登陆注册
444700000005

第5章 快速发展的现代天文学(1)

月球南极有水吗从这张1994年拍摄的月球南极照片上发现中央黑色区域可能是冰湖。1998年再次深入探测,还没有确切答案。

 行星的研究

利用天体物理学的新方法,天文学家们对月亮和太阳系内的行星进行了广泛的研究,绘制了很多经典的图像,图1-4就是拍摄到的月亮图,而图1-5则是水星概貌图。这一时期最吸引人的当属火星的研究。

1894年,洛韦耳在亚利桑纳州的旗杆镇修建一座专门研究火星的天文台,他发现了火星上更多的运河,而且根据这一现象总结说这些网状的几何图形是一种人为的结构,那是为贮存蓄和利用这个很干燥的行星上的水源而修造的。换句话说,洛韦耳相信火星上可能有与地球上相类似的人类和文化。

洛韦耳的结论自然引起很多群众的兴趣,但是有些天文学家却坚决反对这种看法,特别是昂通尼亚迪。他自1909年开始用默东天文台80厘米口径的大望远镜作了很多的观测,坚决地主张洛韦耳所说的网线实际上是不存在的。昂通尼亚迪说:这些线条只是火星表面上无规则的天然结构在人眼里形成的光学幻影。但是昂通尼亚迪的结论又经洛韦耳的继承人反驳,例如,斯利弗尔曾多次谈到洛韦耳天文台所作的目视观测完全被照相观测证实。

人类对外星生命及外星球智慧生物总是倾注着很多的热情,火星的所谓运河状网格的发现促使人们设想火星会不会曾经是一个有智慧生物的星球。近几年越来越多的火星探测器升空了,相信会给我们一个更清晰的答案。

最接近太阳的行星,从1974年发射的“水手”10号探测器近拍照片中看到它是一段满布坑穴的行星,很像月球,但比月球的陨石坑还要多,而且陨石坑比较小。

 卫星的研究

自19世纪末以来,因使用照相的方法,观测到的行星的卫星的数目增加得很多。木卫V是由美国天文学家巴纳尔德(1857~1923)于1892年发现的,这是用目视观测发现的最后一颗卫星。土卫Ⅸ于1898年由皮克林(1858~1938)发现,这是用照相的方法发现的第一颗卫星。木星的另外两颗卫星(木卫Ⅵ和Ⅶ),是于1904至1905年间由白里恩(1868~1951)在里克天文台发现的;木卫Ⅷ于1908年由默洛特在格林尼治天文台发现;木卫Ⅸ于1914年由尼科尔森在威尔逊山发现。这以后经过30年没有人发现一颗卫星,直到1938年尼科耳森仍在威尔逊山发现木星的另外两颗卫星(木卫Ⅹ和Ⅺ),最近十年内还发现另外几颗卫星。

 小行星的研究

1891年,由于德国天文学家沃耳夫(1863~1932)开始系统地使用照相方法去寻找小行星,于是小行星被人发现的数目大大地增加,这些小天体经人研究过轨道的,现今已经超过1 600颗之多。自1891年以来所发现的小行星,有些很有趣,因为它们的轨道超出小行星经常运行的范围之外,有些比木星距离太阳还远,有些比火星距离太阳还近。在这后一类里有一颗名叫爱神星的,是1898年德国天文学家威特发现的,这颗小行星和地球最接近的时候还不到2 400万千米,于是成为测量太阳视差的最好的对象。

最后还须提到有一颗大行星(冥王星),于1930年1月21日被美国人汤包用照相的方法在洛韦耳天文台发现。这一发现是洛韦耳天文台对海王星轨道外的大行星作系统搜索的最高成就。早在1915年,洛韦耳已经根据天王和海王两行星运动上未能解说的残余摄动,说明有这一颗大行星的存在。这些残余摄动很是微小,不能用作像发现海王星那样的计算,但是却足够大略地指出应该在天空中某一区域去寻找这颗未知的行星。洛韦耳的结果后来又于1919年得到皮克林的证实,但是那时的寻找却没有成功,直到后来沿着整个黄道带进行系统的拍照,才使汤包发现这颗寻觅很久的行星。

