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第45章 宇宙(1)

为什么天空中有一条“银河”

在晴朗无月的夜晚,银河像一条淡淡发光的白练,跨越繁星密布的天空,好像流过天空的大河,有的地方宽,有的地方窄,还有的地方分成两股支流,换一个地方支流又汇合起来。过去人们不知道银河究竟是什么东西,还真以为它是天上的一条河。

其实,辽阔的太空中,哪有什么大河。我们所看到的银河,是由无数大大小小的星星组成的。这些星星离我们非常远,肉眼不可能分辨出一颗颗星星。用望远镜观察银河,可以清楚看到里面一颗颗的恒星。

银河系里星星的数目简直太多了。天文上工作者用科学的办法统计一下,银河系的恒星至少有1000多亿颗。这许多恒星,在宇宙中大致排列成一个扁扁的圆饼形状,从地球上看过去,就像看一个圆饼的侧面,自然而然地感到,无数星星组成了一条亮带。

银河是斜躺在天上的,因此随着地球的自转和公转,看起来银河就时时改变它在天空的位置。例如夏天的傍晚,银河是朝向北方;而到了冬天的夜里,银河又横过来变成东西方向了。

知识点:银河、恒星、排列、亮带

为什么有时候太阳和

月亮会同时在天空出现

有时候早上太阳早已出来,甚至已经越过树梢,可是月亮仍旧悬在天空。而有时候下午太阳还没有落山,月亮早已经高高挂在天空了。

为什么会出现这种现象呢?

月亮是地球上的卫星,它不停在围绕地球旋转。月亮每绕地球一周,每个月就有一次朔和一次望。在从朔到望这半个月里(就是夏历的上半月),月亮位于太阳的东边,在日落以前就已出现在天空。也就是说,月亮在上半月,是日落以前从地平线上升起来的。从望到朔的半个月里(夏历的下半月),月亮位于太阳的西边,在日出以后仍旧逗留于天空。也就是说,下半月的月亮,是日出以后才落到地平线一面去的;所以有“日末落,月已出”的现象总是发生在夏历的上半月;而“日已出,月未落”的现象总是出现在夏历的下半月。

知识点:太阳、月亮、卫星、地平线

为什么恒星会发光,行星却不会发光

天上的星星表面的温度,都在几千度到几万度,所以它们能够发出各种的辐射(包括可见光)。就拿太阳这颗比较普通的恒星来说,每秒钟从它表面所发出的能量,相当于一架具有5000万亿亿马力的发动机的功率。

是什么东西使恒星发光呢?这是一个世纪以来天文学上的一个谜。直到最近几年才得到比较一致的答案。恒星内部,由于温度高达摄氏1000万度以上,使那里的物质产生热核反应,由4个氢原子核聚合成为1个氦原子核,大约有相当于千分之七的质量以能量的形式表现出来。于是,这能量由内到外,以辐射的方式,从怛星表面发射至空间,以维持其不断的光辉,使它们闪闪发光。

行星的质量比恒星小得多(质量最大的仅有太阳质量的千分之一),它们核心的温度都很低,象地球核心的温度只有两三千度,不可能产生热核反应。因此它们的表面温度更低了。正因为行星很“冷”,所以它们不发射可见光,只能发射微弱的红外光和无线电辐射。

知识点:恒星、行星、热核反应、辐射、质量

太阳为什么能发光

太阳每时间每刻发射出巨大的能量,给我们地球带来光和热,恩格斯说:“我们的地球只是由于有太阳热才得以生存下来”。可是,地球所接受到太阳能,仅仅只占太阳全部辐射能的约二十亿分之一。从实践中可以知道:天空晴朗时,在与日光垂直的地球表面每平方厘米上,每分钟太阳能使近2克的水升高一度。太阳每秒钟能发出5000万亿亿马力的辐射!如果在整个太阳表面覆盖一层13米厚的冰层,那么只需一分钟,这层冰就会完全融化掉。

在太阳上这种取之不尽、用之不竭的能量是什么地方来的呢?原来太阳上含有极其丰富的氢的氦,也有足够的温度,具备进行热核反应的条件。在太阳中心2000万度高温下,都有极高的速度,从而产生四个氢变化成一个氦的聚合反应,这种反应就是的热核反应,热核反应的过程释放出大量的光和热,氢弹的爆炸不也是这样吗?

