探奇攬勝九重天

內(nèi)容概要

本書(shū)以生動(dòng)的語(yǔ)言向讀者介紹了地球物理和空間科學(xué)技術(shù)的初步知識(shí)。內(nèi)容涉及到地球的結(jié)構(gòu)及外層空間，地球在太陽(yáng)系及宇宙中的地位，以及人類從地球家園出發(fā)，利用日新月異的空間科學(xué)技術(shù)在浩瀚深邃的宇宙中控奇攬勝的奮斗足跡與輝粕成就。
    本書(shū)內(nèi)容深入淺出、通俗易懂，可供具有高中以上文化程度的讀者閱讀，是一相普及航天科學(xué)知識(shí)的理想讀物。

書(shū)籍目錄

人類家園通廣宇——從地球到宇宙太空  一、地球——人在的家園  二、太空——人類未來(lái)的家園蘋果落地求真謗——太空飛原理  一、牛頓第一、第二定律  二、圓周運(yùn)動(dòng)  三、萬(wàn)有引力  四、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）  五、第二宇宙速度（逃逸速度）  六、第三宇宙速度（逃離太陽(yáng)系的速度）  七、人造地于是衛(wèi)星是軌道和攝動(dòng)  八、星際旅行的軌道  十、齊氏公式  十一、超重和失重  十二、牛頓定律的適用范圍和局限性  十三、牛頓生平簡(jiǎn)介航天進(jìn)步憶選驅(qū)——航空航天史話  一、航空史話  二、航天史話  三、航天巨星衛(wèi)星技術(shù)百花艷——群星燦爛照人間  一、通信衛(wèi)星  二、氣象衛(wèi)星  三、地球資源衛(wèi)星  四、導(dǎo)航衛(wèi)星  五、軍事衛(wèi)星  六、天文衛(wèi)星載人航天路迢迢——壯志凌云沖九天  一、載人飛船揚(yáng)帆啟航  二、阿波羅登月  三、航天飛機(jī)與空天飛機(jī)  四、載人空間站一花引來(lái)萬(wàn)花開(kāi)——科學(xué)技術(shù)相關(guān)聯(lián)  一、空間天文學(xué)  二、宇宙高能物理實(shí)——阿爾法磁譜議  三、航天醫(yī)學(xué)  四、空間制藥技術(shù)  五、空間材料科學(xué)  六、空間太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)技術(shù)  七、人工智能技術(shù)……星海浩覓知音——探索地外生命和地外文明無(wú)限風(fēng)光在明天——展望未來(lái)

