趣味天文

前言

天文學(xué)是探討“天”的科學(xué)，這樣說(shuō)似有高深莫測(cè)之嫌而令人敬而遠(yuǎn)之，但實(shí)則不然。盡管天文學(xué)的研究對(duì)象是宇宙中的各類(lèi)天體和天象，它們絕大多數(shù)遙不可及，然并非無(wú)法細(xì)究其奧秘。歷史上的天文學(xué)大師和現(xiàn)代高新技術(shù)，已不斷揭示出宇宙天體的內(nèi)在性質(zhì)和變化規(guī)律，進(jìn)而可為己所用。如日月食和彗星回歸之類(lèi)天象的長(zhǎng)期、準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，不僅使人類(lèi)從愚昧、恐懼中得以解脫，并能免遭小天體撞擊地球可能帶來(lái)的全球性滅頂之災(zāi)。由此足見(jiàn)天文學(xué)(至少其中的部分內(nèi)容)離我們并不十分遙遠(yuǎn)。    天文學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)，無(wú)不緣自天文學(xué)家的個(gè)人興趣和由興趣而來(lái)的執(zhí)著追求。著名天文學(xué)家，如哥白尼、伽利略、開(kāi)普勒、赫歇爾和哈勃等人的杰出貢獻(xiàn)，毋庸置疑地證實(shí)了這一點(diǎn)。除有聰慧的頭腦外，他們的科學(xué)成就必來(lái)自于思考和探究，而推動(dòng)思考和探究的動(dòng)力就是興趣。因興趣獲得認(rèn)識(shí)，因認(rèn)識(shí)導(dǎo)致更高層次的興趣，許多諾貝爾獎(jiǎng)獲得者都經(jīng)歷了如此循環(huán)而攀得科學(xué)之高峰。    也許有人會(huì)說(shuō)興趣是天生的。此話雖不謬，但興趣亦可歷練和培養(yǎng)。俗話說(shuō)“外行看熱鬧，內(nèi)行看門(mén)道”。事實(shí)上，盡管“科學(xué)”二字即可引人入勝，但任何專(zhuān)業(yè)性科學(xué)研究都相當(dāng)枯燥：大量的觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，復(fù)雜的理論模型，煩瑣的數(shù)學(xué)公式，重復(fù)的或不重復(fù)的計(jì)算，最終取得的結(jié)果還不一定是成果，甚至大失所望。在這一過(guò)程中，科學(xué)家的工作動(dòng)力離不開(kāi)對(duì)科學(xué)研究的興趣。    今天，天文學(xué)的一些新成就或熱點(diǎn)已漸而深入公眾視野，黑洞、引力波、暗物質(zhì)、暗能量、引力透鏡、宇宙大爆炸等天文新名詞及相關(guān)成就，時(shí)而見(jiàn)之于各家媒體。太陽(yáng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在嗎？為避免小行星撞擊地球，人類(lèi)有何對(duì)策？什么是黑洞？暗能量乃何方神圣？大爆炸理論可信嗎？宇宙的終極歸宿又將如何？外星人在哪里？凡此種種疑問(wèn)已引起人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注。    天文學(xué)中的一些內(nèi)容聽(tīng)起來(lái)頗為有趣，這正是它常成為科幻電影的題材，并獲得高票房收入的原因。但如若沒(méi)有發(fā)自內(nèi)心的興趣和執(zhí)著追求的科學(xué)精神，天文研究可并不怎么輕松有趣，甚至頗為乏味。    本書(shū)嘗試對(duì)天文學(xué)領(lǐng)域中一些有代表性的趣味問(wèn)題及相應(yīng)的發(fā)展進(jìn)程給讀者以簡(jiǎn)要的介紹，其中包括人們?nèi)粘Ｉ钪袝?huì)遇到的若干似是而非的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。坦率地說(shuō)，要做到這一點(diǎn)頗為不易，除篇幅有限外，難點(diǎn)主要在于幾乎每個(gè)問(wèn)題都會(huì)涉及天文學(xué)科特有，而公眾并很不熟悉的諸多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。因此，力求深入淺出而“不求甚解”便是本書(shū)的行文要旨。筆者謹(jǐn)希望拙著《趣味天文》能為有興趣的讀者的天文之旅起到某種引領(lǐng)或啟示作用，而旅途之“坎坷”須得讀者自行跨越。    鑒于筆者水平有限，不妥和謬誤之處還望讀者不吝賜教。    趙君亮    2011年5月

