书城科普不能不知的1000个最基本的文化常识
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第15章 天文大观(1)

※为什么人不会从旋转的地球上掉下去呢

当快速转动雨伞的时候,雨滴就会从雨伞的四周落下。地球在以时速1350千米(秒速375米)的类似喷气式飞机的速度旋转,照理说人也该被甩下去。

可是,人不但不会被甩下去,而且即使跳起来也会马上着地。

引力吸引着地球上的物体,是人不能从地球上掉下去的原因。物体要克服引力飞出去,就得考虑必须超过多大的速度。

首先,以接近地球的表面水平运转的火箭发射后的第1秒为例,因地球引力,火箭在发射后第1秒要下落大约5米,要想将火箭发射出去,就必须达到弥补这5米距离的速度,即必须以秒速接近8千米的速度发射火箭。这样,火箭才不会落回地面,而沿着圆形轨道围绕地球运转。因此,要想完全脱离地球的引力,低于这个速度是根本不行的。

※天上有多少颗星星

晴朗的夜晚,满天星斗闪烁着光芒,像无数银灯密密麻麻地镶嵌在深黑色的夜幕上,闪闪发光。

倘若有人问你,天上有多少颗星星?你一定会回答:没有数过。能否数一下呢?你也一定会摇摇头。天上的星星大大小小、密密麻麻,似乎不可计数,所以有首儿歌唱道:“天上星,亮晶晶,数来数去数不清……”

然而说来令人难以置信,若以肉眼可以看见的星而言,总共不超过7000颗。而且由于站在地球上的人们,至多只能见到头顶上的半个天空,所以我们通常所见的星不过3500颗左右。

谁都知道,天上的星星有亮有暗。早在2000多年前,天文学家就按照它们的亮度把星星排了队,把那些最亮的称为“1等星”,稍次的称为“2等星”、“3等星”……人的肉眼能够看见的最暗的星是6等星。实际上,在整个天空中,1等星只有20颗,2等星46颗,3等星134颗,4等星458颗,5等星1476颗,6等星4840颗。从1等星到6等星加起来,总共为6974颗,即使加上水星、金星、火星、木星、土星等行星和太阳,也只不过6980颗。

当然,这只限于肉眼可见的星星,并不是天上实际的星数。宇宙中的实际恒星数的确是一个天文数字。这只要用望远镜看一下就可明白。望远镜中的星星比肉眼所见有成倍的增加,而且所用的望远镜越大,能见的星星越多。例如,一架不大的双筒望远镜大约可见到7~8等星;用南京天文仪器厂制造的120(镜头直径为120毫米)望远镜可见到14等星;而若用美国帕洛玛山上的5米大望远镜,则可以看到21等星,即将近20亿颗。

其实,即使用直径为5米的天文望远镜来观测星星,所能见到的星星也只是沧海一粟。茫茫宇宙中的恒星实际上是难以计数的。

※流星何处来

太空中的大小颗粒物质受地球引力的吸引进入大气层,与大气层摩擦燃烧发光,在地球上的人们看来就是流星划过天空。偶然产生的流星并不是大家所关注的,大家关注的是另一类流星,它们成群结队,在一年的某些特定时间出现。科学家已发现这些流星群都是与某些特定的彗星有关。

彗星绕太阳运行,在接近太阳时会使彗星里的物质融化喷发出来,形成长长的“大扫帚”,因此民间也常将彗星称为“扫帚星”。彗星喷发的物质会散布在它绕太阳运行的轨道上,当地球每年绕太阳运行时,在某个时间穿越彗星运行的轨道,这些留在彗星轨道上的物质就会被地球吸引闯入大气层形成流星雨。天文学家通过研究彗星的轨道以及它散布在轨道上物质的情况,能准确地计算出流星雨发生的时间。例如,狮子座流星雨的母彗星是坦普尔-塔特尔彗星。

※为什么天空中会出现三个太阳

1551年,德国的马格德堡城正面临着一场城毁人亡的灾难。卡尔五世的军队把这座城市团团包围起来,切断了马格德堡城与外界的一切联系,准备将城里的军民活活饿死。正在这十分危急的关头,有一天,马格德堡城的上空突然同时出现3个太阳。城内的人们大惊失色,惶惶不安,纷纷猜测这究竟是什么灾难的先兆。可出乎他们意料的是,第二天,围城的军队竟然莫名其妙地撤走了,城市终于获救了。这到底是怎么回事?后来人们才知道,那天,卡尔五世的大军也看到了这个奇异的现象——天空同时出现3个太阳。卡尔五世和他的部下都感到十分恐惧,他们认为这是上天不允许攻打马格德堡城的征兆,如果违背上天的旨意,肯定会受到报应。经过紧急磋商,卡尔五世下令马上撤兵。天空中同时出现3个太阳的奇观挽救了马格德堡全城军民的生命,一场灾难得以避免。