章節(jié)摘錄

書(shū)摘    恒星所以為“恒”，是由于古人認(rèn)為它們是不動(dòng)的，事實(shí)上它們都在動(dòng)，只是它們離我們太遠(yuǎn)不易覺(jué)察罷了。例如織女星距我們有26-5光年遠(yuǎn)，它的運(yùn)行速度是每秒100公里，若在空中的方位改變一度，則需1400年，恐怕幾代人憑肉眼都難以觀察它的位置發(fā)生了變化。有半數(shù)的恒星很孤獨(dú)，單個(gè)兒地存在于廣袤的宇宙中，比如我們的太陽(yáng)雖有行星環(huán)繞，卻沒(méi)有恒星為伴。余下的一半中有213的恒星是出雙人對(duì)，相互吸引，相互旋繞，甚至可以進(jìn)行物資交換，我們稱它們?yōu)殡p星。剩下的則三五成群的在一起，為三合星或五合星，若十個(gè)以上的恒星聚合在一起就構(gòu)成星團(tuán)了。    銀河系中除去構(gòu)成它的細(xì)胞——恒星及其組合之外，還有星云和星際物質(zhì)，它們的成分也基本上是3／4的氫，1／4的氦，它們既是構(gòu)成恒星的原料又是恒星爆發(fā)時(shí)拋灑的材料。特別值得一提的是，20世紀(jì)60年代以來(lái)，人們?cè)谛请H物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種有機(jī)分子，例如羥基、氨、甲醛和甲醇，它們?cè)谧贤饩€的照耀下可以合成為十幾種氨基酸，而氨基酸是組成生命的基本單位——蛋白質(zhì)、核酸的主要原料。因此這一發(fā)現(xiàn)對(duì)生命起源的研究有著重要意義。    現(xiàn)在應(yīng)該介紹一下銀河系了。在夏季晴朗的晚上，北半球的人們可以看見(jiàn)一條白茫茫的光帶從東北地平線向上延伸，越過(guò)頭頂消失在西南地平線上，人們管它叫作銀河。牛郎星位于它的東岸，織女星位于它的西岸。牛郎與織女的故事世世代代流傳至今，可惜的是我們的老前輩做了喬太守，亂點(diǎn)了鴛鴦譜，它們不是一對(duì)雙星。這條銀河是由1500億顆恒星組成，它們集中在一個(gè)平面附近，這個(gè)平面叫銀道面。銀道面與地球赤道平面有62度的夾角，可以把銀河想象為銀道面與天球的交線。而天球是以地心為心，無(wú)窮大為半徑的球。圖1-9是銀河系的側(cè)影，鐵餅狀的銀盤集中了銀河系的大部分恒星，直徑為8萬(wàn)光年，其內(nèi)有一個(gè)直徑為一萬(wàn)光年的更密集的核球，核球的心是高度密集的銀核。銀盤的對(duì)稱面就是銀道面，核球的直徑基本上代表了銀盤的厚度，即銀盤的厚度約一萬(wàn)光年。圖1-10是銀河系的俯視圖，銀盤內(nèi)分布著螺旋形的四個(gè)條帶，稱為旋臂。這就是說(shuō)恒星不是均勻地分布在銀盤上，也不是簡(jiǎn)單地內(nèi)密外疏，而是密集在旋臂附近。太陽(yáng)在一條銀臂附近，距銀核3萬(wàn)3千光年。在太陽(yáng)附近銀盤厚度只有3千光年，而太陽(yáng)到銀道面的距離僅有26光年，可近似地認(rèn)為太陽(yáng)位于銀道面上。銀河系的總質(zhì)量是太陽(yáng)的1．4×10十一次方倍。銀河系中的天體都圍繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸垂直銀道面。太陽(yáng)及其附近的恒星旋轉(zhuǎn)的線速度是每秒250公里。轉(zhuǎn)一周要2．5億年，稱為一個(gè)宇宙年。一萬(wàn)年前，太陽(yáng)位于一條銀臂上，但不是固定地位于這條銀臂上，當(dāng)恒星來(lái)到密度較大的旋臂時(shí)，因局部引力的作用而速度放慢，反過(guò)來(lái)，減速也必然導(dǎo)致恒星密集，旋臂以穩(wěn)定的圖案在旋轉(zhuǎn)，一批又一批的恒星在這兒減速、密集，穿出該區(qū)后又各自奔去，我們的太陽(yáng)剛剛從一條銀臂中穿出來(lái)。我們可以把這類運(yùn)動(dòng)想象為勻速運(yùn)動(dòng)之外再疊加一個(gè)波動(dòng)，旋臂處好像是縱波的密集點(diǎn)，旋臂之外好像是縱波的稀疏點(diǎn)。密集點(diǎn)和稀疏點(diǎn)的位置隨著時(shí)間的推移在空間移動(dòng)。旋臂處物質(zhì)密集是恒星的孕育之地，藍(lán)巨星等最年輕的恒星基本上分布在旋臂上。銀河系除了自轉(zhuǎn)外，作為一個(gè)整體，它帶領(lǐng)著所有的成員以每秒214公里的速度朝麒麟座飛去。    龐大的銀河系是一個(gè)永恒運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)世界，太陽(yáng)是銀河系1500億顆恒星中的普通一員。4．