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[转贴] CCTV百家讲坛《你好,宇宙!》系列节目讲稿

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LAMOST 发表于 2004-5-22 17:18 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧

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(一)
4月24日 《人类怎样认识宇宙》 赵君亮
央视国际 2004年04月21日 14:35




  主讲人简介:

  赵君亮,中科院上海天文台原台长,研究员。发表多篇天文学术著作,同时致力于天文科普事业,亦有多篇天文科普著作问世。

  内容简介:

  天文学是最古老的自然科学学科之一。人类正确认识宇宙以及地球在宇宙中的地位经历了漫长的过程,这一过程与历史上许多著名学者的辛勤劳动——细致的观测和深入的理论研究——是密切不可分的。早在公元前4世纪,古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”,即认为地球位于宇宙的中心。同时早在两千多年前,古希腊天文学家阿里斯塔克就已提出了朴素的“日心说”。

  1584年,意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的,恒星都是遥远的太阳,太阳只是无数个恒星中的普通一员。1750年,英国天文学家赖特指出,银河和所有观测到的恒星构成一个巨大的扁平状天体系统,由于太阳连同地球位于这一系统的内部,从不同方向观测才看到了银河和离散分布的点点繁星。1785年,英籍德国天文学家威廉·赫歇耳建立了第一个银河系模型。1917年,美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析,确认太阳并不位于银河系的中心,而是处于相对说来比较靠近银河系边缘的地方,从而纠正了赫歇耳银河系模型的错误。

  这样,太阳的地位也发生了变化,从居于银河系中心的特殊恒星,降为银河系中一颗毫无特殊地位可言的普通恒星,地球在宇宙中的地位也就更无特殊性可言了。地球不是上帝刻意安排的,人类自然也不是上帝创造的。不过,就是在这样一颗行星上,人类演出了光辉灿烂的文明史,并最终正确地认识了宇宙的概貌。

  (全文)

  天文学是最古老的自然科学学科之一。每天太阳从东方升起,从西方落下。古人于是就有了对宇宙的朴素认识。人类正确认识宇宙以及地球在宇宙中的地位经历了漫长的过程,这一过程与历史上许多著名学者的辛勤劳动——细致的观测和深入的理论研究——是密切不可分的。

  早在公元前4世纪,古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”,即认为地球位于宇宙的中心。公元140年,古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》,在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说,地为球形,且居于宇宙中心,静止不动,其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象,又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义,因而流传时间长达1300余年。早在两千多年前,古希腊天文学家阿里斯塔克就已提出了朴素的“日心说”。他指出,太阳位于宇宙中心静止不动,地球则绕着太阳运动,同时又绕轴自转。可惜由于科学水平的限制,这一天才的思想未能为人们所认识。直到中世纪末,由于用托勒密地心体系推算出来的行星位置与实际天象的观测结果不符,人们才开始怀疑地心说的正确性。

  1543年,波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了日心说。在他阐释的日心体系中,太阳居于宇宙的中心,地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行。这样一来,托勒密地心体系中需要用极为复杂的运动图像来解释行星运动天象的烦琐的工作一下子变得十分简单。后来,德国天文学家开普勒指出,行星绕太阳运动的轨道应该是椭圆而不是圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。这一重大发展使得观测结果完全可以用理论来加以解释和预报,日心说的地位进一步得以巩固。 按照日心学说,就地球上的人来看,天上恒星的位置应随着地球绕太阳运动而发生变化。在哥白尼提出日心说后的近300年中,人们进行了大量的观测,企图证明这一点,可是始终没有成功。原来,恒星离开地球十分遥远,最近的一颗也远达43万亿千米。因此,地球围绕太阳运行造成的这颗恒星的位置变化只有12.5。恒星越远,这一变化也越小,当时的观测仪器是无法探测到的。直到1838年,德国天文学家白塞尔才首次利用三角方法测出一颗名为天鹅61的恒星的位置变化,并推算出它的距离为11.2光年,从而最终证实了哥白尼的日心地动学说。

  地球的地位从居宇宙之中的特殊天体降为绕太阳运动的一颗普通行星。1608年,荷兰人李波尔赛在一次偶然的机会中发明了望远镜。翌年,意大利物理学家、天文学家伽利略在得知这一消息后,立刻亲自动手制作了第一架天文望远镜,并不断加以改进。伽利略利用他的望远镜发现了月球表面的环形山、金星月相、木星的卫星、太阳黑子,发现了茫茫银河由无数个恒星所组成。早在15世纪中叶,德国大主教尼古拉就已猜测黑夜天穹中的恒星都是一个个十分遥远的太阳。1584年,意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的,恒星都是遥远的太阳,太阳只是无数个恒星中的普通一员。1750年,英国天文学家赖特指出,银河和所有观测到的恒星构成一个巨大的扁平状天体系统,由于太阳连同地球位于这一系统的内部,从不同方向观测才看到了银河和离散分布的点点繁星。1785年,英籍德国天文学家威廉·赫歇耳利用他自制的当时世界上最大的46厘米望远镜,通过长期的实际观测,并经过精心的分析研究,建立了第一个银河系模型。在这一模型中,太阳仍然位于当时人们所认识的宇宙范围——银河系的中心。由于赫歇耳个人在当时的威望,这一观念一直维持了130余年之久。恒星这一名称,无论在中国还是在西欧,它的含义都是“恒定不动的星体”。因为在很长时间内人们都发现恒星间现对位置固定不动,故而取了这么个名字。1718年,英国天文学家哈雷通过观测和分析,首次指出恒星不动的概念是错误的。后来,赫歇耳正确地认识到,我们所观测到的恒星运动是由恒星自身的运动和太阳的空间运动两部分合成的结果。1783年,他通过对所观测到的大量恒星运动的统计分析,发现太阳以大约每秒20千米的速度朝着织女星方向运动。太阳空间运动的发现彻底动摇了哥白尼日心体系中太阳固定不动的观念。1917年,美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析,确认太阳并不位于银河系的中心,而是处于相对说来比较靠近银河系边缘的地方,从而纠正了赫歇耳银河系模型的错误。这样,太阳的地位也发生了变化,从居于银河系中心的特殊恒星,降为银河系中一颗毫无特殊地位可言的普通恒星,地球在宇宙中的地位也就更无特殊性可言了。银河系是否已经包括了宇宙的全部内容呢?早在赫歇耳尝试确定银河系结构之前,人们就已观测到天空中除恒星外还存在着一些暗弱而又模糊的云雾状天体,取名为“星云”。比如,1612年德国天文学家马里乌斯率先用望远镜发现了仙女大星云。1750年赖特天才地猜想,这类星云中有一些可能是同银河系相似的巨大恒星系统。1755年德国人康德首次明确提出在银河系外的宇宙空间中存在着无数个类似的天体系统,称为河外星系,或简称星系,甚至确指仙女大星云即是一个很好的例子。可是当时人们对星云的精细结构缺乏了解,更不知道它们的距离,无从妄下断语。因为尽管在赫歇耳时代之后,观测手段不断改进,物理学研究方法不断介入天文学,但直到20世纪初,关于星云的本质仍然没有明确的定论。但是康德的猜想可以说是一个天才的猜想,这是天文学上三个天才的猜想之一。

  第一个是亚里士多德,他猜想地球绕太阳转。第二是布鲁诺,他猜想天上的星云都是“太阳”。第三个猜想就是康德,他猜想在银河系外,有很多很多和银河系同样大小或者差不多大小的河外星系。下面我会给大家看仙女星云,这个星云实际上如果你知道它的确切位置,人的眼睛勉强可以看到的,就是正常1.5的眼睛。他说这个不是星云,那么星云什么样呢?这个给大家看两个星云:这是一个叫蟹状星云,一千多年前一次恒星死亡前的爆炸到现在就成这个模样很漂亮的一个星云。那个是个马头星云,这里是个暗星云,这是真正的星云。那么当时赫歇耳是权威,而且他手头当时有世界上最大的望远镜。他说你们也不要吵了,这个星云到底是星云还是星系?我的望远镜来看,我的望远镜能够把星云看成一颗一颗恒星,伽利略看银河系不是这样看的吗?我如果把星云分成一颗一颗恒星,那么这个星云就是星系。对不对?如果这个星云看来看去,不能够分解成一颗一颗恒星,那么这个康德这个观点不能成立。然后赫歇耳就看,看到后来他自己也糊涂了。这是什么意思呢?有一些星云的确他分解很清楚了,但是有一些星云他又没有办法把它分解成恒星。实际上他没有办法分解为恒星的是一些真正的星云在银河系里面的,而给它分解成恒星的呢也不是星系,是银河系里面的一些星团。那么他就搞糊涂了,所以他一会儿说河外星系有,一会儿又说河外星系没有。那么别人就跟着这个大权威在那儿倒来倒去,所以这个问题就没解决。

  这个事情一直闹到二十世纪初,1920年4月份美国科学院专门举办了一次讨论会,这个星云的本质到底是什么?这个讨论会一个专门的名字叫“宇宙的尺度”,这是天文学史上有名的叫做沙普利-柯蒂斯之争。这两个人好像吵架一样,沙普利倒是证明了太阳不在银河系的中心,就是他。但在这件事情上他的观点是不对的,他坚持没有河外星系。那么柯蒂斯他认为有河外星系,这实际上争论到最后,这个会是没结果的。为什么没结果呢?就是不知道仙女星云的距离,银河系的尺度是十万光年,如果仙女星云离开我们是一百万光年,那就在里面。如果仙女星云离开我们一千光年,那就在银河系外面。那么这个问题当时就没办法解决,这个测定天体的距离,是天文学上非常头痛非常困难的一件事情,那么就是靠了望远镜这场争论就解决了。这个功劳归功于大家知道是哈勃,有个哈勃空间望远镜,就纪念这个哈勃。1923年10月6日,这个哈勃利用当时世界上最大的2.5米的望远镜就观测争论不休的那个仙女星云,结果发现了就把仙女星云边缘的一颗一颗星分开来,它的分辨本领起作用,然后又发现了里面的造父变星,然后利用造父变星的观测推算出这个仙女星云离开我们是225万光年,那么这个距离远远在银河系以外,所以仙女星云现在我们就叫仙女星系了,你不能叫它仙女星云了,那么这场争论就到1923年结束,这个仙女星系就是这个样子的,大体和我们银河系的样子差不多,但是比我们银河系大,你看它这个像个漩涡星系,那么哈勃观测的就是这种边上的星,这团还是看不出,密密麻麻的星都在里面。刚才我不是讲了,康德说有各种各样河外星系吗?现在天文学家就拍到各种各样的河外星系,这就是一些河外星系照片,这个小的星系给大的星系甩出去的。这个都离开我们很远很远,每一个这样的系统里面,就有几百、几千亿恒星,非常远!有的星系还把东西抛出去,这都是天文学上需要研究的问题。

  那么我们如果总结一下哥白尼他正确地认识太阳系,赫歇耳把我们带入恒星世界,就是扩大到银河系,哈勃使我们进入了星系世界。那么现在同样地通过理论计算知道,宇宙中间各种各样星系的数目大概有一千亿,这个数字好像很巧,银河系里面的恒星数目有一千亿个,这个宇宙中间的星系数目一千亿个,最远的离开我们大概是150亿光年不到一点。那么这些星系或者说恒星集团,它又构成更大的集团——星系团。星系团还会构成更大更大的集团——就是超星系团。所以我们把恒星构成星系,星系构成星系团、超星系团,这个现象成为宇宙的成团结构。宇宙中间大概有85%的星系都构成各种各样的星系团,这里是张星系团的照片,请大家注意,除了这个以外,其他都是星系。就是这颗是银河系中间暗的恒星,你们看看这个地方,你看这一个叫漩涡星系,像水里面的漩涡一样。仔细看,看得出来,这个还有一点小的漩涡,这都是星系,这就是一个离开我们比较近的一个星系团。

  那么天文学家始终为测定不同天体的距离而进行不懈的努力。除了三角测量方法外,又发展了由光度测量确定天体距离的各种办法,其中之一就是利用一种有特殊光度变化特性的变星——造父变星。原来,造父变星光度的变化十分有规则,而且光度越大光变周期也越长。因此,只要测出造父变星的光变周期,就可以推算出它的实际光度,再把实际光度与观测到的亮度进行比较,就可以推算出它的距离来了。这种推算相当准确,因而造父变星有“量天尺”之称。20世纪初,美国威尔逊山天文台建成了当时世界上最大口径的2.5米天文望远镜。1923年10月6日,美国天文学家哈勃利用这台望远镜拍摄了仙女星云的照片,照片上星云的外缘已被分解成一颗颗恒星。哈勃从中发现了多颗这类变星。利用这些造父变星,哈勃推算出仙女星云的距离为225万光年,远远超出银河系范围。河外星系的存在最终得以确认。人类对宇宙的认识又大大地跨进了一步。我们的地球在宇宙之中毫无特殊之处可言,地球不是上帝刻意安排的,人类自然也不是上帝创造的。不过,就是在这样一颗行星上,人类演出了光辉灿烂的文明史,并最终正确地认识了宇宙的概貌。好了!

  作为今天这个报告的结束,我们前面讲了人类怎样认识宇宙的三个主要里程碑:地心说到日心说、日心说到银河系、银河系到河外星系。那么我们来看看我们这个宇宙到底整体是个什么模样?它将来会向何处去?这就是宇宙学研究的内容。它从总体上整体角度探讨宇宙的结构和演化,那么这个历史过程很长,我讲了几个主要的阶段性,那么印度人又说大地是在几头大象上,大象在乌龟上,乌龟在海里游。古人都有各种各样的想法,那么到了十七世纪牛顿开始利用力学方法来研究宇宙,这个就是经典宇宙学。在牛顿时代这个时间和空间是分开的,时间和空间是没有关系的。到了二十世纪初,爱因斯坦发现了广义相对论,他开始用广义相对论来研究宇宙学。这就开创了现代宇宙学,那么在爱因斯坦时代时间和空间已经联系在一块儿,不分了。

  但是爱因斯坦的宇宙是一个静态的宇宙,它是不动的。到了1922年弗里德曼,他就探讨非静态宇宙,就是这个宇宙会不会膨胀?1927年比利时的主教,这个人是个主教,勒梅特。他提出宇宙是膨胀的,而且是均匀各向同性膨胀。到1948年美国籍的俄国人伽莫夫,他首先建立了大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学的说法是:大约在150亿年之前,宇宙处于一个温度极高、体积极小、密度极高、或者说是一个奇点,然后开始膨胀。膨胀以后体积不断变大,密度下降、温度下降,经过150亿年时间的演化,变成今天的宇宙。那么这个大爆炸模型得到一些观测事实的支持,比如说哈勃发现河外星系在离开我们,而且越远的河外星系离开我们的速度越大,这就证明宇宙膨胀。还有从理论上可以算出来,早期宇宙的温度经过不断下降,现在我们应该可以观测到大约在绝对温度三度左右的均匀各向同性的背景辐射。这个波长在微波阶段,这件事情居然被观测成功,这个是一个得诺贝尔奖的,等等还有些重要观测事实。所以大爆炸宇宙学成为一种主流学说,就是大部分天文学家都赞成。

  现在问题是我们以后宇宙跑哪儿去?就是一直膨胀,最后它的结局是怎么样?那么这个就要看,这个膨胀过程是一个斥力起作用还是引力起作用?宇宙中间存在着很多物质,物质之间有万有引力,因此这个过程是一个引力与斥力之争,到底谁厉害?是引力厉害还是斥力厉害?这就要看宇宙中间物质的密度,如果这个宇宙中间物质比较多,密度比较高,这个斥力最后顶不过引力的。总会有一天膨胀结束,然后就开始收缩。如果宇宙中间这个物质密度不够高,它顶不住那个斥力,那么这个宇宙就会一直不断地膨胀下去。一直不断膨胀下去的宇宙称为开宇宙,开放式的。有一天要收缩的,这个叫闭宇宙。那么这两类宇宙有不同的情况。首先我们探讨一下开宇宙,开宇宙不断地膨胀,宇宙中间的恒星不断诞生。十的十四次方年以后,恒星不但不会诞生,而且恒星已经全部死亡了,全部失去光辉了,星系中间只剩下星系核中间的黑洞了。到十的十七次方和十的十八次方年以后,只有黑洞和死亡的恒星,而且恒星中的质子开始变得不稳定,就是质子要衰变。经过十的二十四次方年,质子开始衰变,就变为光子和其他轻子。经过十的三十二次方年衰变过程结束,这个宇宙中间只剩下了光子轻子和大黑洞。但是到了十的一百次方年以后,这个宇宙恐怕就完蛋了。就是所有的黑洞全部蒸发了,这个大概可以称为宇宙的末日。

  那么另一个结局闭宇宙,这个就比较差劲一点。这个闭宇宙就是说宇宙膨胀要停止了,然后这个宇宙就开始收缩,收缩过程和膨胀的过程恰好相反,就倒过来。开始收缩得很慢,然后变快,越来越快。那么膨胀是五百亿年,收缩也是五百亿年。所以一千亿年以后又回到大爆炸的那个状态,这个时候称为大暴缩。我想我们不需要担心,我今天讲这个课,你们也不会担心。这个时间尺度实在太长!将来怎么办完全不是我们考虑的问题,对吧!你像太阳,太阳已经生活五十亿年了。再过五十亿年,太阳要膨胀,那时怎么办?那是近的事情,太阳膨胀可能会把地球吞掉,等等这些问题呢,那只有靠我们科学技术的发展来解决。比如说把这个地球,我的设想,我们把整个地球当成一个宇宙飞船飞走。因为五十亿年以后,你想人类有文明史大概四千年吧,我们一百年前才发明的飞机,现在计算机发展快得不得了,所以我们对开宇宙也好,闭宇宙也好,都不要多去想,以前说杞人忧天,这个不要去杞人忧天,未来是美好的!
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(二)
4月27日 《望远镜里的宇宙》 李 元
央视国际 2004年04月27日 14:26


  主讲人简介:

  李 元,科普作家。中国科普研究所研究员,曾在紫金山天文台、北京天文馆工作。发表多篇天文科普作品。国际天文学会因为他对天文知识普及的贡献,用他的名字命名了一颗小行星。

  内容简介:

  我想,天文学是一门自然科学、基础科学,它的最大的特点就是观测的科学。不像物理、化学、地学等等,可以到野外去考察,可以把东西放到实验室来做。天上的星星月亮没法拿到地上来做实验,所以只好进行观测。观测完以后,根据观测的资料,再进行研究探讨。,这就是天文学的特色,所以天文学要用望远镜去观测宇宙。1610年的时候,伽利略第一次用望远镜观测宇宙。

  这个就是说我们对着天上的银河,灿烂的繁星,用望远镜进行摄影的工作。怎么照相呢?就把大型的照相底片放在这个望远镜后面的底片盒子里面,对天上的星星照相。这张划时代照片的就是说,能把一百多万万光年以外的星球星系统统缩影在这个篇幅里头,让你一览无疑,何等地壮烈,何等地畅快,我们真是幸运儿,能够看到这么遥远的宇宙,我相信你以前还没看过这么精彩的事情,即使看到你也没理解到是这么深刻的印象,对吧,我愿你以后能看到更多的东西,人类对宇宙的探索是没有止境的,这宇宙呢,的确是充满了形形色色壮烈无比的形象,这些形象都激发我们向科学进军,去钻研科学,让我们国家的科学水平迅速提高,让我们在宇宙的长征道路上有我们五星红旗,那么我讲到这里呢,我就自己编了一首小歌,叫《赞美宇宙》,来表达我对宇宙的向往:看宇宙多辽阔,灿烂辉煌,太阳和月亮更有无数的星光,科学探索太空,人类飞向天方,宇宙多么壮丽,真叫我向往!

  (全文)

  我想天文学是一门自然科学、基础科学,它的最大的特点就是观测的科学。不像物理、化学、地学等等,可以到野外去考察,可以把东西放到实验室来做。天上的星星月亮没法拿到地上来做实验,所以只好进行观测。观测完以后,根据观测的资料,再进行研究探讨。这就是天文学的特色,所以天文学要用望远镜去观测宇宙。

  这个就是说我们对着天上的银河、灿烂的繁星,用望远镜进行摄影的工作。怎么照相呢?就把大型的照相底片放在这个望远镜后面的底片盒子里面,对天上的星星照相。照相呢,是这样的。照天上的星星的相片,不像我们地面上六十分之一秒、一百二十五分之一秒、二百五十分之一秒,不可能。必须是长时间的曝光,要想照天上的星星那是要曝光很长的时间。比方说几十分钟都是小事情,几小时、或者是十几小时都有可能。当然你说那也很简单,把底片盒一拉开,就让它曝光了,就照相好了。到了时间我再把它关上,拿下来一冲洗就用了。没有那么简单!因为地球在自转,所以望远镜跟着地球在转动,对吧!我们人都是跟着地球在转动,我们人转动感觉不到。望远镜跟着地球一转动,天上的星星在底片上就划成一道一道的。因为它曝光的时候,那个星在走,因为地球在转动,反过来看到星星在走,对不对?所以一定要保持望远镜里面的星不能够动,在底片上是一点。那么一个圆点要保持住的话,就要把望远镜来转动。望远镜怎么转动呢?就用一个转动望远镜的一个机械装置,当然最早的是手摇的,或者是上发条的,后来就有了电动的。但是这也不可靠,因为这个转动的仪器有快有慢,所以在望远镜里面看到的星点,也不是那么准确的。所以就要人在那里盯着,这叫导星。望远镜你看有长的大筒子还有个小筒子,这个小筒子就是导星镜。用这个先把星盯住,在我的十字丝上面,然后我再来调整。我用微动螺旋,我一看这个中间那个星点离开十字丝了,我就把它往前往后调整一下,让它永远保持在这个中心。经过几小时的曝光以后,在底片上的星就是圆的,这就是很准确的。即使不是一个星,是另外的各种气体星云,各种特殊的情况,照下来也是准确的形状。你知道这个工作很艰苦,我们在天文台首先要把天窗打开,把望远镜对着天上的星。找到星以后,就把底片放上曝光,这个时候你就要一心一意在导星镜里面看着十字丝中间那颗星。就盯在那里,不许它快也不许它慢,老盯在那里。所以你的眼睛就老盯着,照两小时就盯两小时,照三小时盯三小时,这没含糊的。稍微有点不管它,也许它就把星照成椭圆的了。天文台里面有条规矩,夏天不许开冷气,冬天不许生暖气,因为这样就把空气波动了。一波动星光就不正确了,所以必须经过冬天不怕冷,夏天不怕热。就得这么观测,因此天文工作者有他的辛劳,但他拍下宇宙的景象我们赞美不绝。但现在多用电脑了,我说这个的意思是说科学的历程不是那样一帆风顺的。

  这就是我们照的月亮的形状,从望远镜里面看到的月球呢,上面许多环形山。这是太阳,那么太阳我们把它投影在一个屏幕上来看是最安全的。这个看到的太阳就可以看到有两点:一点,它的边界是模糊的,不是那么整整齐齐那么个边界,这叫临边昏暗现象。就是因为太阳是大气组成的,那么到了它边上,大气就比较厚,你看上去就模模糊糊。最让我们惊异的是黑点子的现象,就是太阳黑子。你看到太阳黑子,这个太阳黑子呢,是太阳上的大气的漩涡。它的温度比较低,所以看起来比较黑。太阳表面的温度大约有五六千度,那个黑子的温度就要降下一千多度,所以它就比较黑。这个就是大气的漩涡,好像地球上的大风暴一样。地球在哪里?右下角这个小圆点就是地球,你看这里面能装得下多少地球!所以我们一谈天文学,就感觉到恢弘和浩大。

  我想插一段小故事,在整整五十一年以前,1953年2月23号,毛泽东主席到紫金山天文台去视察参观,我非常荣幸地就陪同他来看天上的星星。我就问他,毛主席你想看什么?他说我就想看太阳黑子。我说好,咱们就看。结果就拿大望远镜对着太阳看,怎么也找不到。我心里真着急,毛主席好不容易来一趟,想看太阳黑子,我这服务太差了。这种质量太低,还能配在这里搞天文工作?后来我冷静一想,到底太阳在哪儿呢?一看天上都是阴云密布,什么也看不见,我到哪儿找呢?我就告诉毛主席,我说这个太阳黑子今天看不着。因为天上的云太多了,是阴天看不到。一般人说看不到咱们就看别的吧。毛主席不是这样说,他非常幽默,他当时用湖南话是这样说的:“今天我来看太阳黑子,老天和我作对”。这是他亲口说的话,我没有录音,但是我自己记得很清楚。后来我就和他去看别的照片去了,因为天阴了什么也看不着。我就插这么一段,毛主席看太阳黑子的故事。

  那么太阳上面的黑子,如果用高倍率的望远镜拍下来是什么样子呢?就这样的,你看这个好像好几个黑洞,这黑洞都能把地球装进去,装好几个地球都不含糊。我们这么伟大的地球,结果到了宇宙间又这么渺小。边上还有好多像是老玉米,又是“米”,这叫米粒组织。太阳上的米粒组织是组成太阳的一些基本单位,这每个米粒组织的直径都是几千公里呢!所以太阳是一个炙热的气体星球,它的组织很复杂。如果用X光透视一下太阳是什么样子呢?我们透视一下,这就是用X光线拍摄的太阳画面,它是一个核燃料的机构,所以它是靠了核燃料在保持它的能量。太阳据估计,已经有五十万万年以上的历史了,它可能还有五十万万年的生命,就是到最后它的燃料都用完了。这里面你可以看得出来它里面翻滚的情况,这种巨大的活动,从X射线拍下的照片就是这个状态。这是我们最近特别感兴趣的火星,这是拍下的火星照片,不过是很多照片合成的一张照片。那么在它的南极北极有冰雪的盖子,这个冰雪盖子据说是干冰组成的,二氧化碳干冰。但最新的消息说在火星上面曾经有过水,不过这个水现在到哪儿去了呢?是蒸发掉了?还是钻到地下了等等?还搞不清楚。尽管这样,美国的科学家已经迫不及待地在华盛顿发布消息,说在火星上找到水了。如果找到水的话,人到火星去就要方便得多。

  这是很漂亮的土星,很好看的土星。这土星它最特殊的就是有个光环,这光环从伽利略有了望远镜以后,人们就慢慢地发现,那时候望远镜分辨率不高,就看到在土星两边长了两个耳朵。后来又仔细看,过了些时候,才搞清楚是一个光环。那么这个光环经过飞到土星去的比较近的航天器,近距离的照片照下来的,就是这样的,像唱片一样旋转。不过它演奏的不是贝多芬的音乐,它是许多微小的石块密集在一起,所以就成了这个样子。我今天讲这个望远镜里的宇宙呢,不只是在地球上用望远镜,在宇宙空间也用望远镜,所以说这个望远镜是广义的,地球上的、空间的、或者飞到火星去的都在里头。

  这是彗星,我们在左面看到这几张彗星图,是在国家天文台兴隆观测站拍到的海尔-波普彗星,1997年拍到的。这就是海尔-波普彗星,右边的这个是什么呢?右面这个是我们中国的天文爱好者自己发现的一颗彗星,这个彗星的下面还有一个小白点,那白点是个河外星系。那个河外星系呢,是一个银河系外面的“银河系”。它离我们大约是两百多万光年,光年当然距离很大了,一光年是光线走一年的距离,光一秒钟走三十万公里,可以绕地球七圈半,算下来一年就要走9.5万亿公里。就这么快的光,从那里走到我们这里要二百多万年,那么正好这个彗星走在这个仙女座星系的旁边照张相。这表示是太阳系的天体,那是遥远的“银河系”的天体,这一远一近一比较,当然太阳系的天体对我们说来也挺远,但对其银河系外面的“银河系”那就显得近了。这就是一个近的、一个远的在一起合影,也挺好看。这就是我们看到的彗星照片。

  刚才讲的都是太阳系的一些星球,这是离我们很近的。尽管太阳系的星球对我们说来,我们要坐飞船也得飞很长时间,但毕竟是很近的。那么我们现在就向遥远的星空看去,这张照片是天上的银河。如果在夏天的晚上,你就可以看到银河在天上,当然我们空气如果不太好,我们就要到更远的郊区去看星,现在有不少人在郊区去观星。这里有两颗星值得介绍,左上方的星是织女星,中间下面的这颗星是牛郎星,就是牵牛星。牛郎织女隔着银河相望,这就是中国古代流传的一个故事。在中国古代的传说里面,据说到了农历的七月初七的晚上,银河就消失了。好多鸟雀含着羽毛就搭起天桥,就让牛郎织女会面。其实这都是传说,但那天银河倒是真看不清楚了。因为七月初七月亮是上弦月,是半个月亮,正好在银河附近出现,当然它的光辉就遮住了银河。至于说他们俩到底能不能见面呢?织女星离我们二十七光年,牛郎星离我们十六光年,他们之间的距离也有十六光年,打个电话来回都要三十二年,怎么见面?这就是把这天上的星照下来,让你慢慢评说,就这样的。