 水星近日点的运动

在19世纪中叶,天体力学虽然已经达到很完善的境界,可是在说明水星和月亮的运动上,还有一些困难。勒威耶发现的水星近日点长期运动的超差,于1882年经美国天文学家纽康(1835~1909)加以证实。纽康利用1677至1881年间所观测过的水星凌日的数据,求得水星近日点的运动状态,由观测所得的数值比根据行星质量最好的数据所算出的数值,在每一世纪内多了43″。

这个谜直到1915年爱因斯坦广义相对论成立以后,才获得解决。根据相对论,行星轨道的近日点(对于牛顿的理论而言)应该逐渐前进,前进的角度可以由理论算出,对于水星数值是每世纪43″。水星近日点运动超差的观测值和相对论所推出的数值这样完全相合,是相对论惊人的胜利,也是它在天文学上最令人折服的证明。

在近几年内,这些数值经美国海军天文台克莱门斯加以仔细的校核,他用1765至1940年间的观测数据,求出水星近日点的运动超差,为牛顿理论所不能解释的数值是42″.6,这数值与相对论所预测的43″.0,很是接近。

 恒星的研究

恒星方面研究的第一个重要发现就是恒星赫罗图的建立。1905年,丹麦天文学家赫兹斯朋(后来做了荷兰莱顿天文台台长)作了一个很有重要意义的观测,K和M两型恒星内,有一些是绝对光度低(比太阳暗很多)的近星,另外一些是绝对光度高(较太阳明亮无比)的远星。他建议第一群应该叫做“矮星”,第二群应该叫做“巨星”。1913年美国天文学家罗素证实这种划分法的合理性,并且加以进一步的研究。罗素绘了一幅有名的图解,被人叫做《赫罗图》。这幅图(图1-6)表示恒星的绝对星等与光谱型的分布,巨星分布在图上的一水平带上,这恒星按光度(绝对星等)与温度(光谱型)的关系分布图带以上还有一些星,叫做“超巨星”。大多数的星,从B型巨星到M型矮星,分布在一个斜行的对角线上,叫做“主星序”。太阳是C型星,位置在主星序的中央。最后,在左下角是一些异常的星,名叫“白矮星”。

第二个重要发现就是一系列变星的详细研究。首先要提到的是造父变星,这是由造父即仙王座Delta星而得名的一类变星。由观测得知,这类变星的光谱线上所表现的视向速度有周期性的变化,并和其光变的周期相同,利用造父变星的同光关系可以确定星体的距离。其次要提到的是一类新的变星,从前认为是新星,现在才知道是宇宙里最猛烈的爆发,名叫“超新星”。因为几个旋涡星云的距离一经求得以后,我们便知道如果将仙女座星云里的暗新星当作像银河系里那样的常态新星,那么因为1885年的新星的极大亮度要比通常新星亮10 000倍,它必定是另外一种新星。在别的旋涡星云里还观测到另外几个例子,所以我们须得承认有一种特殊的,比通常新星明亮得多的天体。

还有一个重要发现是银河系构造的认识。直到19世纪末,关于银河构造的知识还很模糊,从赫歇耳时代以后,这方面没有显著的进步。我们对星系的研究,在荷兰天文学家卡普登(1851~1922)的手里,才革新了它的面貌。1904年,卡普登发现将太阳的运动的效果除去以后,恒星的运动不是如预料那样无规则地分布在天球上,而是大部分的星分布在两个星流里,指着天空中距离很远的两个方向。接着,夏普勒使用威尔逊山那时最大的60英寸(150厘米)望远镜去研究许多球状星团里的造父变星。在几年内他测定了一些最有名的球状星团的距离。1918年,夏普勒从他的研究里推出球状星团形成一种密集在银河内的星团系,太阳并不在这系统的中心,而离开中心约有5万光年,这中心在人马座内。夏普勒大胆地假定银河星系的中心便是球状星团系的中心,这星团系的范围据他那时估计为30万光年,也被认为是我们的星系的范围。夏普勒将太阳的位置赶出银河的中心,有人将之比拟为哥白尼将地球赶出行星系的中心一般。

