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第4章 璀璨的宇宙星空(1)

彗星来自何处

彗星是宇宙天体中的“流浪汉”,它不是每年每天都能见到的天体,彗星分周期彗星和非周期彗星两种,即使是周期彗星的周期也不一样,有的几年回归一次,有的几十年回归一次,有的上百年和上千年回归一次。还有的非周期彗星是一去不复返。周期彗星的运行轨迹多是椭圆形和抛物线状;而非周期彗星的轨迹是开放型和双曲线状。这种运行轨道是受天体间万有引力作用所致。

在行星的摄动下,有的周期彗星变为非周期彗星;反之,有的非周期彗星也可变为周期彗星。

如果彗星的寿命真的十分短暂,而且它们的命运只能是四分五裂,形成大量的宇宙尘埃而最终步入消亡,那为什么直至今日,仍有大量的彗星遨游于天际中呢?

为什么在太阳系形成至今的46亿年的漫长岁月里,彗星仍未消失殆尽呢?

上述问题的答案只可能有两个:其一,彗星形成的速度与其消亡的速度是同样迅速的;其二,宇宙中的彗星实在是太多了,即使在46亿年后的今天仍未全部消失。不过第一种可能性成立的理由并不充分,因为天文学家们至今也未能发现彗星仍在形成的证据。

看来,我们只能从第二种可能性入手,丹麦天文学家詹·汉德瑞克·奥特于1950年指出:当太阳系形成之时,由于它的中心产生的引力无法充分束缚其最外部大量的宇宙尘埃和气体星云等原始物质。因此这些物质未能形成整个聚合过程中产物的一部分,在这种聚合过程的初期,上述物质仍处于原始位置,并因受到的压迫较轻而形成1000亿块左右的冰态物质。这种云系虽然远离行星系,但仍受太阳吸引力的控制,人们称之为“奥特云”。至今还没人见过这些云系,但到目前为止,这仅仅解释了彗星现在存在的原因。

很显然,彗星可能存在于上述云系中,这些彗星以极缓慢而固定的速度绕太阳旋转,其运行周期达数百万年,不过,在某种时候,由于彼此间的碰撞或其他恒星的吸引,彗星的运行将发生改变。在某些情况下,其公转速度加快,此时,公转轨道半径必将加大,并最终永远脱离太阳系;反之,公转速度也可能减缓,此时,彗星将向太阳系中心靠拢。在这种情况下,彗星将以一种极为绚丽的形象出现在地球上空,从此它将以新轨迹运行(除非这一轨迹再次因星体间的碰撞而改变),并最终步入消亡。

奥特断定在太阳系存在的岁月里,有20%的彗星已经飘逸到太阳系以外或已坠入太阳而消亡了,不过,仍将有80%的彗星以其原有的姿态遨游于太空之中。

彗星起源的第二种假说认为彗星来自太阳系边缘的彗星带。

这种学说认为太阳系边缘有个彗星带,那里大约有100亿颗彗星,它们可能是在50亿年前由天王星、海王星和冥王星形成时剩下的物质云形成的,并定期地向太阳系内部飞来。

当它们从大行星附近飞过时,由于行星引力作用,轨道受到摄动,于是轨道变成椭圆形,成了周期彗星。因此,它也就成为太阳系的固定成员了。如哈雷彗星,它就是椭圆形轨道,周期为76年,周期性地回归太阳系。这种说法实际上是“俘获”说。

第三种假说认为,彗星可能来自木星喷发物。

这种假说认为大多数周期彗星的轨道远日点都在离木星轨道的不远处,由此可推测彗星很可能是由木星内部向外喷发一些物质而形成的。彗星的化学成分确实也与木星大气成分相近,这一点支持了喷发说。要想喷发,必须达到60千米/秒的速度才可能使喷发物摆脱木星引力而飞向太阳系的轨道。但这一速度对木星上的温度来说,又似乎很困难。所以此假说是否站得住脚,还待更多证据来证实。

还有一种更离奇的学说认为太阳有一颗姐妹星,叫复仇星。复仇星在绕太阳旋转的轨道上周期性地把致命的彗星释放到地球上,使地球上扬起弥漫持久的尘埃,环境发生剧烈变动,致使生物从地球上消亡。每隔2600万年复仇星离太阳最近时,引力使彗星从奥尔特云中飞出,其中一部分便飞到地球大气层中。

至于复仇星的来历,有人认为它与太阳同期形成;有人认为它是后来被太阳俘获的。当它闯入太阳系时,可能挤走了某颗行星,并由于摄动力而引起地球上的一场大浩劫。至于复仇星是否存在?它是一颗恒星还是一颗行星?还是一颗黑星(黑洞)?到目前还一无所知,什么也没观测到。所以关于彗星的来源问题,目前仍处于假说研究证实阶段,最后打开彗星之谜的金钥匙还没有拿到手。