  天上的很多星星,都不是单个的。人家说你是双星,双星什么意思?就是两颗星在一起,但这个双星的意思现在就多了。现在拿双星来比喻各方面的事都多了,很多星星都是两颗星在一起。所以这就是从望远镜里观测以后描绘下来的两颗星,有的是三颗星在一起。那么这些星呢,从眼睛看是绝对看不出来的,只有一颗星星还稍微看得见,就是北斗七星里有一个柄上有颗星,你要好的眼睛,在最晴朗的晚上你能看到旁边还有颗小星。一般你看不出来,要拿望远镜还是好分辨率的望远镜,才把它分得开。然后你才能看得清楚,所以天上的星,很多都是双星,都是成双成对的,和地上也差不多,都是这样的。所以天上的双星特别多,这也是很近乎人情的。这是双星,所以天上的星有单个的、有两个的、有三个的,这都很好看。这个星就多了,这是在金牛星座里面叫昴星团,也叫七姐妹星团。就是肉眼说是可以看到七个,大概是多少年以前看到的,现在看不到了,肉眼只能看到六个。那么这个星离我们是四百多光年,光线要走四百多年。那么这个星你看发蓝的颜色,为什么有点云雾呢?不是天上的云把它遮住了,是它自己那里就有云雾。你照相照得时间长了,那个云雾就显现出来了。所以说摄影的曝光时间和这个大有关系,好几小时的曝光就能把这个星云围绕在恒星旁边给照出来。你还看到这个上面好像有十字架的样子,这个星怎么还有十字架呢?这就是望远镜镜筒的十字架反射到那个照片上的,看起来好像挺灿烂辉煌的,实际上这是偶合。倒是挺漂亮,比那个圆点还好看。它就是离我们有四百多光年的叫做疏散星团,疏散星团就是离我们比较近的几十颗星。比方这个昴星团,叫七姐妹星团,古人看到有七颗,望远镜看起来就有几十颗,一百多颗都有。你就拿个小望远镜看,现在它已经慢慢往西面沉了,就是说你要看到那团小星呢,就离猎户座不远的那个小星。你一看,就能看到好多星,就是小望远镜都能看到,很好看的。

  这个星就更多了,这种星叫球状星团。球状星团像个球的形状,好像大菊花开花了那个样子。这里面也有几十万颗恒星,就是说,像太阳这样的有几十万颗。你说这几十万颗都堆在一起不闹成一锅粥了,不是这样的,你就是从这个方向看过去,好像它都重合碰在一起了。它互相之间距离还远得很!都是多少光年多少光年的,不过因为它星多了,像这个在武仙座,叫M13球状星团,是特别有名的,这星团离我们就是几万光年了。刚才看的那个疏散星团,就是零零碎碎不成一个形状的那种星团,是几百光年,这就是几万光年。几万光年它就分布在银河系里面,在银河系里面像这样球状星团还是不少的。这就是几十万颗恒星在一个重力作用下,它抱成团了。但是它彼此的距离还是很远的,它不是都堆在一起,那可不得了,这是在夏天的晚上能看清的,叫人马星座,人马星座里面有两个气体星云都很好看,这个必须用望远镜拍照长的时间才能拍出来,你看左边这个是叫泻湖星云,像个湖水一样,右边这个叫三叶星云,好像三片叶子组成的,那么这些星云离我们多远呢?都是几千光年,光要走几千年,是气体的星云,那么只有用望远镜来拍照才能照出这么漂亮的天体。你知道人的眼睛对颜色的分辨也很好,我一看你穿的是咖啡色的,他是红颜色的,那是黑颜色的,这还不错。但是你要到商店里挑衣料的话,我劝你还是白天去挑,晚上眼睛的错觉你买下的料子第二天一看,颜色不对了,就是因为你眼睛分辨不清楚,如果你在月亮下看花呢,我估计不像在太阳底下看得那么漂亮,就是因为月光底下分辨不清楚花的颜色。对天上的星星也是一样,用肉眼去看天上的天体,不管拿望远镜多么放大,你也看不了这么好看,因为你的分辨率不够,你不能够把遥远的星光分辨出各种颜色,这种颜色必须用彩色底片,或是另外一个特殊的方法,比方三种颜色的曝光,然后合成在一起,就做出这样好看的颜色。

  这是另外一种望远镜,叫做射电望远镜。我们刚才讲过的,是光学望远镜,不管是折射的还是反射的,都是光学望远镜,那么这个是射电望远镜,射电望远镜就是说把天空中天体发射出来的无线电波射电波集中起来,再把它放大形成了图形我们再来研究它的强弱,它的情况,所以射电天文学也不过就是半个多世纪以来,二十世纪三十年代开始有,那么现在是大发展了。这就是许多射电望远镜在一起,干嘛把这些多射电望远镜放在一起呢?射电望远镜它要多的话,就形成一个天线阵,这个天线阵就好比一个望远镜分辨率是二十米,十个望远镜是二百米,一百个就两千米,你要放得空一点,那就是说你接受的能力更强,分辨率更强了,这就是射电望远镜。现在我们就是用光学望远镜,射电望远镜,还有其他的方法来探测宇宙。

  这个更漂亮了,看到这美不胜收,你要是把这幅画挂在你家里的墙上,你说这是宇宙间来的美景,这是什么,这是猎户星座,猎户星座的大星云,猎户星座现在晚上都能看到,在冬季和春季的晚上我们就可以在晚上九点、十点就能看到有三颗星,三星。就在三星的下方有那么一小点,那就要很晴朗的晚上,那点就是这个大星云,你只能看到一个模糊的光斑,但是用望远镜给它拍照片,就能拍得这么好。你看照片上一个点就是一个点,不是一个弧线,也不是一个椭圆,这是多少小时的拍照才能照得出来,你说它美不美?宇宙间就是这么美!这多远呢?一千五百光年,就是这个猎户座的大星云。这是人的眼睛能够看到的最漂亮的一个银河系里面的气体星云,它主要是气体组成的,它里面的恒星激发光线,把这个气体激发了以后,就形成这种放出红颜色的光,放出蓝颜色的光,很美的,因为它是各种化学元素组成的,有的是氢有的是氦,有的是氧,有的是氮,就好像霓虹灯一样,发出不同颜色的光,这是宇宙间的霓虹灯,这叫马头星云,你看有个马的头的形状就在那中间,这些星就是猎户座里面的恒星,你看这个照相照得多好,星是圆圆的,一点没改变形状,这就把望远镜要对得非常准,给它矫正准确,不会走样,照下来。哎呀!在这个遥远的星球世界还有马头在那里发现,这是什么事情呢?这就是在一个非常明亮的背景上,就是有那么多庞大的气体的云雾被恒星照亮了的那些气体,这些气体多大呢?不是我们看到说太平洋上的台风有多大,大西洋上的台风,这个比太阳系大得多,就那么明亮的背景上面,出现了一个马的头,我们只好叫它马头星云,多有意思,但是这个马头呢,可不是发光的东西,它是一个宇宙间的尘埃,这个尘埃是不发光的,在明亮的背景前面呢,它就显出它的形状来了,我们知道宇宙间像这样光彩夺目的这些形象多得是,但是宇宙间并不都是这些东西,我们眼睛能够看到的可见光也好,X光也好,还有射电波等等,那还是小部分,宇宙间大部分的东西是不发光的,叫暗物质。暗物质正是现在研究宇宙的一个前沿阵地,研究这个暗物质。

  这个叫蟹状星云,螃蟹的“蟹”。蟹状星云就是说当时看到它的样子,好像螃蟹的样子。这个远了,七千多光年,离我们七千多光年。这是什么呢?这是宇宙间的超新星爆发以后,残余物质留下来的,现在我们不是说联合国给全世界优美的地方都定了世界文化遗产,这是宇宙间的遗产。什么遗产?就是多少万年以前爆发的超新星或者几千年以前发现的超新星爆发以后形成这种星云。这个是1054年中国宋代史上记载的一颗超新星,后来就变成这个,所以这个在天文学上的编号叫M1,那么名字叫蟹状星云,还有一个名字叫中国超新星,就因为是中国最早发现的。正因为如此,所以天文学家就发现中国历史上记载的东西还真不错,根据这个我们就研究1054年以来发现的超新星,现在变成这个样子了。那么它在这些年里面是怎么演化发展的?有年代可考,你就研究它的速度、它的质量、它的比重、它的物理性质、光学的现象,就可以研究出好多事情来,1054年蟹状星云是在现在世界天文学研究领域很重要的一个对象。

  这个又很漂亮,哎呀,这好像是红绸舞一样地甩起来了,你看,这么多星啊!这是在天鹅星座,银河里面有这么一张照片,这就是1959年第一次拍下的彩色照片,在银河系里面。这也是一颗超新星爆发以后,它剩余下的东西,飘洒在宇宙间,就成了这个样子,据说是在一亿五千万年以前,爆发的超新星,到现在就洒成这宇宙间非常漂亮的丝带,就洒在空中了,那颗星哪儿去了?到现在没找着,据研究可能是一亿五千万年以前爆发了。这是在银河系里面在天鹅星座附近这叫做网状星云,它像个网一样的,那么后面的这些星很多,有的近有的远,它是在一个方向重叠在一张照片上,就看成这样子了。这张也是特别神奇美妙的一张,在银河系里面就是这样的,所以你要拿上望远镜去到处拍照,那风光多得是,很多的,这个更有意思了,这个叫猫眼星云,像猫的眼睛。这是哈勃望远镜在宇宙空间拍的照片传回地球上来的,这个猫眼星云,这个离我们是三千六百光年,也是一个恒星。在它到了它的晚期,它行将衰亡的时候,把它的热量气体往外膨胀发出来,那么据说这可能是附近有两颗星,一颗星是这个圈,另外一颗星是那个圈,两个圈绕来绕去的,中间还有个蓝色的眼睛,就是蓝色的恒星,你看得很清楚,这个也是在哈勃望远镜拍摄的最漂亮的星云之一。这个照片,就是遥远的宇宙,我们看到的这是河外星系,这里面也是成千上亿的恒星组成的,你看它有它的运转,它的运转,转这么一圈,和我们的银河系如果相仿的话,也有两亿年,什么意思呢?就是说河外星系在那里运动着,你看它是在运动吧,它不运动怎么转出这么多漩涡来,对吧,它这个运动从宏观来说,它不是说一两小时就转这么一圈,地球是24小时转一圈,太阳是二十几天转一圈,二十五六天转一圈,银河系就不是这样了,银河系要两亿多年才能转一圈,这一张照片特别重要,这是哈勃望远镜在北斗七星附近拍的一张照片,这张照片拍了好几天,不是几小时,拍了好几天才拍下来,这里面有多少个银河系,多少个河外星系,银河系以外的银河系就叫河外星系,那么成千上万的银河系就集中在这么一张照片,里面每一个光点几乎就是一个银河系,这张照片呢,是一百多万万光年以外的宇宙的缩影,你要知道,一百多万万光年,这是真了不起,这个宇宙尺度呢,真是让我们惊讶,如果我们能拍到一百三十几亿光年以外的星球,就表示我们看到了宇宙大爆炸开始时候的景象,就是宇宙的开始,从这里我们就可以回想到一点,我们人类是很渺小的,地球也是很渺小的,但是我们能了解到这么遥远的宇宙,你说我们伟不伟大,那么这个遥远的宇宙你就派上宇宙飞船飞呀飞呀飞呀,飞到几万代也不见得飞到这个地方去,但是有一个比光速还要快的你知道是什么吗?就我们的思想最快,我一下就跳到一百三十亿光年以外去了,你信不信,我们的思想特伟大,我们一下就能跳到一百三十亿光年以外,马上还能收回来,来回我就两秒钟,多棒!我们人类的伟大就在这里。你不要小看人类,你的脑子比电脑不知道强多少万倍。

  这张划时代照片的就是说,能把一百多万万光年以外的星球星系统统缩影在这个篇幅里头,让你一览无疑,何等地壮烈,何等地畅快,我们真是幸运儿,能够看到这么遥远的宇宙,我相信你以前还没看过这么精彩的事情,即使看到你也没理解到是这么深刻的印象,对吧,我愿你以后能看到更多的东西,人类对宇宙的探索是没有止境的,这宇宙呢,的确是充满了形形色色壮烈无比的形象,这些形象都激发我们向科学进军,去钻研科学,让我们国家的科学水平迅速提高,让我们在宇宙的长征道路上有我们五星红旗。那么我讲到这里呢,我就自己编了一首小歌,叫《赞美宇宙》,我想借用意大利名曲《桑塔露西亚》的美丽旋律表达我对宇宙的向往:“看宇宙多辽阔,灿烂辉煌。太阳和月亮,更有无数的星光。科学探索太空,人类飞向天方。宇宙多么壮丽,真叫我向往!
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 (来源:cctv-10《百家讲坛》栏目)

三)
《宇宙将走向哪里》 李 竞
央视国际 2004年04月27日 14:29




  主讲人简介:

  李 竞,中科院国家天文台研究员,曾任中国天文学会理事;是北京大学、北京师范大学、中科院研究生院的兼任教授。主要从事恒星物理、银河系天文和天文史的研究。

  内容简介:

  2003年12月下旬,美国的著名期刊science,把“我们的宇宙中有暗能量”这一发现放在当年的十大科学进展的首位。什么是暗能量呢?现在还搞不清,只知道它是一个斥力性质的物理量。我们都知道一个科学常识,有正的、有负的、有阴的、有阳的、有正电就有负电,偶极磁场是有南极和北极,负电子带的负电,正子带的正电,可惟独在宇宙中只有引力没有斥力。为什么?或者说不为什么,宇宙就是这样子。

  由于有了暗能量的存在,它是和引力正相反的一个作用力,而我们的宇宙在20世纪已经确认了它是在膨胀中。膨胀的来源,是来源于一个偶然的事件,也许是必然的事件,就是一次大爆炸。这个大爆炸的力量是斥力量,与引力正相反的,而现在发现了在加速,就是不仅有大爆炸往外的膨胀力量,还有一个力量使它加速,加速的结果,就意味着我们这宇宙的命运就是越来越膨胀,收不住。

  那么我们宇宙向何处去呢?我们都知道,在20世纪末,一切关于宇宙的书籍都会提到,我们的宇宙今后可能有三种命运:一种命运,就是引力最终占上风。最后引力克服四向膨胀的力量,宇宙不再膨胀。然后我们的宇宙就开始大收缩。第二种可能就是一直膨胀下去,按照哈勃的线性关系,无穷无尽地一直膨胀下去。第三种它可能膨胀之后又收缩,收缩之后又膨胀,变成反复的脉动。可是我今天要告诉大家,我们的命运只有一种,加速膨胀。大概在1000亿年,我们的宇宙已经虚无缥缈,四大皆空,因为所有的能量都用完了,发光天体再也不会发光了,物质还存在着。这就是今天我们要谈得,我们的膨胀宇宙在加速膨胀,谢谢大家。

  (全文)

  2003年12月下旬,美国的著名期刊《科学》science,根据它的惯例要评出当年的十大科学进展,而这十大科学进展,它还有一定的顺序,就是把认为最重要的搁在第一位,这个第一位,就是2003年的十大科学进展的第一位是什么呢?就是确认我们的宇宙中有暗能量。暗能量现在这么称呼了,这个是不是国家规范的名词呢,我不敢说,它就是dark energy。什么是dark energy呢?现在还搞不清,只知道它是一个斥力性质的物理量。到了2004年1月份,我国公布了中国科学院和中国工程院两院院士评出来的十大科学进展,也有这一项,就是暗能量的发现。那么我今天就要讲讲暗能量是怎么回事。

  我们都知道,不管你学过矛盾论没学过,都知道一个科学常识,有正的、有负的、有阴的、有阳的、有正电就有负电,偶极磁场是有南极和北极,负电子带的负电,正子带的正电,可惟独在宇宙中只有引力没有斥力,只有万有引力,你们学过物理的,听说过万有斥力吗?为什么?或者说不为什么,宇宙就是这样子。是不是没有和引力相反的作用力呢。一直到20世纪末都没有发现,也没有通过天体观察来显现出来有和引力相反的作用力。因此在2003年确认了宇宙中充斥着与引力相反的斥力性质,在近处看不见,也摸不着的这样的一个物理量的存在就变成了重大的事情。它怎么重大呢?由于有了它的存在,它是和引力正相反的一个作用力,而我们的宇宙在20世纪已经确认了它是在膨胀中。膨胀的来源,我们今天要讲,是来源于一个偶然的事件,也许是必然的事件,就是一次大爆炸。这个大爆炸的力量是斥力量,与引力正相反的。而现在发现了在加速,就是不仅有大爆炸往外的膨胀力量,还有一个力量使它加速,加速的结果,就意味着我们这宇宙的命运就是越来越膨胀,收不住。看来现在的结论,就是我们现在的年龄是137亿年。根据现有的观测资料,大概再过300亿年,还保持着加速,是不是再往后,又如何呢?还得进一步地去观察,进一步地研究。这些已经有计划了,已经排在日程上了,也很可能要继续膨胀下去,加速膨胀下去。大概在1000亿年,到那个时候,我们的宇宙已经虚无缥缈,四大皆空,因为所有的能量都用完了,发光天体再也不会发光了,物质还存在着,但是辐射能已经没有了。这个描述得好像太可怕了,不过这还早着呢。所以这点完全不必太操心。

  在讲今天的话题之前,我愿意告诉大家,在20世纪有人做过一些公开的,在科技界圈子内做过一些民意测验,这民意测验是什么呢?问对天文感兴趣的一些科学家,叫你评一评,你认为20世纪天文中最重大的进展是什么,只许选一项,不要一,二,三。还有你认为,20世纪最重要的天文学家是谁?只选一人,百分之百的票,投中了最伟大的天文学家是哈勃,没有选其他人的。最重大的天文学成就一项,就是我们的宇宙是动态的宇宙,是演化的宇宙。为什么这样子?我们看一看,在此之前我们怎么认识的。直到20世纪初,运用牛顿力学考察大尺度空间,得到的结论都是,我们的宇宙无论是时间还是空间都是永恒的,无穷无尽的,无始无终的,没有起源,没有开端,也没有终了。而这个是科学结论,是你根据天文的实测,你对周围的事物研究所得到的参数,然后用牛顿力学分析得到的结论。这个结论不仅是广大的公众普遍接受,科学界也普遍接受。恩格斯就把它写进了自然辩证法。因此认为我们的宇宙是无始无终,无穷无尽的,几乎是天经地义。

  有一个天文学家叫斯里弗,他就用手边的一个不错的望远镜,还有一个威力相当强大的光谱仪,他来考察那些不是星的星云状的天体,拍照出它的光谱,希望测量出来它的空间运动。他经过了近十年的努力,成功地取得了46个星云的光谱,这真是不容易的创举。然后他就在实验室分析了光谱谱线的位移,然后把位移的量换算成为运动速度,他得到的结果不仅使他大吃一惊,也使干这行的天文学家都充满了问号,满头是问号。因为他得到的结果可不是大家熟悉的那个二、三十公里/秒,三、四十公里/秒,而得到最少的也是400公里/秒,500公里/秒,600公里/秒,上千公里/秒。一个天体和地球做相对运动,400公里/秒,500公里/秒,上千公里/秒,这根本不可理解。他发表了文章之后,首先很多人认为,干脆你是外行,你测得不对。所以斯里弗最早的一些文章是受到大家的讥笑。别人测出来的恒星运动速度都是几十公里/秒,你一测出来几百公里/秒、上千公里/秒,显然是一个荒唐的事儿。但是随着他发表了更多的后续文章,看来这个趋势是没有例外的,而且是一个什么现象呢?是越暗的星云,它的运动速度越大,这是一个。第二个现象更出乎意料的,就是所有的这些星云的谱线的位移统统是往红端位移,只有两个例外的是往紫端位移的。那么就是说所有这些星云,如果认为反映的是多普勒效应的话,那都是四向远离我们而去,这就是二十世纪头十年斯里弗开场性的观察所发现结果。

  1929年一个美国天文学家叫哈勃,他就用了大型望远镜来估算斯里弗测量出谱线红移的46个星云的距离,这个很难做,因为距离太远了,都用的是间接方法,这就是哈勃的本事了。他用人家量出来的运动速度,用他自己估算出来的这些星云的距离,用这两个参数,一个是星云的距离,这是重要的距离,一个是这些星云离我们远去的运动速度,它用这两组数据,这两个参数来得到了这样一个关系式,横坐标是哈勃估算出来的距离,他得到了一个离我们越远的星云退行的速度越大的结果,它们呈线性关系,这个就被称之为哈勃定律。刚才看的是哈勃自己做出来的线性关系,自从他1929年确认了这个线性关系之后,哈勃一直到死,主要就做一件事情,继续延长这条线,看一看是否还是线性,如果偏离了线性,那就有两种可能,如果往下弯,表明膨胀的速度减慢,如果是往上弯,表明速度加快。哈勃从1929年跟他的同事继续延长这条线,一直到他去世,这条线还是线性的。他的学生继续延长它,一直到50亿光年这样的范围之内,这条线还是直线,就表明我们宇宙的膨胀是速度均匀的膨胀。

  1927年比利时的一个天文学家勒梅特,他写一篇博士论文。他也是独立地去用广义相对论考察宇宙。这个人得到了一个不仅是动态的宇宙,而且在现阶段,我们的宇宙在膨胀,非常明确。

  又过了将近二十年,到了1946年,美国一个天体物理学家叫伽莫夫,他做了一件事情,他提出来的宇宙起源的大爆炸学说非常有创造性。他在研究我们的宇宙为什么会四向膨胀,四向膨胀是观察到的,所有的星系都是四向膨胀。为什么会膨胀?他把两件事情结合起来。一件事情是现在我们观察到的,我们的宇宙在膨胀,所有的星系都在四向膨胀。在天文中还有一个谜没有解,这个谜是什么呢?就是关于元素的丰度,这是怎么回事呢?天文学家都知道,在宇宙中元素的分布普遍性的是什么呢?如果用粒子数来说,90%是氢,10%是氦,其他所有的元素都不足1%。如果用质量来说,75%是氢,25%是氦,其他的所有不足1%。为什么这样子?不知道。如果用恒星演化来说,不行。恒星演化,譬如拿我们太阳来说,我们的太阳就是内部氢聚变成为氦,然后在聚变中,氦又变成了更重的元素。而我们宇宙的年龄是有限的,在已知的这个年龄中产出不了那么多的氦,所以宇宙中的氦还有另外的起源,就是应该说宇宙一诞生,就有粒子数的10%是氦,或者质量上25%是氦,为什么会这样?不知道。所以伽莫夫是把这两件事情搁在一起,来解这个课题。他认为要想出现原始的丰度,按照粒子数来说90%是氢,10%是氦,那么最开始是应该在非常高的密度,非常大的质量,空间占得非常小,温度非常之高作为一个起点,在那个起点突然间一爆炸,这个爆炸的力量就是我们看到的星系四向膨胀。而在那一瞬间,宇宙中诞生的就是90%是氢,10%是氦,他做了这么一个理论计算。

  这个学说发表之后,引起了一片哗然。其中有一个大天文学家,这个大天文学家在2001年才去世,是英国的一个大天文学家叫霍伊尔。霍伊尔坚决反对大爆炸学说。他在这边听到了大洋彼岸有一个所谓的αβγ学说之后,他就说了,我们的宇宙难道说就是这样“乒、乓”就炸出来的。他说这不简直是“Big Bang”吗,他完全是讽刺的,贬义的。什么αβγ学说?说“Big Bang”是胡说八道,结果在BBC广播电台中,一通冷嘲热讽之后,那边的伽莫夫听见了,伽莫夫说“Big Bang”不错嘛,名字不错嘛,就叫它吧。结果一个贬义的,讽刺的,一个讥笑的、谩骂语言,最后变成了这个学说正式的名字,一直沿用到今天。

  这个αβγ学说发表之后,又过了一年多将近两年,这时候伽莫夫又干别的事去了。他的学生和助手阿尔法还想继续干下去,就又找了一个当时找不着课题的博士后,这个人叫赫尔曼,这俩年轻小伙子现在可能都健在,他们两个人继续干,就把伽莫夫的学说,就是αβγ学说继续往下延伸,他们延伸之后就得到了一个重要结论,这个重要结论是一个预言。他说当年的一个极高的温度,极大的密度,非常大的压力作为起点,这个高温、高压的火球,在大爆炸之后,到今天余烬还有一定的热度。根据他们算出来的是5K。后来随着科学的进展,把运算中的参数改一改,更近代化一些。比如说电子的质量,参数改成更新的,更确切的数据之后,这个5K就变成了3K。他们两个人说,这个当年的那一锅热汤到了今天充斥在宇宙中,还剩下3K的余温。这3K的余温应该是各向同性,在哪儿都充斥着3K的余温,再往后还将变成了2K,1K,最后寂静下来。但是今天是3K,就是-270℃。这就是1948年伽莫夫的两个学生在继续他老师的工作得到的一个重要的预言,这个预言在当时是无法验证的。

  大家都知道,天文学家可以做出许许多多美妙的预言,美妙的理论。但是要想把这些美妙的学说变成了科学结论必须得到天文验证。那么对于阿尔法和赫尔曼的预言,天文学家并不兴高采烈,因为3K,当时的技术是无法测量的。但是到了1965年,两个贝尔实验室的无线电工程师,彭齐亚斯和威尔逊,他们做了一个非常精密的辐射探测器,他们做一个什么题目呢?做一个就是当时在20世纪60年代的时候,美国已经发射了一些空间探测器,就是如何使这些探测器飞到很远的地方,还能跟地面取得很好的通讯联系。他们两个人在研究,如何使这个仪器接收遥远的微弱信号,还能把数据记录下来。他们两个就做这个题目。结果他们探测来,探测去,就总有一个噪音无法消除。他们排除了一切周围的干扰,一切可能有的噪音。他们确信,他们的仪器中没有混进他们已知的任何人为的环境造成的噪音。他们认为,他们探测到的,消除不了的噪音是客观存在的,而且这个消除不了的微波噪音,在微波波段十几厘处,它肯定是宇宙中固有的。他们得到的这个噪音要换算成为热温度,是黑体辐射3K。在1965年他们终于把十多年前,将近二十年前阿尔法和赫尔曼预言的3K背景辐射找到了。这两个人,彭齐亚斯和威尔逊得了诺贝尔奖。这幅图就是艺术家在描述伽莫夫预言最开始的一瞬间,大爆炸极高的温度,极大的压力,到现在今日形成这样的哈勃称之为星云。现在把他它已经称为星系的天体,四向膨胀。

  那么现在要问了,我们宇宙向何处去。我们都知道,就是在20世纪末,一切关于谈宇宙的书籍都会提到,说我们的宇宙今后可能有三种命运:一种命运,引力最终占上风。由于物质足够得多,最后引力克服四向膨胀的力量,宇宙不再膨胀。宇宙不再膨胀之后,当引力占上风,占一点点上风的时候,就开始收缩,我们的宇宙就开始大收缩,这是第一种。第二种可能就是一直膨胀下去,按照哈勃的线性关系,无穷无尽地一直膨胀下去。第三种它可能膨胀之后又收缩,收缩之后又膨胀,变成反复的脉动。你们去看,凡是2000年前出的一切天文书都预言我们宇宙的命运可能有这三种类型。可是今天我们已经知道了,已经比较明确地知道了,我们的命运只有一种,加速膨胀。

  要想叫它终止膨胀,就是我们宇宙总物质的平均密度必须得达到这样一个量级,才能最终战胜膨胀的力量,终止膨胀。可是现在看见的是这个值,要想终止膨胀是10-31克/立方厘米,可是现在测定的平均密度值是10-33克/立方厘米,差了两个量级,膨胀收不住。但是这个值对不对呢?这个值是怎么测出来的呢?是这样测定的。一直到了20世纪60~70年代,天文学家还普遍地认为,宇宙中的物质主要的表现形式是恒星,就是宇宙的物质主要都存在恒星上。因此你把宇宙中所有的恒星加在一起,这就是宇宙的总质量。但是后来知道,在宇宙中还有看不见的,但是从引力上能表现出来它们存在的,然后就把这类看不见的物质冠上一个普通名词,因为没有办法,用了普通名词来描述它,叫做暗物质。大家注意,我可没说反物质,我说的是暗物质。暗物质就是dark matter 的直译,dark matter是包括了行星,包括了黑洞,凡是你看不见的,探测不出来的,但是它存在着的,还有那些遥远的小星系,因为你也看不见。所以暗物质是在上个世纪七、八十年代之后一个热门的探测对象,找暗物质。但是暗物质找来找去,暗物质的量也不足以达到这个10-31克/立方厘米,就是在这儿再加上一些暗物质,也达不到这个量。

