| 一、天文科普知识 1、宇宙到底是怎样形成的? 答：宇宙大爆炸是迄今关于宇宙起源、形成、发展的最有影响的一种学说。宇宙大爆炸学说认为，宇宙在其起源的初期，集中于一个体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的点，称为奇点。在150亿-130亿年前，奇点发生大爆炸，物质开始向外大膨胀，于是形成了今天我们看到的宇宙。在大爆炸的过程中，宇宙中的物质逐渐凝聚为星云，然后演化为各类天体，形成星系。我们现在观察到的宇宙由众多的星系所组成，地球是太阳系的一颗普通的行星，而太阳只是银河系中数千亿颗恒星中的一颗。1922年美国天文学家埃德温·哈勃开始观测到的“红移现象”，2014年3月美国物理学家宣布发现了宇宙原初引力波存在的直接证据，这些都为宇宙大爆炸学说提供了有力支撑。 2、太阳系和我们生活的地球是怎么形成的? 答：太阳系是以太阳为中心，以及所有受到太阳的引力约束的天体的集合体。根据康德-拉普照拉斯星云说理论，太阳系在形成之前，是一片由炽热气体组成的星云，当气体冷却引起收缩时，星云开始旋转。由于重力作用，旋转速度加快，星云变成扁的圆盘状。当星云边收缩边旋转，周围物质的离心力超过了中心对它的引力时，就分离出一个圆环。就这样，太阳系产生了一个又一个圆环。最后，中心部分变成了太阳，周围的圆环由内到外形成了水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等8大行星。此外，太阳系还包括至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体(如彗星)。 3、为什么日出和日落时太阳是红色的? 答：太阳光谱是一种不同波长的连续光谱。分为可见光与不可见光两个部分。可见光的波长为400～760nm，散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色，集中起来则为白光。7种不同颜色的光穿透大气层的能力各不相同。红色光穿透大气层的能力最强，橙色光次之。在清晨和傍晚，阳光要斜着穿过大气层。在穿过厚厚的大气层时，只有穿透能力最强的红色光和部分橙色光能成功，而其他颜色的光，则被大气层反射出去，无法一路前行。所以，在日出和日落时，太阳看起来显得特别红。 4、地球围绕太阳转一圈的时间为一天吗? 答：不是，是一年。 地球有两种重要运动形式，自转和公转。一天和一年是根据地球的自转和公转得来的。地球绕自转轴自西向东的转动，叫做地球自转。地球自转一周是23小时56分4秒，地球自转产生了白天和黑夜的交替，这就是所谓的一天;地球自转的同时还围绕太阳公转，地球公转的周期约等于365日6时9分10秒，地球公转产生了春夏秋冬四季的交替，这就是所谓的一年。 5、夏天我们离太阳近，而冬天离太阳远这种说法对吗? 答：不对。 地球围绕太阳公转的周期轨道是一个椭圆，一年之中有近日点和远日点。但由于地球轨道的偏心率很小，地球近日点到太阳的距离比远日点到太阳的距离只少3.2%。因此，距离太阳的远近对地球接收太阳热量的多少并无太大影响。 对我们所处的北半球来说，在地球近日点气温反而低，远日点气温反而高。因为四季变化的主宰原因并不是距离太阳远、近造成的，而是由于地轴的倾斜而受到太阳阳光辐射的强弱，辐射强就热，反之就冷。 近日点(1月初)地球离太阳近，约14710万千米，地球从太阳获得的太阳辐射较多，但此时，太阳直射在南半球，南半球获得的太阳辐射比北半球多，因此北半球太阳光线斜射地面，地面上每单位面积受热少，是冬半年，气温较低。而远日点(7月初)地球离太阳远，约15210万千米，地球从太阳获得的太阳辐射较少，但此时，太阳直射在北半球，北半球获得的太阳辐射比南半球多，因此北半球是夏半年，气温较高。 6、“扫帚星”的出现真的是不祥之兆吗? 答：不是。 “扫帚星”的学名是彗星，以拖拽长尾而得名。中国民间把彗星贬称为“扫帚星”、“灾星”，出现则有战祸或天灾。国外历史上也多次把彗星的出现和人间的战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难联系在一起。实际上这种联系是人们对不常见、不理解的天文异象产生的一种本能恐惧心理而形成的，没有科学依据。 彗星是太阳系中的一类小天体，是一颗颗由水、氨、甲烷等冻结的冰块和夹杂许多固体尘埃粒子的“脏雪球”，由彗核、彗发与彗尾这3个部分组成。彗核由比较密集的固体质点而组成，周围里云雾状的光辉便是彗发。彗核与彗发合称做彗头，其后面长长的尾巴称彗尾。此扫帚形的尾巴，并不是生来便有的，而是在接近太阳时，因受到太阳光的压力而形成的，因此常背着太阳的方向延伸出去。 