根据计算,目前太阳上氢的贮藏量,还足够继续进行热核反应数千亿年,即使太阳上全部变成氦后,还会有别种核反应继续发生,使太阳继续发光、放光!

知识点:太阳、氢、氧、热核反应

为什么说太阳是颗普通的恒星

太阳是我们最熟悉不过的天体。它是太阳系的中心天体,质量达2000亿亿亿吨,是我们地球质量的33万多倍,它独自的质量,就占了整个太阳系数以万计大小天体质量总和的99%左右。

太阳直径约139万千米,是地球的109倍;至于它的亮度,更是其他任何天体望尘莫及的,它的视星等是-26.7等,比肉眼能见到的最暗星要亮10多万亿倍。

从生活在地球上的人看来,太阳显得那么与众不同。这主要是因为它离我们很近,是恒星中离我们最最近的一颗。太阳与地球的距离,大约是1.5亿千米,太阳光从太阳出发来到地球,只需8.3分钟。这与那些非常遥远的、距离要用光年来计算的天体相比,确实是太微不足道了。

我们可以把太阳与其他恒星相比较,来认识在数以亿万计的恒星世界里,太阳究竟是怎样的一个天体。

先说恒星的质量。恒星质量基本上都在太阳质量的百分之几到120倍之间,其中以在0.1-10个太阳质量之间的占多数。可见,太阳只是颗质量处于平均水平的普通恒星。

从恒星的直径大小来看。一般认为,“御夫座ε”食双星系统中的那颗看不见的伴星,大概是已知最大的恒星,估计直径为57亿千米,相当于太阳直径的4000多倍。中子星是迄今发现最小的星,典型中子星的直径约10千米,相当于太阳的十四万分之一。

再说恒星的光度,也就是恒星真正的发光能力。恒星光度变化范围很大,大体上都在太阳的50万倍到五十多万分之一之间。

从恒星的表面温度来说,恒星的表面温度基本上都在2000-80000℃之间,太阳夹在中间,表面温度约6000℃。

进行比较之后,问题就很清楚了,太阳所以显得与其他恒星有所不同,仅仅是因它离我们很近。从恒星世界亿万“芸芸众星”的角度来看,太阳是颗一点也不特殊、貌不惊人的普普通通的恒星。不仅如此,它还与其他恒星一样,只是银河系的一般成员。

知识点:太阳、恒星、质量、光度

天空为什么会出现流星雨

夜间,天空中不仅常常能见到单独流星,有时也会见到整阵的“流星雨”。当天空出现流星雨时,几十条甚至几百条亮光划破天空,好像一个大焰火似的。

出现流星雨的道理和流星一样,不同的是:流星雨是地球在运行过程中,遇到一个大群宇宙尘粒(流星群)所造成的一种现象。这大群的尘粒(流星群)是怎样形成的呢?

太阳系里有着许多各种各样的小天体,它们各自按照自己的轨道和速度绕太阳运行。这些小天体发生碰撞,碰撞使得大块的碎裂成一大群小块,或者在碰撞后很多小的聚集成群,它们沿着同一轨道运行,形成了流星群。

有的流星群和彗星很有关系。彗星在运行时,由于内部气体爆炸、太阳压力的作用,或和流星体碰撞,而逐渐瓦解。瓦解过程中抛出的尘粒逐渐脱离彗星。

同一个流星雨,差不多总在每年的相同日期内出现,又是每年的相同日期内出现。这又是什么道理?这是因为流星群的尘粒沿着椭圆轨道分布,有一定的运转周期。地球的轨道如果和某一流星群的轨道相交,那么地还球至少每年在相同的日期穿过这流星群一次,产生了同一个流星雨。

