书城科普读物现代家庭生活指南丛书:新编世界未解之谜大全
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第41章 (3)

1978年,冥王星的卫星被发现,对冥王星质量的测定,精度大为提高,此时测得冥王星的质量只有地球的0.0015~0.0024倍。这么小的质量,怎能使海卫一的运动方向从顺行改为逆行呢?所以库珀和黑特顿的看法是不正确的。

当然,关于冥王星的出身,还有别的说法。有人认为,冥王星是海王星的一颗卫星,海卫一则是一颗在太阳系内部形成、类似于小行星的岩石型的天体,当它与另一颗小行星碰撞时,形成偏心率很大的轨道,跑到了海王星系统中,将冥王星从海王星系统中驱逐出去,自己却变成逆行卫星。

目前,尽管还没有确定冥王星过去是不是海王星的卫星,但现在绕太阳公转的事实说明它肯定是一颗行星,因为它的大小和质量比其他大行星都小得多,有的天文学家将它归入小行星一类。

但是,最大的小行星谷神星的直径不足1000千米,比冥王星小得多,所以大多数天文学家仍认为冥王星应属于太阳系的大行星。

恒星为什么是五颜六色的

当你在宁静的夜晚观察那些闪烁的星星时,你有没有注意到天上的星星到底有几种颜色?如果你是一个细心的人,肯定会看出恒星的颜色不一样,有白色、红色、黄色和蓝色等等,就像是五颜六色的明珠。

那么,为什么恒星会有这么多诱人的色彩呢?

如果你到炼钢厂去参观过,肯定会明白这个道理:当钢水在钢炉里的时候,因为温度很高,钢水颜色呈蓝白色,出炉后,随着温度慢慢降低,它的颜色也会逐渐改变,先变成白色,再变为黄色,再由黄变红,最后变成黑色。由此可见,物体的颜色受物体温度的影响,天上的星星也是如此。

星星的不同颜色代表星体表面的温度不同。星星的温度不同,所发出的光在不同波段的强度不一样。一般说来,呈现蓝色的恒星,表面温度在25000℃以上,如水卫一、参宿七、十字架二(甲星)、马腹一(甲星)和轩辕十四等。

呈现白色的恒星,表面温度在11500~7700℃之间,如天狼星、牛郎星、织女星、天津四和北落师门等。呈现黄色的恒星,表面温度在6000℃~5000℃之间,如南门二和五车二等。呈现红色的恒星,表面温度在3600~2600℃之间,如心宿二和参宿四等。

太阳的表面温度大约为6000℃,照理说,太阳应该呈现出黄色,但为什么我们白天看到的太阳发出的光是耀眼的白色呢?其实,这是因为太阳离地球较近的原因。如果你有机会乘宇宙飞船到离太阳较远的地方,就会发现,太阳原来也是一颗黄色的星星。

那么,为什么美丽的朝霞和晚霞绽放的是红光呢?这是因为地球大气对太阳光的7种颜色中的红光折射偏角最大。恒星能永恒不变吗

年复一年,夜空中的星星在那里闪烁,似乎永恒不变。那么,恒星真的能永恒不变吗?不是的,恒星不仅在宇宙中以极快的速度在运动着,还像人类一样,经历从诞生、成长到衰老,直至死亡的过程。

天空中的星星,有的才剐刚诞生,有的还很年轻,有的正当壮年,有的已苟延喘息、濒临死亡。但恒星从诞生到衰亡要经过几百万年甚至上万亿年,对于恒星的一生来说,人类文明史只是短暂的一瞬,所以,人们会感觉恒星似乎永恒不变。

最初,恒星是由一种叫“氢分子云”的星际气体云形成的。氢分子云内部密度不均匀,只要受到外部扰动,密度高的地方在自身引力作用下就会收缩。随着收缩不断进行,云块内部的密度和温度也不断增高,由原来的氢分子云逐渐变成氢原子云、离子云、红外星。这时,一颗新的恒星就诞生了,称为原恒星。

原恒星继续慢慢收缩,当内部温度达到700万℃时,氢聚变为氮的热核反应被点燃了,它不断产生巨大的能量,使恒星内部压力增高到足以同恒星的引力相抗衡,恒星便不再收缩。

刚形成之际,恒星还埋在残余的云物质中,人们只能用射电望远镜或红外望远镜探测到它们。

恒星刚诞生时,会不断向外抛出物质流,产生强大的星风,速度高达每秒几百、几千千米。当恒星周围残余云物质被星风驱散后,人们肉眼就能看见闪烁的星星。这时,恒星已经“长大成人”,很少变化,称为主序星。太阳就是一颗主序星。主序阶段是恒星一生中精力最旺盛的时期。

在主序阶段,恒星停留的时间取决于氢核燃料的消耗速度,质量越大消耗越快,这一阶段就越短。

太阳是中等质量的恒星,在这一阶段约能停留100亿年,现在的太阳年龄大约为50亿年。质量只有太阳几分之一的恒星,主序星阶段可长达万亿年以上;比太阳质量大1O倍的恒星,这一阶段则只有几千万年。