  那么我们的宇宙是不是就一直膨胀下去呢?大家认为,可能还有你不知道的暗物质。就在这个时候,天文学家在这里关心另外一件事情,就是根据引力作用来估量出来的发光天体,和其他有关的天体,包括星云等等都在内的,只占15%,而其他的暗物质应该占85%,但是现在已知的暗物质就凑不足这个数,凑不出85%来,天文学家就很彷徨,很彷徨的时候,天文学家在解决另外一个问题。这个问题是什么呢?就是希望能回答,我们的宇宙大爆炸事件之后,在宇宙中的物质分布是极端地均匀,一锅热汤,这一锅热汤怎么会就变成今日观察到的物质分布得极端不均匀,怎么回事。

  在20世纪80年代,曾有天文学家提出了一个假说。假如在大爆炸那个事件开始之后,在一个极短瞬间,突然间有一个加速膨胀的阶段,这个加速膨胀的阶段非常短暂,短于一秒钟,它甚至于可以超光速,因为它不是天体,是一个群速度。如果有那么一个阶段,这个阶段被称之为“暴胀”阶段,这“暴胀”就是通货膨胀那个字,“inflation”。如果有那么一个阶段,那就是变成了一个微弱的扰动,有那么个微弱的扰动,就会形成今日的物质极端不均匀,这就解释了今天的星系怎么会形成。但是这是一个假说,这个“暴胀”阶段是不是有呢?如果有“暴胀”阶段,今日观察到的3K背景辐射就应该有一定程度上的各向异性。而在20多年前,观察到的背景辐射都是各向同性,非常均匀的3K。那么在20世纪80年代末,天文学家曾创造了一种特别灵敏的仪器,这个特别灵敏仪器搁在卫星上,上天之后很快就下来数据了,果然量出来的,有千分之一的各向异性。这证明什么呢?那个“暴胀”阶段是存在着的。因为只要是有“暴胀”阶段,就会出现各向异性。各向异性果然探测出来了。这是个伟大的成就,这件成就也写入了《科学》杂志当年的十大进展之一。

  又过了一些年,大家还希望能够进一步了解宇宙命运问题。在这里有几组天文学家做着完全不同类型的探索。咱们先说第一种。哈勃空间望远镜升天了,1990年发射的。升天之后,他们就申请了一个项目,来探测50亿光年之外的暗天体,50亿光年之外探测什么暗天体,去找50亿光年以及更遥远的超新星。超新星一爆炸,它的光度可以跟一个星系的总光度相比美。他们申请到了观测时间,就叫哈勃空间望远镜去搜索某些指定天区。去给它录像,当然是用数码相机了。然后把这个天区的图像存在计算机中,过两天,再拍它,再拍这个天区。第二次得到的图像又传回地球,和计算机储存的前一天的那个图像对比。结果发现观测到的所有80亿光年以外的超新星的实际距离都比用哈勃定律算出来的更远。1998年的这项发现震惊了世界,得到了当年《科学》杂志十大科学进展之一。通过遥远宇宙的超新星观察,发现我们的宇宙膨胀在加速。这就是上世纪末的一个重大发现。这个工作还继续做,不仅继续做,而且还希望观测100亿光年之外的超新星。现在正设计,正在研制,正在筹款做更大的望远镜,专门到大气之外去,当然比哈勃望远镜还要大的望远镜,到天上去,去搜寻更遥远的超新星,进一步探索宇宙膨胀加速之谜。

  这样到了上个世纪末,天文学家已经知道了,原来我们的宇宙膨胀在加速。这是不是局部的情况呢?还是整体都如此呢?为此,应该进行类似于90年代那个COBE探测器,就是背景辐射的起伏是不是各向同性的工作。在1998年一个科学家小组,用一个毫米波探测器,把这个探测器搁在气球上,在南极地区叫它升空。为什么搁在南极地区上空呢?因为它升空以后,在南极地区跟北极地区都有这样的情况,就是有长夜,日不出,北极是白昼的时候,南极是长夜,连续半年都没有太阳,就没有了一个辐射干扰源。探测的结果再一次肯定“暴胀”确实存在。这是上世纪末,2000年的《科学》杂志的十大进展之一。

  2001年另外一个科学家小组在做微波背景辐射,就跟COBE类似,但灵敏度高得多。到了2003年初,公布了探测结果。这个结果是什么呢?根据它的起伏情况,可以肯定,它的起伏情况表明我们宇宙的几何特征是一个平直的。最后的结论就是我们的宇宙一直膨胀下去,而且是加速膨胀下去。

  除了这三项实验工作之外,在同时进行的还有一个,另外一项长期的观测宇宙学的工作。这个工作是用光纤去做遥远星系的三维数据,就取得遥远星系的距离和它们的位置。根据这项研究所得出来的初步结论,就是看到了遥远的早期宇宙的物质分布情况。这个结论就是我们的宇宙从大爆炸到现在是137亿年,也就是说我们的宇宙的年龄是137亿年,其中发光天体包括我们太阳在内占4%,暗物质占23%,暗能量占73%,这就是一幅今天我们宇宙的图像,用这么4个数字来描述,一,年龄是137亿年,我们的宇宙大小就是137亿光年,然后里边的物质4%是可见天体, 23%是看不见的,引力效应表示其存在的暗物质,73%是暗能量,这dark energy是斥力性质的,本源不清楚,有待于今后进一步深入研究。而现在看来,这个dark energy不是一个变量,至少在300亿年的时间内不是一个变量。在更大的时空上还是不是继续为不变量,还不知道。因此在可见的未来,在300亿年期间内会是一直按照现在这样的一直加速膨胀下去。这就是今天我们要谈得,我们的膨胀宇宙在加速膨胀,谢谢大家。

 
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-22 17:22 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧
(四)
4月29日 《银河系》 杜升云
央视国际 2004年04月27日 14:39




  主讲人简介:

  杜升云,北京师范大学天文学教授,发表多篇学术论文。

  内容简介:

  那么现代生活里头,我们生活在城市里的人已经很少能够欣赏到银河的美景了,因为城市里头,实际上看到的是灯河而不是星河。现在看星河必须到郊区去、或者到一些山区去,那么就看得非常好了。那么我现在给大家看一张图,这张图就是牛郎织女隔河相望的图,那么这条“河”是什么“河”呢?这条“河”就是银河。只要有牛郎织女这个故事的存在,那么就是有银河的认识。我们可以看到在夏季的星空里头,在天空有一道很亮的光带。那么对于这样一条银河,它究竟本质上是什么东西呢?什么时候才揭开这个谜呢?这是要等到1610年的时候,就是伽利略发明了望远镜,他用他的望远镜第一次指向天空的时候,他就把它指向了银河。我们在看到这条银河的时候,你有没有想过说是我能把它想像成什么?确实不是很容易,你得好好想一想。说怎么就会形成这么一条银河呢?那么英国有一个天文学家叫莱特,他想像这个宇宙是一个球,在球上这个星风是不均匀的。就是在球上的一条带上,恒星比较聚集,而球的中间,就是我们地球。那么这样大家可以想像,从地球看上去,你看到球上面就有一条星带,所以在不同季节你都可以看到这条银河,这样的话他构造出这么一个宇宙来,这是在1750年他发表了这么一篇论文。

  但是5年以后有一个哲学家叫康德,康德他不同意莱特这个观点。他认为银河系应该是像一个铁饼的形状。那么赫歇耳就要来分析这样说是不是正确的。赫歇耳做的工作是用望远镜来数星星,大家知道在望远镜里头看到的星星太多太多,那么赫歇耳数了多少呢?17万多颗星,真是一个非常辛苦的工作。他做了很多年,怎么做呢?他把天空划分为三百多个区,他在这三百多个区里头,每一个区他来数这个区有多少星。这个区是被四周围围着,就是四个方向都有,各个方向都有。那么这样计算出来以后他就可以构建一个银河系的模型,这个时候经过这么辛勤的工作,那么赫歇耳构造出银河系的模型。也就是到了1785年这样一个时候,真正是从银河,就是从河流这个概念变成了一个系,就是恒星所组成的一个系统。那么这个系统呢,就是我们今天所要给大家讲的,就是银河系其实认识的过程是挺不容易的,我们从想像一个美丽的传说到真正变成一个恒星的系统,中间几乎经过两千多年,我们才走到这一步。

  (全文)

  那么现代生活里头,我们生活在城市里的人已经很少能够欣赏到银河的美景了,因为城市里头,实际上看到的是灯河而不是星河。现在看星河必须到郊区去、或者到一些山区去,那么就看得非常好了。那么我现在给大家看一张图,这张图就是牛郎织女隔河相望的图,那么这条“河”是什么“河”呢?这条“河”就是银河。只要有牛郎织女这个故事的存在,那么就是有银河的认识。所以这样的话,我们就要提一个问题,说究竟牛郎织女这个故事在中国它发生在什么时代呢?什么时候我们中国人就已经知道天上有这么一条河,或者明确地表达出来说这是一条银河呢?

  我想至少可以追溯到西周时代,也就是三千多年以前吧。为什么这么说呢?因为在《诗经》里头有一首诗叫《大东》,它是这么讲的:“跂彼织女,终日七襄。虽则七襄,不成报章。皖彼牵牛,不以服箱。”我用现代汉语把这首诗表达出来是什么意思呢?就是说,在天上的织女每天需要差不多14个小时在天空中运行。就是说我们如果是从织女星开始出来,一直到它落下地平线大概需要14个小时。那么过去我们叫七个时辰。在这么长的时间内,织女在天上运行,但是她没有织成一匹布。这首诗产生的时代是在西周时代,而且说河对岸的那个牛郎给她拿着箱子,但是箱子里头是空的。为什么呢?因为织女没有织出布来。在不同民族的国家里头,对银河都有一些不同的想像,比方说在西方,银河叫milk way,什么意思?就是奶路,就是由奶铺成的路。我们看到银河是一条发白颜色的这么一个光带,那么这个光带呢,被想像成奶流出来的一条路。但是milk way叫银河,这是希腊神话里头,就是它的主神宙斯的妻子赫拉,她的孩子把她的乳房抓破了,所以这个奶就流到天上去了。不同民族有不同的想像,但是中国人的想像最浪漫,最有诗情画意。我们牛郎织女隔着一条河,而且每年在七月初七的时候,牛郎织女要通过鹊桥来相会。

  但实际上从天文学上来讲的话,他们俩相聚要16光年,实际上讲相聚还是很困难的。那么关于牛郎织女这个星空呢,我们可以看到在夏季的星空里头,在天空有一道很亮的光带。在这个光带里头,这儿有一个织女星,在河的对岸有一个牛郎星。这就是他们隔着河,但是这条河在夏季看得非常明显。那么对于这样一条银河,它究竟本质上是什么东西呢?什么时候才揭开这个谜呢?这是要等到1610年的时候,就是伽利略发明了望远镜,他用他的望远镜第一次指向天空的时候,他就把它指向了银河。这条银河大家已经想像很多年了,那么现在伽利略把望远镜指向它的时候,发现这条“奶路”原来是星河,就是非常密集的恒星所组成的这么一条河。所以第一次揭开银河之谜的呢?应该讲是用望远镜揭开的,是伽利略所做的工作。这个工作距离我们刚才说牛郎织女这个传说已经过了两千年了。但是伽利略发现了这个星河以后,就此停步了。伽利略以后真正关心这个银河系的人应该是赫歇耳,赫歇耳本来是一个音乐家,他是一个合唱团的指挥,同时也还作曲,但是他的业余爱好是天文学。实际上后来的发展变成什么?他主要的工作是天文学,音乐成了他的业余爱好。赫歇耳在1785年左右,他要关注一下,伽利略所看到的这个银河到底是怎么回事情?那么他把它作为一个研究的目标。那么在赫歇耳之前,也还有一些别的人想过,这个银河到底是怎么回事情?我们现在这些人,我们在看到这条银河的时候,你有没有想过说是我能把它想像成什么?确实不是很容易,你得好好想一想。说怎么就会形成这么一条银河呢?那么在此之前英国有一个天文学家叫赖特,他想了一下,他想像这个宇宙是一个球,在球上这个星风是不均匀的。就是在球上的一条带上,恒星比较聚集,而球的中间,就是我们地球。那么这样大家可以想像,从地球看上去,你看到球上面就有一条星带,所以在不同季节你都可以看到这条银河,这样的话他构造出这么一个宇宙来,这是在1750年他发表了这么一篇论文。

  但是5年以后有一个哲学家叫康德,康德他不同意赖特这个观点。他另外有一个想法,他说如果这个行星组成这么一个系统,就好像咱们现在扔的铁饼形状,大家可以想像,如果我们处在铁饼中心的话,你向着铁饼盘面的方向看,那么这个上面的恒星就应该很密集。如果你向着铁饼饼面的上方和下方看的话,那么星就应该少,这个是可以想出来的。所以康德他不同意银河系是一个圆球状分布的一个带,而是像铁饼形状这么一个带。但是他毕竟是一个哲学家的思考,哲学家思考他是要靠推理的,这个推理非常有道理。那么赫歇耳他就要来分析他们谁说得对,那么赫歇耳的工作,他跟哲学家做的工作不一样。哲学家靠推理,天文学家要靠观测,而且这个观测做得非常笨。什么意思呢?他得在天上数星星,我们知道城市里头灯光这么多,我们看不见几颗星,大家如果数星星的话,我能数得见。如果说你到了一个很黑暗的地方,那个星星你就数不清了。为什么?太多了!那么赫歇耳的工作是用望远镜来数星星,大家知道在望远镜里头看到的星星太多太多,那么赫歇耳数了多少呢?17万多颗星,真是一个非常辛苦的工作。他做了很多年,怎么做呢?他把天空划分为三百多个区,他在这三百多个区里头,每一个区他来数这个区有多少星。这个区是被四周围围着,就是四个方向都有,各个方向都有。那么这样计算出来以后他就可以构建一个银河系的模型,这个时候经过这么辛勤的工作,那么赫歇耳构造出银河系的模型,这个银河系的模型,就是高度跟宽度的比,应该是四比一这么一个比例。也就是说长的方向是四的话,厚度的方向就是一,四比一这么一个银河系。在这个银河系的太阳,是在银河系中心的附近。到了1785年这样一个时候,真正是从银河,就是从河流这个概念变成了一个系,就是恒星所组成的一个系统。那么这个系统就是我们今天所要给大家讲的,就是银河系其实认识的过程是挺不容易的,我们从想像一个美丽的传说到真正变成一个恒星的系统,中间几乎经过两千多年,我们才走到这一步。

  我们认识银河系其实是比较困难的,为什么呢?我用了一句话借用苏轼的诗,我们“难识银河真面目,只缘身在此河中。”因为我们自己在银河系里头,我们来认识这个银河系是很困难的。我打一个比方,比方说我们自己是一个智能的红细胞,我们在身体里头可以随着血液去循环,我们这个智能的红细胞,我们可以认识自己的器官。但是你要问它,说这个人到底是什么样?它说不出来,因为它在人的身体里头。我们现在认识银河系的困难也在这儿,我们自己在里头,我们不知道它什么形状?那么现在这张图就是我们看到的河外星系,其他的星系。它是一个漩涡状的,那么我们就可以来反推自己的银河系是一个漩涡状的星系。这个旋涡状星系它有多大呢?直径大概是13万光年,太阳距离银河系的中心是两万七千光年。那么银河系呢,它的主要结构就是说有一个核心,叫做银心。那么这个核球以外有一个银盘,也就是刚才我们说的这个盘面的结构,这个银盘有13万光年直径。然后,外围是叫银晕。

  那么银河系它是有旋臂的,什么叫旋臂?银河系的核心,这个盘的结构不是像铁饼那么一个板块,而是什么呢?就是里头是漩涡的,这种漩涡结构,大家可以想到如果我们自己在银河系里头你要想看到旋臂的话,那是非常困难的,大家现在晚上看到银河,你要想把看到的这个银河想像成一个恒星的系统这已经是比较困难了。如果你还想在这个里头找到旋臂的话,那就更困难了。为什么呢?因为我们的银河系里头还有暗的物质,看不见。它挡住你的光,所以你看不见。你看不见的话,这时候你要想认识后面的星,就很困难。但是难不住天文学家,还是有很多很聪明的天文学家,他们怎么办呢?他们在别的星系里头,就是离开我们银河系,我们看到了别的星系。在别的星系里头也有这样的漩涡星系,那么这个漩涡星系它这个旋臂上是一些什么星呢?是一些蓝颜色的很热的星,而这些星只能在旋臂上出现。这些天文学家就受到启发,我观测这个银河系里头这些温度特别高的星,就是发蓝颜色、发白颜色的星。观测的结果呢,找到了旋臂。这是一个美国天文学家叫摩根,找到这个旋臂已经要到1951年以后了。所以我们认识银河系其实是在20世纪才有比较大的进展,就是我们认识到这个旋臂的存在。

  在20世纪50年代还有一个进展,我们要值得提一下,就是我们的射电天文学。射电天文学就是用无线电望远镜,来接收来自天体的无线电波。那么接受无线电波,我们就可以来分析这个天体的情况了。而在这个银河系的旋臂上,它发射一种特别的无线电波,这个波长是21厘米。如果说你能够有一个射电望远镜,你能观测21厘米的这么一个波段的观测的话,那么你就能解开银河系旋臂之谜。那么经过了天文学家的观测,证实光学的观测是对的。于是我们认识到了银河系其实跟别的漩涡星系一样有旋臂。在20世纪20年代,还观测了很多漩涡星系。那么这个时候就提出两个问题来,一个问题是什么呢?说这些漩涡星系是在银河系里头,还是在银河系之外?这是一个问题。第二个问题,说我们观测到的这些漩涡星系,它基本上都不在银河附近,是离开银河比较远的地方。那么这是为什么?天文学家沙普利的解释,说这些星云其实都在银河系里头。但是,美国天文学家柯蒂斯他不是这么认为,他认为这些漩涡星系一定是离开银河系比较远的。于是呢,就重点观测了一个星系叫仙女座星云,那么仙女座星云当时柯蒂斯估计它有五十万光年这么远。五十万光年这么远的话,银河系大小是十万光年左右,那么五十万光年肯定在银河系之外了。但是沙普利不同意,所以这一场辩论,在天文学上叫做伟大的辩论。为什么叫伟大的辩论呢?我们来想,我们刚才讲了,太阳现在已经不在银河系的中心了,现在进一步发现是什么意思呢?其实银河系在众多的星系里头,也是一个很普通的漩涡星系。就是我们在银河系之外,还有很多很多的漩涡星系。所以这样一个结果意味着什么呢?就是说不但太阳不在银河系的中心,而且银河系也绝不是宇宙的中心,宇宙中间存在着很多很多类似于我们银河系的这样一个星系。所以这样讲的话,大家就明白了,就是说我们生存在一个很大的恒星系统里头,这个恒星系统叫做银河系。但是这个银河系其实在宇宙中间还是一个很普通的星系。

  那么这个漩涡星系它为什么会有旋臂,那么就是有一种理论认为在银河系里头它有一个密度波。而这个旋臂就生存在密度波密集的时候,就是这个密集的这个波在传到旋臂这个地方的时候,就形成了恒星密集的旋臂。实际上我们现在,太阳,有时候就在旋臂里头,有时候就出去了。那么有没有观测证据呢?我们有观测证据,什么样的观测证据呢?我们知道太阳系中间,有九大行星,那么九大行星中间的空隙里头是什么呢?我们过去讲,说是行星际物质,就是行星际有一些物质。当太阳在银河系的旋臂里头穿梭的时候,我们知道银河系旋臂里头那些物质它就会进入到太阳系。因此我们在太阳系里头,实际上就发现了很多不是太阳系的物质,而是行星际的物质在太阳系里头。而现在就是说,太阳在旋臂里头有时候就是穿进去,有时候穿出来,这个就叫做密度波理论。

  有了这个密度波,它可以给我们很好地回答一下为什么会形成这个旋臂?但是这个旋臂,还有非常有意思的事情。是什么呢?就是旋臂是银河系里头新的恒星诞生的摇篮,就是说我们每年银河系都会有新的恒星生成。好像它也是不断地在有新的生成、有老的死去。那么死去的这些老化的星呢,每一百年至少会有一颗星老化,但是新生的星每年大约会有十颗左右在新生。那么这样一些新生的星出现在什么地方呢?就出现在银河的旋臂上,因为什么呢?因为旋臂刚才我们讲了在密度波走到这样的时候,它压缩这些星系的物质,使得恒星的形成成为可能。我们现在呢就是讲到了银河的旋臂,那么银河还有一个要讲的是什么呢?这个银河刚才讲的,说太阳在银河系里头有运动。那么银河系本身自己有没有运动呢?我们天文学家说话需要靠观测,我们需要靠观测事实来说话。

  当我们观测恒星的时候,我们会有一些新的发现。就是说观测了很多星,我们测量这个星,它的运动。它在天空横的方向上这种运动我们叫做自行。还有一种运动,是在我们视线方向上的运动。大家可以想,如果一辆汽车跟你的视线方向是一致的,它在运行的时候其实你很难估计它离你多远,或者说它走得多快,你看不出来。就是汽车迎面而来,或者说背向你去的时候,你看不出它走得多快。但是这个纵的方向,就是向着我们视线方向的运行,我们也有办法来观测。什么办法呢?我们常常在外头旅行的人们你有没有这样一个经验,当你坐火车的时候,那么在火车运行的过程中,如果说前方有一列火车跟你迎面而来的时候。大家听到这个声音就是越来越尖锐,就是这个火车的声音越来越尖锐。当这个车互相离开的时候,你听到声音是越来越钝,也就说在运动的两列车互相听起声音来它的频率会变化。

  同样的道理,我们在观测一颗恒星的光的时候,我们把这个光分解成光谱。我们在观测它的光谱的时候发现,这个谱线会有一种运动。它的运动就会表示出来这个光的频率的变化,当这颗星接近我们的时候,它应该是比较尖锐。那么也就是说,它会发蓝颜色,就是更向蓝走一点。如果说它背向我们去的时候,它会钝一点,向红的方向走一点。所以这种速度我们叫做视向速度,就是眼睛看出去的视向速度,当我们分析天体运行的各种速度的时候,经过了多少年分析以后,我们发现其实银河系是在转动的。我们太阳附近的这个银河系转动的速度有多快呢?每秒钟220公里,这是一个很高的速度。大家想一想,我们发一个人造卫星,只要每秒8公里,它就可以围着地球转了,也就是说只要有一个8公里的速度它就可以出去了。但是我们太阳在银河系这一部分的旋转速度,是每秒钟220公里,是一个很高的速度。那么这样高速度的一个运行呢,就使得我们知道银河系本身也是在转动。关于转动呢,常识告诉我们,我们认识这种现象,比方说我们地球围着太阳转,金星、火星、木星、土星都在围着太阳转。那么这时候在描述这些行星围绕太阳运动的时候,我们有一个规律,我们叫做开普勒定理。也就是说围着它有一定的规律来运行,那么服从这个开普勒定理的一种运行是随着距离的不同速度不一样。但是在银河系里头呢,它既不是一个刚体的运行,就是说不像铁饼这么旋转,不是说大家连在一块的,不是这种旋转方式,又不是像太阳系里头行星围绕太阳这么旋转。它是在不同的地方运动的速度不一样,为什么呢?大家可以想到,我们太阳系的天体在运行的时候,你围绕的中心是一个太阳,就这么一个天体。而银河系里面不但围绕银河系的核心,而且银河系,比方说太阳距离银河系的核心还有两万七千光年,在这两万七千光年的距离内还有很多的星,这些星它的质量都会汇聚到银河系中心来计算。也就是说,如果说离开太阳更远的星,那么它中心的质量就会更大。因为什么呢?我们太阳以内的这些星质量也就都算进去了,所以这个质量在不断地变化,核心部分的质量在不断地变化。它们互相有一个不一样的速度,所以比较复杂。但是我们现在认识到了什么呢?银河系是由恒星构成的一个庞大的集团,那么它至少有一千多亿颗星。那么这样一些星,组成这么一个集团。它还在不断地旋转,而这种旋转随着距离银河系核心的部分,远近的不一样,它旋转的速度也不一样。我们知道测量太阳附近这样的速度,大概是在每秒钟220公里这么一个速度。知道银河系在旋转,又知道银河系本身是一个漩涡星系,它有很多旋臂。这个旋臂非常有意思,是我们银河系里头恒星诞生的一个场所,这是我们讲到了银河系的外围部分。

  那么我们要讲到银河系的核心部分,这个核球也还是比较大的。因为银河系的核球非常密集,我们需要看人马座,就是沿着人马座方向看,需要在夏天看。夏天在银河系的南边,看南方天空就可以找到人马座。我们可以看到那个地方非常地亮,这个亮表示那个地方是银河系的中心。那么银河系中心它应该是有一个比较大的黑洞,为什么呢?黑洞大家知道,黑洞它本身的质量非常大,这个质量大到什么程度呢?这个光只进不出,它可以把外头的物质吸进去。但是呢,连光都从它本身,黑洞里头跑不出来,因为它的引力太大了。那么银河系中心,应该有这么一个庞大的黑洞来维持着银河系庞大的引力。那么我们有什么证据来证明银河系核心呢?有可能有黑洞,而且是一个比较大的黑洞。主要的就是说在银河系的核心部分,我们可以观测到强烈的X射线辐射,而且红外辐射也特别强。它是什么意思呢?就是说当物质高速旋转接近黑洞的时候,被黑洞吞掉的时候,这个时候它由于运动的速度非常高,它会辐射X射线。而且它周围星的运动速度都是非常快的,就是在银河系核心部分,运动速度非常快。所以我们想,银河系的核心那么它应该是有一个黑洞。

  现在,我们已经知道银河系在整个宇宙里头是一个很普通的星系。是宇宙中间的一个“星岛”,很普通。那么现在我们讲,说这个银河系它是孤零零的吗?它是不是更复杂呢?实际上我们在观测银河系的时候,我们发现银河系的周围还有一些别的星系。那么这样的话,我们银河系到底势力范围有多大呢?或者说我们银河系这样一个引力的范围能大到多么大呢?至少是在89万光年,接近100万光年。我们刚才讲的,说银河系大小是13万光年,现在差不多一百万光年这么范围之内,都是银河系的势力范围。也就是说,银河系这个漩涡星系,它还有很多伴侣,它们共同构成了这么一个庞大的恒星集团。那么银河系将来还是会发生一些变化,也就是这些个伴侣,它会在银河系强大的引力下,逐渐地向银河系靠拢。

  比方说像麦哲伦云,就以每年一千公里的速度,在向着银河系靠近。那么也许在几十亿年以后,麦哲伦云也会和银河系相撞的。那么这是我们银河系本身,它还有一个空间的范围,还有一些伴侣。在银河系里头呢,如果说我们能够观测到银河系,能够分析出银河系是个什么结构来。我们刚才讲了,是因为在银河系里头有那么一个太阳,而在太阳周围有一颗行星叫做地球,这个地球上它有高级智慧生命,就是我们人类自己。我们能够观测星空,不但解开银河系之谜,而且我们可以解开银河系以外还有哪些星系跟我们银河系是有关系的。那么这么说,就提出这么一个问题来,在银河系里头还有没有跟我们地球一样的有高级智慧的这种生命存在呢?如果再往大了说的话,那么在银河系以外,其他的漩涡星系有没有智慧生命存在呢?那么它们之间有没有可能进行交流呢?这是大家非常关心的一个问题。那么我们首先说,在太阳系里头地球这么一个特殊的环境里头,能够形成人类这种高级智慧生命,其实不是很容易的。如果说你按照康德的那种哲学的一种推理方式来推理的话,你可以这么想,我们太阳在银河系里头是很普通的一颗星。它就是一个中等大小的一个黄色的星,这样的星在银河系里头很多。那么既然在太阳周围有智慧生命,我们就可以想到,就是温度不高也不低的那些恒星周围也有可能有智慧生命,这是顺理成章的一件事情。但是当你真正去分析我们地球上的生命跟其他行星对比的时候,大家就会想到,其实也不那么简单,并不是说任何一个类似太阳的恒星周围就一定会有智慧生命。