總星系    我們稱太空中云霧狀的物質(zhì)為星云，事實(shí)上星云分為真星云和假星云。真星云是由氣體和塵埃組成，而假星云是指那些離我們太遠(yuǎn)模模糊糊地連成一片的眾多恒星，人們誤認(rèn)為它們是云。起初，伽利略用小望遠(yuǎn)鏡把銀河的云霧分解為恒星，1924年，哈勃用新的大望遠(yuǎn)鏡辨別出銀河系之外的仙女座大星云的邊緣物質(zhì)是恒星天體。目前我們認(rèn)為宇宙中存在千億個(gè)恒星系，我們的銀河系是千億個(gè)恒星系中的一員。    恒星系主要分成三種類型，橢圓星系、旋渦星系和不規(guī)則星系。橢圓星系的形狀呈橢球形，它起源于密度大，旋轉(zhuǎn)速度小的星云。這類星系占總星系的17％。旋渦星系的形狀呈扁圓形，像一個(gè)鐵餅，有幾個(gè)旋臂，沿著同一方向捻動(dòng)。這就是銀河系的外觀，但這個(gè)圖像不是來(lái)自銀河系的真實(shí)寫(xiě)照，“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”，而是距我們220萬(wàn)光年的同是旋渦星系的仙女座大星云給予我們的啟示。仙女座大星云的特征和我們從內(nèi)部推斷的銀河系特征相似，那么由仙女座大星云的外形就可以推斷銀河系的外貌了。旋渦星系是由密度小，旋轉(zhuǎn)速度大的星云演化而來(lái)，較大的離心力把它壓為扁平狀，盤內(nèi)密度的不均勻逐步形成了旋臂。旋渦星系包括它的極端形式棒旋星系占總星系的80％，不規(guī)則星系則占3％。    星系也有搞小集團(tuán)“拉幫結(jié)派”的傾向，有的組成為雙星系或多重星系，大于100個(gè)星系的集團(tuán)叫做星系團(tuán)或星系群。銀河系與大麥哲侖星云和小麥哲侖星云組成了三重星系，這個(gè)三重星系又與仙女座大星云等40個(gè)星系組成了星系群。仙女座大星云、大麥哲侖星云和小麥哲侖星云都不是真實(shí)意義的星云，早年科技水平有限，真假混淆，把這些與銀河系同等地位的恒星系叫為星云了。由于銀河系所在的星系群就是我們地球所在的星系群，根據(jù)“本位主義”的原則，我們稱之為本星系群。比星系團(tuán)或星系群更高一層的組織是超星系團(tuán)，本星系群所在的超星系團(tuán)叫本超星系團(tuán)。目前我們認(rèn)為宇宙到處分布著巨大的泡沫狀空洞，星系團(tuán)和星系分布在泡沫壁上。我們把迄今為止我們的各種觸角所能觸及的范圍稱之為總星系。那么由大到小是，總星系→本超星系團(tuán)→本星系群→銀河系→太陽(yáng)系→地球。    隨著科技的發(fā)展，人們的視野不斷地?cái)U(kuò)大，總星系的范圍也越來(lái)越大，而作為歷史的追溯也越發(fā)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。目前，人們認(rèn)為總星系的范圍可能是100、150或200億光年，那么宇宙的歷史相應(yīng)地就是100、150或200億年。1929年由紅移現(xiàn)象哈勃得出宇宙不斷膨脹的結(jié)論。1927年，比利時(shí)的天文學(xué)家萊美卓提出宇宙蛋劇烈爆炸而產(chǎn)生了宇宙，美籍俄羅斯天文學(xué)家蓋莫夫稱之為大爆炸，并且預(yù)言我們可以探測(cè)到大爆炸產(chǎn)生的微波，1964年這個(gè)預(yù)言得到證實(shí)。這里有一個(gè)有趣但有悖于常理的現(xiàn)象。平時(shí)如果是東邊打雷，閃電則以光速，雷聲以聲速?gòu)臇|邊傳來(lái)，如果西邊打雷，閃電和雷聲都從西邊傳來(lái)，可是我們無(wú)論從哪個(gè)方向看，都會(huì)在上百億光年遠(yuǎn)的地方看見(jiàn)大爆炸的景象，好像有一個(gè)螺旋狀的軌道把我們的視線都引導(dǎo)到那一點(diǎn)，我們稱之為時(shí)間隧道。今后，宇宙是不斷地膨脹下去，還是膨脹到一定程度就開(kāi)始收縮呢?這取決于宇宙的密度，若密度超過(guò)一個(gè)臨界值，它就可以收縮，否則，它將永不休止的膨脹下去。然而要測(cè)定這個(gè)密度值并不容易，這涉及到物理學(xué)的量子世界，目前尚無(wú)定論。    宇宙中除了地球之外是否有類似人類的生命存在?當(dāng)?shù)厍虿贿m合人類生存時(shí)，我們把家能搬哪里?恒星太熱，我們受不了，我們只能打行星的主意，太陽(yáng)系中的行星條件又太惡劣，有的缺氧氣，有的缺水，有的太冷，有的太熱。而最近的比鄰星相距4．22光年，還不知它是否有與地球條件相似的行星。按常理說(shuō)，我們的地球不可能是若大宇宙中的唯一，總會(huì)有條件相同的吧!不過(guò)，我們不想操這個(gè)心了，兒孫自有兒孫福，他們是會(huì)為自己找個(gè)舒適的家的。    ……