內(nèi)容概要

《趣味天文》(作者趙君亮)是“趣味科學(xué)叢書(shū)”之一。
《趣味天文》嘗試對(duì)天文學(xué)領(lǐng)域中一些有代表性的趣味問(wèn)題及相應(yīng)的發(fā)展進(jìn)程給讀者以簡(jiǎn)要的介紹，其中包括人們?nèi)粘Ｉ钪袝?huì)遇到的若干似是而非的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。全書(shū)包括“織女星將會(huì)成為北極星”、“多姿多彩的太陽(yáng)表面活動(dòng)”、“從諸葛亮之死談起”等內(nèi)容。

書(shū)籍目錄

地球、月球和太陽(yáng)
地球形狀像梨嗎
如果地球不是斜著轉(zhuǎn)
眼見(jiàn)未必為實(shí)
斗轉(zhuǎn)星移為何因
織女星將會(huì)成為北極星
過(guò)去的一年曾有400天
彎月的學(xué)問(wèn)
時(shí)大時(shí)小的月球
躲躲閃閃的月球背面
月球上的天象
月球可能是撞出來(lái)的
藥劑師的重要發(fā)現(xiàn)
多姿多彩的太陽(yáng)表面活動(dòng)
日食或是地球人獨(dú)具的天象奇觀
難以覺(jué)察的半影月食
“迷你型”日食
恐龍滅絕與地球?yàn)?zāi)變
地球的滅頂之災(zāi)
太陽(yáng)系
年輕科學(xué)家的高風(fēng)亮節(jié)
冥王星怎么了
行星圓舞曲
實(shí)踐檢驗(yàn)理論
追捕天空逃亡者
天文版“守株待兔”
從諸葛亮之死談起
不可奢望的流星雨奇觀
掃帚星決非人事之兇兆
科學(xué)的勝利
看得見(jiàn)的烏有
太陽(yáng)系內(nèi)衛(wèi)星知多少
行星環(huán)和天上“牧羊人”
天地大沖撞
肇事者的源頭
從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演變
恒星和銀河系
滿天星斗知多少
劃分天界的歷史
為星星取名
天上“多胞胎”
亮星未必“瓦數(shù)”高
曹沖稱象與恒星質(zhì)量
貌不出眾而大小懸殊
顏色的奧秘
恒星并非恒定不動(dòng)
“脾氣”欠佳的恒星
量天標(biāo)尺
頂級(jí)恒星災(zāi)變
白矮星的發(fā)現(xiàn)
原子彈和中子星
太空中最自私的怪物
“半拉子”恒星
上海銀河賓館的譯名之誤
頗為復(fù)雜的地球運(yùn)動(dòng)
銀河系中心在哪里
絢麗多姿的星云
星系和宇宙學(xué)
麥哲倫的天文發(fā)現(xiàn)
仙女星云本質(zhì)之爭(zhēng)
河外星系花樣十足
形態(tài)詭異的星系
星系也會(huì)“打架”
似星非星為何物
能源之謎
空中透鏡
伽馬射線暴真相難明
從“天圓地方”到現(xiàn)代
宇宙論
托勒密功不可沒(méi)
證明日心說(shuō)
宇宙大爆炸不具有殺傷力
佐證與異見(jiàn)
海綿狀宇宙
宇宙向何處去
看不見(jiàn)的物質(zhì)
玄乎暗能量
天文數(shù)字未必都很大
望遠(yuǎn)鏡與空間探測(cè)
伽利略并非望遠(yuǎn)鏡發(fā)明人
反射望遠(yuǎn)鏡后來(lái)居上
并無(wú)止境的追求
望遠(yuǎn)鏡巨無(wú)霸
傾聽(tīng)太空無(wú)線電信號(hào)
大氣層的搗亂
望遠(yuǎn)鏡紛紛上天
“四大天王”亮相
去月球上觀天
引力波探測(cè)
離開(kāi)人類(lèi)的搖籃
時(shí)間與歷法
時(shí)間難以下定義
北京時(shí)間和“北京的”時(shí)間
《80天環(huán)繞地球》和福克紳士
1分鐘有時(shí)會(huì)有61秒
重賞之下自有勇夫
投票與交易
世界名臺(tái)浮沉記
非陰非陽(yáng)的中國(guó)農(nóng)歷
善戰(zhàn)而不知?jiǎng)偃盏墓帕_馬人
公歷的誕生
公元紀(jì)年的由來(lái)
改歷疑難
農(nóng)歷閏月僅含一個(gè)節(jié)氣
為何不見(jiàn)“閏春節(jié)”
年齡計(jì)算與生肖迷信
黃道并無(wú)吉日
探索外星生命
理性思考UFO現(xiàn)象
另類(lèi)生命起源觀
敢問(wèn)外星人在何方
從宇宙時(shí)間尺度看生命
進(jìn)化
轟動(dòng)一時(shí)的火星運(yùn)河
地球人渴望找到外星伙伴
“地球人名片”與“地球之音”
探測(cè)外星行星之路
地球不會(huì)孤獨(dú)