著名的哈雷彗星是每76.1年环绕太阳一周的周期彗星，肉眼可以看到，因英国物理学家爱德蒙·哈雷首先测定其轨道数据并成功预言回归时间而得名。对哈雷彗星最早的观测记录为我国的《史记·秦始皇本纪》：“七年(公元前240年)，彗星先出东方，见北方，五月见西。”美国促进科学协会在1985年，恰逢哈雷彗星临近地球之时，倡导启动了美国基础教育改革工程——“2061计划”，旨在使美国儿童适应2061年彗星再次临近地球时科学技术和社会生活的发展变化。“2061计划”的实施，有效促进了美国国民科学素质的提升。 7、月光是月亮本身发的光吗? 答：不是。 月亮的学名叫月球，是地球的唯一一颗卫星，它本身不发光，而是反射太阳光发亮，看上去好像是月亮本身在发光。 在宇宙中，只有恒星才能发光。恒星是由炽热气体组成的、能自己发光的球状或类球状天体，在引力作用下产生核聚变，发光发热。月球是质量很小的固体岩石星球，没有能量可以支持它发光。 8、为什么“嫦娥”要奔向月球? 答：各国探测月球的目的大同小异：一是更深入地开展科学研究;二是调查和开发月球资源。中国的探月计划——“嫦娥工程”，分“绕、落、回”三步进行。绕是发射探月卫星，让它在绕月轨道上对月球表面进行探测。落是让着陆器在月球表面软着陆，并释放月球车进行局部活动。回指着陆器完成月面样品采集后，从月球表面发射返回舱将样品安全送回地球，以便在地球实验室中详细分析研究。现已完成“绕”和“落”的目标。 9、为什么在地球上的我们永远只能看到月球的正面? 答：月球是地球的卫星，月球在绕地球公转的同时，也在自转。由于地球与月球间引力作用的结果，月球的自转周期与它绕地球的公转周期一致，同为27.3天，并且方向永远相同，结果总是一面朝向地球。因此，地球上的人永远只会看到月球的一面，却看不到它的另一面。这种现象在太阳系其他行星和卫星之间也是存在的。当然，由于月球本身的天平动(由于轨道自转轴、离心率等因素的微小变化引起的月球周期性摆动)，我们实际能看到的总区域会比一半要多一点(约59%)。 令人欣慰和骄傲的是，2019年1月3日，我国的嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测，标志着中国人率先开始揭开月球背面神秘的面纱。 10、“黄道吉日”是怎么回事? 答：农历是我国传统历法，又有阴历、夏历、华历、汉历、中历等名称。农历并不是纯阴历，而是一种阴阳合历，取月相的变化周期即朔望月为月的长度，加入干支历“二十四节气”成分，参考太阳回归年为年的长度，通过设置闰月以使平均历年与回归年相适应。 农历用天干、地支记载年、月、日。一些阴阳先生就利用这种纪年法来编制老黄历，把一年365天，分成“吉”、“凶”两类。今天是“离”日或“绝”日，干什么事都不相宜，叫做“黑道凶日”，而某一天干什么事情都毫无禁忌的，就是好日子，叫做“黄道吉日”，把人们的思想和行为束缚住，从而达到骗人、骗钱的目的，这是毫无科学根据和科学道理的。 一年四季和24个节气，是根据地球绕太阳旋转的各个不同位置、不同角度、太阳光直射地球的不同部位和太阳光强弱不同的程度等，科学概括出来的气候变化规律。一年365天，除了有天晴、天阴、下雨、下雪、刮风和打雷等的区别外，哪一天都一样，根本就没有什么“好”、“坏”的分别，更没什么“黑道凶日”和“黄道吉日”。 11、星座能决定人的命运吗? 答：不能。 在科学技术还很落后的古代，人们在大自然面前显得软弱无力。于是古人就把许多事情归结为“天意”，并且试图从星象中窥测它的隐秘，这就是所谓的占星术。如今国际上通用的88个星座体系，是国际天文学联合会于1928年在古代星座的基础上最终划定的。其实，无论古今中外，星座如何划分和命名，完全是由人决定的。占星术却主张人的命运由星座决定，这就完全本末倒置了。占星术就是一种迷信，我们不应该相信它。 12、什么是射电天文望远镜? 答：天文望远镜有光学望远镜和射电望远镜之分。 从1609年伽利略制作出第一架光学望远镜后，光学望远镜一直是天文观测最重要的工具。不过，受可见光的局限，光学望远镜对宇宙深空观测就显得无能为力。20世纪30年代，射电望远镜诞生。与接收可见光的光学望远镜不同，射电望远镜接收的是天体发出的无线电波。由于无线电波可穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃，射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以透过星际尘埃，全天候、不间断地工作。 射电望远镜与光学望远镜不同，既没有高高竖起的望远镜镜筒，也没有物镜、目镜，它由天线和接收系统两大部分组成。 