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第3章 星球之谜(2)

到了近代,天文学已经能够比较准确地预报一些彗星的回归时,迷信仍然大有市场。哈雷彗星是第一颗被准确预言回归的彗星。英国天文学家哈雷计算出,它每隔大约76年,会按时回归地球一次。但1835年哈雷彗星如期回归时,有人把它同世界许多地方出现的自然灾害联系起来。如在日本发生了“天保大饥荒”(德川幕府时代最大的饥荒),有20~30万人被饿死,饥馑还引起了全国性的大暴乱。其实这简直是“嫁祸于‘人’”。把1910年哈雷彗星的再次回归,同曰本东京发生的明治时代最大的水灾胡乱联系,也是一例。在欧洲,人祸胜于天灾的情形更加明显。当天文学家宣布1910年5月19日哈雷彗星的回归时,欧洲一些国家出现了恐慌。人们居然相信彗星是有毒的,如果它扫过地球上空,人就会被毒死。一些神父们乘机盛惑人心,宣扬“世界末日”来临,要求人们赶紧祈求上帝宽恕。可笑的是,有人因恐惧竟然自杀。可结果如何呢?它对地球和人类没有丝毫破坏,人们只是虚惊了一场。

彗星在冤屈之中度过了漫长的岁月。随着实践和知识的发展,今天人们不再以恐惧的眼光来看待它。那么,彗星的真实面目究竟是如何呢?

古代人们描绘的彗星形态是奇形怪状的,但这些描绘都不是彗星的真实形态。随着科学技术的发展,有了照相技术和宇宙飞船、人造卫星等探测设备我们对彗星有了更加正确的认识。

彗星是太阳系中一种云雾状的小天体,一般包含彗核、彗发、彗尾三部分。中央比较明亮的是彗核,彗核周围是云雾状的彗发。随着与太阳之间距离的不同,彗星的形状也在不断地变化。只有当它接近太阳的时候,彗星才在很短的时间内“长”出尾巴。彗尾一般总是朝着背离太阳的方向延伸,这一点,中国古代的科学家就已经认识到了。所谓“夕现则东指,晨现则西指”,就是对彗尾的描述。

16世纪德国天文学家开普勒形象地打了一个比喻:“彗星在天空里就像鱼在大海里那样多。”这也许有些夸张,但科学家们已经观测到成百上千颗彗星,只是我们用肉眼不能看到那么多罢了。因为并不是所有的彗星都会具有彗核、彗发、彗尾等结构。有许多彗星被称为“望远镜彗星”,也就是只能用望远镜才能看得到它们。这些小彗星大多数是没有彗尾的,有的连彗发也很小。它们一直保持为云雾状,再加上彗星绕太阳转一圈的时间往往很长,而且彗星出现的时候,常在早晨或傍晚,这时黎明的曙光或落日的余晖,使原本就不亮的彗星更不易被人“发现”了。

彗星的轨道也不是单一的,它不像行星轨道那样近似圆形。彗星的轨道一般都是拉得又扁又长的椭圆形。这种彗星称为周期彗星。像大家熟知的哈雷彗星,它的轨道就是椭圆形的。还有非周期彗星,它们的轨道是抛物线形或双曲线形。这种彗星对于我们来说只是一个“过路客”,匆匆绕太阳转个弯,就一去不复返了。由于彗星运行轨道不稳定,当它运行经过大行星附近的时候,很容易受大行星的引力影响,改变彗星运动的速度和方向,使得彗星的轨道形状发生变化。这可能会使本来绕太阳圈需要200年以上的长周期彗星,变为绕太阳-圈只需200年以下的短周期彗星;也可以使短周期彗星变~为非周期彗星。正是因为彗星轨道的这些特点,人们才形象地把彗星称为太阳系的“流浪汉”。

1986年回归的哈雷彗星和1994年撞击木星的“苏梅克一利维9号”彗星虽然曾两次轰动了世界,但能够亲眼目睹到彗星身影的人却很少。1996年3月,北京出现了“百武彗星”观测热,众多天文爱好者有幸目睹了这颗彗星的风采。百武彗星是由日本的一位天文爱好者百武裕司发现的。由于这颗彗星比较亮,特别是在3月25日前后的几天内,它在天穹上运行的轨道经过北极星附近,因此地球上北半球的人们整夜都可以看到。更使人感到吃惊的是,百武彗星竟是一颗离地球很近的彗星。在近300年的彗星记录上,距离地球由近及远,它排行第19位,这就可以让天文学家在近处仔细观察它的真面貌了。天文学家对百武彗星的轨道进行了计算,发现它是一颗周期9年左右的彗星。但百武彗星是否第一次向太阳回归呢?我们还不能断定。