 河外星系的研究与宇宙膨胀

近代天文学的最重要的特征,无疑表现在对河外星系的认识和对宇宙膨胀的发现。旋涡星云的第一个视向速度于1912年由斯里弗尔在洛韦耳天文台对仙女座星云作长时间的露光而观测得到的,1914年他刊布了13个旋涡星云的视向速度表。他注意到这些速度绝大多数都是正的,这说明旋涡星云有一种迅速的退却运动。这奇怪的现象,经过了十几年没有得到解释。到了1929年,哈勃首先估计了旋涡星云的距离,表明退却速度和星云的距离按正比例而增加(图1-8),于是才澄清了这个问题。他就这样发现了河外星系退却时奇特现象,这可算是宇宙膨胀的基本表现。

(按照哈勃与哈马森的研究,1936)河外星云距离退行速度之间的关系这便是勒梅特所描绘的关于宇宙起源与演化的惊人图画,以后他更将各种特殊天体的演化合并到他的体系中去。

以后经过伽莫夫的发展和完善,便形成了今天广为人知的宇宙大爆炸理论。这也是现代天文学最激动人心的成果之一!

宇宙演化的主要阶段(按照勒梅特的宇宙论)右下方的箭头和箭头在水平轴上的投影,表示威尔逊山和帕洛马山大望远镜所能达到的极限(空间与时间)。(战前的距离标尺) 天文学家系列之一:16~17世纪著名天文学家

 哥白尼

哥白尼是伟大的波兰天文学家,日心说的创立者,近代天文学的奠基人。1473年2月19日生于波兰维斯瓦河畔的托伦城。10岁丧父,由舅父瓦琴洛德抚养。18岁时进克拉科夫大学,在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶,抱定献身天文学研究的志愿。

当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德—托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。然而,由于观测技术的进步,在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果,而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动,发现每个行星都有三种共同的周期运动,即一日一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。他认为,如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球上,就可消除他的体系里不必要的复杂性。因此,哥白尼建立起一个新的宇宙体系,即太阳居于宇宙的中心静止不动,而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星,其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。他的体系于1543年刊布在他不朽的著作《天旋论》(《天体运行论》)之中。

开创了近代人的宇宙观这个既简单而又基本的发现,使人们对宇宙的看法从主观的、神秘的、原始的见解,进步到近代的、客观合理的思考。这体系引起一大串思想上的革命,人们从此摆脱对古人的权威的迷信,只依靠事实作为知识的来源,从是否简明与合宜的观点去判断理论的真伪。

事实上,这个宇宙的新理论是逐渐被人认识的,在某些论点上,哥白尼只是重新倡导希腊人的传统知识。哥白尼在意大利求学的时候曾经博览古人的哲学和科学书籍,他并没有忽视古人的成就,他假借它们来支持他的理论。他说得明白:因为他熟读他们的著作,才使他去讨论地球的运动,并且探寻根据这样的一个假说,是不是对于天体的运动,可以得到一个比托勒密体系表现得更单纯的解释。

哥白尼用了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说。他曾写过一篇《要释》,简要地介绍他的学说。这篇短文曾在他的友人中间手抄流传。但是,他迟迟不愿将他的主要著作——《天体运行论》公开出版。因为,他很了解,他的书一经刊布,便会引起各方面的攻击。当哥白尼终于听从朋友们的劝告,将他的手稿送去出版时。他想出一个办法,在书的序中写明将他的著作大胆地献给教皇保罗三世。他认为,在这位比较开明的教皇的庇护下,《天体运行论》也许可以问世。1542年秋,哥白尼因中风已陷入半身不遂的状况,到1543年初已临近死亡。延至5月24日,当一本印好的《天体运行论》送到他的病榻的时候,已是他弥留的时刻了。