当中心部分的氢核燃料耗完后,恒星便开始走下坡路了。此时,恒星内部开始氦聚变为碳的热核反应,氢热核反应则转移到恒星外层,使外层温度不断升高,体积逐渐膨胀,恒星的体积最终会增大到原来的千倍以上,成为一颗又红又大的红巨星。

在冬夜星空中,明亮的“参宿四”就是一颗著名的红巨星。将来,大约还需要10亿年,太阳就会成为红巨星。

红巨星之后,恒星就进入了老年行列。老年恒星的主要特点是不稳定,大小、亮度都呈不稳定的变化,绝大多数变星和著名的造父变星都是老年恒星。

恒星的老年期比较短,此时,恒星内部的氦、碳、氧先后参与热核反应,最后全部变成铁,能源耗竭使热核反应停止。原来热核反应产生的巨大能量被中微子和辐射带走,使恒星内部的压力大大降低,辐射压力再次被引力战胜,恒星便再次收缩甚至快速坍缩,恒星面临着死亡。

像太阳一类的恒星,经过平静的收缩后变成白矮星,明亮的天狼星的伴星就是一颗典型的白矮星。如果恒星质量很大,会产生剧烈的坍缩并引发超新星爆发,抛出大量的物质后,其内核坍缩成一颗中子星或黑洞。

就这样,恒星结束了其壮丽的一生。

为什么说黑洞神秘莫测

黑洞也是个天体,但比较特殊,它的密度比中子星更大,引力比中子星更强。所以一切物质和辐射只要落人它的地盘,全部被吸进去吞食掉。不但物体掉进去便会消失得无影无踪,甚至连光也休想从那里逃出来,它就像一个饥饿的无底洞,永远也填不饱。所以有人又将它称为“星坟”。

黑洞这个概念并不新鲜,早在1789年,法国著名的数学家拉普拉斯就已预言过了。他认为,如果有一个天体,它的质量或密度达到一定的限度,人们就看不到它了,因为光没有能力逃离它的表面,也就是说,光不能到达我们这里。

但直到爱因斯坦的广义相对论公布之后,黑洞才引起科学家的普遍关注。科学家根据爱因斯坦的理论,就黑洞存在的条件和形成原因等问题,进行了探索。

直到1965年,科学家测到了一束来自白天鹅星座的x射线,才真正打开了探测黑洞的大门。这个奇特的天体,被天文学家命名为“天鹅座x—1”。经过研究,人们证实这是一个明亮的蓝色星体,还有一颗看不见的伴星,质量比太阳要大10~20倍。几年后,根据“天鹅座x—1”发射出来的强射线,科学家找到了一个巨大无比的星体,

质量是太阳的20倍,围绕另一颗星高速运转,它就是x射线的射线源,科学家将它编号为HDE226868。

后来经研究,人们认为x射线并不是HDE226868上发射的,而是绕它运行的伴星上发射的,但看不到它的位置,经计算,这颗伴星质量是太阳的5~8倍。至今,它是黑洞最理想的候选人。

根据1997年1月公布的哈勃空间望远镜观测的成果,在观测过的15个星系中,就有14个可能存在黑洞。此外,在宇宙中还发现了3个超大质量的黑洞,质量分别是太阳的5000万倍、1亿倍、5亿倍。

黑洞是怎么形成的?有人认为是恒星在晚年,因为核燃料被消耗完,在自身引力下开始坍缩。坍缩星体的质量如果超过太阳的3倍,那么,就会产生黑洞。

还有人认为黑洞是超新星爆发时形成的,一部分坍毁的恒星就会成为黑洞。还有人认为是在宇宙大爆炸时,因为异乎寻常的力量,将一些物质挤压得十分紧密,便形成了“原生黑洞”。

至今,虽然人们还没真正捕捉到黑洞,但对黑洞的存在确信无疑,也许银河系中心就是一个大质量的黑洞,也许一些星团的中心就是黑洞,这种想法已被越来越多的观测证实。除大黑洞外,很可能还存在比小行星还小的黑洞。有人甚至认为地球上也存在黑洞。这些都还是推测,但总有一天,黑洞的神秘面纱会被揭开。

银河是不是银河系

说到银河系,或许有人会感到陌生。但说到银河,绝大多数人肯定会很熟悉。

在夏天晴朗的夜晚,如果你仰望璀璨的星空世界,就可以看到仿佛有一条淡淡的银色飘带,从地平线一头向上伸展,横跨天穹,它就是银河。中国古代还冠之以“天河”、“星汉”等美名,还流传着在天河鹊桥牛郎织女相会的美丽传说。

那么,银河中那白茫茫的一片究竟是什么呢?自从发明了天文望远镜之后,人们带着这个不解之谜,用望远镜指向银河。原来,银河并不是天上的河流,而是由1000多亿颗恒星密集组成的一个盘状的恒星系统,而太阳系就处在这个系统中。

从太阳系向周围看去,能看到这个恒星系统的盘状部分呈现为一条带形天区,在这块天区内,恒星投影最密集。而因为距离遥远,肉眼不能将密集的恒星分辨出来,就把它看作是一条发亮的光带,这就是人们所看到的银河。这个庞大的恒星系统也因银河而得名,叫做银河系。所以,银河和银河系是不同的两个概念。