那么,为什么天空中会出现3个太阳呢?其实,这种景象在天文学上被称做“日晕”。日晕的出现与大气高层的冰晶有紧密联系,在大气高层中有许多冰晶体,最普通的冰晶体是六角形柱体。这些冰晶体在高空聚合成卷积云,卷积云是半透明的,当阳光从六角形柱体的冰晶的一个侧面射入,而从另一个侧面射出时,就会像透过三棱镜那样,在太阳周围形成一个彩色的光环,叫做“日晕”。这样的日晕现象很普通。但如果天空中垂直悬浮的冰晶体排列得很整齐,阳光从冰晶体队列的一边射入,而从另一边射出时,光晕会出现种种相交、重叠状态。在巧合的时候,就会产生光晕和日环相交的两个“假”太阳,也就是地面上人们看到的天空中出现了3个太阳的奇观。当然,实际上只有中间那个太阳是真的,两侧的太阳不过是光线折射造成的虚像而已。

※地球的天空为什么是蔚蓝色的

太阳辐射的电磁波中,43%是人眼能够看见的可见光。它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这7种色光混合成的白光,其中,红色光的波长最长,依次为橙、黄、绿、青、蓝、紫,以紫色光的波长最短。

太阳光穿过大气层的过程中,它会被大气分子散射。波长较长的光能够较多地绕过大气分子达到地面,紫蓝色光的波长较短,就会较多地被大气分子所阻挡而在天空产生散射。又因为人的眼睛对紫色光的感受不如蓝光敏感,大气层吸收紫色光比蓝光多,再加上阳光中蓝色光原本就比紫色光要多。所以,人们看到的地球天空便呈现出蔚蓝色了。

※为什么一颗彗星会有几条尾巴

彗星在它运行的大部分时间内,是没有尾巴的,只有当它运行到离太阳约3亿千米左右时,在太阳风和来自太阳光的压力作用下,从彗头抛出气体和尘埃雹粒,它们向外延伸才形成彗尾。

由于彗尾中既有气体又有尘埃,因此,一颗彗星走到离太阳比较近的地方时,常常可能同时形成气体彗尾和尘埃彗尾。

有时,彗星的气体彗星和尘埃彗尾会发展成为连续的一片,好像一把“大扫帚”倒挂在天空中。1976年,威斯特彗星经过轨道近日点时,就向人们展示了这一奇特的现象。

到目前为止,人们观测到彗尾最多的彗星有六条“尾巴”。

※如何根据星星识别方向

在阳光灿烂的白天,我们可以利用太阳来辨别方向。然而,在繁星点点的夜晚,我们该如何识别方向呢?

在北面的天空中,首先在大熊座找到我们熟悉的那把星空中的“勺子”——大名鼎鼎的北斗七星。然后将北斗七星勺沿最外面的两颗星(北斗一和北斗二)用看不见的线连接起来。并向勺子开口方向(北斗一方向)延长5倍左右远,你就会看到一颗非常明亮的星星,这就是北极星。北极星位于小熊座,又叫做小熊座α星,在我国古代被称为北辰。

找到了北极星之后,辨认方向就很容易了。北极星所在的方向就是正北方。剩下的方向相信大家都会判断,只要牢牢记住“上北下南、左西右东”的口诀就行了。

※为什么北极星在天空中好像是不动的

我们都知道,太阳每天都从东方升起,向西方落下。如果你对星星进行过仔细观察的话,就会发现,原来星星也和太阳一样,是东升西落的。如果你更加仔细的话,还会发现,有一颗星星好像在天空中始终待在同一个位置上,一整夜一动不动。这颗星星就是我们熟悉的北极星。

为什么北极星在天空中好像是不动的呢?原来,这是地球自转的缘故——我们的地球时刻不停地自西向东转动,就仿佛围绕着一根看不见的轴在自转一样,所以太阳和星星看起来就好像在东升西落一样。

如果把地球的自转轴向北无限延伸,就会和北面的天顶交于一点,我们把这个交点叫做北天极。北极星距离北天极太近了,距离我们又太遥远了,我们根本分辨不出来北极星相对北天极的运动,所以从地球上看起来,北极星似乎就是始终不动的。

※为什么恒星看上去不动

恒星看上去不动的原因是它们离地球太远了,离地球最近的恒星(太阳除外)——半人马座比邻星,距地球约40万亿光年,即使它以70千米/秒的高速运动,至少要过200年才会移动我们看到的月亮直径那么短的一段距离。再比如,北斗七星由于每颗星运动的速度和方向并不一样,在10万年前和10万年后的形状,与现在是不相同的。10万年才动了这么一点,所以我们就看不出北斗七星在运动。