章節(jié)摘錄

比較嚴(yán)格地說(shuō)，地球是一個(gè)略微“壓扁”了的旋轉(zhuǎn)橢球體：赤道半徑約為6 378公里，兩極方向略扁，極向半徑6 357公里，兩者相差21公里。這種形狀是由地球誕生初期的狀態(tài)所決定的：一個(gè)有自轉(zhuǎn)的物體，只要它不是理想的剛體，那么最終必然形成扁狀旋轉(zhuǎn)橢球體。不過(guò)，這21公里的差異在上面那幅圖上也就是很不起眼的0．3毫米。    說(shuō)得更嚴(yán)格一點(diǎn)，地球赤道也不是圓，而是一個(gè)橢圓，地球是一個(gè)三軸橢球體。精確的大地測(cè)量還表明，地球南北半球并不對(duì)稱，南極向外凸出約10米，北極向內(nèi)凹進(jìn)約30米。于是有人說(shuō)地球具有梨狀的外形，這個(gè)“梨子”的端部就在地球的北極。不過(guò)，這一凸一凹也就差了40米(0．04公里)左右，僅為地球半徑的百萬(wàn)分之六。在前面那幅圖上，40米僅相當(dāng)于0．0006毫米，即使用100倍的放大鏡，人眼也完全看不出來(lái)?？梢?jiàn)，說(shuō)地球像個(gè)“梨”實(shí)在是名不符實(shí)，即使說(shuō)它只有理論上的含義也太過(guò)勉強(qiáng)。    總而言之，用“地球”來(lái)稱呼人類(lèi)棲居的家園實(shí)在是很確切的。    那么，人們能否真切地感受到地球確是一個(gè)圓球呢？    1519-1522年間，葡萄牙航海探險(xiǎn)家麥哲倫所率領(lǐng)的船隊(duì)，完成了人類(lèi)歷史上首次環(huán)球航行。人們常說(shuō)麥哲倫船隊(duì)環(huán)球航行的成功，證明了地球是圓球形的，世界各地的海洋是連成一體的。其實(shí)，環(huán)球航行的成功并沒(méi)有證明地球必然具有圓球形，因?yàn)槟呐碌厍蛉绱蠖夏菢痈静皇且粋€(gè)圓球，但只要海洋能連成一體，麥哲倫船隊(duì)最終還是能繞這個(gè)“冬瓜地球”轉(zhuǎn)一圈回到出發(fā)地。    其他一些實(shí)測(cè)上的感受同樣不能證明地球必定是一個(gè)圓球。舉例說(shuō)，人們?cè)诤＿吿魍h(yuǎn)方歸來(lái)的漁船時(shí)，總是先看到船的上部，如桅桿頂端，然后看到桅桿的下部，最后才能看到船身。此類(lèi)觀測(cè)事實(shí)只能說(shuō)明地球表面是一種向外凸的曲面，而并非一定是圓球面。相比之下，早期亞里士多德認(rèn)識(shí)到用月食景象來(lái)證明地球是個(gè)圓球則顯得更具說(shuō)服力，因?yàn)槿绻恳淮卧率嘲l(fā)生時(shí)地球的影子都是一個(gè)圓或圓的一部分，那么對(duì)這一觀測(cè)事實(shí)用圓球形的地球來(lái)加以解釋顯然最為合理和自然。    盡管今天的大地測(cè)量可以嚴(yán)格證明地球是一個(gè)球，甚至在更高精度上是一個(gè)扁旋轉(zhuǎn)橢球體或者三軸橢球體，但因?qū)I(yè)所限還是很難向公眾解釋清楚。    現(xiàn)代空間科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使這一難題迎刃而解。人造衛(wèi)星上天，特別是實(shí)現(xiàn)了宇航員漫游太空之后，人們從幾萬(wàn)公里高空，或者從月亮上遙望自己的故鄉(xiāng)——地球，拍攝了許多精美的地球照片，地球的全貌一覽無(wú)遺，從而充分證明地球確是一個(gè)幾近完美的圓球。    眾所周知，地球以一年為周期繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軌道面稱為黃道面。除公轉(zhuǎn)外，地球自身還繞軸自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)軸與黃道面交66°33’角，或者說(shuō)地球赤道面與黃道面交23°27’角，這就是黃赤交角，而黃赤交角的存在說(shuō)明地球在“斜”著自轉(zhuǎn)。    