银河系的恒星多数第中在一个盘状的结构里,叫做银盘。从银盘中心向外又伸展出4条弯曲的旋臂,整个银盘半径约为4万光年。而银盘外围则由稀疏的恒星和星际介质组成一个球状体,半径约为5万光年,包围着整个银盘,称为银晕。

在天文学发展史上,第一个用望远镜发现银河是由恒星组成的是伽利略。而第一个通过恒星计数的方法来研究银河系结构的,是18世纪后期著名的英国天文学家威廉·赫歇尔。威廉·赫歇尔用自己亲手磨制的反射望远镜,计数了若干天区内的大量恒星,还根据对观测结果的统计研究,绘制出一幅银河系结构图,这幅图扁而平、轮廓参差、太阳位居中心。

当然,这张银河系结构图并没有准确描绘出银河系的真面目,但这是人类第一次通过观测,揭示了比太阳系更高层次的天体系统的存在,在人们认识宇宙结构的历程中,具有里程碑的重要意义。

(第三节)彗星之谜

20世纪末,全世界天文爱好者开始翘首以待,用期待又兴奋的心情迎接两个回归的彗星明星——先有1996年的百武彗星,后有1997年的海尔波普彗星闪亮登场!

彗星为什么如此引人注目呢?首先是它奇异的形状:毛茸茸的彗头中间嵌着闪光的彗核,拖着又长又透亮的彗尾;其次彗星突然出现,来也匆匆,去也匆匆,有的则从遥远的行星际尽头奔向太阳,随后又扬长而去,长久不归,如同浪迹太阳系的漂泊者。

彗星的发现

埃德蒙·哈雷曾担任过格林尼治天文台台长。1682年,他26岁的时候,亲眼见到了那颗以他名字命名的彗星,他利用牛顿的彗星轨道计算方法,分析了1337~1698年以来有观测记录的24颗彗星轨道,发现其中1531年、1607年和1682年的3颗彗星在出现方式、运行轨道和时间间隔上有着惊人的相似之处,遂于1705年断定这几颗彗星是同一颗彗星的反复出现,并预言,这一彗星将在1758年再度出现在空中,并且每隔76年将出现一次。后来,哈雷的预言得以证实,该彗星在1758年的圣诞之夜果然再次回归。遗憾的是哈雷已于16年前与世长辞,无缘与它会面了。为纪念哈雷的功绩,从此,这颗彗星就被正式命名为“哈雷彗星”。

彗星是个“脏雪球”

在很久以前,当彗星闪亮地出现在天空时,人们都认为它是一个像太阳一样燃烧着的发光体。

直到1966年,天文学家才揭开彗星的构成之谜。彗星实际上是一个由石块、尘埃、甲烷、氨所组成的冰块。它的外表就像一个“脏雪球”。它的面积与地球上的小山差不多,如果在上面做“环星旅行”,大约半天就走完了。这样的小个子,平时在地球上是无法看清的,但当这个“脏雪球”飞向太阳时,由于太阳的加热作用,彗星表面的冰蒸发升华成气体,这些气体就是彗头和彗尾;有时彗头的直径可达几十万公里,彗尾也长达好几千万公里,所以彗星看上去就好似庞然大物一般特别明显。其实它的质量小得出奇,只有地球质量的10亿分之一。

为了揭开“脏雪球”的神秘面纱,在20世纪哈雷彗星第二次回归之前,天文学家们就做了充分的准备。50个国家的900名天文学家组成了国际哈雷彗星联测组织,除了有组织地观测外,还第一次进行了空间现场考察,先后发射了5颗太空探测器,在非常近的距离内观测了它。其中,以英、法为首的西欧10国,花了5年时间建造的“乔托”号最引人注目。它深入到离彗核只有500多公里的地方,所获得的资料也最丰富,最有价值,让人类第一次近距离目睹了彗核的真实容貌:1.日照率只有4%,外表比煤炭还黑。2.独具特色的喷流有上千米高,喷核表面粗糙,由非挥发性物质组成。3核外的温度达30~130℃,彗核里的冰块温度却只有——70℃。核内有裂纹和凹坑,从里向外喷射出数千千米的气体尘埃流和尘气,非常壮观。

这次观测,使人类对彗星的了解又近了一步。值得一提的是,我国对彗星的观测和研究始于《春秋》(公元前613年),这要比外国早几百年;在长沙马王堆汉墓发掘的帛书中所描绘的彗星图案,比公元66年绘下的耶路撒冷上空彗星要早得多。

彗星的风采也和宇宙其他星体一样,也会因耗损殆尽而一次不如一次亮丽。然而,每隔一段时间,总会又有另一颗新的彗星作为“新力军”加入到人类所研究的彗星名单中去,百武彗星及海尔·波普彗星就是科学家们新的研究对象。相信人类在不断地欣赏到彗星风采的同时,还能揭晓它更多的秘密。

神秘的哈雷彗星蛋