1996年5月以后,世人的目光随着百武彗星的离去而转向了另一颗彗星——“海尔一波普”彗星。1995年7月23日傍晚,两位美国业余天文爱好者海尔和波普分别用小型天文望远镜发现了一个模糊的雾状天体。后来证实,他们看到的是同一颗很大的彗星,因此国际天文联合会将这颗彗星命名为“海尔一波普”彗星。天文学家们都将望远镜对准了它,在观测中证实了这颗彗星移动很慢,说明它离我们非常遥远。天文学家初步估算出“海尔一波普”彗星处于木星轨道之外,它的亮度也在逐步上升;到1996年3月,它已经亮到利用普通双筒望远镜就能观测到的程度,而这年的7月底8月初,人们用肉眼就能直接看到这个天体了。由于“海尔波普”彗星的明亮和奇特,全世界的天文学家都很关注它。天文学家们推算出这颗彗星的周期大约3千年,但至今并没有对它的记载。看来,这次回归将是人类历史上有记载的第一次了。

也许有人会担心,有朝一日,某颗彗星会像“苏梅克一利维9号”彗星撞击木星那样,与我们的地球相撞,这样一来,地球不也会翻江倒海吗?其实,这是不必要的担心。广漠宇宙空间里,彗星同地球相遇的机会绝无仅有。即使相撞,那“粉身碎骨”的也必定是彗星了。因为彗星的体积尽管如此庞大,但它的质量却小得出奇,密度自然也很小,只有空气密度的10亿亿分之一,比真空还要稀薄。这种看得见的“虚空”,又怎能与地球一比高低呢?

彗星本身并不神秘。但是它是什么时候、在什么地方、从什么物质、经过怎样的过程形成的,却是引人入胜的问题,也是没有揭开的谜。关于彗星的起源问题,众说纷纭。其中比较着名的是“原云假说”,是由荷兰天文学家奥尔特提出的。他认为在太阳系边缘地区,存在着一个原始彗星的“仓库”——原云。当彗星受到其他恒星的作用力而脱离原云,进人太阳系内层的时候,就成为我们看到的彗星了。也有人认为,彗星是由小行星的相互碰撞的碎片形成的。还有人认为,可能是由行星爆炸抛出的物质形成的。

对彗星起源的假说还有很多,但都不完整。这些谜还有待于今后进一步探测才能找到答案。

地狱之神”冥王星在太阳系遥远空旷的角落里,有一颗寒冷寂静的星球。它犹如远离喧闹尘世的隐者,在无尽的黑暗中踽踽而行。尽管自1930年起,世人就知晓了它的存在,但至今对它仍了解甚少。由于这颗星球远离太阳的温暖光辉,寒冷而阴暗,人们便用西方神话里地狱之神的名字命名它——这就是冥王星(Pluto)。

冥王星的发现过程颇为曲折。1846年,海王星被“在笔尖上”发现(先被计算出来,然后得到证实,故有此称)后,一些天文学家曾认为天王星的运动轨道异常现象可得到解释。但不少人提出疑问:海王星的引力真的大到足以干扰天王星运动的程度了吗?会不会有其他星体也对天王星起着摄动作用?出身于美国马萨诸塞州波士顿名门望族的波西瓦尔洛韦尔(PercivalLowell)就坚信,除了海王星,一定还有未知星体在吸引天王星。抱着这一信念,从1905年起,他和天文学家们在亚利桑那州西南角的天文台上开始进行太空观测,希望找到第九颗行星。他们首先利用数学方法计算证明这个未知行星的大体位置,然后通过天文望远镜拍摄大量夜空照片,“按图索骥”地搜寻。他们先在某个夜晚对夜空中的某个特定位置拍下一张照片,几天后对同一位置拍摄另一张照片,接着再仔细对照、寻找,以发现任何移动的星体。但结果总令人一次次失望。

1915年,洛韦尔向美国科学艺术研究院提交了他关于未知行星的想法和全部的观测记录,却没有引起多少注意。次年,他带着遗憾猝然离世。他的同伴们在其兄弟艾博特劳伦斯洛韦尔的帮助下,安装了新的口径为32.5厘米的大视场照相望远镜继续搜寻。洛韦尔天文台一位名叫克莱德汤博(ClydewilliamTombaugh)的年轻人经过5年的艰苦努力,利用闪视比较镜考察了大量星空的底片,完成了对金牛座40万颗星的核查工作。1930年2月18日下午4时,他终于发现了这颗神秘的行星。照片上的它看起来只是一个改变了位置的小光点,汤博推测,这是一颗非常小、非常遥远的行星。洛韦尔天文台对其进行了近一个月的追踪观测,于3月13日宣布了克菜德汤博的发现,那天正是波西瓦尔洛韦尔诞辰75周年的纪念日。经认真讨论,天文学家们给这颗新行星取名为Pluto除了有地狱之神的含义外,Pluto的前两个字母P、L和波西瓦尔洛韦尔名字的前两个字母恰好相同。

