的傍晚,巨蟹座都會(huì)升到南方天空的正中。在沒(méi)有月光的夜晚,你將會(huì)發(fā)現(xiàn),在巨蟹座的中央,有一個(gè)四顆暗星組成的四邊形結(jié)構(gòu),那便是巨蟹座的“蟹殼”。在這個(gè)“蟹殼”中,你能夠看到微弱的藍(lán)白色光點(diǎn),那就是我們美麗的蜂巢星座。
蜂巢星座可是了不起的大明星,它13光年的范圍內(nèi)有200多顆恒星,總質(zhì)量是太陽(yáng)的200多倍。它是一個(gè)大約7億年前形成的年輕星團(tuán),比七姐妹星團(tuán)與我們的距離要遠(yuǎn)得多,有577光年之遙,而且還在不斷地離我們遠(yuǎn)去。
古希臘人和羅馬人還把巨蟹座中的兩顆明星,看作是酒神狄俄尼索斯與他的守護(hù)神西勒諾斯出征泰坦時(shí)所騎的兩頭驢子,而蜂巢星團(tuán)正是兩頭驢子的食槽。
17世紀(jì)初,伽利略用自制的30倍天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了蜂巢星團(tuán)。他在日記中這樣寫道:“這個(gè)被叫做‘食槽’的星云不是一個(gè)天體,而是一個(gè)有著36顆星星的集團(tuán)。除了‘驢子’之外,我還發(fā)現(xiàn)了30多顆。”
疏散星團(tuán)都十分年輕,有些甚至還沒(méi)有地球上的巖石年代久遠(yuǎn)。比起球狀星團(tuán)來(lái),它的恒星密度也小得多。通常會(huì)有幾顆到十幾顆十分耀眼的星均勻地分布其間,遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去就像是一支形散神聚的“明星隊(duì)”。
許多疏散星團(tuán)都是移動(dòng)星團(tuán),每一個(gè)恒星都像是一個(gè)積極跑動(dòng)的足球運(yùn)動(dòng)員,而這,的確是一場(chǎng)不容錯(cuò)過(guò)的宇宙級(jí)別的足球賽。