例如,每年8月11日到12日,在英仙座方向出现的流星雨(叫英仙座流星雨)地球上任何地点的规测者每小时都能看到40到50个流星。这证明英仙座流星群的尘粒是均分布在整个轨道上的,因此地球每年穿过流星群时遇到的尘粒数差不多。

另一类流星群,它的尘粒物质大量集中在一起,其尘粒只有每公转一周以后,才会重新和地球相遇。例如狮子座流星群,它的公转转周期是33年。虽然每年11月19日到20日出现狮子座流星雨,但在一般年份里,流星雨中出现的流星数很少。过33年才出现一次浓密灿烂的流星雨,有些地方一小时内可以看到几十万个流星。

到现在为止,我们发现的流星群近千个,如英仙座流星群、天龙座流星群、狮子座流星群等。人们对大约有几十个大流星群已经详细地研究过了。

知识点:流星雨、天体、碰撞、运行、彗星、尘粒

为什么星星会眨眼

夏天的晚上,繁星满天,抬头仰望天空,星星都在眨眼。其实,星星根本没有眼睛,它们哪里会眨眼呢?那么大概是我们自己眨了眼,错把星星当成在眨眼了?不是,因为即使你瞪着眼睛瞧,它们仍在忽闪忽闪地动。这是什么缘故呢?

这是因为地球周围有大气层。

大气不是静止不动的,空气热了会上升,冷了又会下降,还有风在吹来吹去。如果能够给空气的分子着上一些颜色,你就能看到五彩缤纷的空气正在上下翻腾。

星光在来到我们的眼睛以前,必须经过地球的好几层大气,大气既是动荡不定的,各层大气的温度、密度又各不相同,这样一来,光线的折射程度也不相同。星光来到这里时,就会经过多次的折射,时而会聚,时而又分散。正是这层动荡不定的大气,挡在我们面前,使得我们在看星星的时候,总觉得星星在闪烁,就像眨眼睛。

知识点:星、地球大气、翻腾、光、折射

为什么2月份通常只有28天

阳历的月份分大月和小月,大月31天,小月30天。可是唯独2月份却只有28天,有的年份又是29天,这是为什么呢?

说来很可笑,这个规定是十分荒唐的。

公元前46年,罗马统帅儒略·凯撒着手制订阳历时,本来规定每年12个月,逢单是大月,31天;逢双是小月,30天。2月份逢双,也应该是30天。但这样算下来,1年就不是365大,而是366天了。所以必须设法在1年中扣去1天。

在哪一个月里扣去1天呢?

那时候,按照罗马习俗,许多判处死刑的犯人,都是在2月里执行的,所以人们认为这是一个不吉利的月份。既然1年里要扣去1天,那么在2月份里扣去1天,让这个不吉利的月份少1天好了。因此,2月份就成了29天。这就是儒略历。

后来,奥古斯都继儒略·凯撒做了罗马皇帝。奥古斯都发觉儒略·凯撒是7月份生的,7月份是大月,有31天。奥古斯都自己是8月份生的,8月份偏偏逢双是小月,只有30天。为了和儒略·凯撒表示同等的尊严,奥古斯都就决定把8月份也改为31天。同时把下半年的其他月份也改了,9月份和11月份,由原来是大月改为小月;10月份和12月份,由原来是小月改为大月。这样又多出来1天,怎么办呢?依旧从不吉利的2月份内扣掉。于是,2月份就只有28天了。

2000多年来,人们所以沿用这个不合理的规定,只是一种习惯罢了。世界各国研究历法的人,已经提出许多改进历法的方案,想把历法改得更合理些。

知识点:大月、小月、儒略历

为什么月亮会发生圆缺变化

我们看到的月亮,它的形状在一月里天天发生变化,有时像个圆盘,有时会缺一半,有时又像一把弯弯的镰刀。

月亮为什么会发生圆缺变化呢?