就这样,直到1930年,冥王星才被正式载入人类的天文学史册。在对冥王星长达数十年的搜寻过程中,还有不少的插曲。其间,一个后来被发现是错误的计算断言:基于天王星和海王星的运行研究,在海王星后还有一颗行星。不过汤博不知道这个计算错误,因此他并未受到干扰,只是一心一意、孜孜不倦地搜寻,终获得成功。此外,在冥王星被正式发现的前几年,它曾几度出现在星空照片的底片上,可有关学者没有过多注意,只把这个移动的小亮点当做一般的星体,结果和成功失之交臂。

冥王星被发现后,人们渐渐感到这颗太阳系中最小的行星身上有着诸多的难解之处。首先,它与太阳的距离并不像洛韦尔和其他天文学家预测的那么遥远。冥王星与太阳的平均距离是5.9xlO9公里,只比海王星远30%。它离太阳最远时为74亿公里,最近时为43.44亿公里。其近日点较海王星实际近了1600万公里。它的公转周期是247.7年,当中有20年的时间比海王星更靠近太阳。在20世纪的最后20年中,即从1979年到41999年间,冥王星要比海王星更靠近太阳。

再者,冥王星的轨道偏心率在太阳系所有的行星里最大。这就是说,围绕1太阳旋转的其他外层行星几乎都是在正圆形的轨道上运行,只有它是在拉长的椭圆形的轨道上运行。冥王星的轨道与其他行星相比要倾斜得多,其轨道对地=球轨道的倾斜角约为17.2°而海王星仅稍有彳明斜,所以,当它和海王星的轨道~相交时,两者虽与太阳的距离相等,一个却远在另一个的下方,它们之间的距离永远不会小于24亿公里。

还有,冥王星到底有多大?人们一直想知道。由于它看上去非常暗淡,天文学家们估计它不会是一个气体巨行星,如果其体积接近天王星和海王星的话,g冥王星应该比现在亮得多。最初,他们推测冥王星和地球差不多大小。1950、年,天文学家柯伊伯提出,冥王星的直径为5800公里。有人曾对此表示怀疑。3后来,天文学家们于1965年4月28日那天观测到,冥王星很靠近一颗微弱的恒星,却并没有使其变得模糊。人们遂意识到冥王星的体积远比他们想象中的小。天文学家们还发现,冥王星的亮度变化很有规律,每6.4天反复一次,说明它每6.4天自转一周——自转周期特别长。水星和金星的自转周期比它长,因为它们靠近太阳,受到太阳潮汐作用的影响较大。可冥王星的自转周期为汁么会这样长?天文学家们很困惑。到了1978年,这一切似乎有了答案。这年的6月22日,美国海军天文台的天文学家克里斯蒂(Jamesw.Christy)在仔细检查冥王星的照片时,发现其侧面有一个明显的“肿块”。他推测这或许是冥王星的一颗卫星。经计算,这颗卫星与冥王星非常接近,两者中心相距不过20.000公里,因此很难辨别。

克里斯蒂以希腊神话中将亡魂引渡过冥河的船夫的名字——卡戎(Charon)为其命名。

“卡戎”便是人们熟知的冥卫一。它的发现令人们对冥王星的认识有了一个大的飞跃。

天文学家们观测到,“卡戎”

每6.4天绕冥王星公转一周,时间与冥王星的自转周期一致。他们推断,这是由于冥王星和冥卫一之间的潮汐作用使它们自转的速度相互减慢,直至始终保持同一面朝向对方的缘故。两个星体围绕共同的重心旋转,仿佛万有引力吸引下的两半哑铃。这种哑铃式旋转的行星——卫星组合在太阳系中独一无二。从冥王星、冥卫一之间的距离及公转时间,人们推算出它们的总质量不会超过月球质量的1/8依据两者的亮度对比,冥王星的直径约为2400公里,与太阳系7颗大卫星里最小的木卫二差不多;冥卫一的直径约为1200公里,和土星的土卫四相仿。这正说明了冥王星和冥卫一哑铃式的旋转为什么在太阳系中是唯一的。冥王星的质量大约为冥卫一的10倍,而地球的质量却为月球的81倍,相形之下地球比月球要大得多,所以尽管月球总以同一面对着地球,但质1:较大的地球尚未慢到永远以同一面对着月球的程度。

随着冥王星及卫星的神秘面纱被一点点揭开,新的疑问不断产生。这对星体实在太与众不同了,它们的距离、大小、运动周期如此接近,以至有人称它们为“双行星”。它们到底是如何形成的?它们之间还有其他不为人所知的联系吗?1936年,一位天文学家曾提出假说,认为冥王星最初是海王星的卫星,后来脱离了海王星,遂成为绕太阳公转的行星。后来,另一位美国天文学家通过对冥王星及其卫星运动的大量计算,指出如果在冥王星脱离海王星之前,冥卫一已成了冥王星的卫星的话,那么海王星的潮汐作用会使距离很近的两个星体在形成100万年后相撞。但事实上二者并未相撞。因此,冥王星及冥卫一很可能只是在它们脱离海王星后方形成,且由于冥王星诞生伊始自转速度较高,故冥卫一被分离出来。

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