  所以这样的话,就是说实际上分析起来,我们对比太阳系,智慧生命并不是那么容易产生。所以银河系尽管有很多跟太阳相同的星,并不是说,这些星周围就一定会有智慧生命。至于说银河系它是怎么生成的?应该说是在宇宙那次大爆炸过程中产生的,和其他星系一样的一个产生过程。当然这个产生过程,现在仍然是科学研究里头一个非常热门的话题,因为现在并没有解决,就说是到底这个星系怎么就形成了?至少我们可以这么说,就是在大爆炸以后,在宇宙中间已经形成了原子,出现了核,由于它质量的一些不稳定性,就是在宇宙中存在着一些不稳定性,那么它有些聚集。庞大的物质聚集在一起,逐渐地形成了这么一个星系。那么我们现在的观测,可以这么讲,我们已经观测到了在宇宙中间不均匀性的一些信息。比方说发射了卫星,它在观测微波背景的时候,已经观测到它有些不均匀的东西。那么这种不均匀的东西,会导致早期的宇宙里头它有些不稳定性,会导致星系的产生。应该说我们银河系也是那个时候的一个产物,所以这个银河系呢,我们自己在银河系里头来研究银河系的时候,就帮助我们来认识其他的星系。通过这样一些星系我们来解开宇宙之谜,就是说宇宙到底是怎么形成的?它会向哪个方向去?你要想解决这么一个最大的问题,你首先得踏踏实实把我们的银河系认识清楚。

  (来源:cctv-10《百家讲坛》栏目)
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(五)
4月30日 《太阳风暴》 何香涛

央视国际 2004年04月27日 14:42




  主讲人简介:

  何香涛,北京师范大学天文系教授,博士生导师。多年来著作甚丰,曾任北京天文学会理事长。

  内容简介:

  一想到太阳,大家马上就联想到温暖和阳光,对于太阳来讲,古今中外各个民族都对太阳是一片歌颂声,我们说太阳哺育着大地,太阳哺育着我们的地球、植物,万物生长靠太阳。的的确确是这样,太阳是非常非常重要。有一句俗话说,说是离了谁地球都可以转,但是要离了太阳,地球可就转不动了。你们可以想像一下是不是这样,所以太阳的优点是非常多的。但是尽管这么说,我们说任何一件事情,都不可能是十全十美的,如果说太阳的优点有99.9%,那么毕竟还有0.1%是缺点。今天我们就讲讲太阳的缺点,太阳对我们人类来讲,都是好处,惟有今天我讲这个题目不是那么十全十美,是什么呢?叫太阳风暴,太阳风暴主要是由太阳上各种活动区的爆发形成的。历史上太阳风暴曾经对人类的生活产生影响,随着科学技术的普及,太阳风暴对地球的影响开始显著。因为它能对地球的地磁产生影响,进而影响人类的通讯系统,虽然现在由于人类的通讯很多都采用卫星,但强烈的太阳风暴也会对卫星的通讯形成不良影响。但是一般的太阳风暴对卫星通讯产生不了太太的影响了。但了解太阳风暴,研究太阳风暴,仍然是人类一项重要的科技任务。

  太阳风暴可以跨越一亿五千万公里影响地球,产生太阳风暴时引发的火焰可以喷出几十万公里远,自然的奇妙令人惊叹。北京师范大学天文系教授何香涛,将为您讲述《太阳风暴》。

  (全文)

  一想到太阳,大家马上就联想到温暖和阳光。对于太阳来讲,古今中外各个民族都对太阳是一片歌颂声。我们说太阳哺育着大地,太阳哺育着我们的地球、植物,万物生长靠太阳。有一句俗话说,说是离了谁地球都可以转,但是要离了太阳,地球可就转不动了。所以太阳的优点是非常多的,尽管这么说,我们说任何一件事情,都不可能是十全十美的。如果说太阳的优点有99.9%,那么毕竟还有0.1%是缺点。今天我们就讲讲太阳的缺点,就是太阳对我们人类来讲,都是好处。惟有今天我讲这个题目不是那么十全十美,是什么呢?太阳风暴。你们看这个画面上,实际上这段画面不是人工画的,这是真实拍照的。上面那个火焰大家可以看到,那是太阳上边真实的火焰,当然这是用望远镜来拍的,不是我们肉眼看到的。那么这个火焰都有几十万公里,也就是说远远比我们地球要大得多。

  那么我为了讲清楚太阳风暴,我们先把太阳做一个简单介绍,我们说太阳是非常壮观的。我们平常看的太阳就是这个样子,这就是我们平常看到的太阳,我们管它叫做光球,如果你们看一下的话,这个光球上边有一些黑的地方,这就叫做太阳黑子。当然还有其他的一些细节,这黑子还挺多。这就是我们平常眼睛看到的这个太阳,非常明亮的,我们管它叫光球。那简单来说,太阳可以分成三层,就是我们平常普通看到的,这个就叫做光球。那就是发光,太阳的主要的光都是从这儿来的,所以我们叫做光球。除了光球以外呢,还有一层,我们叫做色球。,就是比太阳更高层,叫做色球。为什么叫色球呢?它的颜色,从总的颜色来讲,是偏红的,是带颜色的,所以叫色球。当然色球上有很多东西,有很多结构,像这些结构呢,我们马上会提到,就是耀斑等等。周围还可以拍到一些它喷射的火焰,这个叫日珥。这就说这是色球,在太阳的高层,这个一般我们用肉眼是看不到的。那么再外面一层叫做日冕,这个日冕你一看就知道,这是日全食时候拍到的。日全食的时候大家知道,月亮把太阳挡住了,太阳看不到了。但是周围还有一圈非常漂亮发白颜色的光,这个叫日冕。这个日冕可大可小,跟太阳的活动有关系。

  太阳我们一般人类感觉到的,太阳怎么样呢?就是给我们温暖,给我们阳光,这是我们感觉到的。除此之外太阳还在这地方不停地向我们吹风,我们管它叫做太阳风。这个风是风和日丽,一般吹来,影响都不大。除了一般地给我们吹风以外,它还要吹比较厉害的风,就像我们刮沙尘暴一样。平常的风给我们吹没关系,但是要出太阳风暴,那就受不了!那么人类什么时间发现了太阳风暴呢?二次世界大战发现的,大家知道二次世界大战期间,德国非常地猖狂,把整个欧洲都给占领了,惟有一个国家它没有占领,就是英国。德国人不甘心,就经常派飞机去轰炸英国,可是,后来德国人就发现,德国人每次到英国去的时候,英国就知道了。这飞机要来,防备得非常好,那么英国为什么能防备呢?它主要是发展了雷达的技术,可是德国人不知道。当时德国纳粹第二号人物叫格林,他就怀疑是不是纳粹党里边出叛徒了,把每次派飞机的情报告诉英国,实际上不是,英国有海岸的警戒雷达,可是突然有一天英国海岸警戒雷达也失灵了,来飞机看不见了,那么英国人也怀疑,哎呀!是不是德国有什么间谍打到我这里边来给我破坏了,也不敢吭声。等二次世界大战完了以后,英国才把这个秘密泄露,就是当时破坏英国海岸警戒雷达的,不是德国的间谍,而是太阳。就是太阳发怒了,太阳风暴给它破坏了。这个是1942年,所以这个就作为天文上边真正看到,从天体发来的巨大的无线电波的一个纪念。那么这是第一次人类感受到太阳风暴的危害,所以,我们就说一下太阳风和太阳风暴,我们先说太阳风。

  我们看到的太阳发来的光这都是无线电波,这个不叫太阳风。那么除此之外,太阳还老在不停地向我们吹风,这个叫太阳风,那么太阳风是怎么产生的呢?大家看一个图就知道了,这就是太阳喷发出来的一些离子流,吹到我们这儿来了。那这边表示是地球,因为地球有磁场,来了以后这个风就从地球的周围,就吹过去了,这个就是太阳风。那最早提出太阳风概念的,是美国一个天文学家叫帕克,提出太阳风的概念。有了太阳风以后,这个概念提出来以后,大家就意识到太阳风可能很重要,所以就进行研究。那么吹太阳风有没有证据,有证据,我列了三项主要的证据,就是太阳风的证据,第一个是叫极光。极光很漂亮,我们看几个极光的照片,这就是极光的照片,这也是极光的照片,非常漂亮。所谓叫极光,主要指的是在两极,因为我们人类大部分都在北半球活动的多,所以一般叫北极光,实际上南极也有,南极光也有,两极都有。因为太阳风吹来以后,太阳风主要都是一些带电的离子,所以风吹出来的时候,它是集中在地球的两极,北极和南极,那么带电的离子来了以后,侵入到地球,因为是带电离子,那么沿着磁力线走,然后和地球大气一撞击,就发光了,这就是所谓叫做极光。除了极光以外,我还提到了,还有什么呢?黄道光,我们知道,我们的地球绕着太阳旋转,是在大体上一个平面上面,九大行星绕太阳旋转,都在一个大体平面上,什么平面呢?我们叫黄道面,所以这个太阳风吹来的话,也是沿着黄道面吹来的。有很多就到了我们地球的两极了,其中就产生极光,有的就在黄道面上,平着就吹过来了,那就是正好在黄道方向,能够看到光,这个就叫黄道光。此外我们说第三个证据,就是彗尾,彗星的尾巴。你看这个彗星的尾巴有个特点,都背向太阳,这是彗星被太阳烤热以后蒸发,蒸发以后它的尾巴就背向太阳,背向太阳的原因,一个是有光压,光有压力把它往后吹,另外有太阳风,因为太阳从外边,四周吹风,就把彗星的尾巴,就吹得背向太阳,这些都证明了太阳在不停地向外刮风,我们管它叫做太阳风,那么太阳刮风的话,因为它是不停地在刮,那这个风来自什么地方呢?主要的来自太阳的日冕,就是最外层,就是正常的刮风,从日冕层就吹出来了,这个对我们地球来讲,几乎是没有什么影响,或者说是影响非常非常小,就是正常的刮风,除此之外还有厉害的,就叫做太阳风暴。那太阳风暴来自什么地方呢?主要来自太阳活动区的爆发,我们说太阳不是那么平静的,上面有各种各样的活动区,就是活动的东西。这些活动区要是一爆发,一发怒,从这个地方喷发出来,有时候在日冕层再给加速一下等等,这样来的,就厉害了,这就叫做什么呢?太阳风暴,就像我们地球上一样,平常刮风没关系,但是要刮成什么,刮成沙尘暴就受不了。而这个沙尘暴它不是说这个风里边都有沙尘暴,其实是有一个沙尘暴的源,就是一个地方搞得不好,这地方生态破坏特别严重。所以那个地方出现沙尘暴了。所以我们类比的话,也就相当于太阳上有个别的活动区,它突然活动激烈,喷发出来,这样出来的话就是太阳风暴。太阳上有哪些活动区呢?

  第一个我们就说到叫太阳黑子,这是我们人类最容易看到的,这就是一个太阳黑子的局部照片。我们说太阳上这个黑子出现还是挺多,出现的机会挺多。但是有些个别大的太阳黑子,要出现的话,就有可能引发太阳风暴。你看这个黑子有一定的结构,中间是黑的,然后周围呢,颜色浅一点,我们管它叫太阳黑子。实际上这个黑子黑不黑?你要单把太阳黑子拿出来,一点也不黑。我们说太阳的表面温度是多少度呢?六千度,这个黑子的表面温度大约是四千多度,或者是不到五千度,或者五千度左右。也就是说这个黑子的表面温度比太阳的温度低了一千多度,所以一反差我们看上去是变成黑子了,假如说真要是有一天太阳变成太阳黑子了,你看上去还是非常亮的一个太阳,变化不是很大,才差了一千度。你看黑子周围有一个细节,我让你看一下,你注意一下黑子周围,一个颗粒接着一个颗粒的。这个叫什么呢?叫米粒组织,这个在太阳光球里面也可以看到。这个米粒组织是什么呢?简单讲就是我们粥锅开锅了,这个粥开锅了,它一样,也是往上翻,翻出来一个一个的米粒,不过它这个“米”比咱们煮粥的那个米可就大多了,这一个米粒有多大呢?有几百公里,也可以到一千公里,就这一颗米粒,就有几百公里到一千公里,这就是米粒组织。那么我顺便说一下,如果这个地方的空气条件什么等等非常非常好,那就可以弄一个非常小的望远镜,就可以看到米粒组织,那就要求条件很好,我这个当地的空气非常好,就是大气宁静,光线非常好就可以看到。所以这个米粒组织不是说随便放一个望远镜就能看到,还要求这个观测的地点也非常好,所以我们要想看太阳看得好,一般选到湖边的地方,或者周围有森林的地方等等非常宁静的地方,才能看得非常清楚,不管怎么说,太阳上经常出现的一种现象,就是太阳黑子,如果有个别大的太阳黑子出现,就预示着有可能出现太阳风暴。所以这是太阳活动区的一个主要的一项叫太阳黑子,中国古代就有太阳黑子的记录,不但看到了,大小都给你估算出来了,位置都知道了,就这种黑子记录在我们国家有二百多次,那同学可能就要问了,他怎么看到,我怎么看不到,说明我们古代人很聪明,就是说他注意观察天象,你看他什么时间看呢,他叫“日出黄”,他就在日出和日没的时候,正好那个太阳刚出来,有一层薄云或者薄雾挡着,要不然你拿眼睛看着太阳也受刺激,那么看见以后,就可以记录太阳黑子。据说古代人还有一种办法看这个太阳黑子,怎么看呢?弄一个大脸盆,脸盆里边放上水,这个太阳在水上面一映照,反射一个太阳像,上边就看到有黑子,所以我们古代人真聪明,真正有记录的,我们记录多少次,二百多次,那真是了不起,就是说我们的祖先对于天象来讲非常关心,也非常聪明,包括太阳黑子都能看见,这是真不容易。

  我们说除了太阳黑子的影响以外,另外还有一个影响出现太阳风暴的一个活动区,我们管它叫做太阳耀斑。引发太阳风暴主要的直接的原因往往不是太阳黑子,往往直接的是什么呢?太阳耀斑。所以太阳耀斑的监测,比监测太阳黑子还重要,当然太阳耀斑监测需要更好的仪器,要有一个望远镜,这个望远镜是专门看色球的,所以我们管它叫做色球望远镜。这个监视太阳耀斑,就比较容易监视。当然除了在地面上监视以外,我们还可以到太空里面去监视,放一个太空的望远镜来监视这个耀斑。我们看另外一个耀斑,这是另外一个耀斑,这是有几秒钟的爆发现象。这是又一个耀斑,局部的一个耀斑。你看这个耀斑非常非常的明亮,那么耀斑的旁边,那个黑的下边就是太阳黑子,所以这个耀斑往往就与太阳黑子重叠出现,耀斑基本上是我们太阳风暴的一个加速的一个关键的一个机制。因为耀斑里边温度特别高,磁场强度特别强。它的磁力线的结构也非常突出,所以很适合就造成一个发动机一样往外喷发,当然除了耀斑以外还有其他的东西。

  比方说太阳日珥,太阳日珥就是从太阳的四周喷发的火焰,这就是一个典型的太阳日珥。这个日珥的高度有多高呢?三十七万公里。日珥的高度有这么高,那么这种日珥喷发,也有可能引发太阳风暴。这是另外一个,又是日珥,又显示耀斑。你看这个地方,亮的是耀斑,这个地方喷射的巨大的火焰就是日珥,就是说连耀斑带日珥一起从太阳就喷发出来。此外,除了我说的,黑子耀斑和日珥以外,还有其他的各种活动区,很多。我们看一下,比方说你看这个到处都在放光,都在喷发,这也是一个真实的照片。有其他的活动区来喷发的,还有这个是从日冕喷发出来的叫日冕环。这可不是一个水的喷泉,但是看上去像喷泉一样,非常漂亮。这是真实的照片,从日冕里边喷发出来的一些日冕环,这个也能够引起太阳风的异常。

  这张照片我让你综合看一下,就说看一下各种活动区。那就告诉你,你看一下,我这半边是显示的光球,你看上面有黑子,这半边显示的是色球,这些最亮的就是耀斑,此外我周围显示的就是日珥的喷发等等,那角上这个是,这个位置的一个局部的用X射线光拍的,一个明亮的大耀斑,也就是说这个太阳上边,有好多个活动区,都可以引发太阳的剧烈爆发。然后造成太阳风暴,喷发到我们地球上,所以造成太阳风暴的太阳上的各种活动区还是很多的,但是比较集中的,原因最直接的。我提了,就是耀斑,像这一个就是耀斑,所以我们现在监测太阳风和太阳风暴,正常情况下我们用太阳黑子就可以。但是呢,这太阳黑子往往还不是直接,可能是一个前导,我们看的太阳黑子数多了,有可能出现太阳风暴,我们就抓紧监测,那么主要监测还是通过色球层来监测,还有通过高空卫星里边监测,X射线辐射来监测,那么监测的对象,我一再强调主要一个对象之一就是耀斑,这个往往是更重要的,这样我们就可以监测太阳的活动,特别是监测太阳风暴的活动。

  好了,那么我们说太阳风暴对我们地面有这么大的危害,为什么呢?实际上太阳风暴刮来的速度,并不是很高,我们知道最快的速度是什么?电磁波。从太阳发的光到我们这儿来,这速度最快,其他都是些带电的离子,太阳风暴来得危害为什么比较大呢?我们看一下它的组成就知道了,这些都是正常的风,但是变成太阳风暴以后,它这个成分就有所变化,这个变化的主要特点,就是它的辐射,突然增强。就是一块云团,真是像一块沙尘暴一样。整个一个云团就过来了,所以这种现象对地球就有危害了。强的电磁辐射来了以后,那地面就受影响了,那么高能的离子流要来得太多,地面也要受影响。等离子体云来了以后,更要受影响。

  我可以讲几个具体的例子,据说二十世纪六十年代初的时候,我们周总理去访问非洲。访问过程中,突然跟周总理座机的联系就中断了,那当然非常担心了,我们敬爱的总理在那儿访问,会不会有敌人破坏等等。后来就发现不是,是太阳有风暴骚扰,影响了地面的通讯。这就是说太阳风暴的影响,所以前些年通讯部门对太阳风暴非常关心,经常问太阳有没有问题?一有问题我这通讯就不灵了等等。那么现在我们的通讯水平提高了,受太阳风暴的影响会小一些。但是即便如此,也受影响。一般的太阳风暴我们影响就力度不是那么大了,原因是我们现在通讯水平提高了。可是这个太阳风暴要特别强的时候,我们地球上还是顶不住,目前的科技还是受影响。

  那么一般说来,太阳风暴都有哪些影响和危害呢?我们可以总结一下,一件事情是干扰太空。第二它是干扰地磁,我们知道地球是有磁性的,有指南针南极北极有磁场,这个磁场用处还是很多的。我们通过测量磁场了解地球的一些活动,甚至说通过磁场有异常的话,我们还可以监视地震等等。所以这个磁场是很有用的,如果有了太阳风暴以后,这个地磁场就会受干扰,发生地磁暴。各种干扰很多,这是对我们地球磁场有直接的干扰。还有一条呢,这是对我们人类直接有关系的,什么呢?就是影响卫星的运转和通讯,关于通讯这一部分我要解释一下,因为这个太阳风来了以后,首先就打到什么地方呢?是打到我们地球的表层,这个太阳风比较难说先打到人身上,因为还要通过一个地球大气,在通过地球表层的时候,我们的地球非常好。我们的地球大气就是给地球穿了一件衣服,保护着我们,要不然在远古历史上,在地球的发展史上,太阳的风暴肯定很多,没有把我们地球摧垮,主要原因是什么呢?我们地球有个大气,在这保护着呢,没关系。那么太阳风来了,或者太阳风暴来了,首先打击的是什么?是我们地球的高层大气,其中有一层叫做电离层。为什么叫电离层?这一层就是由太阳风的离子把我们地球高层大气给电离了,就这意思,这一层除了保护我们地球以外,还有一个很重要的作用,因为它是电离的这一层,所以它有一个功能,有个什么功能呢?就是电磁波可以反射,简单说,电磁波只要打到这个电离层上去,它就可以反射下来。这一件事情对我们地面的通讯非常重要,所以我们这个地面的通讯特别是远距离的通讯,都要通过电离层来反射。就是我这地方有个发射站,发上去,电离层然后反射,像接力一样就打到那个地方去,就可以了。我刚才说的周总理的座机在那儿出问题,就是这个电离层被干扰了。电离层由于太阳风来了以后,电离层的电离度就发生变化,它的高度也发生变化,那你这个反射面就怎么样?就变了。所以你再打上去再打下来,下边就接不到了,信号就不好了,这就是说有这个影响。

  那么讲到这儿我就要问一个问题,这个太阳风暴会中止吗?有太阳风暴多麻烦,能不能让太阳风暴中止?我们说太阳风暴中止不了,只要有太阳,就有太阳风暴,就有太阳风,太阳存在一天,太阳风就存在一天。太阳风暴来的可能性就存在,所以是永远不会中止。那什么时候能中止呢?太阳不发光了、就中止了。太阳只要发光,就不能够中止。

  那么太阳任何事情都有个终结,太阳会不会变老呢?也会,对太阳来讲的话,年老以后呢,就越来越老,等里边的氢燃烧得差不多了,这个太阳会变成一个红巨星。那么变成红巨星呢,有可能要引发一次爆发。这太阳可能要爆发,那么太阳要爆发一下,我们人类可就受不了。不过这个时间还很遥远,我们说现在太阳的年龄大约就是五十亿年,非常简单,五十亿年。太阳的寿命有多少呢?一百亿年,非常好记,一百亿年。也就是太阳还有多长时间活呢?还有五十亿年。所以我们尽管放心,五十亿年没有问题。但是你得考虑五十年以后的事情,如果以后呢,太阳要是爆发,有可能变成一个红巨星,这是目前我们观测一个红巨星,叫心宿二。你看一下,这边对比一下,这个是太阳系,就是我们太阳系加在一起,都没有这个红巨星大。所以太阳真要爆发一下,我们这个地球的位置就不行了,我们得想办法赶紧搬家。那是以后的事情了,现在不用着急。可是太阳风暴,我想我们还得关心,为什么还得关心呢?因为我们现在人类的科学技术发展实在是太快了,到太空去旅游都有可能。当然现在我们要学杨利伟出去一趟很难,如果登一次月更难!但是说不定呢,在有不远的将来,可能人类就可以到月球上去没问题,已经有人去过了。也可以到火星上去,就是将来就可能有宇宙的旅游公司,买张票我们就到月球上去了。这时候太阳的风暴就关心了,现在你们出门旅游的话,看什么?看天气预报,天气预报不好不敢去。如果将来你们要到月球和火星去旅游,你最关心的是什么?太空的天气预报,而太空的天气预报主要是来自什么?来自太阳。所以我相信到那会儿的话,大家对太阳风暴那就是更加关心了。
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(六)

5月1日 《移民火星》 卞毓麟

央视国际 2004年04月27日 14:45




  主讲人简介:

  卞毓麟:中国天文学会常务理事,中国科普作家协会会员,上海科技教育出版社版权部主任。现任上海天文学会副理事长、中国科普作协翻译工作委员会副主任。

  内容简介:

  这一段时间,大家都很关注的有几个火星探测器飞往火星。它们到底去干什么?到底都看到了些什么?到底有什么意义?今后人类还打算怎么办?这就是我今天要给大家介绍的。

  首先我们来看一看,这几个火星探测器飞往火星的目的:第一,它们要寻找火星上是否存在生命的证据。第二,它们去探明火星的气候状况;第三,掌握火星的地质特征;第四,为人类将来亲自踏上火星做好有关的准备。那么人类最初是怎样认识火星的?首先在古时候,古人是用肉眼观天的,看到火星是暗红色的,使得古代人很容易联想起战争和鲜血。所以古代人把暗红色的火星想像成为战争之神“马尔斯”。因为火星离地球很遥远,所以我们在地球上用望远镜观看火星的时候,由于有地球大气的妨碍,很难看清楚火星的真面貌。这个时候就要发射宇宙飞船进行近距离的考察。

  1965年7月,美国的“水手4号”首次成功地飞越火星,在它最靠近火星的时候,它一共拍了21张火星的照片。这个是有史以来人类第一次在比较近的地方看到的火星。后来美国又发射了“水手9号”。“水手9号”拍摄到火星的河床照片。这些迹象表明,早先火星那里曾经有大量的流水。2004年3月2号,当地时间15点美国国家航天局在新闻发布会上正式宣布,又发现了火星上确实曾经存在过水的证据,并且展示了一些照片。所以科学家们认为火星上面曾经存在着大量的流水。科学家预言到2030年宇航员要到火星上登陆,建立火星基地。成为一个火星的移民点,人们可以在这儿生活,在这儿工作,在这儿研究。

  (全文)

  这段时间,大家都很关注的非常热闹,就是前几个月有几个火星探测器都在往火星上飞,然后在去年年底到今年年初都到达火星了。那么它们到底去干什么?到底都看到了些什么?到底有什么意义?那么今后人类还打算怎么办?就是我今天想要跟大家介绍的。

  那么我们下面来看一看,这几个火星探测器,它们去干什么?主要做这样几件事情:第一个,它们要寻找火星上是否存在生命的证据。要存在生命,非常重要的是那里得有水。那么那里有水吗?第二,它们去探明火星的气候状况;第三是掌握火星的地质特征;第四个,就是为人类将来亲自踏上火星做好有关的准备,这个就是它们这次去的一些崇高的使命。那么要说清楚,人类为什么要干这些事情。我想,我们需要讲一些背景知识,就是火星到底是怎么回事。人类是怎样认识火星的,那么我把它概括成为六个字,叫做“三级跳”,“十步走”。下面我将会一步一步跟大家介绍。

  火星是地球的近邻,这张太阳系示意图上面,我们可以看到,中间是太阳,第一个轨道上运行的是水星,第二个轨道上运行的是金星,这个是地球,旁边还有月亮。红色的这颗就是火星,那么外面还有木星 ,土星等等。我们可以看到,金星和火星都是地球的近邻,那么火星就是我们今天关注的主题。火星比地球稍微小点,地球在太空中看起来是蓝色的。那么火星看起来是红色的,那是暗红色的,就带有点土色。那么我们经常把地球上的地图给它展开来,画成一个椭圆形的形状。那么火星的地图,如果我们也用这个方式来画,大概是这样,我们可以看到,在中间赤道南部的地方有一个很长的峡谷,这个峡谷的名字叫水手谷,这是火星上面最重要的特征,它比地球上的亚历山大大峡谷等等要大得多。火星的概况可以这样说,这个就是根据人类已经认识到的火星的情况做的一个模拟的火星,应该说它所反映出来火星上的各种特征都是很逼真的,都是很真实的。我们可以看到,在火星的大地上,布满着各种环形山,有峡谷,有山脉,它的样子跟月球是相当相似。

  那么人类探测火星已经有几千年了。在这个过程中间,我们看到,人类研究火星的方式有了三次飞跃。第一次飞跃就是用肉眼观看火星,我们看到的是一个小亮点,到用望远镜来观测,就看到火星上那些东西啦,认识提高了一步,这是跳了一跳。第二跳,就是人类在地球上遥望火星,到派宇宙飞船到现场去进行探测,这个是不一样的。那么第三步,就是我们现在进行的,或者将要实现的,就是现在我们派去的宇宙飞船都是没有人的。这些宇宙飞船着陆到火星上面,它们可以进行很多项的科学研究。因此有许多人就把它称为一种火星探测的“机器人”,它们就像“机器人”一样,在那里执行人类的指令,在那里考察火星。但是下一步,我们的宇航员还要直接到火星上面去,人类还要亲临火星。所以这个又是一次飞跃,这个是三级跳的最后一跳。

  那么什么叫做“十步走”呢?就是第一步,古人是用肉眼观天的,看到火星是那个暗红色的,使得古代人很容易联想起战争,战争和鲜血。所以古代人把暗红色的火星想像成为战争之神。那么现在世界上把火星都称为“马尔斯”,“马尔斯”这个名字就是古罗马战争之神的名字,就是战神“马尔斯”。那么到了1659年的时候,荷兰天文学家惠更斯,他用当时刚发明了几十年的天文望远镜来观测火星。隐隐约约地感觉到在火星上面似乎有一些阴影,火星并不是一个完全均匀光滑的圆面,而是有一些阴影,那么他给它起了一个名字就叫做“大沼泽”,好像地球上的沼泽地一样的。那么现在看起来,他当时看到的并不是一种视觉上面的幻觉,而是真正的确实看到了火星上有一些特征,有一些结构。