巨大的天线是射电望远镜最显著的标志，天线的种类很多，有抛物面天线、球面天线、半波偶极子天线、螺旋天线等，最常用的是抛物面天线。天线是射电望远镜的眼睛，它把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后传送到接收系统中去放大，接收系统从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。计算机记录的结果显示为许多曲线，天文学家通过分析这些曲线，得到天体送来的各种宇宙信息。 射电望远镜有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜，有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜，有射电望远镜阵列，还有金属杆制成的射电望远镜。 13、世界上最大的射电天文望远镜在哪儿? 答：世界上最大的射电天文望远镜——500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope，简称FAST)，位于我国贵州省平塘县克度镇绿水村的大窝凼洼地，从选址到建设耗时20多年。2016年9月25日，FAST落成启用。 FAST是我国科学家独创设计、利用贵州南部喀斯特洼地的独特地形条件建设而成，外形就像一口大锅，直径为500米，底圆心到顶圆心高为138米，接收面积约为21万平方米，相当于30个标准足球场那么大。 14、FAST的科学目标是什么? 答：FAST的科学目标主要是：1、巡视宇宙中的中性氢，研究宇宙大尺度物理学，探索宇宙起源和演化。2、观测脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律。3、主导国际甚长基线干涉测量网，并获得天体超精细结构。4、探测星际分子，研究恒星形成与演化、星系核心黑洞以及探索太空生命起源。5、搜索星际通讯信号，搜寻地外文明。6、其他应用领域。FAST将把我国深空测控及通讯能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘行星，能使目前我们的深空通讯数据下行速率提高100—1000倍，强有力地支持我国未来载人航天、探月和深空探测计划，还能应对深空飞行器在快速工程变轨和着陆时的测控需求;观测电离层对卫星和射电源信号的闪烁，研究电离层不均匀的时空结构，为我国军民用通讯和卫星定位服务;观测行星际闪烁IPS和法拉第旋光现象，跟踪探测日冕物质抛射事件，了解太阳风的行星际传播，服务太空天气预报。等等。 FAST观测的天文学内容，从宇宙初始混沌、暗物质分布与大尺度结构、星系与银河系的演化，到恒星类天体乃至太阳、行星与邻近空间事件等，涵盖广泛。FAST投入使用后，科学家可观测的天体数目将大幅度增加，能提供更多更好的观测统计样本，能更可靠地检验现代物理学、天文学的理论和模型，还将搜寻到更多的奇异天体，其中蕴涵着大量科学新发现的机会。 15、为什么说暗物质和暗能量是当今科技前沿问题? 答：暗物质(Dark matter)是理论上提出的，可能存在于宇宙中，不同于目前构成可见天体的任何已知物质的一种不可见物质;暗能量(Dark Energy)也是理论上提出的，充溢空间的、具有负压强的能量，是驱动宇宙运动的一种能量。暗物质和暗能量都不会吸收、反射或者辐射光，所以目前人类无法直接使用现有的技术对其进行观测。但大量天文学观测中发现的疑似违反现有物理理论的现象，可以在假设暗物质和暗能量存在的前提下得到很好的解释。目前一种被广泛接受的理论认为，大约68%的宇宙是暗能量。暗物质约占27%。其余的我们所有仪器所观察到的一切，都加起来不到宇宙的5%。 暗物质和暗能量研究为物理学和天文学开辟了一片新的天地，或许其中隐藏着打开宇宙演化之迷大门的金钥匙。当前，天文学家通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一概念。我国于2015年12月17日发射的“悟空”号就是一颗暗物质粒子探测卫星。 16、你知道什么是太空育种吗? 答：太空育种也称空间诱变育种，就是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的环境的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，从而培育新品种的作物育种新技术。太空诱变增加了种质资源的变异度，有利于选育具有优良新性状的作物品种。 |
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