太阳是一颗恒星,它带领着整个太阳系,以220千米/秒的速度绕着银河系运动。猎户座的“参宿七”这颗恒星,以21千米/秒的速度远离地球;御夫座的“五车二”星每秒钟可以跑30千米;金牛座的“毕宿五”星跑得更快,速度为54千米/秒。

※夜空中哪一颗恒星最亮

在茫茫夜空中,最亮的天体自然是月亮,不过它并不是恒星。金星是第二亮的,可它是一颗行星。那么,夜空中最亮的恒星是哪一颗呢?那就是天狼星。

天狼星位于南方天空的大犬座内,它的编号叫做大犬座α星。在冬季星空中,你只要首先找到最引人注目的猎户座,然后再沿着猎户腰带上三颗星的连线向东南方向望去,就很容易发现这颗全天空最亮的恒星。

天狼星距离我们并不算远,只有8.7光年左右。它的直径差不多是太阳的2倍,表面温度高达1万摄氏度,放射出耀眼的白光。

天狼星还有一颗我们用肉眼看不到的伴星,这颗伴星到天狼星的距离差不多相当于天王星到太阳的距离,它就像天狼星的小伙伴一样,和天狼星互相围绕着旋转。

※九大行星之最

●昼夜温差最大的行星是木星

它在“一天”之内,冷热相差竟达整整600摄氏度!

●全天最亮的行星是金星

它发出宝石般的光芒。据说1797年12月10日,拿破仑从意大利返回卢森堡时,因为欢迎的人都在仰头观望出现在白天的金星,而使这位统帅大为恼怒。

●最热的行星是金星

它表面温度为480℃,这样的温度下,锡、铅等许多熔点不高的金属都成了液态。

●最冷的行星是冥王星

即使在日光照射的一面,温度也只有零下223摄氏度,而在背阳面的夜晚还要低30多度。在这样的温度下,空气已变成液态的了。

●最大的行星是木星它的质量有2×1026吨,其他8颗行星合在一起,也只及它的40%;按体积,它比地球大1300多倍。

●自转最快的行星是木星

它的自转周期只有9小时55分30秒,赤道上的自转的线速度达每秒12.6千米,比刚出膛的步枪子弹快15倍。

●自转最慢的行星是金星

它自转一周需243个地球日,即相当于地球上的八个月。而且它的自转方向也与其他大行星相反,是自东向西自转的。

●密度最小的行星是土星

它的平均密度只有0.7×103千克/立方米,比水的密度还小。若有一个硕大无边的大海,它可浮在海面上。

●卫星最多的行星是木星木卫有13个之多。

※为什么夏夜晴空看上去星星特别多

夏天晴朗的夜晚,当你举目远望,繁星密布的晴空就会跃入你的眼帘。那么,夏夜的星星为什么特别多呢?

在夏天晴朗的晚上,我们可以看到天空东北—西南方向有一条云雾状的银白色光带,人们叫它银河,又叫银河系。用天文望远镜可看出,它是由密集在一起的恒星构成的。其中大约有1500亿颗恒星(自身能发光发热的天体)。银河系的形状像个大“铁饼”,直径约有10万光年,厚度最大处约1.6万光年。组成银河系的恒星,主要散布在“铁饼”的平面上,越近中心越密集。

地球是太阳系的一颗行星,太阳系又是组成银河系的一个成员,太阳系不在银河系的中心,而在接近边缘的部分,距银河系中心约3万光年,它绕银河系中心旋转的速度是每秒200多千米,转一周约需2亿年。如果太阳系处在银河系的中心,那么,我们向哪一方向看去,天空中的星星都一样多。但是由于太阳系不处于银河系的中心,所以当我们向银河系中心方向看时,看到的星星就多;向边缘看去,看到的星星就少得多。

夏天,地球转到太阳和银河系的中心,银河系的中心部分(最明亮部分)正好是在夜晚出现。所以在一年四季中,只有夏季看到的星星最多。

※你知道地球的重量吗

据科学的测定和计算,地球“扁圆”体的平均直径是12742.220千米;质量约为60万×1018吨。

地球的质量并不是固定不变的,而是每天都在不断的变化中,既有增加,又有减少。

增加的重量来自宇宙中的陨石和宇宙尘,地球每天接收的陨石有十几吨重,例如我国吉林的陨石雨,一次就降陨石几十吨,这在陨石现象中是极为罕见的。一般的陨石都比较稀少。而宇宙尘每昼夜竟达1000吨。由于这些宇宙尘是平均降落地面的,每平方千米只有2克,所以人们难以觉察到。

地球的重量也在不断地减少。地球的水蒸发到大气层中,在紫外线的作用下,高空中的水分子不断被分解成氢分子和氧分子。比重很轻的氢分子容易脱离地球的吸引,离开大气层,每天地球竟因此失去1000多吨氢。

1000吨,对地球来说却微乎其微。何况,还有增有减,几乎收支平衡呢!