  在1877年的时候,还发现火星也像地球一样,有它自己的卫星,这就是火星的两个“小月亮”。它的两个小卫星,一个叫“火卫一”,一个叫“火卫二”,这两个卫星是非常小的。我们可以看到,它们不是球形的,而且形状非常像我们平时看到的马铃薯,而且好像是被虫蛀过的形状。这个是由于陨星很小的天体撞击了以后,造成的撞击坑。

  因为火星还是蛮遥远的,火星最接近地球的时候,离地球大约有5600万公里,那就是最近了。最远的时候,大概离开地球要到4亿公里左右。所以我们在地球上用望远镜来观看火星的时候,由于有地球大气的妨碍,地球大气会吸收光,会散射光,而且还会闪烁。所以在地球上面就是拿很大的望远镜看火星,也不可能看得非常清楚,很难看清楚火星的真面貌。那么这个时候,就必须发射宇宙飞船,去进行近距离的考察,这个就是人类认识火星的第三步。

  那么能够发射宇宙飞船,那就是说空间时代,为天文学家们提供了新的机遇。那么在20世纪火星探测最重要的事例,我们可以列举这样几件。20世纪60年代,美国的“水手4号”,“水手6号”,“水手7号”,“水手9号”,这几个火星探测飞船相继飞往火星。70年代美国的“海盗1号”和“海盗2号”。90年代美国的火星“探路者号”探测器都到火星那里去,取得了非常丰富的资料,下面我来一一介绍。

  那么大家觉得可能奇怪,除了美国,难道其他国家都没有去探测火星吗?不是。其他国家也有,或者说现在正在考虑火星探测计划。但是到现在为止,最成功的还是美国。前苏联和俄罗斯非常不幸,它们发射了很多宇宙飞船到火星那儿去。但是结果几乎没有一个是成功的,全都失败了。在1965年7月,美国的“水手4号”,首次成功地飞越火星。什么叫飞越火星呢?就是假如说这个是火星的话,那么美国的“水手4号”宇宙飞船,就从火星旁边这样飞过去,然后就走了,一去不复返了。那么在它最靠近火星的时候,它一共拍了21张火星的照片。那么这个是有史以来第一次人类在比较近的地方看到的火星。

  接下来,就是“水手6号”和“水手7号”相继而去。那么这个就是一张“水手6号”拍摄的,近距离的照片。它显示了火星的外貌如月,像月亮一样,你看,坑坑洼洼,布满了环形山。“水手6号”和“水手7号”一共拍了200多张火星近距离的照片,然后也跟“水手4号”一样,一去不复返了。

  大家可以想像,人类耗费了很大的代价造了这个宇宙飞船,而它们到火星那儿,只是很短暂的几天,就从火星旁边过去了,这个飞船可惜。那么有没有可能,我们使得这个宇宙飞船到了火星那里以后,不要匆匆而过,而是让它绕着火星打转,成为火星的一个人造卫星,这样它就可以在火星上空长期来观测,来考察火星。这样的话就可以取得非常丰富的资料,那么这件事情做到了,这个就是我们要讲的第四步,就是飞船环绕着火星转。首先做到这一点的就是叫做“水手9号”。“水手9号”拍摄到火星的河床照片。大家看,这个非常像地球上面的河床,种种迹象表明,早先那里曾经有大量的流水。这个火星上到底有没有水,始终是人类非常关心的一个问题。为什么要关心这个问题,因为人类说实在的,现在我们所知道的生命形式,到目前为止还仅仅只知道一种生命,这个就叫做“地球型的生命”。假如我们在火星上发现,那里也有生命的话,如果火星生命的模式跟地球上生命的模式是不一样的,是另外一种形式的话,那就很有意思啦,这说明生命并不一定非得像地球生命一样,它完全有另外一种可能。对比这两种生命形式的话,非常有利于更深刻地了解我们地球上的生命本身。所以这个是人类关心火星上有没有生命的原因之一。

  那么要有生命的话,水是非常重要的。那么现在“水手9号”,你看,拍摄的火星上面的照片简直是非常像地球上面的河床,这个使得人类非常激动。也许火星上面确实曾经存在过大量的流水。虽然我们现在去的宇宙飞船,没有发现有水在火星上面流动,我们不可能现在到火星上面去打一盆水出来,现在还没有找到。但是那里曾经存在着大量流水的迹象,那是有的呀,而且现在这个迹象越来越多。

  那么第七步很自然的,我们不能老在火星上空看,就像一个人造卫星一样的在地球上空看,我们还要登陆,到陆地上面来好好脚踏实地来看看,火星上究竟是什么样的。那么这个在1976年,美国的“海盗1号”和“海盗2号”火星探测器实现了这一点。“海盗号”上面装有非常先进的照相机,它拍摄到火星照片,大家可以看到是这样。“海盗1号”从火星表面拍摄的第一张彩色照片表明了火星上面是一片荒芜,什么也没有,像地球的戈壁滩布满了各种零零碎碎,大大小小的石头。“海盗2号”拍摄的火星表面照片也与此相似。“海盗号”宇宙飞船,虽说已经在火星上面着陆了,但是它没有机动能力,它不像一个车子会开的,它到了那儿,就只能停在那儿了,它能够进行试验做化学分析的样品,也就是它周围三米范围里面的这些东西,那么这个当然就很有局限性。假如说我们能够到了火星上着陆以后,还有一辆车子能够开来开去的,那么我们的活动范围就比较广了。那么这个事情就是火星“探路者号”,1997年在火星上面着陆了。火星“探路者号”带去了一辆小车子,我们在这张照片上可以看到,这儿有一个小车子,这个小车子的名字叫“索杰纳”,它到了火星上面以后,它是有机动能力的,可以开来开去。

  下面这张图就是火星车“索杰纳”正在对一块火星岩石进行考察。它开到了这块岩石跟前,然后它用种种分析的仪器考察这块岩石,知道它的结构,它的成分等等。那么这辆火星车其实是很小的。它的个大概多大呢?相当于大概我们的两个微波炉那么大。小小的一个车子,它有六个轮子,但是它非常灵活,它开过去的时候,它有六个轮子,它甚至于能够在一块小石头上面这么开过去,身子都歪了,但是它不会倒。那么火星“探路者号”拍摄到的火星景观大体上跟“海盗号”看到的是差不多,上面布满了各种各样的石头是一片荒芜,绝对没有一棵树,或者是一条河。

  21世纪来临了,那么从21世纪开始到今天为止,最主要的火星探测器已经有这么几个到了火星那里都在进行正常工作。2001年有一个叫做火星“奥德赛”。然后2003年和2004年就是我一开始就讲到的“火星快车”和“勇气号”,“机遇号”。下面我们把主要精力来谈谈“勇气号”和“机遇号”所取得的一些成果。因为它们现在每天都在源源不断地发回关于火星的消息。那么在讲“勇气号”和“机遇号”之前,我再说几句,欧洲空间局的“火星快车”。欧洲空间局的“火星快车”去年12月份到达火星附近,就按照预定的计划放出一个着陆火星的着陆器,这个着陆器叫做“贝格尔2号”,“贝格尔”的意思,本来就是一个“猎兔犬”,这个“猎兔犬2号”本来是在去年圣诞节的那天2002年12月25号,要让它在火星上面着陆,到火星上面去进行工作的。但是非常遗憾,就是“火星快车”把它放出去了,放下去了以后,是知道它到了火星表面,但是随后就失去了信息,以后再怎么寻找,也没有找到它。“猎兔犬2号”似乎就永远失踪了。但是“火星快车”还是取得了一些成果的。你看,“火星快车”它是放下去了,但是这个“火星快车”的主体它还在绕着火星转,还在不断地发送有关火星的信息。你看,这张照片拍得多好,“火星快车”用高分辨率的体视相机,就是说立体照相机拍出来的立体感是特别强的,拍摄的火星上面的水手谷的照片。我们看到,这个地貌是这个样子的。那么地球上面的科学家们以及其他科学家们就是一致认为,像这种地貌的形成最可能的就是由于有流水的侵蚀,有冰川的作用,这个意味着火星过去曾经有过大量的流水,火星过去要比现在要温暖得多,要比现在潮湿得多。那么温暖、潮湿是非常有利于生命的出现和存在的。所以科学家们很高兴,这是2004年1月14号拍摄到的照片,就是说“火星快车”一个好兆头。在此前后2004年1月6号,“勇气者”在火星上着陆,它拍摄到的第一张火星上的彩色照片就是这样子的。大家也可以看到,上面是遍布各种大大小小的石头,这个景象总体上来说和“海盗号”和火星“探路者号”拍摄到的火星照片的景象是大同小异,火星看来就是这个模样。

  还有你看,“勇气号”它用全景照相机拍摄的一块岩石的照片。这个岩石上面的层状结构,一层一层的结构非常清晰,很薄的一层一层。那么这种特征在地球上面的水层岩都具有这种特征,而且这个一层一层,它不是完全平行的,它一层一层稍微有点斜。这个意味着什么呢?意味着这个第一层形成了以后,第二层这个慢慢地形成,第三层再慢慢形成,它这个是有一个相当长的历史过程,在水里面一点一点沉积起来。这个又是火星上面曾经存在过大量水的又一个间接的证据。

  那么现在的“勇气号”和“机遇号”这两个火星车,它们是这样,这两个宇宙飞船到了火星附近,也跟刚才说的“火星快车”一样,它们绕着火星转,同时放一个火星车到火星上面去,然后着陆器就打开,打开了以后,一个火星车就开出来,那么着陆器本身又留在原来的地方。这个火星车是一个车子,可以到处开的。那么我刚才讲的1997年那个火星“探路者号”“索杰纳”这个火星车,它开的范围有多大呢?它开的范围不超过一个足球场那么大,它的行动很谨慎的。当时科学家们让它运动的速度是1厘米/秒,每秒钟前进1厘米,很慢的。因为是第一次,从来没有一辆车子也没有人驾驶,在火星上自己开。而且想要到哪个目标,就到哪个目标,看到那块石头,决定要考察它,就停下来,用各种仪器来探测它,这个是1997年。那么现在几年过去了,这个技术水平又在不断地提高。那么这次“勇气号”和“机遇号”这个火星车有多大呢?比刚才所说的火星“探路者号”那个火星车不是有两个微波炉那么大吗!现在这一次像一个小车子那么大了,就是美国人写的文章里面,就是说它就像一辆高尔夫球车那么大。但是这次它可以开到几公里那么远,并且它也是六个轮子,六个轮子有很多的好处,能够保持它自身的平衡,而且它那个轮子,可以说是伸缩自如。假如说跨过一块岩石的时候,前面两个轮子已经过去了,后面两个轮子还没过去,那么中间这两个轮子,它自己会抬高,会抬起来,使得这个车始终保持很平衡的。并且它这个轮子,前轮它还可以到前面去挖壕沟。你看,这个就是“勇气号”正在用它的左前轮,在那里挖一个壕沟。为什么要挖一个壕沟呢?它就是在地上挖出一条沟来,然后看看这个沟下面的土壤情况是怎么样,这个里面化学成分到底怎么样,有没有可能存在微生物等等。大家想像,人可是不在那里,人在地球上,它那个机器在几千万公里以外的另一个星球上面干那么精细的活,真是不容易。

  这张照片,这根东西是什么?“海盗号”宇宙飞船着陆器的采样臂,它正在干什么?大家看,它正在把一块石头给它翻到旁边去,推开一块石头,把这块石头下面的土壤抓一把起来,拿回到实验室里面进行分析。为什么要把石头推开,到石头下面去挖一块土壤,科学家们是这样想的,火星的大气比地球稀薄一百倍,因此对于太阳紫外线来讲,火星大气能阻挡掉的太阳紫外线就不是很多。那么这些太阳紫外线,如果直接照射到火星的土壤上,那么土壤表面的那些微生物很有可能就被太阳紫外线杀死了,你就探测不到。那么“海盗号”取样臂把这块石头推开,这块石头下面的土壤,太阳紫外线永远都照射不到它,这块岩石起了一个保护作用。所以把这块岩石推开,下面如果有微生物的话,太阳强烈的紫外线没有直接地辐照它,所以这些生命有可能是存活。想得很好,那么进行化验的结果,实际上生命还是没有发现,一直到现在也没有发现。那么没有发现,并不能表明就没有。所以科学家们还在努力。那么要直接发现生命,当然还是比较难。所以科学家总是在想,我们第一步,找找火星上什么地方有水,在有水的地方出现生命的可能性比较大。这个历史上生命从形成到进化的过程都是这样的。生命首先是从海洋中间出现的,慢慢慢慢到现在这样,这是一方面。第二个方面,现在地球上面什么生命实际上都离不开水。那么有些孢子似乎可以在没有水的环境下面生存很长的时间。但是孢子它有一层壁,这个孢子的壁里面,它里面有液体,这个本身水还是占了很大的成分。如果你彻底给它晒干了以后,它也就死掉了。所以科学家们仍然要找火星上水的证据。

  十多天以前,大家一定记得,美国人好像有点故弄玄虚就是说2004年3月2号,美国国家航空航天局要宣布一个重大的消息,就是北京时间2004年3月3号凌晨三点,他们要宣布一项重要消息。过去美国航空航天局宣布这一类消息通常都是在帕萨迪纳,在加利福尼亚他们喷气推进实验室总在那个地方,有什么新闻发布就在那里发布。这次要在华盛顿发布,给人的印象就是很了不起了这个事情。所以就是全世界都关注到底什么事情。2004年3月2号,当地时间15点美国国家航天局在新闻发布会上正式宣布,就是说又发现了火星上确实曾经存在过水的证据,并且他们展示了一些照片给大家看。这个就是其中的一张照片。这张照片是“机遇号”拍摄的,大家看看,这个照片上这个是岩石的照片,上面有很多很多的纹理,这种纹理地球上面的地貌学家、地质学家一看,马上就说,假如这块石头是在地球上的,我们马上就能肯定,这些纹理是水造成的。但是它是在火星上,是不是水造成的呢?当然还不能完全肯定。但是如果不是水造成的,又是什么造成的呢?谁能够说出更言之成理的原因呢。难,很难。所以科学家们认为,这个是一个很强有力的证据表明火星上面曾经存在着大量的流水。那么种种这样的迹象表明火星上面有水。那么现在需要再强调一次表明历史上曾经存在大量的流水,而不是说现在看到了火星上有一条河,里面水还在流呢。或者在火星上看到了有一个湖泊,里面还有鱼在那儿游呢,离这个现实实在是还远得很。但是火星上曾经存在着水的证据越来越多了,看来是不大容易否认了这一个事实。那么火星上曾经存在着大量的流水,这就意味着当时的温度要比现在高,现在火星上的气温大体上和地球的南极洲差不多。如果当时有大量的流水,有时候科学家们甚至于说是洪水,那么这个情况下当然温度是要在零摄氏度左右,或者是零上,如此潮湿,如此高的温度,生命怎么就没有存在呢?那么现在的问题是火星上既然说曾经有过那么多的水,现在这些水到哪里去了?为什么现在就始终也看不见了。有两种想法:第一种想法,这些水也许都到了火星的地下了,和地下的泥土其他矿物等等,各种东西冰冻在那里,有这个可能;第二个可能,也许在火星的极冠,火星的极冠就是像地球的南北极一样的是有冰雪覆盖的。那么火星的极冠当然是冰,但是它不一定是水结成的冰,它可以是二氧化碳结成的冰,这个叫干冰。火星的极冠,现在大概可以肯定是这个,里边既有干冰,又有水冰。那么到底干冰占多少,水冰占多少,看来是要将来的火星车开到那个地方好好去考察一番。因此下一步人类的目标,就是要派更先进的,机动能力更强的火星车,要开遍整个火星,到处都去考察,那么这个就是未来的岁月了。

  那么第七步就是要把火星的样品带回地球来研究。这件事情为期不远了,完全在计划之内,大概是在2005年到2010年之间,就要把火星上面的岩石、土壤取样,然后拿回到地球上面来,地球上面有大量的,先进的实验室,有无数的科学家在这儿可以分享这些从火星上面带回来的土壤和岩石的样品,可以在这儿很精致地进行分析。就像当年宇航员把月球上面,阿波罗登月飞行的宇航员,把月球上面的岩石和土壤样品拿到地球上面,供地球上面的科学家分析研究一样。科学家们有了这些样品可以研究一年、两年、五年、十年、甚至于二十年,用各种不同的方法来做。那么未来的火星车就不像现在这样一个小车子了,它也可能是这个样子,威力很巨大,速度很快,机动能力很强。你看,这个是未来的火星车的一个想像图,它的天线正指向天空中的地球。

  那么第八步,就是老是机器人去不行,你这个人也得亲临现场。这个什么时候?现在的初步设想,在2030年前后宇航员亲自要到火星上去了。这个宇航员很辛苦的,你知道吗,从地球上宇宙飞船飞到火星至少要七个月左右。那么你想一想,我们的杨利伟,“神舟五号”上去一天时间也很不容易了,挤在那个“神舟五号”这么小的一个载人飞行舱里边。宇航员到火星上最快要七个月,这七个月在这里边怎么过。所以这个科学事业是你欣赏它的时候,觉得像看戏一样的,哎呀!很精彩。真正干的时候,可是很辛苦。那么宇航员2030年前后要登上火星。

  那么这个就是科学家设想,宇航员们到了火星上去干什么?首先是要搭建太阳能的电池板,首先要能源嘛。太阳能显然在火星上面是非常重要的一个能源。这张图就是有两个宇航员在那里勘测地形。这个地方有那么高的山,火星上的山是那么高吗?没错,地球上最高的山在哪里,珠穆朗玛峰,高度8848米。火星上最高的山是26公里,要比珠穆朗玛峰高三倍。这个是想像,两名宇航员到了火星上登陆了以后,他们就拿了这个旗帜向“海盗2号”的着陆器走过来。那么自然就有一个问题,他们拿的是什么旗帜呢?很多人想像,可能是美国的国旗吧,现在美国火星探测是走在最前面。那么我们中国人想,最好是我们中国的国旗,说明我们国家科学技术在发展和强大。那么有人想像恐怕到火星上去是需要世界上各个国家合作,也许是一面联合国的旗帜。但是有些科学家讲得更巧妙,就是说他们是代表地球上的人类到了另一个星球,他们手上应该拿一面地球旗。

  那么开始是少量的宇航员到火星上去登陆,再下面就要有更多的人到火星上去。这样子就是要建立火星基地,就像我们现在到南极洲去建立长城站、中山站一样的,你没有基地在那里进行生活和科学考察都不方便,那么就要建立火星基地。你看,最开始的时候,建立火星基地大概是要建造一些封闭的,适合于人类生活的环境,就是一个一个大圆包里面,有一个大房子,里面就是营造一个适合于人类生活的环境。人类刚刚到火星,移居火星之初,可能是这样子的,慢慢的建筑物就多起来了,就像一个村庄一样的,慢慢发展起来了,这个就称为一个火星的移民点,有一部分人要到火星上去生活了。可能有人就会想,谁跑那儿去。但是从长远的来讲,早晚有这一天,地球上面人类总归要把整个地球都占满的。那么到时候,人当然就是要飞出地球去的,只不过是科学家们提前在考虑这个事情,就想了人类生活到太空中间去,在太空中建造太空城,人类居住在人造的太空城里边,当然人类也可以生活到火星上面去,那么这个就必然牵涉到要改造火星的问题。

  我们看,这是一个转动的火星。然后宇航员和移居火星的人逐步在火星上建造了越来越多的人工建筑物像一座座大城市,人们在这儿生活,在这儿工作,在这儿研究。那么在火星上的生活究竟是什么样呢?首先是大批的人造建筑物营造适合于人类,生活封闭的环境。这个是建筑物的内部,我们看到有很多植物,它形成一个自我调节的,良好的生态环境。

  人类认识火星的第十步就是所谓的“火星地球化”。地球人想把火星变成一个人类的新家园,需要付出巨大的努力。这个也许是在几百年以后的情况,但是科学家们预想将来的情况也许是会这样的。本来你看,红红的或者说带有土色的火星慢慢地它就变绿了,它的温度在升高,火星上越来越多水分变成了液态水,火星上似乎也出现了海洋,这样的一个环球,我们感觉到已经很像地球了。
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-22 17:26 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧

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5月4日 七\《太阳系中的怪异成员——彗星》 崔振华
央视国际 2004年04月29日 14:14




  主讲人简介:

  崔振华:北京天文馆前馆长(1983年12月-1996年1月先后任副馆长、代馆长、馆长),研究员。多年潜心于天文普及事业和天文学史的研究工作,参加撰写并审阅定稿的《世界天文学史》和《中国古代天文学成就》等图书多次获得中国图书奖。

  内容简介:

  在浩瀚的宇宙中,有一种星体,它面容神秘,难以琢磨;它形如过客,来去匆匆,是太阳系里最为奇异的成员,它——就是彗星。

  一提起彗星,人们总是很自然地把它与战争、疾病、灾难紧密相连,在漫长的历史长河中,人们对于彗星的恐惧代代相传。那么,彗星真的会带来灾难和厄运吗?彗星的真面目究竟又是怎样?彗星在未来的某一天,会不会撞击地球?2004年将会有哪些彗星光临地球?在本期节目中,北京天文馆前馆长崔振华研究员将为您解开谜团。

  彗星它是由三部分组成的,彗核,核心彗核,在彗核外头包着一层叫彗发,彗核和彗发合起来又叫做彗头,长长的就是它的尾巴,彗尾,那么彗星可以说是由彗头和彗尾组成的,那么再细说呢,可以说彗核彗发和彗尾,彗头的周围,有一层氢云包围着它,不是所有的彗星是这样,有一些彗星是这样,那么我们就把这层氢云叫做彗云,有的彗星有,有的彗星没有,这就是彗星的结构了。

  彗星它的运行轨道有三种形式,就是沿着三种路线运行,一种路线叫做椭圆路线,椭圆形的,这样的彗星大约占了彗星当中的40%,还有一种是沿着抛物线这个路线运行的,这种彗星大约占了49%,那么还有一种是沿着双曲线轨道运行,这种运行大概占了11%不到。

  2004年首先我告诉大家,就是过我们近日点的彗星有二十多颗,但是多数都比较暗,其中有两颗比较亮的,一颗叫林尼尔彗星,另一颗叫尼特彗星。居住在南半球的人今年5月份有可能在同一个晚上同时看到这两颗彗星相互辉映,互相争辉,那简直是极大的享受。

  (全文)

  我今天讲座的题目叫做太阳系中的怪异成员彗星。彗星,又叫扫帚星,这个大家都知道。为什么叫扫帚星?我点一张图给大家看看,大家注意它的形态,再看这张图,前面那张图是1970年,大概也就是现在这个时间,天亮之前出现在东北方天空,是真实的照片,这一张是1973年马王堆汉墓出土当中的彗星图,这是古人的手笔,这资料非常珍贵,大家看看各种形态。那么,接下来,咱们再说,为什么叫扫帚星?看了各种形态大家可能知道,彗星出现在天空的时候,就好像一把大扫帚挂在天上,所以老百姓就很形象地给它起了一个名字扫帚星,就这么来的。

  那么在中国的辞典里边,“彗”字大家去翻一翻,其中有一个解释就是扫帚,那么彗星这个词在英文里边没有,那么它是借用的希腊文的词,在希腊文里边这个彗字怎么讲呢?彗字是毛发,或者尾巴,这么解释,那就是说在古希腊人的心目当中,彗星是什么样的星星呢?是长着毛发或者是带着尾巴的星星,彗星是这么解释的。可见在古人的心目当中,彗星是一种形态奇特与众不同的星星,再加上彗星经常是突如其来地出现在星空之中了,而过不了多久它又消失得无影无踪了,可以说是神出鬼没、来去无常。为什么会这样?人们也搞不清楚,过去的古人也搞不清楚,久而久之时间长了,人们对彗星就产生了曲解,认为彗星的出现是不吉祥的征兆,而且往往把它和什么战争啊灾难啊饥荒啊,甚至于疾病啊,统统地都联系到一块了。当然我们说,这些东西和彗星的出现风马牛不相及,彗星冤枉不冤枉,好冤枉!这么多罪名给它加上了。那么我们当然应该给彗星平反,还它一个公道。

  那么彗星究竟是一种什么样的天体,它为什么有尾巴?知道吗?知道,好多人都知道。它是从哪里来的,又到哪里去等等。那么这些问题下面我们将给大家做出科学的解释,正确的回答,这张图大家请看,可能大家知道,这是一张什么图,知道吗?这是一张太阳系的,说全家福吧,就是太阳系这个天体系统的全貌,当然这不是一下子照下来的,照片的合成,那么我们太阳系这个大系统有什么成员呢?当然第一位的或者说叫做主宰者就是太阳,那么另外还有什么水星、金星等等,九大行星。还有卫星、还有小行星、还有流星体,大家千万别忘了彗星也是这个大家庭中的一员,只不过是它有点儿与众不同。

  下面,我们就来看一看彗星它是个有头有尾是个什么样子的?那么彗星它是由三部分组成的,中间那个亮度比较小的,那写了个字叫做彗核,核心彗核,在彗核外头包着一层叫彗发,头发的发,那么彗核和彗发合起来又叫做彗头,头啊!彗星的脑袋后头长长的就是它的尾巴,彗尾。那么彗星可以说是由彗头和彗尾组成的,那么再细说可以说彗核、彗发和彗尾,那么人类进入空间时代以后,火箭发射上去了,用火箭来观测彗星,发现在彗头的周围呀,有一层氢云包围着它,不是所有的彗星是这样,有一些彗星是这样,那么我们就把这层氢云叫做彗云,有的彗星有,有的彗星没有,这就是彗星的结构了,那么经常人们问说彗星为什么会有尾巴?这个问题得应该清清楚楚地告诉大家,那么为了把彗尾的由来,怎么生成的说得清楚一点,咱们先来交代一下彗星是由什么物质组成的?当然彗星是由什么东西组成的很长时间之内天文学家很困惑,抓不到,望远镜看也只能看见它彗头彗尾等等,抓不着摸不着,弄不清楚。

  所以人们提了一些假说,或者叫做模型。那么有一位美国天文学家他叫惠普尔,他在二十世纪四十年代末,他提出来了一种理论,他认为这个彗星是由冰和尘埃冻结在一起的一个大团块,形象地说彗星就是一个大脏雪球。这张图是一种示意图,画了一种示意图,这种理论对不对,好长时间也得不到验证,1986年哈雷彗星回归,可能在座的许多人可能都看到了,尤其在南方看得很清楚,这彗星回归的时候,美国、前苏联、欧洲空间局、日本等等发射了六个探测器,去到哈雷彗星附近去仔细看它到底是什么样子。那么前苏联的两个探测器一个叫“维加一号”,一个叫“维加二号”,这两个探测器距离哈雷彗星一个是八千多公里,一个是八千八接近九千了,一个是八千多一点,这是苏联的两个。欧洲空间局的“乔托”号探测器,“乔托”号它离哈雷彗星只有六百多公里,这三个探测器拍照了照片,输送回来进行分析,发现这个哈雷彗星大家谁也没想到它的形状像个什么样子?它的彗核像一个大马铃薯,这个大马铃薯的长度大概是14公里,现在讲都是讲千米,很对不起我老用公里说习惯了,大约14公里,高宽分别大约是7.5公里,哈雷彗星的彗核就是这么大的,这么一个形状像大马铃薯的这么一个东西。那么这个彗核表面黑着呢,比炭还黑,多黑吧!它还在不断地喷射着东西,这个探测,那么基本上是符合惠普尔的脏雪球理论,这时候年已八旬,八十岁的老人非常地高兴,非常地激动,他的理论得到了证实了,当然我们得讲周期彗星,非周期彗星也无从讲起,主要讲周期彗星。

  这个彗星,如果它不是沿着椭圆形轨道吗?它在远离太阳的深空里边,那里是冰冷的世界。彗星就是一个大脏雪球,由冰和尘埃结成的大脏块。当它沿着椭圆形轨道向着太阳这边运动、运转,到了一定距离,那么它这个冰开始溶化,它受太阳光、太阳风给它加热,冰开始融化,融化成液体了,再近液体又升华为气体,那么尘埃也暴露出来,这气体和尘埃在太阳光和太阳风的作用之下,把它推向背着太阳的这一面,尾巴就是这么来的。彗星的尾巴就是这么来的,越接近太阳,它越亮,尾巴也越长越大,当到了太阳的近日点附近,离太阳最近的,近日点附近。那么它亮度最大,尾巴也达到最长的长度,而后月圆必缺,月亮不能老圆着是吧!过了近日点慢慢它又远离太阳了,那么跟这边正好相反,越远亮度越暗,尾巴也就越小,当到了深空,到了冰冷的世界它又恢复到脏雪球的本来面貌,彗星的尾巴就是这么来的。