我们知道,月亮上围绕地球运行的一颗卫星,它既不发热,也不发光。在黑暗的宇宙空间里,月亮是靠反射太阳光,我们才能看到它。同时,月亮在绕地球运动的过程中,它和太阳、地球的相对位置不断发生变化。当它转到地球和太阳中间的时候,月亮正对着地球的那一面,一点也照不到太阳光,这时,我们就看不见它,这就是新月,叫做朔。

新月以后两三天,月亮沿着轨道慢慢地转过一个角度,它向着地球一面的边缘部分,逐渐被太阳光照亮,于是我们在天空中就看到一钩弯弯的月牙了。

这以后,月亮继续绕着地球旋转,它向着地球的这一面,照到太阳光部分一天比一天地多,于是,弯弯的月牙也就一天比一天“胖”了起来。等到第七八天,月亮向着地球的这一面有一半照到了太阳光,于是我们在晚上就看到半个月亮,这就是上弦月。

上弦月以后,月亮逐渐转到和太阳相对的一面去,这时它向着地球的这一面,越来越多地照到了太阳光,因此我们看到的月亮,也就一天比一天圆起来。等到月亮完全走到和太阳相对的一面时,也就是月亮向着地球的这一面全部照到太阳光的时候,我们就看到一个滚圆的月亮,这就是满月,叫做望。

满月以后,月亮向着地球的这一面,又有一部分慢慢地照不到太阳光了,于是我们看到月亮又开始渐渐地变“瘦”。满月以后七八天,在天空中又只能看到半个月亮了,这就是下弦月。

下弦月以后,月亮继续“瘦”下去。过了四五天,又只剩下弯弯的一钩了。之后,月亮慢慢地变得完全看不见,新月时期又开始了。

月亮圆缺的变化,是由于月亮绕着地球运动,它本身又不发光而反射太阳光的结果。

知识点:月亮、新月、朔、上弦月、满月、望、下弦月

为什么天上的星星有的亮有的暗

天上的星星,有的暗有的亮。我们知道,60瓦的电灯比同样20瓦的电灯亮,是因为它的发光能力强。那么,亮的星星是不是比暗的星星发光能力强呢?实际并非一定如此,决定星星亮度的除了它的发光能力,还有另一个原因,就是星星与我们距离的远近。一般来说,星星离我们越近,看上去就越亮。

以上是星星的视亮度,也就是看起来的亮度。视亮度用视星等来表示。我们看到的那些最亮的星一般都定为1等星,正常视力的人用肉眼能够勉强看到的最暗星定为6等星。天空中的亮星,可能真的是颗发光能力很强的恒星,但也可能只是因为它离我们特别近,才显得很亮。相反,有些暗星也不一定真暗,尽管它们要通过望远镜才能观测到,但它们的发光能力可能极强,只是由于距离我们太遥远,看起来就显得比较暗。

为了比较不同恒星的真实发光能力,应该把它们放在与我们距离相同的地方进行比较。这就像赛跑那样,必须站在同一条起跑线上同时起跑。根据国际规定,恒星的这条“起跑线”定为10秒差距,即32.62光年。规定恒星在这个标准距离处的亮度为它的绝对亮度,用绝对星等来表示。

运动员可以在同一条起跑线上起跑,恒星则无法都挪到10秒差距的距离处,所以,绝对星等都是计算出来的。

太阳的视亮度是绝对冠军,一旦把它放到比现在远206万多倍远的10秒差距处,它的绝对星等只有+4.8等。按视星等顺序排列的以下这5个天体,如果按绝对星等排列的话,则应该倒个个儿。

视星 绝对星等

太阳 -26.8 +4.8

天狼星(全天最亮的恒星) +1.46 +1.4

织女星 +0.03 +0.6

北斗星 +2.0 -2.9

参宿星 +2.06 -7.0

知识点:视宽度、视星等、绝对亮度、绝对星等

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