水星探秘

在肉眼能看到的五大行星中,水星是最难以捉摸的。因为它离太阳最近躲藏在强烈的阳光里,难以一睹它的容貌。就连鼎鼎大名的天文学家哥白尼,也因没有看到过水星而终身遗憾。但是在机会碰巧的情况下,水星会从太阳面前经过。这时,人们可以看见在明亮的太阳圆盘背景上出现了一个小圆点,那就是水星,这种现象叫做“水星凌日”。上两次看到的“水星凌日”是发生在1986年11月13日和1993年11月6日中午前后。

水星凌日时,水星在太阳明亮的背影上呈现一个黑点,仔细观察会看到水星的边缘异常清楚,这说明在水星上是没有大气的。

由于水星离太阳比地球近得多,只有日地距离的一半不到,所以在水星上看太阳就比地球上看到的大得多,当然也更耀眼。更为奇特的是,因为水星上没有大气,所以可以看到星星和太阳同时在天空中闪耀。

在太阳系的八大行星中,水星获得了几个“最”的纪录:

(1)水星和太阳的平均距离为5790万千米,约为日地距离的0.387倍,是距离太阳最近的行星,到目前为止还没有发现有比水星更接近太阳的行星。

(2)水星离太阳最近,所以受到太阳的引力也最大,因此它在轨道上跑得比任何行星都快,轨道速度为每秒钟48千米,比地球的轨道速度快18千米。

这样快的速度,只用15分钟就能环绕地球一周。

(3)水星“年”是太阳系中最短的。它绕太阳公转1周只有88天,还不到地球上的3个月。在希腊神话中水星被比作脚穿飞鞋,手持魔杖的使者。

(4)水星距离太阳非常近,又没有大气来调节,在太阳的烘烤下,向阳面的温度最高时可达430益,而背阴面的温度则低到-160益,真是一个处于火与冰之间的世界!昼夜温差近600益,夺得行星表面温差最大的冠军当之无愧。

(5)在太阳系的行星中,水星“年”时间最短,但水星“日”却比别的行星长,在水星上的一天(水星自转一周)将近是地球上的两个月(为58.65个地球日)。在水星的一年里,只能看到两次日出和两次日落,那里的“一天半”

就是“一年”。

为了揭开水星之谜,美国宇航局在1973年11月3日发射了“水手10号”行星探测器,前往探测金星(1974年2月5日)和水星(1974年3月29日)。

“水手10号”在日心椭圆轨道上和水星有两次较远距离的相遇,拍摄了第一批水星表面大量坑穴的照片。从此水星表面的真面目被逐渐地揭开了。

1974年3月,“水手10号”行星探测器从相距20万千米处拍下了水星的近距离照片,粗略看去很容易和月球照片相混淆,但仔细去看,水星表面的坑穴比月球上的环形山更多、更密,经分析证实这些大多是40亿年前被陨星撞击形成的。

“水手10号”先后拍摄了水星表面大约两千多张照片,清楚地看到水星表面有大量的坑穴和复杂的地形。在水星上有一个直径1300千米的巨大的同心圆构造,这很可能是一个直径有100千米的陨星冲撞而形成的,它很像月球背面“东方”盆地的情形。这个同心圆构造位于水星赤道地带,特别酷热,所以用热量单位“卡路里”来命名,叫做卡路里盆地。另外有的坑穴还有像月球上某些环形山具有的辐射状条纹。这也许是因为小的天体撞击水星时,产生了许多小碎片,向四方飞散而造成的,有的长达400千米。水星表面共有100多个具有放射状条纹的坑穴。

水星的表面还有一个特征,就是到处都可遇到3~4千米高的断崖地形,有的甚至长达几百千米,这些被认为是水星冷却收缩而形成的。当然真正的原因,仍在探索与研究中。

水星的赤道半径只有地球的五分之二,密度和地球接近,一般认为构成水星的物质比地球重。科学家推断,水星中心有一铁镍组成的核心,大小可能和月球差不多。

水星也有磁场,大约为地球磁场强度的百分之一,但比火星的磁场要强得多,这是“水手10号”探测水星时所了解到的。谜一般的水星现在已经向我们揭开了它的面纱,进一步的探索还有待于未来。

壮观的流星雨

流星雨是人们所能目睹的少数宇宙奇观,可预测的流星雨是观测区内居民的盛大节日。流星雨是流星体在大气层中燃烧所形成的景观,在地球上并不罕见。人类重视流星雨的关键是它能给我们送来研究宇宙的最直接证物——陨石。

流星是什么呢?科学地说,太阳系行星际间存在一些尘粒和微小固体块闯入大气层,一种行星际物质在大气层中摩擦燃烧发光的现象,而流星雨就是地球遇到了一大群宇宙尘粒流星群造成的如同“下雨”一样的天文现象。

流星体从哪里来的?说来,它与彗星有不解之缘。

我们举比拉彗星为例来介绍:

比拉彗星早在1772年就被人发现了,1805年又被人发现过一次并确定为彗星(周期为6.6年)。奥地利人比拉是一位天文爱好者,他在相隔21年后又看到了并证实就是人们多次看到的那颗短周期彗星,并预报下次它将在1832年出现。果然比拉彗星在1832年、1839年又两次重现。