  那么,接下来我给大家介绍的是彗星沿着一种什么路线运行。比如说在太阳系里边,大家知道,九大行星围着太阳转圈,我们的月亮围着我们的地球转圈等等,彗星怎么运行呢?彗星它的运行轨道有三种形式,就是沿着三种路线运行:一种路线叫做椭圆路线,椭圆形的,这样的彗星大约占了彗星当中的40%。还有一种是沿着抛物线这个路线运行的,这种彗星大约占了49%,那么还有一种是沿着双曲线轨道运行,这种运行大概占了11%不到,沿着抛物线和双曲线运行的彗星它只来我们太阳系一次。然后就扬长而去,不再回来了,叫肉包子打狗一去不回吧!这种彗星我们把它叫非周期彗星,没有周期,扬长而去,再不回来了,这是抛物线和双曲线彗星。那么沿着椭圆形这种轨道运行的彗星,它是围绕着我们的太阳做椭圆转圈,沿着这么个圈运转。那么我们讲到椭圆形运动这个地方很自然地就想到一个大天文学家哈雷,英国的一位大天文学家,他在1682年,天空出现了一颗亮的彗星,他进行了观测,还做了详细地记录。此后他又翻阅了几百年以来彗星出现的记载的资料,他还向牛顿去请教万有引力定律的知识,而后他潜心研究达二十多年,最后他发现1682年、1607年还有1531年这三颗彗星它的运行的轨道非常地相似,非常地接近,那么他断言这三颗彗星是同一颗彗星的三次出现。那么,它是围绕着太阳转圈的,转一圈要多少时间呢?75年到76年,这是哈雷总结出来的,那么他于是预言这颗彗星下一次将出现在1758年到1759年。那么当到了1758年,这一年有一位德国的农民他是个天文爱好者,他架起望远镜,去观测星空,他发现有一个模糊的天体,凭他的经验断定,这肯定是一颗彗星,不是其它天体,这个天文爱好者叫巴利奇。到1759年,1月21号,法国巴黎天文台台长助理叫梅西耶,他用望远镜也发现了一颗彗星。这两个彗星出现时间很短,前一年的12月25日,隔了不到一个月,1月21日,天文学家们对这两颗彗星进行分析比较研究最后大家明白了,他们俩观测的这颗彗星,就是当年哈雷预言1758年到1759年回归的那颗彗星,哈雷的预言成功了。哈雷当年预言的时候他还告诫人们,因为他预言的时候,已经接近50岁,还得要过50年多一点,这颗彗星才回来,他估计怎么也活不了一百多岁,所以他估计那时候他肯定不在人世了。所以他就告诫人们,他说如果我的预言要成功了,我相信公平的人们不会拒绝承认,这颗彗星首先是由一位英国人提出来的,他这等于对世界天文界立了遗嘱吧,可以算遗嘱吧。那么这颗彗星大家认定它是当年哈雷预言这颗彗星的回归,于是天文界就把这颗彗星命名为哈雷彗星,它的运转周期76年。哈雷给彗星观测应该说做出了特殊的贡献,他第一个提出来的,第一个验算出来了运行轨道,这样把人类认识彗星的历史,就来了一次大飞跃,过去什么彗星这个不好,那个不好等等。彗星是有规律的,这个可以认识到。

  发现彗星有一个叫做惯例谁发现的可以以谁的名字命名,世界上不少国家的天文爱好者,他们发现了彗星就以他们的名字命名了。我们国家爱好者很多,但是长时间以来还没有发现彗星,所以还没有命名。这件事情呢,天文界很支持天文爱好者去发现,天文爱好者也孜孜不倦地追求,经过若干年的努力有了回报了。这张照片上头这小伙子,骑摩托这小伙子,是河南省开封市的一位天文爱好者,他在2002年2月1号观测到了一个彗星,他断定是彗星,他就赶快向北京天文馆的现在的这个馆长朱进博士报告,他就赶快告诉他,朱进博士向国际天文学联合会管理部门去备案报告,我们中国谁谁发现了一颗彗星,在什么地方,什么方位,这个都要有规矩的,要报告。在他一个小时之前,一个多小时之前,一位日本的老牌天文爱好者叫池谷熏,这个老牌天文爱好者我说他老牌了,他发现了好几颗彗星,哎,发现好几颗彗星,好几颗。他也观测到这颗彗星,他很有经验,他也赶快报告,早了一个多小时。这个管理部门分析认证最后得出结论,大家能猜得到结论吗,我既然打出照片来,你肯定猜也猜到了,第一个结论池谷熏和这位小伙子,这位小伙子叫什么名字刚才没说,张大庆。首先一个结论他们两个人观测的是同一颗彗星,一这是,第二很重要,第二个很重要,他们两个人是各自独立发现的,有了这个,那么这颗彗星以什么名字命名呢?“池谷-张”彗星,“池谷”就是池谷熏了,“张”就是张大庆了,这个时候中国天文爱好者的名字在彗星命名的这个队伍里头终于有了一位中国的天文爱好者。

  慢慢的彗星当然它也有一个走向死亡的过程了,一般的彗星平均来说,彗星围绕着太阳也就转几千圈差不多了。当然短命的咱们不能说,人也是,比如说,平均北京现在活七十多,快八十了,但是有些得了临时病暴病,交通事故等等就不能算,彗星也是,平均起来几千多圈,比如哈雷彗星那么它的寿命在三千八百年,到三十八万年,这个寿命差不多。归纳起来有几种死亡方式,第一种就是叫做破碎,破碎,那么这个破碎可能大家要问,你有没有看到过,我告诉大家,看到过,我没看到,我没有用望远镜观测。那么有一个人他发现的彗星这颗彗星是奥地利的一位天文爱好者他发现的,这颗彗星很有名,叫比拉彗星。这颗彗星是1826年比拉发现的,它围绕太阳绕一周只有6.6年,只有6.6年。他发现之后,1846年这个彗星又回来了,当回来的时候,它不是一颗了,变成两颗了。1851年它又回来了,回来之后这两颗距离已经拉得很大、很大,但是晚一点还可以看到,再下一次该回归的时候,不见了,没了,哪里去了,谁也找不着了,大家说这个比拉彗星失踪了,完了。1872年奇迹发生了,发生什么奇迹了?这一年11月27号19时,就是晚上7点钟了,从仙女座这个方向流星雨铺天盖地地就盖了下来,不得了,到28日凌晨1点,这才几个小时,据统计大概流星雨有16万颗,16万颗。这流星雨哪里来的?原来呀,我们的地球这个时候正好从比拉彗星运动的那个轨道那儿穿过,我们的地球的吸引力把这些粉碎了的比拉彗星的这些小碎片吸引下来,闯入地球大气和空气摩擦生热发光,不摩擦生不了光,流星有时候你晚上一看,到了地球大气层了,一摩擦是燃烧的,这么来的。那么人们结论已经有了,比拉彗星已经粉身碎骨了,变成了一群流星体,这群碎片我们叫它流星体,这流星体很多了,我们叫流星群,成群结队。那么这个流星群还在继续在原来比拉彗星的轨道运行。所以一到它该回归的年头,我们地球上准有比较多的流星陨落下来。除了回归的年头,大家注意每年的11月27、28号,冲着仙女座方向你去看它,总有一些流星下来,那就是这颗比拉彗星。

  那么彗星还有其他死亡方式,比如说碰撞,这张照片可能大家一看就知道,知道这颗,看到过。1993年轰动全世界苏梅克-列维彗星分裂成二十几块像连珠炮一样,冲向木星,大家知道看了吧当年。中间那个就是这颗彗星分裂的二十多块,向着木星冲去了,那么它也就消失在木星之中了。当然把木星主要撞它的南极地区,把南极地区撞得,如果说人的话够呛,土话说够呛,把它撞了个千疮百孔。

  我可以告诉大家,不用担心,你像过去呀,我们人类科学不发达,我们应该叫做听天由命,听天由命,它来就来吧,撞上那活该,也等死,没得说,听天由命。现在跟过去不一样,是不是?现代科学多发达呀,飞毛腿跟爱国者大家都很清楚,飞毛腿去了,我爱国者中间给你拦截了。当然我们首先应该说,不管是彗星还是小行星,撞击我们地球的几率那是微乎其微。现在这个跟踪小行星,跟踪彗星发现彗星这个工作,抓得非常紧。首先在于发现它,发现它以后给它编上号,编上号跟踪它,看看你的动向,撞击的机会极少。即使这时它真的来了,首先在于要发现在前,就像咱们去年非典是不,早发现早预防早治疗,是不是,你不能等着病到了身上了在什么,当然你不知道那没办法,今年发生禽流感也是,禽还得感冒,也是这方面。那么我们对这个也是这个方针,你要来我早早地看到你了,它要飞到我们地球上,总还用很长时间。如果有的话,那早准备,现代科学到这个程度做准备不成问题,在半路上我给你推一下,你向地球来了,我让你改变方向去吧,上旁边玩去吧,别到我们这儿来玩;如果离得很近了,我发射导弹给你击得粉碎,大不了你来一场流星雨,我们还可以欣赏欣赏呢,那天送的美景,那也挺好,是不是,总之一句话不要杞人忧天,没关系。

  2004年有没有亮彗星出现,各位知道不知道,不知道是吧,2004年首先我告诉大家,就是过我们近日点的彗星有二十多颗,但是多数都比较暗,其中有两颗比较亮的,一颗叫林尼尔彗星,这看得清楚了,那么这颗彗星4月23号到达近日点,5月中旬最亮,最亮到什么程度呢?可能到一等星或者比它再亮一点零等星,它的尾巴有多大呢,可能在天空扫过十几度,甚至于几十度,我这些资料是从最近两天,昨天还通气,看看有没有什么新的变化,说没有,就现在的预报就到此为止,就这样,很可惜这颗彗星在北半球观测,基本上没有什么戏。要看得清楚得到南半球去看,当然大家也别太失望,不知道在座的有没有海南的那一带的人,在我们大南方这个彗星还是有可能看到它的,在北京没戏,看不到。

  但是大家也不要失望,接下来还有第二颗,第二颗叫尼特彗星,这颗彗星呢,是5月15号左右到达近日点,它5月初日落以后在西南方出现了,位置比较低,开始出现的时候可能在我们北京地区也许看不到,看不到,那么此后它高度逐步地升高,这颗彗星有多亮呢?比上一颗稍矮一点,开始预报,这两颗差不多,不相上下,最近几天的预报它暗一点,那么这颗彗星可能在两等星到一等星,最亮可能也许比一等星亮点儿,我说也许,请大家注意它的尾巴有可能达到十几度,十几度比那一颗要逊色一些,这颗彗星在南半球的观测条件也很好,所以居住在南半球的人今年5月份可有戏了,有可能在同一个晚上同时看到这两颗彗星相互辉映,互相争辉,那简直是极大的享受。
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-22 17:26 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧

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5月5日 《寻找另外一个“地球”》 何香涛
央视国际 2004年04月29日 14:19




  主讲人简介:

  何香涛:北京师范大学天文系教授,博士生导师。多年来著作甚丰,曾任北京天文学会理事长。

  内容简介:

  我们说自古以来,我们住在地球上的人类就经常在想,除了我们住的这个地球以外,有没有另外一个地球?那么从天文学家的角度来说,找另外一个地球有相当大的难度。那么我们先看看,我们怎么去找另外一个地球?也就是说我们先看看人住的这个天堂是什么样,我们把地球的情况搞清楚以后,才有可能去想,真正去找另外一个地球。这个人能够生活在地球上,有这么几个主要的条件:一个条件,我们地球距离太阳非常合适,也不远也不近;第二点,这个自身的质量也合适,正好。还有一条,地球的化学组成也合适。目前地球的化学组成对于各方面来讲非常合适。

  我们现在正在努力去找外星人,那怎么找呢?我们可以发一些信号去找。我们在太空里面,茫茫太空里面,抛了一些个卫星,或者叫飞船,抛出去就不想让它回来了,让外星人拣到以后来推测我们地球。这是在飞船里面装了一块金的箔,这箔上面刻了一些个画。就是说告诉人家外星人,这是我们地球上的人。我们怎么来的呢?这是我们坐的飞船。这边是一个太阳,那太阳的光芒为什么是这个样子呢?这是告诉人家另外一个信息,什么信息呢?这是太阳,告诉离着银河系中心的距离。剩下的几个地方,是告诉人家一个很有意思的信息,什么信息呢?就是每一个线告诉你,离着一个我们叫中子星的距离,因为中子星能发射无线电信号,有脉冲的。就是说我们太阳周围有这么若干个中子星,你们要接到这个以后,按这个比例尺找我们太阳系周围的中子星,这样就可以了。

  总之我们人类正在努力尽量地去和外星人去沟通,我们想方设法找到外星人。我记得前几年有个电影叫《ET》,就是讲外星人的。总之现在天文学家也正在努力去找另外一个“地球”,找另外的高等生命。也希望在不久的未来能够有所突破,当然这个事情还是很难的,这需要我们几代人的努力。

  (全文)

  我们说自古以来,我们住在地球上的人类就经常在想,除了我们住的这个地球以外,有没有另外一个地球?那么从天文学家的角度来说,找另外一个地球有相当大的难度。那么我们先看看,我们怎么去找另外一个地球?也就是说我们先看看人住的这个天堂是什么样,我们把地球的情况搞清楚以后,才有可能去想,真正去找另外一个地球。人能够生活在地球上,有这么几个主要的条件:一个条件,我们地球距离太阳非常合适,也不远也不近;太近也不行,太近离太阳太近了,把人烤焦了。太远也不行,所以离着太阳的距离要合适。第二点,这个自身的质量也合适,正好。如果说地球要是再重,特别重!那也很麻烦,我们人类自然就变得更重了,有一系列的问题,所以地球本身的重力正好也合适。还有一条,地球的化学组成也合适。目前地球的化学组成对于各方面来讲非常合适。

  还有,我们这个地球还有个优点,大气的成分比较合适,这个大气成分也很重要,我们说大气下面还有臭氧层,还有电离层等等。那这些臭氧层、电离层既是我们地球的一个屏障,同时又保护地球。我们知道电离层还有用途,正好我们人类的通信什么的,可以通过电离层来反射。所以说这个大气非常合适,我们说地球整个条件还是不错的,非常适合人类生存。

  那么我们不满足光生活在地球上,到外面去找,看看有没有其他的地方或者是说适合人类生存,或者是说人家那个地方还有更高级的生命。比我们人还先进,那也有可能。我们到外面去找,大家知道尽管这个科学发展这么快,但是要到外面去找一个“地球”,谈何容易!所以我们首先要找什么呢?看看我们太阳系里面有没有其他地方有生命,或者你有人,或者是人能住。我们到太阳系先找一找,所以我们第一步就到太阳系里去找,有没有另外的生命。那么太阳系里面有没有另外的生命呢?

  这九大行星里面我们一个一个去找,各个行星我们都做了些探测,那么到目前为止有可能产生生命的行星是什么?是火星。火星上的条件相当恶劣,跟我们地球相比差多了。那上面沙尘暴很多,它的大气主要是二氧化碳。所以大概是不适合生命,包括生物、植物的生长。除了火星以外,太阳系里边其他的行星上有没有合适的条件呢?那么其他行星我们大部分都去看过了,看的结果呀,那都不好,那比火星差多了。虽然说火星差一点,别的就更差。有的连大气都没有,有的大气又太多,温度也非常恶劣,根本就不适合。可是有一个天体的行星,也就说它的“月球”很有意思。什么呢?最近在木星上发现了一个卫星很有意思,这是木星的一部分卫星,我们看到的,哪个卫星有意思呢?就这个木星旁边这个木卫二,这个卫星很有意思。有意思在什么地方呢?居然这个木卫二这个卫星,如果我们仔细去拍照它的话,它的颜色会有一些变化。不光颜色会有一些变化,而且它还有一些条纹。而且这个木卫二上面还有一些大气,这上面有可能有水。种种迹象表明,这个木卫二,如果说人要去生存,大约还有可能。因为有一个很重要的条件你得要有水,得有大气。所以这个地方还有点接近,所以很有意思。其他的卫星你连想都不要想,人要去生存根本是不可想像的。那么我们的结论是什么呢?就是说目前在太阳系里边,还没有找到真正意义的生命。不过这个太阳系就提供了什么呢?给我们提供了开发太阳系的空间。虽然我们没找到生命,但是这空间还不错。当然了,我们现在要考虑另外一个问题,什么问题呢?太阳系没有,不见得宇宙中没有。所以我们下一步就想,我们到宇宙中去找,看看外头有没有。

  我们去找另外一个“地球”,看看能不能找到。这件事情在二十世纪的八十年代开始,就越来越引起人们的重视,特别是天文学家就开始重视,那么天文学家为什么重视呢?也是人类在重视,因为地球上的人生活水平各个方面都提高以后,都在想这个问题,有没有地外的文明?有没有外星人?特别是二十世纪八十年代的时候,又配合演了好多这种电影,所以说使得人们就在想这个问题。我们说国际天文学会也要考虑人们的需要,所以国际天文学会也专门成立了一个特别的委员会,这个委员会就是“寻找地外文明委员会”。天文学家真正去给你找一个,看看能不能找到另外一个“地球”。找另外一个“地球”,真是谈何容易!你们看看这是天空的一个局部地区的一个照片,真是茫茫大海,茫茫的星空,就这么一小块地方你们数数有多少个恒星?不计其数,太难找了。这怎么去找呢?那么,你们想想应该怎么找?所以我们找的话,你找恒星不行,因为每一个恒星就是一个“太阳”,这个太阳上面就不能居住人类。所以你要找什么呢?很简单,你要找那个恒星或者说那个太阳它周围怎么样呢?要有一个太阳系,至少有一个行星绕着它转,所以你的目的是这样。我不是去看一个一个的恒星,而是想法看看哪一个恒星有一个行星绕着它旋转,这个行星绕着恒星旋转,容易不容易找到呢?不太容易,我们说天上的星有双星,就是两个星在一起,跟人间一样,都是一对一对的。这个天上的双星也很多,双星容易找到。为什么呢?因为两个星都发光,所以天上的双星能找到。但是双星是两个太阳,而一个太阳和一个地球如果放在宇宙间就比较难找,原因是什么呢?地球不发光,所以我们找另外一个地球,首先一条就找那个恒星,它周围有一个行星系统,要找这样的恒星。怎么来搜寻呢?就是通过一个中间的天体,让它当一个引力体来看它后边的天体,这是一种方法。总之,天文学家绞尽脑汁想了不少方法来找另外可能存在生命的星球。

  这个照片是这个意思,这是一个恒星,旁边还有恒星,这个恒星是非常非常弱,我们叫褐矮星。这是告诉你什么事情呢?就是说褐矮星将来有可能就不发光了,就是说这么暗弱的一个小的天体绕着这个恒星旋转,我们就可以拍下来。那么这就说明这个将来有可能演化成地球,是告诉你这个事情。有这个可能性,这是直接拍到的,很不容易,因为褐矮星的光非常非常暗,一般都拍不下来。

  大家再看这个恒星,这个恒星本身我们不是很关心,我们关心的是什么呢?在这个恒星周围拍到了一个环,绕着这个恒星,这是真实的照片,这个环有多大呢?同样下面给了你一个比例尺,这是太阳系的大小。所以这个环正好和太阳系的大小差不多,所以我们就认为,这个环很可能就形成一个行星系统。这是另外一个跟刚才的意思是类似的,在恒星周围有气体环存在,这个气体环也可以和太阳系的大小相比,因此就有可能形成行星系统。这就是天文学家目前尽了这么大的努力,找到了这么多个证据来证明有可能有行星系统,但是你们可能还不满足,说你找了半天也不过就是找了什么呢?有可能有行星系统,有没有人呢?那就更难了。

  这个是另外一个,这是一个想像的画。但是,这不是随便想的,这是根据这个恒星来想的,这个恒星离我们有多远呢?有九十光年,想的什么呢?就想像大概这个系统是这个样子,你们看看差不多,想像的跟太阳系差不多。这就是说在一个“月亮”上看这些大山,想像的就是“地球”。在一个“月亮”上看“地球”大概是这个样子,但这些我们确实不满足,我们想干什么呢?我们想来点真的,我们跟外边的高等文明或者说外星人我们能不能打个电话?我们接个信号看看有没有可能?这个接的结果呀,外星人给我们发来了信号。发了这么一个信号,“太空来信”。发了个信号,你们看一看,想像一下,这个信号还有点意思,什么意思啊?告诉你有两个人,而且这个还有一个行星系统,他们从哪儿来的呢?从这个行星上来的,从外星人那里接到的信号。不过我告诉你,这个信号你们不要太认真对待,有点假冒伪劣的嫌疑,有可能是天文学家在那儿想像的。因为我们接到太空的信号太多了,你可以任意地把它编译,可能是天文学家把它编译出来让你高兴一下,接到这么个信号。

  那是我们想像的接到的信号,那我们能不能推测一下,到底我们的银河系里边,有多少高等生命,不管你接到信号也好,或者你们天文学家去看了,各种可能的行星系统最后你告诉我,究竟我们银河系里边有多少高等生命呢?这是银河系,这是我们的银河系,那么,这个地方呢,是我们太阳在银河系的位置。因为我们人生活在银河系里边,我们对银河系的情况不太了解,我们想像的银河系大概是是这个样子,所以我们叫做旋涡星系。就是中间有个核,外边有些旋臂,绕着中心在旋转。我们现在就估算一下,在银河系里到底有多少高等生命呢?这里面牵涉一个问题,什么问题呢?什么叫生命?当然了,这个生命情况不一样,我们自己在地球上很得意,觉得我们的生命不错了。但是实际上我们地球上这个生命呢,可能不见得是生命中的最高等的生命。我们才一个脑袋,两只手。人家可能是三头六臂,这怎么定义?什么叫高等文明?有人给了个定义,什么叫高等文明呢?它用能量来定义,我看有一定的道理。

  不管怎么说,我们根据这个定义我们来看一看,有多少外星人,有一个公式叫绿岸公式。这是在美国的一个叫绿岸射电太天文台开了一个会,大家琢磨出一个公式所以叫绿岸公式。那你们想这个算起来容易不容易?确实不太容易,这个每一个数算起来很困难,只能来估算。那估算的结果是这样,我们把每一个数就取它最严格的条件,那么算出来呢,那么银河系里有多少个外星人的“太阳系”呢?条件最严格,有四十万个,所以相当可观。如果我们把条件适当放松一点,银河系里边有可能有五千万个太阳系。所以我们这个地球的人不要太骄傲。所以这个高等生命存在的几率还是相当可观的,但是真正找到它们,还要花一定的时间,不是那么很容易。那么不管怎么说,我们都在想办法,我们尽量去找他们。找到他们以后呢,可能对我们很友好,不像我们地球上人一样,自己和自己老打仗,人家外星人,你找一个文明程度高的,对我们非常友好,说不定还能帮助一把。我们地球上有些地方不尽如人意的地方请外星人帮帮忙,所以我们尽量去找,要找的话怎么办,要和外星人沟通。我们要想法去和外星人沟通,那沟通呢,无非是两方面的。一方面我们过去,去看看人家。一方面请人家过来,到我们这儿来看一看,我们去到人家那儿看过没有?历史上没有记载。真正说要到外星球去转一转,现在还可能性很小。那么反过来外星人到访过地球吗?大家很关心这个事情,到没到过地球上?这就是从宇宙飞船上,反过来看我们地球就是这个样子。那就是说外星人看我们的地球也是这个样子,也很有意思。因为它有大气在上面,所以看上去样子很好看,那外星人到没到过?到目前为止我们想到的,有到过的可能性大概就这几方面,我下边随便解释一下。

  一种就是有不明飞行物,我想大家对这个早就听说了,可能是外星人来过。其他,像埃及的金字塔、英国的巨石阵、玛雅人的天文台,有可能有外星人的痕迹。这是埃及的金字塔,这个金字塔和外星人有没有关系?本来没有什么太多的关系,但是因为这个金字塔是什么年代造的?这是个谜。特别是据说有一个金字塔打开以后,很有意思,有什么意思呢?那里边法老不见了。就是那个木乃伊尸体不见了,可是周围的金银财宝一点都没少,所以就想,这肯定不是盗墓人盗的,如果盗墓人要盗首先盗金银财宝,所以想来想去可能是外星人到我们地球上来看一看,那会儿我们还没人,至少是人类文明程度还很低。一看有个金字塔,把里面那个木乃伊给拿走了,回去人家去研究研究,金银财宝人家都不要。这就是金字塔里边可能存在着外星人来过的可能性。还有,我不知道你们看过这个没有,这叫英国的巨石阵,这是从侧面看的。如果从俯视来看,巨石阵排列得非常有意思,那这个巨石阵从规模来讲,不见得比我们万里长城大。但是这个巨石阵非常地壮观,不光是壮观,这个巨石阵到底什么时候搞起来的?英国人都搞不清,没有任何记载。还有一个我不知道大家听说过没有,这个玛雅人的文化是了不起的。但是玛雅人的文化有一个非常遗憾的地方,后来突然玛雅人的文化就全消失了,留下一些文字我们现在也看不懂。只能猜测玛雅的文化,它的文字,可是它还居然留下了个天文台,所以我们就想像,玛雅人时代,说不定外星人来过,修了一个天文台,让大家来看。

  这是说外星人访问过地球的可能性,当然你们可以想像,这些可能性也不是那么完全令人信服,只能说有可能吧,那么现在令人信服的,我们的想法就是派宇宙飞船出去。或者是呢,接受外星人真正发来的信息,派宇宙飞船容易不容易呢?当然很困难,我们说了登一次月都很困难,所以派宇宙飞船很难,在地球上面发一个人造卫星就是有相当的难度。如果发一个到月球上去的宇宙飞船,那就逃离开地球,那更难。但是我们现在要发呢,不光要是到月球上去,我们要发一个什么?脱离太阳系的,因此要求的发射速度要更大。一般来说,往往不能够直接发出去,我们中间还要有一个中间的“加油站”,比方说拿火星当中间的“接力站”,或者刚才说的拿木星的卫星当中间的“接力站”。但如果说坐我们目前的宇宙飞船出去,那不可思议,都几千年几万年才能过去,所以你要说真正到外面的星球上去看一看,那这个力气可不是一般的力气了,你要子孙万代接力下去才能走到。所以你必须把交通工具的能力要大大地提高,目前的话呢,那真得要特别勇敢了,一去那绝对是回不来了。

  所以我们现在正在努力,那怎么办呢?我们去不了,我们可以发一些信号,这就是发出去的一个信号。目前发什么信号呢?我们在太空里面,茫茫太空里面,抛了一些个卫星,或者叫飞船,抛出去就不想让它回来了,让外星人拣到以后来推测我们地球。这是在飞船里面装了一块金的箔,这箔上面刻了一些个画。这个画也很有意思,就是说告诉人家外星人,你要拣到这块金箔以后呢,这是我们地球上的人。我们怎么来的呢?这是那个飞船,我们坐飞船过来的。这边呢是一个太阳,那太阳的光芒为什么是这个样子呢?这是告诉人家另外一个信息,什么信息呢?这是太阳,告诉离着银河系中心的距离。剩下的几个地方,是告诉人家一个很有意思的信息,什么信息呢?就是每一个线告诉你,离着一个我们叫中子星的距离,因为中子星能发射无线电信号,有脉冲的。就是说我们太阳周围有这么若干个中子星,你们要接到这个以后,按这个比例尺找我们太阳系周围的中子星,这样就可以了。当然还告诉你,我们上面最主要的是氢,等等。然后告诉,我们是在第几个行星上生活,发出去了。此外我们还在上面还弄了一些非常高级的录音带、录像带,把一些东西都刻到了上面。据说那个图画里面还有我们的万里长城,还有我们中国的音乐等等。可是到现在,还没有信息回来。什么时候收到这个信息?现在还不清楚。

  总之我们人类正在努力尽量地去和外星人去沟通,我们想方设法找到外星人。不过最后我们想提一下,我们找到外星人的话,要和外星人友好相处,建立宇宙大家庭。我记得前几年有个电影叫《ET》,就是讲外星人的,外星人真来了。来了以后我们警察查户口,非要把人家抓起来不行。有个小孩很不错,帮忙把这个外星人从宇宙飞船就放走了。所以小孩的修养还不错,不能像警察似的,见了外星人就想跟人家打仗。总之现在天文学家也正在努力去找另外一个“地球”,找另外的高等生命。也希望在不久的未来能够有所突破,当然这个事情还是很难的,这需要我们几代人的努力。
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-22 17:28 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧

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5月6日 《寻找地外生命》 南仁东  
央视国际 2004年04月29日 14:22




  主讲人简介:

  南仁东:中科院国家天文台研究员,现任国际天文学会射电专业委员会副主席,北京大学和中国科学院研究生院教授,中国科学院重大项目FAST的首席科学家。

  内容简介:

  人类仰望上苍时,我们的天性会发问——我们是谁? 我们从哪里来? 我们是否孤独? 寻找地外理性生命(SETI)是现代生命科学及宇宙科学的前沿。那什么是生命?生命最早是怎样产生的?地球最老的生命化石形成于36亿年前,6亿年前寒武纪出现的三叶虫已有完整生命形象,效仿萨根宇宙年的说法,将漫长36亿年压缩成一年,人类在最后一分钟进入文明,最后一秒钟进入太空并开始大规模影响环境。

  那么要寻找地外生命首先看看我们的太阳系。太阳系的九大行星中,水星没有水,水在高温下呈毒气室。金星呈气态,象天王星、海王星、冥王星这些外缘行星温度太低,可能也没有液态水。太阳系可能的水乡有两个:火星和木星。火星故事深入人类所有文化领域。迄今人类火星之旅40次, 28次成功。1976年“海盗1号”,“海盗2号”成功着陆,做了呼吸作用、光合作用和放射性同位素实验,人类耗资亿金万买来仲裁一页——火星上没有生命。

  1989“伽利略”升空,漫漫6年之后于1995年到达木星。 探测器发回的图象展示了其表面由巨大的冰块覆盖, 它的暖冰壳下包着比地球多得多的水。地球生命可以挑战人类不敢想像的极限环境, 水在太阳系里也不独属地球一家,行星系统无处不在,这三项新的科学进展使SETI科学升温。似乎我们应该有很多聪明的邻居, 我们怎么从来没它们的消息? 如何才能与它们相遇?1959年康乃尔大学的Cocconi和Morrison提出截获星际通讯的设想,提出与E·T交流的惟一途径可能是无线电通讯,不管E·T想不想和我们交流,它们技术活动产生的电磁波会出卖其存在,SETI需要射电天文学帮助。那么寻找地外生命会给人类带来什么益处和风险?与ET相遇的风险:第一,碰上星球大战中“死星”那样的坏邻居, 招徕麻烦;第二,找到了E·T那样高明的教师爷,人类的求知欲会随之凋零;第三,先进的ET文化吞噬地球文化。与ET相遇的好处:第一,E·I的发现更根本地医治人类的贪婪与狂妄;第二,从E·T那里获得科学技术的利益;第三,星际通讯成功是一种存活的信息,E·T是如何在发展中求生的?第四,即使我们找到的地外生命比我们低级得多,人类也可以启动诸种比较学,使其对自身和自然的认识走向成熟。

  (全文)

  当我们仰望上苍的时候,我们的天性经常会发问这样三个问题:我们是谁?我们从哪里来?我们是否孤独?就是地球之外有没有其他的文明社会;茫茫宇宙之间有没有我们人类的同类。像著名的哲学家罗素曾经讲过,对于这样一个问题,那无非两种解答,一个是是,一个是否。不管是哪一种解答,我们都会感到无比惊奇。你想一下,是不是这样。所以这一个难题,或者说这一个课题是和所有其它的课题所得到的结论都是不一样的。那先讲一下现在世界上流行的主流科学是什么。一说SETI,现在如果你到美国、欧洲这些比较先进的国家,它们的公众一听到SETI,我知道,E·T,大家知道,就是美国那个大片,外星人。那S,就是Search,英文就是Search for Extraterresteial Intelligent Life ,寻找地外文明。

  说地外生命的问题,我们先界定一下什么是生命?就是什么是活着的生命,这个活着和死的东西,就是生命和非生命它们之间是应该有一条界限的,这条界限实际人类已经为之争论了数百年,上千年,都莫衷一是。但是你要讨论这样一个问题,还是应该给一个界定。我自己觉得可以给这样三项界定:一个是生命的目的在于保持,就是一个活着的东西要适应环境,要从环境里吸收能量,保持个体的生存;第二个生命应该是碳基的;第三条生命是一个信息系统。那么我们怎么来解释生命的多样性。就是我们这个五花八门的世界,达尔文当年,就是19世纪,用物竞天择的过程来说明我们为什么地球生命这么丰富,这么多色。他说,驱动生命从低级变得高级,变得更加适应环境,有两个要素:一个是基因突变,这个基因突变,大家知道,用现在生命科学讲,就是当DNA分子在复制的过程中要有误差的。还有一个,这个DNA分子虽然密藏在一个非常安全的地方,但是外边,强的物理化学过程都会改写它,就是它也有危险发生变异。当然达尔文当年并不知道这件事情了,于是他就用基因突变的这个说法来解释,比如说这个亲代和子代中间,它当然是要遗传的,龙生龙,凤生凤,但是不是一样的。那么下一个因素,就是自然选择,自然条件把生存和繁衍的机会,只给那些有益于和环境更和谐的个体。于是这些和环境更和谐的个体性状,就一代一代遗传下去,就是使得物种不断从简单到复杂,变得非常完美。

  可以举一个例子,比如说孔雀,孔雀亲代它可以有不同的子代。小孔雀可能有的变得更漂亮,可能有的不那么漂亮。那达尔文就解释自然界把那些生殖的机会留给了那些变得更漂亮的孔雀,于是孔雀就变得越来越漂亮。所以不是孔雀想自己变得漂亮,才漂亮,那就变成拉马克思主义了,就是说它有一种自我完善的冲动。当然达尔文这个学说,他并不能完全解释,比如说乌鸦为什么也生生不息。那么大家想一想,哪一种演化特征,对一个物种的生存是最有价值的。我觉得,大家立即就能得到一个结论,就是变得聪明,因为人会思想,他变得聪明,他有了技术,所以他可以飞得比鹰还高,跑得比猎豹还快,比凶狠的鲨鱼更能威胁邻居,所以人类成为众生之王。

  下面有三个问题需要我们回答:第一个问题,如果有合适的条件,生命一定起源吗?这个答案肯定是的。因为如果不是这样的话,那我们怎么解释我们地球生命的现象,那你只能用造物、创世纪的那个办法来解决了,是吧。下一个,就是生命一旦起源,就必然长出智慧吗?那从上面我挺长的一段说法里边看来好像应该是对的,要变得聪明。第三个,就是除了地球之外,在茫茫宇宙之间,我们还有其他的适合于生命的家园。

  那么我们讲生命的问题,我们先看一下地球生命。这是在南非找到的一种叫无花果黑硅岩的一个矿物,你能看到成团的那种东西,那么生物学家认为这是生命最早的印记就是细胞的化石。那在六亿年前,三叶虫,就是说已经有了非常完整的生命形象。你看有眼睛,有鼻子,挺像一个活的东西。又过了两亿年,就是从现在数,一共是四亿年之前,生命从海洋爬上陆地。你们知道,美国有一个著名的科普作家,同时也是一个非常杰出的天文学家叫卡尔·萨根先生,他有一种宇宙年的说法,那么我们仿照他这种说法,如果我们把地球生命三十六亿年漫长的演化历史浓缩成365天,把它算成一年的话,那人类真正从猿开始两足直立长出智慧开始了文明,那也就是最后一分钟的事情,而人类真正走向太空,大规模的影响环境是应该发生在最后一秒钟。还有一个,我们回到地球生命,大家总说生命是宝贵的,应该珍惜生命,生命同时也是脆弱的,实际生命并不脆弱。近十年或者二十年吧,生命探索在地球上发现了很多很多极限的生命环境,就是说在那些我们不能想像的非常艰苦的环境里头,都找到了生命。

  那么我们找生命,到底哪一个东西是最关键的,或者说我们找适合于生命的环境,哪一种东西是最关键的,就是水,水比阳光,比能量,比氧气还重要,这是为什么呢?因为生命科学告诉我们,水是生命化学反应必备的一个要素。另外水是传送营养,排泄废料必要的一个通道,所以你要找生命,首先看那个地方有没有水。这个是大家都知道的了,就是太阳系,这边扁片就是太阳了,那么接着就是太阳系的九大行星,水星,没有水,金星有水,非常少量的水蒸气,在它有毒的大气里,那当然是高温了,所以它只能气态存在,那不叫水,水蒸气。“地球”,我们知道,我们在这里,我们有水,还有太阳系的外缘行星,你像远的天王星、海王星、冥王星,因为它离太阳太远了,那个里头温度非常低。所以即使有水,也是以固态冰的形式存在的。比较可疑的有两个地方,除了地球,一个是火星,一个就是木星的卫星。我们因为最近火星的探测特别热,所以咱们先说火星。

  从上个世纪六十年代开始,人类不断地去火星,就有人说了,我们第一个飞掠的是行星,是火星,我们第一个绕行的行星也是火星,第一个着陆的是火星,第一个在上面漫游的还是火星,我们在那里倒霉是因为我们总在那里找麻烦。这是NASA的一个科学家讲的,统计起来是这样的,到现在为止大概有三分之二不到,一半多是失败的。我个人觉得,在众多的这些火星探测课题里面,最成功的应该算上一个世纪1976年着陆火星的两个探测器,“海盗一”,“海盗二”。它在火星表面做了三项实验,就是一个叫光合作用实验,一个是呼吸作用实验,一个是放射性同位素实验。那么这个结果,人类耗资亿万金,得到的一个结果是非常可悲的。就是说火星上既没有水的印迹,也没有生命。当然对于这样巨大的投入回报呢,那当然使科学家非常沮丧。但是有一些乐观主义者呢,他们认为,可能是这样的,火星那么大,你怎么那么寸劲儿就把那探测器正好丢到一个有生命的地方。如果在地球上撒哈拉扔一个探测器,它结论肯定是地球没有水也没有生命。还有一个,可能火星上有高等生命这种可能性,我觉得基本可以排除了,低等的生命是不是已经转入地下,所以还有希望。

  咱们看一下,下边就有一些近期的发展。从今年元旦开始,就是大量报道了美国的“勇气号”和“机遇号”,还有“欧洲快车”探测火星,咱们说一下火星探测的情况。下面给大家放一段录像吧。这是一个计算机动画,里边有很多是真实照片,这是发射,都是在去年,去年这不是8月底是火星大冲日吗?它在6月发射,大家看这个飞行器,在太空飞行的情况,它有三个强大推动力的大火箭,有九个辅助推动器的火箭,那一开始通讯的时候,因为你不能同时太阳能电池对着太阳,完了天线又对着地球,这是不可能的,所以一开始用无方向性的天线。到了临近火星的时候,它开始改成中等增益的那种天线,七个月以后到达火星。到达火星以后,它第一件事情是要调整姿态,它要把它那个头对准火星,接着它要经过火星大气了,它一开始的速度非常高,是时速两万公里/小时,经过火星大气的摩擦以后,四分钟以后要降到一千六百公里/小时,所以整个从进入大气层到着陆要六分钟,六分钟被称为危险六分钟。到了最后两分钟的时候,它要做很多其它的工程动作。比如说把备伞打开,然后防热罩脱离,最后它的着陆器要自由落下,那这个时候还要测定地面的情况,用雷达探测,而且要拍三张工程照片,来测试它水平横向的运动来决定它如何着落。那么到这个时候,已经是剩下六秒钟了,六秒钟以后它这个时候地面高度是134米,它的速度大概是82公里/小时,马上点火制动火箭,制动火箭点火以后,在三秒钟之内,基本是停下。停下以后及时剪断绳索,说是迟,那是快,很快就过去了。那这个时候呢,它这个地面高度就是十几米,四层楼那么高,它速度还是很高的,42公里时速相当于一个小轿车在高速路上跑,砸到地面上要弹跳大概三十余次,可能要滚动到一公里以外的这样一个距离,这个着陆本身工程上当然有巨大的风险,所以它把整个着陆过程进入大气层以后呢,说是危险六分钟,而最后当它剪断绳索,制动火箭点火开始到落地的时候叫致命六秒钟,那是非常可怕的。它下来以后,你看,刚才那个透明片,它翻一个个,因为它整个是一个正四边体,翻个个,它要找哪个是底座,因为那个机器人,“勇气号”机器人是坐在一个底盘上,固定在那儿,所以当不正的时候,它要调整一下,要滚动一下调正,调正以后呢,它要想那么一两个小时,它才能够把这个花瓣打开,这是非常关键的。这个“勇气号”和“机遇号”,我觉得它们运气都不错,一下子就打开了。你看,它要经过一个星期以后,它自己对自己进行工程安全的检查,以后才能离开它自己这个平台,而且从平台下来的过程也是充满风险的,它上边有很多科学仪器。比如你看的柱子支撑着,这个有一个就是沿着轴向的小热谱仪,那是干什么的?那就是要检测火星土壤的热容量,诊断土壤和岩石的岩性,还有它的构成。还有一个就是来测量火星不同大气分层,上面你还能看到横着轴,你看这个,这里边还有两个镜头,那是全景相机,彩色,三维1024乘1024。中间那个东西是导航相机,它是黑白的,它可以点头,当黑夜来临的时候,因为它主要靠太阳能工作,给出140瓦这样电量,晚上的时候它要把自己包起来,包起来以后,它有八个电池,每个电池只有一瓦,为什么呢?因为它要加热保持温度,你不能在负一百度下,它那个电池不能生存。所以这也是一个很高的技术。在它的机械手上还有一个磨岩机,这个磨岩机,它可以磨把那个岩石磨五毫米那么深,把它上边风化层磨掉,露出新鲜的岩石。

  下边我就不啰嗦了,我给大家讲一下,因为为了应付今天的报告,我昨天特别用功,因为2004年3月3日,美国宇航局不是有个新闻发布会嘛,说火星找到了这个,找到了那个,什么说法都有。实际我给你讲,以这个为准,因为我这是校过电话的。找到什么东西呢?咱们一项一项说。

  首先说一下“欧洲火星快车”它科学上是非常成功的。它们在1月18号的时候,就有一个新闻发布会。大家看了觉得比较安慰,因为这个“小兔猎犬”不是死了吗?现在它这个母机还活着,而且它在火星的南极拍下了三种图片。你看右边这个,大家看,这就是可见光图片,就是我们平时照的照片,这三块东西都是同一个地方,中间是干冰谱线,是这种物质的指纹吧。我们说你用这种波长,你只能拍到干冰,固态的二氧化碳。而这个就是水冰,H2O,所以你看它已经找到了水,就是这个,是最确认的对火星探测的科学结论,当然你还差喝一口,但是这就是水,没有什么疑问的。

  接着咱们说一下“勇气号”。这是它当时北京2004年1月4号,马上着陆以后,用导航相机,你可以看到有些马赛克,就是一段一段的,因为它三百六十度拍。过了两天,它上面那个全景相机,送回彩色三维的高分辨率的火星地貌图像。这是近期火星观测到的“蓝草莓”,这个大小就有两毫米,三毫米,就是一种矿物。实际上大家想像比如说硅酸盐之类的,火山喷发,喷出来的那种液态的东西凝固了。

  我们说完火星,我们马上开始转向木星,我们说还有一处可能有水吗?1989年10月份,“伽利略”从地球出发,经过了六年漫漫太空之旅,大家想一想,星际旅行谈何容易,非常漫长的。1995年12月份到达木星,到了以后出一点毛病。你看一下,这个图形有一个伞,这个伞就是一个天线,这个天线没有彻底张开,它本来是叠在一块儿的,像降落伞一样,结果它的传送数据的速度就受到了非常大的限制。但是地面深空网还是采取了很多办法。当然你必须以付出接收速率非常慢为代价来获取图像。下面一篇就是我们看到,大家看一看右上角这像什么,就是冰,欧罗巴就是由冰层覆盖,它的光谱,它的密度,都说明它是水,是固态的,而且里边这水还是咸的。这是叫凯维尔森女士博士洛杉矶大学他们一个研究团组,为什么呢?她解释,如果欧罗巴是一个装有盐水的这样一个球,而且你看这冰还不是一块冰,冰之间还有融化以后再凝固的痕迹。所以欧罗巴很怪的,那么多水,下边有地热水,还是咸的,和海洋一样。问题是那里有鱼吗?但是“伽利略”它确实非常成功,项目超期服役14年,在去年9月21号NASA在地面给它改轨,使它掉入火星非常浓密的大气,在那里一切最后解体,完成了它的使命,它这个最后的呻吟经过了茫茫的太空,46分钟以后到达地面美国深空网的监视站。当时课题人员还给它举行了一个告别,功勋卓著,别了“伽利略”。

  那三点综述就是这样了,过去天文学认为是一种理论,就所谓太阳系以外的行星系统,看来到处都是。你看一下子就找到了一百多个,火星上曾经有水流过,而且在欧罗巴的冰层下面有大量的水。所以有水的地也不独有地球一家。第三个,就是地球生命非常皮实,所以我们寻找地外生命的时候,可能是与生命起源的环境应该是不那么刻薄的。这三项科学结果使得目前寻找地外生命的科学变得非常热。

  下边讲一下,我们有这么多邻居,我们怎么从来没听说过他们,慢慢道来。第一个SETI科学跟UFO的关系,你们知道,UFO是吧,不明飞行物Unidentified Flying Object。任何一个东西,你想只要有人在思索,那古往今来,未查明的东西总是有的。UFO肯定是有的,我经常说笑话,你走在街上,石头砸到你脑袋上,UFO,你不知道从哪儿来的,这是肯定的。但是你要是说我们地球曾经被地外文明造访,这个你就缺少证据。UFO事件它出现的高峰,各种目击事件报道,比如在上一个世纪六十、七十、八十年代,像美国和英国科学家他们做过统计,美国对于目击事件大概考察了两万件,英国考察了1600件,它排了一下序,70%是飞机,都在晚上的时候在日落附近出现。还有一个,就是太空碎片,气球还有天上的一些天体,比如行星,流星什么东西,还有气象现象等等,有一些就根本不是UFO,IFO,已知飞行物,不过你不知道而已。但是UFO探索,也不是完全消极的,它说明了人类对自己环境安全的一种关注,也说明了人类探索未知世界一种热情。

  但是严肃科学认为,我们不曾被地外文明造访过,那怎么办呢?那我们串门不行,我们只能采用打电话的办法,所谓星际无线电通讯,最早提出这个东西,是1959年康乃尔大学两个年轻人,一个叫Cocconi,一个叫Morrison,他两个人在英国的《自然》杂志,发表了星际通讯的可能性。那我简化一下,这个星际通讯,比如你想得太异想天开了,太以己度人了,你用电视,电话,人家外星人也用这个,这个问题问的是对的,所以你在做这件事情的时候,你得给个根据,这就是我们说发明和发现的关系。如果一个东西是宇宙普适的,你不能把它叫做发明,你说外星人,你以己度人,像我们都睡床,那外星人肯定睡床,不尽然,因为日本人就睡榻榻米。所以你这么近都不一样,所以你要找普适,比如说牛顿定律,爱因斯坦的相对论这都是宇宙普适的。那么从这个意义上说,它既然存在,它迟早被发现,被利用。所以从这个意义上说,说麦克斯维尔方程组,无线电技术,大概也是宇宙普适的,所以就出现了这么一个想像。还有一个就是射电天文能够为这个提供手段,这是一个射电天文用的望远镜设备,就是一个大的雷达,或者是卫星天线,你看它有三个部件。一个是指向装置,这是一个抛物面,把平行光汇聚到接收机里,供天文学家分析。这个最大一百米,足球场那么大,公差在亚毫米,所以这是人类工程上一个极限。你再做大以后呢,它就自重和风载引起的翘曲使得它无法工作,所以你要再做大,还有一个办法,就是像美国康乃尔大学电离层研究中心做了一个三百米的望远镜,它不能动,是个被动的。你要想跟踪,你要调试上面这个平台上馈源,指向跟踪。而这个SETI计划,国际上很多都使用这个望远镜。

  那么接着还有一些实际探测,这就是1972年由卡尔·萨根先生和德拉克参加的“先锋十号”。你看这个图,这个图是地球名片,镀金的,你看了这个名片以后,你就知道地球是怎么回事。所以你看还挺复杂这个问题,那在“先锋十号”,大家知道,还带了90分钟地球之音,地球的风,海啸都录在上面,还有六十种语言,其中还有中国的吴语,问你好,还有27首名曲,包括了中国的高山流水,也不知道哪位能收到。当然这个还是有点星际旅行的味道,摔个片,大概四百万年以后到达金牛座某个星。那你们说我们等不及,那还是打电话,打电话。德拉克他就在奥兹玛计划后期,在1974年用我给大家看三百米那个望远镜,就向太空发射了1679个脉冲。两万六千年以后,它是向一个星团发射,星团定向发射一束电磁波,那里有上百万颗行星,万一哪个聪明的武仙座人,它解码了,解码以后就会解出左边这个图像,大家看一看,上面就是我们所用的十进制技术系统。当然下边这个你可以看,这就是组成有机体,最重要的五个元素在元素周期表里边,二进制的排序,这就是氢、碳、氮、氧、磷。下边就是比如说人类基因组排序,DNA分子链条形象。还有人,当时四十多亿的人口,现在六十多亿。那么人的身高,而且人用发射波长量身长有多高的二进制,表达式就是横着这个东西。九大行星,太阳,还有阿里西博望远镜的微波光学,他们计算的当然是深思熟虑,至于说外星人是不是感兴趣,那就不知道了。

  接着还有很多其他的一些计划,很著名的有一个美国的高分辨率微波巡视计划,一个赫兹,一个赫兹给你数你的信号,一共有二十亿个通道。你想想,这样一个课题它的潜在的军事意义那是不言而喻的。目前正在进行的就是所谓Phenix, 凤凰计划。1993年美国国会由于它消减财政赤字,因为外星人,政客认为,这个瞎闹,给你杀掉了,结果媒体和公众都是自发地开始支持SETI科学的探索,于是就出现了私营的SETI研究所。它这个计划有很多特点,它用最大的射电天文望远镜,全世界的,而且它用未来一公顷的望远镜,它已经得到课题经费了,正在建造,它要对一千个和太阳差不多的,在一百光年内的临近的恒星邻域做观测,用最先进的接收系统,而且有自动识别报警,还要同时双台观测。这个大家必须知道,科学研究你是第一个,你要有旁证,旁证说我看见外星人了,我看见鬼了,那你不行,你必须那个人跟你一起看的,而且你们两个不能有关系的,你说你哥看的那不行。还有一个,你看见鬼了,你今天晚上领我再看一次,因为科学实验要能重复的。大家知道,比如氢和氧爆炸形成水,这在课堂里做了上百年,每一次都不错嘛。所以这个科学实验一要有旁证,二要有重复,你自己不能随便说。有时候我们因为,我在IAA国际宇航科学院曾经任过一段职。那个时候电子邮件就说,你相信我吧,我在绝望中向你呼吁,看到了什么。我们都说,你在绝望里呆着吧。所以因为你没有旁证。那这就看一看,你在搜索地外文明的时候,你要区别什么是地外文明发来的信号?什么是地球人类的干扰?什么是自然界中的噪声?当然谁也许见过,你只能来设计它。大概外星人来的应该是窄带的。第二个,它是一个非常窄,几个赫兹,或者几十个赫兹,而且它非常有规律,它不能像自然界噪声,比如一打雷,这边电视也不行,那边电话也不行,手机也不行,因为它有非常宽的频谱。

  第三个,因为它是地外的,所以它相对地球要有运动的。所以这个运动产生多普勒频漂现象。上边就是一次报警,就是SETI计划在观测的时候发现确实有个东西,你们看,实际它是什么呢?它就是“先锋十号”,就是我说拿到地球名片的那个,已经跑出去,你看1973年这是1998年,那二十多年了,还能有一种恋乡之情。它那微弱的已经快用尽的电池,发出非常微弱的信号,我们还能看到。所以这个虽然现在没有真正的和地外文明联系上,但是说明了SETI的研究计划是非常非常科学的。

  最后一项我们就讲一下,你去寻找地外文明干嘛?这肯定任何事都是双刃剑,是有好处,有坏处。咱们先说坏处,第一个坏处招惹是非,说你遇到坏邻居了,但是也没办法了。因为我们二战,你看,过去了半个多世纪了,那雷达的电波已经在太空中年复一年,日复一日的传播,光速三十万公里/每秒,那你停不下来了,你的存在,你的日常电噪活动,早都把你的存在出卖了,所以你想为时已晚。那有人说不可能的,地外文明比我们发达得多,它肯定是非常有理性的,那我们就像虫子一样。我们想一下,我们自己怎么对待虫子的,所以这是一个问题。

  第二个文化冲击,你看,我们大家都屈从大文化。你看,比如大家都穿牛仔裤,都染发,大文化。那么如果我们想像,你看这个地球有一些信仰,我觉得它是有积极意义的,它可能是社会稳定的一个支梁。上帝说这人是受宠的,是被选择的,耶和华造的,那边一看外星人说是章鱼,几个爪拿了一个微波天线,我觉得,这个对于信仰是一个挑战。我不知道应该把它放到哪一项里头。还有人担心说,这种课题你千万别干,没有任何一种比建立这个星际通讯更可怕的噩梦了,这是美国的一个生理学家沃尔特,他说的,因为这样人类将摒弃自己的功利主义和进取心,积极性都没有了说,我们别研究怎么治疗“SARS”,我们看外星人是怎么治的。其实这是不可能的这种担心。你想,你打一个电话来往八年多,你怎么可能,所以你不能等。

  第四个就是大家比较担心内讧。为什么?上个世纪六、七十年代,两个超级大国对SETI特别感兴趣,就想从第三类,第六类接触那里学到新技术,就像从如来佛那里偷来了宝贝,横行天下,谁先得手,谁就是大王。

  好处,也不是都是坏处,都是坏处,那就变成邪教了,谁也不让你干了。好处,第一个结束人的孤独。因为如果没有这件事,虽然1534年哥白尼把我们从宇宙中心踢开,我们接受了“日心说”,但是如果这个宇宙中间有生命的家园,只有地球一个,我们即使不是宇宙的,怎么讲呢,空间中心,那我们还是它的生命中心,生物中心。如果把你从生命中心也踢开的时候,那你就什么都不是了。所以这从根本上抑制人类的很多劣性,他的狂妄,他的贪婪。第二条,它是一个漂流瓶,存活的信息,就是说你看我们面临众多的发展问题,但是地外文明它们如果也干了非常多得坏事,它们是怎么活下来的,我们问问它们是怎么通过政治的,经济的,技术科学的手段在发展中求得生存。第三项就是科学技术,那当然也是坏处了,我们可以从外星人学到科学技术,而启动比较学,这是最现实的。有人经常说,那火星肯定没有高级理性生命,你到那儿干嘛去?你起码可以看看,那里边的菌类,那里边的病毒,那是什么样子。所以我们也可以比较一下,我们地球上这些微生物是怎么进化的,所以这也是有好处的。
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5月7日 《寻找“丢失”的行星》 赵君亮  
央视国际 2004年04月29日 14:25