媒體關(guān)注與評(píng)論

序世界的變化，日新月異，目不暇接；中國(guó)的發(fā)展，滾滾向前，勢(shì)不可擋。在北京大學(xué)百年校慶盛典上，江澤民同志深刻指出：當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，知識(shí)經(jīng)濟(jì)已見(jiàn)端倪，國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。其中，科技的競(jìng)爭(zhēng)，特別是高科技的競(jìng)爭(zhēng)是關(guān)鍵，是要害；而人才的競(jìng)爭(zhēng)，特別是人才素質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)是基礎(chǔ)，是根本。求本之長(zhǎng)，必固其根本，欲廈之高，必牢其基礎(chǔ)，這是常識(shí)。    “科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”這一深刻論斷，充分表明了大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)的重要性與迫切性。沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)，一打就垮，永遠(yuǎn)受制于人，受人宰割。歷史的教訓(xùn)，我們能忘記嗎?“科學(xué)技術(shù)是精神文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)”這一卓越見(jiàn)解，有力揭示了大力普及科學(xué)技術(shù)的重要性與迫切性。普及科學(xué)技術(shù)，就是要普及科技知識(shí)，傳播科學(xué)思想，推廣科學(xué)方法，堅(jiān)持科學(xué)精神的求真求實(shí)的人文本質(zhì)，發(fā)掘科學(xué)中的豐富的人文內(nèi)涵。特別是弘揚(yáng)科學(xué)與人文相融合的精神，發(fā)揮人作為萬(wàn)物之靈的為真理而斗爭(zhēng)的能動(dòng)性，總之，就是要提高國(guó)民素質(zhì)。沒(méi)有優(yōu)秀素質(zhì)，沒(méi)有民族精神，一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族，就會(huì)異化，就會(huì)走邪，就會(huì)不打自垮，寧愿受人宰割，自甘為人奴隸。    緣于此，在湖北省新聞出版局領(lǐng)導(dǎo)與組織下，我們參加了“提高國(guó)民索質(zhì)系列叢書(shū)”的組織、編寫(xiě)與出版工作，承擔(dān)了科技素質(zhì)教育這一部分。考慮到高科技的發(fā)展是當(dāng)今世界關(guān)注的焦點(diǎn)，而西方的“經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織”(OECD)將高科技劃為8個(gè)方面：信息、能源、材料、生命、環(huán)境、空間、海洋以及軟科技；同時(shí)考慮到基礎(chǔ)科學(xué)的重要，如同江澤民同志所講，“基礎(chǔ)研究是科學(xué)之本和技術(shù)之源”，因此，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)這些基礎(chǔ)科學(xué)應(yīng)該涉及；還考慮到世界各主要國(guó)家都極為重視“先進(jìn)制造技術(shù)”，沒(méi)有制造及其進(jìn)步，也就沒(méi)有生產(chǎn)資料、消費(fèi)資料、一切技術(shù)手段及其進(jìn)步，因此，“先進(jìn)制造技術(shù)”也應(yīng)該涉及?；谶@些考慮，我們這套《科技素質(zhì)教育叢書(shū)》，就包含了以下8個(gè)內(nèi)容：基礎(chǔ)科學(xué)、信息、材料、能源、空間、海洋、生命與環(huán)境、先進(jìn)制造。    目前，“科教興國(guó)”作為我國(guó)發(fā)展的重要戰(zhàn)略而提出、而實(shí)施、而不斷加強(qiáng)。1999年12月14日至15日，我國(guó)召開(kāi)了“第二次全國(guó)科普工作會(huì)議。江澤民同志在賀信中作了重要指標(biāo)，李嵐清同志在會(huì)議上作了重要講話?？破展ぷ魇恰翱平膛d國(guó)”的重要內(nèi)容，科學(xué)技術(shù)為億萬(wàn)人民所掌握就能成為社會(huì)進(jìn)步的巨大力量。在“科學(xué)的春天”陽(yáng)光照耀下，科普系列書(shū)籍百花齊放，爭(zhēng)芳斗艷，各顯特色，各有千秋。我們這套《科技素質(zhì)教育叢書(shū)》主要考慮到：一要重視發(fā)掘科技的人文內(nèi)涵，力求科學(xué)與人文的交融；二要抓住重點(diǎn)，抓住范例，展開(kāi)論述；三是主要面向高中文化程度以上的讀者。當(dāng)然，這只是一個(gè)設(shè)想與努力，這一設(shè)想與努力的實(shí)現(xiàn)還有待于不斷地對(duì)編寫(xiě)內(nèi)容進(jìn)行增、刪、改，不斷地完善所編寫(xiě)的內(nèi)容。在此，我們應(yīng)感謝湖北省新聞出版局邱久欽局長(zhǎng)和圖書(shū)處同志給予的關(guān)心與支持!感謝作者的共同努力與辛勤勞動(dòng)!感謝華中理工大學(xué)出版社的大力支持。    我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)高潮洶涌澎湃，已奔入新世紀(jì)、新千年，我們的社會(huì)主義祖國(guó)一定要在本世紀(jì)中葉達(dá)到鄧小平同志所指出的第三步戰(zhàn)略目標(biāo)，我們要以大無(wú)畏的勇氣，面對(duì)困難，抓緊機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，排除萬(wàn)難，去爭(zhēng)取勝利。我們?cè)冈谶@一偉大的時(shí)代中，為提高國(guó)民素質(zhì)而盡到我們綿薄之力。    人孰無(wú)過(guò)?思孰無(wú)誤?文孰無(wú)訛?書(shū)孰無(wú)錯(cuò)?書(shū)中的錯(cuò)誤與不妥之處必然存在，愿讀者及時(shí)告知，不吝指教?！皣缕澍Q矣，求其友聲?！边@是我們虔誠(chéng)的心愿。    謹(jǐn)為之序，聊達(dá)心情于萬(wàn)一。                                                   中國(guó)科學(xué)學(xué)院院士 楊叔子                                                   華中理工大學(xué)教授                                                                      2000年1月

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