哥白尼的功绩主要是首先给予宇宙的地心论以一种明晰的和系统的批判,而且摧毁了那种似乎牢不可破的见解。这是他所作的最大的革命。

 伽利略

同类推荐
  • 海洋馆漫游:海洋动物乐园

    海洋馆漫游:海洋动物乐园

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 探索世界:身边的物理

    探索世界:身边的物理

    这个大千世界无时无刻不在吸引孩子好奇的目光。他们的小脑袋里总会接二连三地蹦出各种各样的问题。本书从力、热、声、光、电等几大部分,介绍我们在日常生活中常常遇到的那些再自然不过的现象,为善于思考和勇于创新者掀起物理神秘的面纱,揭示高新技术背后的奥秘。
  • 必懂的军事知识

    必懂的军事知识

    军事是一个国家和民族强大和稳定的象征,在国家生活中具有举足轻重的作用。国家兴亡,匹夫有责,全面而系统地掌握军事知识,是我们每一个人光荣的责任和义务,也是我们进行国防教育的主要内容。
  • 探秘:世界未解之谜(地球篇)

    探秘:世界未解之谜(地球篇)

    地球是我们人类赖以生存的家园,是创造和养育了众多生命的伟大母亲。然而,作为高等灵长类生物,人类在地球上生存的时间并不长。虽然,人类至今已经在科技领域取得了一系列重大突破,但是我们仍然无法解释许许多多地球上的谜团。
  • 广袤绮丽的地理(科普知识大博览)

    广袤绮丽的地理(科普知识大博览)

    本书具有如下特点:1.针对性强。针对青少年的实际需要,选取的均是青少年感兴趣又并未深入了解的信息。2.编排科学。在学科类别的设置上,内容的选择安排上,都有相当的科学性。3.难易适中。既不过于艰深,也不流于肤浅。本书编撰更得到了众多学科专家、学者的高度重视和具体指导。他们的辛劳从书稿的框架结构到内容选择,从知识主题的阐述到分门别类的归集,从编写中的问题争议到书稿最后的审议等全部过程,从而使本书具有很高的权威性、知识性和普及性。
热门推荐
  • 嫡女惊华之倾世小魔妃

    嫡女惊华之倾世小魔妃

    相府有女,惊世绝华,得此女者,得天下!一朝穿越,成为相府嫡长女,却是个痴傻受气包,姨娘庶妹当道,受尽欺压!惨遭退婚,抢婚者正是庶妹?拿去,她不屑要。异能在手,她乐得逍遥,装傻充愣的外表下藏着聪慧狡黠之心;什么?送异能,附赠光荣使命一项,她正是那预言中的唯一女主?只是,谁能告诉她,周遭的美男,你是要她?还是要天下?
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)
  • 嫡女棣王妃

    嫡女棣王妃

    “姨娘,夫人似乎断气了~”“哼!这么一碗药都下去了,难道她还能活着不成?”“那这······”一个年纪稍长的人朝着这位称作姨娘的人示意了一下自己手中的婴儿,似乎有些犹豫,“这好歹是个男孩,现在夫人已经死了,如果姨娘把他占为己有,然后得了这府中的中馈······”“嬷嬷?!”女子也不等她的话说完,就打断了她,“你记住了,我恨死了这个女人,她的儿子,只能随着她去,我就是以后自己生不出儿子,抱养别人的,也不会要她的。把他给我扔马桶里面溺了,对外就说一出生就死了!”猩红的嘴唇,吐出来的话却是格外的渗人。嬷嬷还想说什么,动了动嘴,却是一句话也没有说,转身朝着后面放着马桶的地方走去。却是没有发现旁边地上一个穿着有些破旧的衣服的小女孩此刻正瞪大了眼睛看着她们两。这是什么情况?自己不是被炸死了吗?怎么会······于此同时,脑中不断有记忆闪现出来,她们是自己的母亲和刚出生的弟弟啊?!不行,先救人。转头看见旁边谁绣花留下的针线跟剪刀,想到自己前世的身手,拿起一根绣花针就朝着那个嬷嬷飞了过去,却在半路上掉落下来,暗骂一声,这人是什么破身体。却引得那两个人听见动静看了过来。女人阴狠的盯着她,“你居然没有死?”微微眯起眼睛,自己的前身也是被她们弄死的了,看样子她们谁也不会放过,抓起旁边的剪刀就冲了过去。随着几声惨叫声,从此以后,府中府外都传遍了她的“美名”——凤家大小姐心肠歹毒,刺伤了府中无数的人,宛如一个疯子。
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?
  • 雄才大略的统帅