由于公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和黃赤交角的存在，地球上同一地方在一年中不同日期所接受到的太陽(yáng)光能量是不同的，甚至可相差很大，從而造成四季氣候的交替變化。不過(guò)，總的來(lái)看只有在中緯度，即溫帶地區(qū)才會(huì)表現(xiàn)出明顯的四季變化，如中國(guó)的情況就是如此。赤道附近的熱帶區(qū)，一年四季總是非常炎熱；相反，南北極地區(qū)則終年冰天雪地。    地球自轉(zhuǎn)軸傾斜還有另外一個(gè)效應(yīng)，那就是地球上不同緯度地區(qū)在不同季節(jié)、不同日期晝夜長(zhǎng)度的周期性變化。以北半球?yàn)槔奶欤酵狈桨滋煸介L(zhǎng)而夜晚越短，北極圈以內(nèi)有些日子會(huì)出現(xiàn)白夜現(xiàn)象——夜晚天空仍然相當(dāng)明亮，且緯度越高出現(xiàn)白夜的天數(shù)越多。冬天恰恰相反，緯度越高白天越短，黑夜越長(zhǎng)。極端情況出現(xiàn)在北極，一年中差不多有半年是白天，另外半年為黑夜。在南半球，不向地方晝夜長(zhǎng)度的變化規(guī)律與北半球恰好相反。正因?yàn)槿绱?，中?guó)南極考察隊(duì)總是選在冬初(比如11月)出發(fā)，那時(shí)南極地區(qū)處于半年白天期。    要是地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面相垂直，即黃赤交角為零，地球上會(huì)出現(xiàn)什么樣的情況呢？  首先，地球上任何緯度地方，每年365日近乎天天晝夜平分，不過(guò)因大氣折射的原因，使太陽(yáng)位置略有抬高，白天總會(huì)比夜晚略長(zhǎng)一些；同時(shí)，緯度越高正午太陽(yáng)的高度越低。北半球夏季晝長(zhǎng)夜短、冬季晝短夜長(zhǎng)的現(xiàn)象不見(jiàn)了，北極圈內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)白夜現(xiàn)象，即使在兩極地區(qū)也是如此——一年四季、一天24小時(shí)，太陽(yáng)始終在地平線附近徘徊。    黃赤交角為零的另一個(gè)效應(yīng)是，地球上任何地方都不會(huì)出現(xiàn)春夏秋冬四季交替的規(guī)律性變化，四季消失了。在同緯度地區(qū)，全年氣候不會(huì)有明顯差異。赤道地區(qū)白天終年烈日當(dāng)頭照，天氣會(huì)變得更為酷熱。兩極地區(qū)冰天雪地景觀全年不變，冰山應(yīng)該比現(xiàn)在難以融化。對(duì)于極地考察人員來(lái)說(shuō)，生活和工作所面臨的困難也許就更大了，他們無(wú)法選擇所謂極地的“夏天”，即溫度相對(duì)較高、氣候條件相對(duì)較好的半年白天期赴極地考察。在中緯度地區(qū)，全年365日的天氣狀況(包括溫度、濕度等)不會(huì)有現(xiàn)在那么明顯的差別，也許就像現(xiàn)在的春秋天一樣，人們會(huì)因此而感到非常舒適。    除上述全球性氣候狀況外，局部環(huán)境的影響依然存在。如在同樣日照條件下，大陸和海洋對(duì)熱量的吸收和釋放情況必有較大的不同，大陸性氣候和海洋性氣候在晝夜溫度變化和濕度上的差異仍然會(huì)存在。還有，不同緯度地區(qū)的氣溫差異仍然存在，或者說(shuō)全球仍可大致劃分為熱帶、溫帶和寒帶。因此，北方冷空氣依然會(huì)不時(shí)南下，副熱帶高壓也會(huì)時(shí)而北抬，不過(guò)這種冷、熱空氣擴(kuò)散的影響可能沒(méi)有現(xiàn)在那樣明顯。P4-7

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