令人惊异的事出现在1846年1月13日,比拉彗星分离成为“双胞胎”兄弟,都有自己的彗核、彗发和彗尾,先乍离乍合相随,继而一前一后,两部分慢慢拉开了距离,消失在视野中。等到下一个回归年1852年时,尽管双双返回,却相差240万千米,形状和大小没有太大变化,但显然是另起炉灶各自为政的两颗彗星了。

转眼到了下两个回归年1859年和1865年,却没寻到孪生彗星的踪影。

经过计算,1872年10月6日,它们经过轨道近日点,人们还是做好准备迎接回归,可是虽经天文工作者用心探寻,但都没有发现。时间过去一个半月,仍一无所获。人们心里纳闷,难道它们已退出江湖了?如果是那样,那么它们又隐居在何方呢?在当年的11月27日夜里,在欧洲和北美洲的许多地方,都看到了一场盛大的流星雨,流星从仙女座向四周辐射出来,像高空焰火,历时六个小时,从隔射点总共隔射出大约十六万颗流星,高峰时一个小时达到几万颗。大家心里的问号逐一打开了。

原来,这正是地球穿过比拉彗星轨道的时候,显然比拉彗星已经瓦解了,把组成彗星的小块和尘粒一路洒在自己的椭圆轨道上,聚集成一大团的尘粒就形成“比拉流星群”,比拉流星群的辐射点在仙女座,当出现流星雨时就叫“仙女座流星雨”。如果地球经过彗星尘粒分散而稀疏的部分时,流星雨规模较小,我们可以只见流星不见雨。从比拉彗星身上,一方面折射出彗星分裂、崩溃的规律和演变历史;另一方面也告诉我们,彗星与流星群、流星雨之间的关系。

让我们回过头看看,20世纪末流星雨——狮子座流星雨的事情就清楚了。

狮子座流星群(雨)是跟“坦普尔·塔特”彗星有关,它的尘粒物质特别集中在一起,这一团流星群只有每公转了一周以后,才会重新和地球相遇。平均33.5年回归一次的坦普尔·塔特彗星,意味着每隔33.5年狮子座流星雨才会有次盛大表演。历史上最盛大的一次流星雨就是1833年11月13日的狮子座流星暴雨,在长达六七个小时的“降雨”过程中,流星总数在24万颗以上,真是“流星交注”的宏大气势。在当时不了解内情、科学不甚发达的时代,足以让人们目瞪口呆了。

20世纪60年代,狮子座也曾爆发出可观的流星雨,“雨星”达一小时14万颗,持续八九个钟头,每分钟约两千四百颗流星从狮子座辐射出来,布满整个天空,直到地平线。近二百年来,1799年、1833年、1866年、1966年四次着名流星雨都发生在西方,狮子座流星雨的最早纪录是公元902年,它只在公元931年向东方展现过它的风姿,这也是我国最早记载的那次,而1998年的流星雨又与我们失之交臂,可见在每次朝见的三四年间,狮子座的表现到底如何让人难以预料。如果注意观察一下,同一个流星雨,我们差不多总在一年的相同时期内看见它,天文爱好者饶有兴趣不妨亲自观察一下。这是因为地球轨道如果和某一流星群的轨道相交,那么地球至少每年在相同的日期穿过流星群一次,产生同一个流星雨。

比如狮子座流星雨每年11月14~20日会出现,只是一般年份里流星数很少。在1997年11月18日凌晨2~4点长达2小时观测中,可以看到二十几颗流星。英仙座方向出现的流星雨,你可以在每年8月11~12日看到有40~50颗流星,在一小时中辐射出来。这说明英仙群尘粒是均匀分布在整个轨道上的,因此地球每年穿过轨道的尘粒差不多。

其他着名的流星群还有天琴座、天龙座等。

20世纪最大的流星雨——天龙座流星雨出现于1933年10月9日,地点是欧洲、非洲。许多人都终生难忘。这次流星雨是那样艳丽、迅猛,似乎宇宙发生了惊人的大难。在非洲,人们击鼓以恐吓魔鬼,在西班牙的柯庄上响起了葬礼的丧钟,召唤信徒的忏悔。它持续了约四个半小时,高峰时流星数在五千颗以上。1946年10月10日,天龙座又爆发同样规模的流星雨,其彗星母体是贾科比尼·津纳彗星,于1900年发现,周期六年。1926年、1953年、1985年再次发生时,规模小多了。可见大流星雨与地球和彗星在轨道上的相对位置有关,因为流星体物质在轨道上的分布不均匀。

英仙流星群——每年可见的活动期最长活动强度最大的流星群。活动期从7月中旬至8月中旬,最大流星数每小时可达七十个左右。母体彗星是1862年,估计回归周期是120年,但人们在20世纪80年代没有再看见它,还有待人们观测。

哈雷彗星造就的流星雨——宝瓶座流星群和猎户座流星群。活动期分别是每年4月底至5月上旬以及每年10月份的下半月。这时地球接近哈雷彗星轨道的降交点,由哈雷彗星回归时崩散的物质形成流星群。每年的强度和时间大体一致。

天狼星色变之谜

居住在马里共和国廷布克图地区南部山区的多冈人,是非洲仍然保持着原始丛林生活的土着民族之一。

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