    雄才大略的统帅

    《军史辉煌丛书》是1997年为纪念中国人民解放军建军70周年编写的,由上海人民出版社出版,当年即获好评。十年前,作者在编写这套丛书时,举国上下正在迎接党的十五大的召开;而今,中国人民解放军即将迎来她80岁的生日,大江南北又在为党的十七大的召开和2008年奥运会的举行紧张地忙碌着。十年,在一个人的一生中会发生不少改变,对于一支强大的军队,其变化更是巨大和深远的。岁月匆匆,但这套丛书,其巧妙的构思、丰富的史料、动人的故事和鲜活的语言,却不因时光的流逝而逊色,特别对21世纪的年轻人仍有积极的教育作用。
  • 销售金口财

    销售金口财

    “交易的成功,往往是口才的产物”,这是美国“超级推销大王”——弗兰克·贝特格近30年推销生涯的经验总结。对于销售人员来说,哪里有声音,哪里就有了力量:哪里有口才,哪里也就吹晌了战斗的号角,进而也就有了成功的希望。《销售金口财》从口才定律、口才技巧等角度立意,用精彩的事例和深入浅出的理论告诉销售员:销售不仅仅是卖产品这么简单,它是在卖你的人品、卖你的能力、卖你的智慧、卖你的口才。良好的口才会使你的业绩倍增,会使你的销售生涯保持常青。
  • 王牌逆天妃

    王牌逆天妃

    她,21世纪的冷面杀手传奇穿越异世,成为举国唾弃的杜府嫡出大小姐。在杜府,姨娘诡计,姐妹陷害,丫鬟叛变纷涌而来,她却不再是任人宰割的弱者,无限风华亮瞎他们的狗眼。他,天才少年,身份尊贵,绝世无双,两人第一次相遇他被她调戏,看土豪邪王如何用三十六计霸道强娶。两者强强相对,最后,谁才是跪下唱征服的人?
  • 狂野黑道夫

    狂野黑道夫

    爱琴海边,白色与蓝色交织的世界,情侣游人络驿不绝,清新的海洋气息拂面而来。人们都沉浸在美景里,爱情里,享受着生活,享受着爱。一个角落里,看起来不过十岁的小男孩正呆呆的坐着,西方人的轮廓,却有一双黑色的眼瞳,墨如子夜。就那么傻愣愣的坐着,连眼睛都不曾眨一下,眉宇间是满满的苦恼,忧愁。蓦地,觉得眼前一暗,似乎是有人挡住了阳光。男孩疑惑的抬起头,是一群本地的小男孩,一行六人,差不多……
  • 明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    《明治天皇》再现了日本从幕末走向明治维新的历史变革,以优美的文笔,宏大的场景,详细描绘了日本近代决定国运的倒幕运动的整个过程。本书塑造了一个个鲜活的日本近代史人物形象,以及他们的坚定信念,对“安政大狱”、“樱田门之变”等重大历史事件的描述详实生动,是一部了解近代日本不可多得的佳作。
  • 剑渊

    剑渊

    一座孤岭中的玄天九重塔,一柄深渊中的漆黑墨剑。一个身怀神技的邪气少年,一段传奇的异世人生。持天为剑,踏地为渊,且看我如何凭一己之力,斩尽乱世群魔!