  主讲人简介:
  赵君亮:中科院上海天文台原台长,研究员。发表多篇天文学术著作,同时致力于天文科普事业,亦有多篇天文科普著作问世。
  内容简介:
  这个讲演的题目就叫做《寻找“丢失”的行星》,大家注意到这个“丢失”是打引号的,实际上并不是丢失的。那么我这个讲题下面分四个内容:第一怎么样找到小行星,所谓“丢失”的行星就是小行星,怎么样找到小行星的过程。第二就是小行星的基本情况。第三小行星它是怎么样形成的?它到底怎么来的?第四也许是大家最感兴趣的,这个小行星如果撞到地球上来怎么办?对我们有没有威胁?
  我们为什么要找这个“丢失”的小行星呢?因为它可能威胁地球。刚才我们讲了大部分小行星挺好,它都在小行星带,在木星和火星的轨道中间。那么我们地球的轨道是在火星轨道之内,所以它不会碰到我们。但是的确有一部分小行星它的轨道比较扁,它会转到地球轨道之内来,这个叫做近地小行星。那么它要是撞上来怎么办?我相信很多人看过科学幻想电影,叫《天地大冲撞》。在未来的某一年天文学家算出来了,有一颗小行星在多少年以后就要撞上地球,其后果不堪设想。于是就从总统开始,联合全世界的科学家就要想办法对付它。最后这个电影里面,就派了一个宇宙飞船,就到了这个小行星,然后在那里挖洞,然后把核弹就塞在里面去,要把它炸碎掉。最后这几个宇航员回不来了,他们就献身了,回不来了。结果这一炸呢,有一点效果了。这个小行星一炸两个,一块大的没撞上来,偏过去了。一块小的还是撞上来了,这块小的,从电影画面里面这块小的比大的要小得多。这个小的撞在海洋里,结果浪过来,整个纽约很快就扫平。这里面还有一些爱情故事,但撞击很可怕。那么这个事情到底会不会发生?这个发生到底有多可怕?我们有没有办法对付它,这个必须是考虑的。
  (全文)
  这个讲演的题目就叫做《寻找“丢失”的行星》,大家注意到这个“丢失”是打引号的,实际上并不是丢失的。那么我这个讲题下面分四个内容:第一怎么样找到小行星,所谓“丢失”的行星就是小行星,怎么样找到小行星的过程。第二就是小行星的基本情况。第三小行星它是怎么样形成的?它到底怎么来的?第四也许是大家最感兴趣的,这个小行星如果撞到地球上来怎么办?对我们有没有威胁?
  那么我们现在开始讲第一个,就是小行星的发现过程。在这个之前呢,我想给大家说一下,在太阳系里面的几类天体,怎么区分?什么叫行星?什么叫小行星?什么叫彗星?什么叫流星?首先我们把行星提出来,所谓行星是指太阳系里面绕着太阳公转运动的主要天体。或者说是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星,这九颗大行星的综合。那么行星又称大行星,实际上这个名字就是因为后来发现小行星,我们的中文名字才有大行星一说。那么我们现在看小行星,太阳系里面除了大行星以外可以说统称为小天体。那么我们怎么来区分这些小天体?首先小行星,我把小行星和彗星都放在一起对比,小行星是沿椭圆轨道运动的,而且这个椭圆是不太扁的。而彗星通常是沿着比较扁的椭圆轨道,甚至是抛物线,或者是双曲线,就是这个扁的椭圆轨道一直扁下去,扁到最后它就等于抛物线。然后抛物线甩开去就是双曲线,所以这个是小行星和彗星的差别。
  第二个差别,小行星是不大容易挥发出物质的,它就是一块石头这样的东西。而彗星在接近太阳的时候,它有气体物质挥发出来,这是它们很大的区别。那么所谓小天体是指质量小,不是指体积小。那么这个就是用空间探测器拍到的小行星,大家看这里有个比例尺,这个比例尺是20公里,那么可见这个小行星之小。这几个小行星尺度我们就不能讲直径了,因为它不是一个球,它的尺度不超过几十公里,或者不大于一百公里。那么除了这两类小天体以外,还有一类更小的小天体,就是叫做流星体。我们通常说的流星是流星体闯入地球大气,流星体的速度可以高达每秒钟10公里到70公里。这个速度很快的,每秒钟十公里已经是子弹出枪口速度的十倍。子弹出枪口的速度大概每秒一公里,如果每秒七十公里那就更快,那么这个高速闯入地球,就和地球的大气发生摩擦,然后它就发热、燃烧、发光。这条光迹称为流星,所以流星和流星体是两个完全不同的概念,流星体是一块东西,流星是一个现象。
  大家可能听到狮子座流星雨,一大批流星在一个短的时间内同时进入了大气层,那就会形成所谓流星雨,那是比较漂亮的。那么小行星和流星体的主要区别就是流星体更小,小行星、彗星、流星体统称为太阳系的小天体。这是一张流星照片,你看这个流星划过天空,下面是一些村庄、水。这是一颗火流星,流星中间特别明亮的称为火流星。你们都看过《三国演义》,对不对?诸葛亮死的时候,司马懿夜观天象,然后说一颗星星划过天空,他说孔明必死无疑。然后他就大举进攻了,他就怕诸葛亮。古人就是说天上掉下一颗流星,地上死了一个人。那么这个人官做得越大,这个流星就越大。这都是无稽之谈,这个就是火流星,最亮的火流星如果白天出现可以比太阳还亮。那么这是流星雨的绘画,请注意,我特别说明,这是绘画。没有这样的流星雨,这么密密麻麻的。所以你们不要相信报纸上讲流星雨出现的描述,这是一种夸张的手法,主要对这种东西没有做一个详细说明。我给你们看张照片,这张是流星雨的照片,这是真实的。这里就没有几颗流星了,这里有几条,而且这张照片必须要拍几分钟,在一瞬间之内可能就有一条。但是你在一分钟之内,它可能出现十条。这就相当好看了,你如果曝光十分钟,那你可能有几十条,就合成这么一张照片。所以越是漂亮的流星雨照片你们越得提高警惕。那么这里我提出某种科学研究的一种思路,有的时候有些数字或者有些图像比较奇怪,它表现出一种有趣现象,但是找不到这种道理,然后有人就拼命去想,没有道理也去想,往往会得出一些你想像不到的结果。
  18世纪下半叶,哥白尼这个日心说已经确立了地位,牛顿的万有引力定律已经建立。当时已经知道了六颗大行星,包括地球在内,水星、金星、地球、火星、土星、木星,它的运动规律已经全部掌握好了。你们看看,我们来说一下这个情况,现在我们以地球到太阳的平均距离为一个天文单位,这个大概等于1.5亿公里,我们来量一下这六颗行星到太阳的距离,你们看:水星0.39,金星0.72,地球1,火星1.52,木星5,土星9.54,这个数字有规律吗?没有规律,一个比一个大。还有什么规律吗?看不出什么规律,对吧?有人就是动脑筋,就是这个人,这个人叫提丢斯,德国人。1766年,我们对他说得好听,他就是科学精神,说得不好听就是挖空心思,他就在想,这个数字怎么来的?他就想出这么个办法,从3开始写出一串数,每一个数比前面数大一倍,然后前面再添一个零,就这个0、3、6、12、24、48、96、192,对不对?这是一串数,没什么道理的,完全没道理的,这个你也不是几何奇数对不对?零拿掉是几何奇数,零放上去又不成几何奇数。然后把这些数字都加上一个4,那就变成下面这排,4、7、10、16一直到196,妙的就在后面,然后他把所有的数字都除上10,然后这个奇怪的现象发生了,他把刚才我讲的行星到太阳距离的天文单位的数字放上去。你们看这个数字简直太妙了,这个是提丢斯数组,0.4,0.39、0.7、0.72,地球当然是1,这个是1.6,1.52这里缺了一块,然后是木星5.2,这个土星是9,这个是10,然后这个是天王星当时没发现,你们看这个现象很怪,他就这么动脑筋,动来动去,就找出这个数字。这个数字就叫提丢斯数组,居然和行星到太阳的距离很相像。然后提丢斯注意2.8这个地方,少了一个星,所以我们说寻找“丢失”的行星,这个2.8,按照他的数组应该有颗星,这没有,他没吭声。
  那么后人差不多同时代的人波得,他在1772年就公布提丢斯的发现,并且他就声称这个地方应该有颗行星。这个就是我们前面讲的一串有趣的数字,奇怪的数字,居然有一个地方不符合他的规律,他就大胆预报这里有一颗星,这件事情就称为提丢斯-波得定则。妙了!1781年,赫歇耳,赫歇耳是一个德国籍的英国天文学家,他原来是音乐家,搞音乐的。他发现了天王星,是偶然情况下发现天王星。大家注意,我们现在知道九大行星,前面几颗行星是没有办法说谁发现的,就知道了。真正说到发现的是天王星、海王星、冥王星,因为人类老早就知道什么水星、金星,你查是哪一个人发现的,谈不上发现。当时1781年赫歇耳发现了天王星,结果他到这个太阳的距离居然是19.2天文单位,而提丢斯数组下面,已经有这个数字。还没有发现天王星,这个数字19.6,那么这个事情就更加奇怪了,对不对?所以这个就变得非常奇妙了,于是就有人企图找这颗星。1785年天文学家查哈,他试图组织力量要找这颗“丢失”的行星,这颗星到底有没有?1806年9月查哈和另外五个天文学家,他们自己的原文,把它翻成中文就是:他要组织一次叫天空警察支队,以跟踪和捕获太阳系中逃亡的子民,要把它抓住。他希望要找一个有名的观测家,意大利的天文学家皮亚齐来参加寻找。这个要用望远镜,对不对?要有经验,随便讲讲没有用的。他们还没有找到皮亚齐,皮亚齐已经发现这颗星了。这个发现呢,是有点偶然性,你们学过哲学,偶然中间有必然。他并不是观测去找这颗星,他是在编一份星表,那么他就要大量观测,他发现有一颗小星,在其它恒星中间的位置每天是不一样的。恒星之间的位置是大体上不动的,你过十年、二十年它不会动的,比如三颗星组成一个三角形,明天还是个三角形,后天还是个三角形。但这颗星今天在三角形这个地方,明天到这个地方,后天到这个地方,在移动。那么他以为是彗星,他连续观测了6个星期,生病了。生病当然不观测了,但是他没有算出这颗行星的轨道,所以他生病完了以后,他再去观测,找不到了。
  然后他就写信请人帮忙,那么这个时候就是高斯,高斯是一个非常出名的数学家。他当时已经发明了一种办法,现在我们知道,就是最小二乘法,只要有三次观测,三次不同时间的观测,就可以确立这个轨道。然后高斯就帮助计算,皮亚齐已经观测六个星期,他有一批观测资料,高斯根据这个观测资料就算出来轨道。这个轨道就在火星和木星之间,就是火星和木星的轨道之间有一颗星,算出来找就有目标了。他开始是偶然看到它,一算出来就开始找了,按照预报的位置找了,很快找到,最起劲的那位天文学家查哈,他根据高斯的预报一下找到这个小行星,但是第一个发现的人是皮亚齐,所以这个命名权在皮亚齐那里,他把它命名为谷神星。这就是发现的第一颗小行星。
  奥伯斯曾经做过医生,他在一个偶然的机会,发现了第二颗行星,后来命名为智神星,比谷神星稍微小一点。一算这个轨道,这两颗行星的轨道很接近。那么就要思考了,所以奥伯斯就有一个大胆的猜想,他认为在提丢斯数组2.8的地方,原来可能是有一颗大行星,这个大行星爆炸,碎裂成小的行星。所以这里应该不止两个,应该还有。而且它们既然是从一个地方爆炸的,那么这些小行星的轨道应该在这个爆炸点都相交,对不对?某一个时候都会通过这个爆炸点,那么反过来说如果我盯着这个爆炸点观测,就去存心要找小行星,这个机会就比较大。你到处乱找,这个机会就比较小,不大容易找到。现在有两颗小行星,两颗小行星轨道的交点就是爆炸点。然后他就守株待兔,这个奥伯斯有这个猜想以后,他就开始观测。就等在那个地方,等了三年。这个人精神够好的,等了三年,守株待兔式的监测。奥伯斯终于发现了另一颗小行星,就是灶神星。在他之前另外一位德国天文学家叫哈丁,他偶然发现了婚神星。那么小行星慢慢多了,人们就有兴趣了,接下来有一段很长时间的停顿。
  科学家有一个考虑问题的方法,一旦发现一种新的现象,或者一种新的天体。数量增多以后,他就开始统计分类,这个可以引出很多重要结论。结果发现这些小行星很少超过一百公里,几十万颗小行星,大部分都不超过一公里,真是名副其实地小!然后把它们质量全部加起来,还不到地球质量的万分之四,或者说不到月球质量的三十分之一。你可想而知这个小行星虽然多,它的确非常小。那么小行星的运动情况怎么样呢?就发现大部分小行星都在火星和木星的轨道之间运动,那么这一条带称为小行星带,或者称为主小行星带,它的运动轨道都是一些不太圆的椭圆。但是的确有一部分少量的小行星,它的轨道略微扁一点。这一扁不要紧,一扁它这个轨道可能会到地球轨道之内。也就是说,这样的小行星轨道,和地球的轨道有可能相交,那就意味着有可能和地球相撞。那么这一类小行星就叫近地小行星,我们后面还要详细地讲。天文学家现在对近地小行星非常有兴趣,那么这个就是小行星带的示意图,这个是小行星带在太阳系里面总体位置。不过他画得太密了一些,没那么多。随着观测技术的进步,居然发现很小的小行星,它还有它的月亮,它有它的卫星。月亮是我们地球的天然卫星,小行星有它自己的卫星。1978年6月7日,天文学家麦克马洪发现,这颗大力神小行星编号是532号,它的直径是243公里,还是比较大的,它有一颗卫星直径是45.6公里,这小行星和它的卫星相隔不到一千公里。同年12月11日,又发现18号梅菠蔓小行星的卫星,那么主小行星是137公里,它的卫星是37公里,以后发现小行星卫星的都有报道,但是有的很难证实。因为这个东西太小,那么怎么样发现小行星的卫星呢?你们想想看,离开地球比如说几亿公里,直径只有几十公里,这个东西太难发现。那么有这几种办法,一种是小行星掩星,什么叫小行星掩星呢?就是恒星在远方,小行星比较近,偶然一个机会小行星会把后面恒星的星光遮掉,这就叫小行星掩星。月亮也会掩星,就是月掩星。那么如果小行星有一颗卫星和小行星没有卫星,这个遮的过程中间后面那颗恒星的光的变化情况是不一样的。如果是单颗星,它的光就下去又上来。如果两颗星,它可能下去一会儿,又下去一会儿,那么根据这个光度的变化就可以算出来这一颗小行星的卫星。
  第二你观测小行星本身亮度的变化,这个卫星不是绕着小行星转吗?如果这个卫星跑到小行星前面,就把小行星的光要挡掉一点。这个小行星就会变得暗一点,这个也可以发现小行星的卫星。另一个是空间探测,这个显然是可以直接找到小行星的卫星。比如说1993年8月伽利略号航天器,它掠过一颗小行星叫艾达。它就发现它有颗卫星。那么最有趣的是人们现在给小行星建人造卫星,1996年2月17日美国发射了一颗叫妮儿的航天器,它从1999年1月起就成为爱神星的人造卫星。这颗小行星很有名的,433号小行星,爱神星的人造卫星,然后对这个小行星,爱神星进行考察。
  第三点,我要给大家说一下,这个小行星,那么多小行星怎么形成的?就是说小行星的起源问题,太阳系中有如此众多的小行星,如何形成?如何演化的?那么归纳一下大体上有四种说法,第一种是大行星爆炸说,第二种是以提出人柯依伯命名的柯依伯假说,第三种叫半成品说,第四种彗星演化说。我们一个一个介绍,在说这个理论之前,我们要把小行星的观测特征要说一下,你任何一个理论,要能说明问题,才能成立。所以小行星的起源要能成立,它必须说明小行星有关的观测事实。那么把小行星的观测事实稍微总结一下,大概有这么三条:第一它是绕太阳运动的,它的数量很多,体积相对很小的,形状绝大多数是不规则的。第二小行星的运动轨道绝大多数是一些不太扁的椭圆。第三大多数小行星位于小行星带之内。但是也有例外,这个例外的事情最讨厌了,理论要解释例外。首先我们讨论一下大行星爆炸说,那个就是前面我们讲的奥伯斯的思想,他就认为在提丢斯数组2.8这个位置上,原来就是有颗大行星。后来不知道什么原因,它爆炸了,炸碎以后这些小行星都各奔东西,那么它们大小都是不一样的,形状也是不规则的,就是今天我们看到的小行星。那么这个爆炸说对于小行星不规则的这一点很有利,一炸就是炸得乱七八糟的,对不对?那么也的确有相当一部分小行星它们的轨道是交于同一点的,即使你现在看到的小行星,它的轨道不交于同一点,也可能是因为在以后这个漫长的过程中间,受到其他天体特别是它附近木星、火星,这些大行星引力的干扰,它轨道变了,所以不交于同一点,这是一个学说,那么它的问题在于这个爆炸原因是什么,它为什么炸呢?始终没法给出解释,总的质量也太小,既然是炸的,这个质量应该不太小吧,所以这个它没法解释。
  那么第二种学说称为柯依伯假说。这个人是一个美国籍的荷兰天文学家,实际上他的思想就要回避爆炸说里面,这个爆炸原因没法解释的这一个难点。他认为在太阳系演化过程中,太阳系怎么演化呢?大概这么个情况,远在太阳系形成之前,有一大团星云,这个密度比恒星要低得多,体积要比现在的太阳系大得多。它在自身引力的作用下就收缩,由于它有转动,所以收缩一定是变成扁的。它不会变成球,因为它在转,如果它不转的话,它就是大的球变成小的球。因为它在转,所以它本来是一个球体,那就变扁,变成一个盘子一样的。然后中心的物质形成太阳,边上的物质就慢慢慢慢形成行星,包括行星周围的卫星,比如我们的月亮。这是太阳系形成大体的过程,这个过程经历大概几亿年。那么柯依伯这个人就认为在火星和木星轨道之间,它因为某种原因它没有能够形成一颗大行星。就在太阳系的演化过程中间,它没有形成一颗大行星。而是生成了五个到十个比较小的原始行星,为什么叫原始行星呢?大体上意思就是还没有冷却下来的行星,是原始行星。那么这个原始行星在后来,因为从太阳系形成到现在已经五十亿年了,这个过程中间,这些小的原始状态的行星就互相碰撞,就碎掉了,就变成现在的小行星。那么其他地方呢,因为生成一个大的行星,所以它没有碰撞的问题。比如地球,它就是球状的,大体上是球状的。那么这就是用他的理论来说,今天我们看到那么多小行星是这么个过程形成的。所以实际上是对奥伯斯理论的一种修正,那么为什么爆炸这个难点就回避了。
  那么第三种学说是半成品说,提出这个学说包括我们国家已故的著名天文学家戴问赛先生,他是这样想,他的学说是这样讲:太阳系在演化过程中,并不是一步形成的。首先是形成星胎,好像这个孩子还没有生出来,胚胎一样。然后这个星胎不断地吸集,因为它有引力作用,不断地碰撞吸集,把它周围的物质吸集过来就形成大行星。那么这个过程是很长的,那么在火星和木星之间,这个星胎吸集周围物质变成大行星的过程没有进行到底,而中途停顿,就形成了好多小行星,它们以分散的形式一直保持到今天,就是我们今天所看到的小行星。那么从这个意义上讲,小行星是太阳系演化的半成品,这是星胎形成的示意图。这个是太阳系形成以后,太阳已经大体上形成了,然后这个就是星胎。它还是在围着太阳转呢,那么它们互相碰撞吸集就形成行星,而火星和木星轨道之间这个过程没有进行到底,小行星就保留下来。
  第四种观点是彗星演化说,彗星在靠近太阳的时候,它有东西挥发出来,挥发出来以后就形成了彗发和彗尾。但是彗星在远离太阳的时候,温度很低,它就是一块东西,看上去如果你用望远镜观测和小行星没什么两样,因此有人认为这两类天体是一类天体的演化序列。什么意思呢?彗星接近太阳的时候,它表面有层什么?实际上是冰冻的水,还有一些灰尘。那么一接近太阳它就升华蒸发,然后在太阳光压和太阳辐射、太阳风的作用下,形成彗发和彗尾。然后这个东西就挥发掉了,然后下一次又来又挥发。所以每次回归太阳就要损失一部分质量,那么有的彗星比较短的,你比如说哈雷彗星是七十六年回到太阳附近一次,那么就每七十六年它要挥发一次。有的彗星两三年回来一次,那就挥发得更快,有的彗星可能几百年、几千年、几万年一次,那它挥发过程就比较慢。但不管怎么样,总有一批彗星在几十亿年的时间内,它会挥发完了,挥发完了也就没有东西挥发了,因此它就不会形成彗发和彗尾了,因此它就变成一颗小行星。也就是说,挥发物质挥发完的彗星就是小行星。
  我们讲最后一个问题,威胁地球。刚才我们讲了大部分小行星挺好,它都在小行星带,在木星和火星的轨道中间。那么我们地球的轨道是在火星轨道之内,所以它不会碰到我们。但是的确有一部分小行星它的轨道比较扁,它会转到地球轨道之内来,这个叫做近地小行星。近地小行星中间还有一部分会靠近地球,有人给它取了个名字叫掠地小行星,好像从地球附近掠过一样。那么这个打到我们怎么办?它掠一下,要是撞上来怎么办?我相信很多人看过科学幻想电影,叫《天地大冲撞》。在未来的某一年天文学家算出来了,有一颗小行星在多少年以后就要撞上地球,其后果不堪设想。于是就从总统开始,联合全世界的科学家就要想办法对付它。最后这个电影里面,就派了一个宇宙飞船,就到了这个小行星,然后在那里挖洞,对不对?然后把核弹就塞在里面去,要把它炸碎掉,中间有很多惊险的场面。最后这几个宇航员回不来了,他们就献身了,回不来了。结果这一炸,有一点效果了。这个小行星一炸两个,一块大的没撞上来,偏过去了。一块小的还是撞上来了,这块小的,从电影画面里面这块小的比大的要小得多。这个小的撞在海洋里,结果浪过来,整个纽约很快就扫平。这里面还有一些爱情故事,但撞击很可怕。那么这个事情到底会不会发生?这个发生到底有多可怕?我们有没有办法对付它,这个必须是考虑的。
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-22 17:30 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧

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5月8日 《小行星会撞地球吗》 李 竞  
央视国际 2004年04月29日 14:28

  主讲人简介:
  李 竞:中科院国家天文台研究员,曾任中国天文学会理事;北京大学、北京师范大学、中科院研究生院兼任教授,主要从事恒星、银河系和天文史的研究。
  内容简介:
  我们都知道恐龙是出现在2.1亿年前,恐龙又灭绝在6500万年前。而这个地质纪年在一百年来有很大进步,精确度越来越提高。而没有发现任何一块恐龙的化石,年龄短于6500万年的,这已经是事实。那就是说恐龙在6500万年前,不知道因为什么事件,而突然地从地球上完全灭绝了。科学家通过推算认为,曾经有一个直径十千米的一个小天体,它以每秒40公里的速度,按照某一个入射角来撞击地球。然后撞出了一个大坑。
  当年这个坑在大陆,随着沧海桑田,6500万年过去了。这个坑已经下沉到海底,而这次撞击由于地球大气的摩擦,它进入地球大气以后,就变成了一个高温的火烫烫的石头。它就形成了一个气柱,前头是气浪,这个气浪是高达两万度,两万度是什么样一个概念呢?两万度就是这个气浪之所及,一切的东西空气也好、水也好、恐龙也好、岩石也好,统统瞬间气化了。
  现在的问题就在这儿,当年的地球霸主恐龙灭绝了,而现在如果真有一个小天体撞击地球,会怎么样?我们人类应该怎么办?我愿意告诉大家,就是国际天文学会给天文学家的任务是组织好搜索网,勤于观察,勤于跟踪观察,了解小行星的轨道和轨道的演变。如果这个小天体是个危险的小天体,是一个潜在危险的,希望给公众五十年的预警期。这五十年做什么呢?五十年做好消灾的一切准备,五十年的预警期,做怎么样的消灾准备呢?我们就要详细研究轨道和轨道的演变,然后找出各种方法来消灾。
  (全文)
  我们都知道恐龙是出现在2.1亿年前,恐龙又灭绝在6500万年前。而这个地质纪年在一百年来有很大进步,精确度越来越提高。而没有发现任何一块恐龙的化石,年龄短于6500万年的,这已经是事实。那就是说恐龙在6500万年前,不知道因为什么事件,而突然地从地球上完全灭绝了。最早的灭绝之说是根据达尔文学说,适者生存。认为恐龙受到了环境的改变,不适应,因此消失了。对于这个说法,天文学家提出了疑问,对达尔文学说提出了挑战。
  在1980年有一个诺贝尔物理奖获得者,叫阿尔瓦列茨,美国籍的,可能是犹太人。他在全球做地质样本的放射性研究,全球去找地质样本来进行核物理的实验,他就发现在地质带上有一层,这一层可能几厘米厚、或者十几厘米厚,这个样本有一种元素叫铱。铱是比较重的元素,这种元素现在在地球表面上没有。因为它重,已经下沉到地幔之下了,所以自然界状态的这个铱的含量非常之少。可是在一个地层中,这个铱的含量反常。阿尔瓦列茨就拿它来进行测验,然后就用放射性元素方法,给这层地质样本来进行纪年,计算它的年龄。得到结果,就是这一层年龄,是6500万年。这一层就被科学界叫做K/T界,K是白垩纪,T是第三纪,白垩纪的终了就是恐龙灭绝时候。所以,谈到铱反常就谈到K/T界,这个阿尔瓦列茨在全球许多地方来找这个化石样本,都毫无例外,K/T界的铱元素是反常的。过了十年,一个资源卫星在空中进行红外扫描,可能还有雷达波的扫描,就发现在墨西哥湾的南端有个尤卡坦半岛,在尤卡坦半岛往海底伸,半岛之南的海中探测出来有一个直径是180公里的一个大坑,就是类似于月球上的环形山一样的一个坑。这个蛙人下去取样,然后到实验室里去给它放射性纪年,结果就是说这个坑形成的年龄,形成的时候是6500万年前。那这下子把三件事情就合在一起了,这三件事情合在一起,就成为其他的任何关于恐龙灭绝的假说所不能跟它比的,它能够说明的事情最多。而根据这块直径是180公里的大坑,往回推算,就是当年曾经有一个直径十千米的一个小天体,它以每秒40公里的速度,按照某一个入射角来撞击地球,因为这个可以从那个坑的样子推算出来。
  当年这个坑在大陆,随着沧海桑田,6500万年过去了。这个坑已经下沉到海底,而这次撞击由于地球大气的摩擦,它进入地球大气以后,就变成了一个高温的火烫烫的石头。它就形成了一个气柱,前头是气浪,这个气浪是高达两万度,两万度是什么样一个概念呢?两万度就是这个气浪之所及,一切的东西空气也好、水也好、恐龙也好、岩石也好,统统瞬间气化了。气化就引起了周边的大火,周边的大火最后就蔓延成为洲际大火。洲际大火就造成了浓烟,就造成了所谓的核黑暗。这个核黑暗冷却之后就造成了酸雨。因为岩石整个变成气了,这样一来呢,这个小天体带来的铱就散布到全球。经过一个长时间的核黑暗,而这个小天体前头的冲击波相当于120万次八级地震,也相当于50亿个广岛原子弹。这样一场灾难,恐龙大概是受不了。在撞击点的附近,恐龙大概都气化了。而随着核黑暗,光合作用失效。光合作用失效的结果,所有的食草恐龙,当然就灭绝了。那么食肉恐龙也就没有食物了,食物链整个就破坏了。所以在短短的一个时段,这个恐龙就灭绝了。这个时段有多长呢?这个时段也可能有一两千年,不是说昨天出现了小行星撞击,今天就灭绝了,不是这样的。但是一两千年这个时段,对于地质史来说那当然是一瞬间,跟6500万年这个时段来比还是一瞬间,所以应该说恐龙就是瞬间就灭绝了。
  而所有的这些推论都是根据对于那块陨星坑运算的回顾,就是小天体有多大?以多高的速度?以什么样的入射角来撞击?现在我们看见的是这个后果。那么小天体从哪儿来的?我们得讲讲这小天体的来源,在18世纪有两个天文学家,一个叫提图斯,一个叫波得,这两个人彼此并不认识。那个时候也很少有像今日的科学交往,各自研究自己。他们不约而同就发生一个事实,这个事实是什么呢?就是太阳系的五大行星,当时还只知道金、木、水、火、土、五大行星,这五大行星包括地球在内,六个天体跟太阳的距离是一个简单的关系。这个简单的关系可以用一个非常简单的数学公式来描述,变数是n,这个没有理论,完全是经验关系,是凑出来的。这个凑的结果,这个关系式跟实际情况对应得非常之好。我们看一看,先看头四行,水、金、地、火,再加上木跟土,如果n要等于几个整数,第一个是负无限大,然后是0、1、2、4、5的话,你们看看得到的结果,用简单的公式就是0.4、0.7、1.0、1.6、10.0,这就是那个简单的公式得的结果。而实际情况你们看看符合得多好,实际情况是观测的结果,而理论结果差别很小,理论就那么简单,符合得这么好。这里呢,就给天文学家提出了一个信息,就是当做n要等于3的时候,这距离上的2.8那个位置,就是地球是1,在离太阳到2.8的那段距离应该还有一个行星,可是现在没有。那么自从提图斯跟波得提出来这个学说之后,一些天文学家就要用望远镜去找,看看火星之外,木星之内是不是还有一个行星没有被人发现。就找这个失去了的行星,这是18世纪的事。
  到了1801年1月1号,一个意大利天文学家拿望远镜也在那里搜寻,结果真正发现了一个天体。这个天体根据简单的运算,就知道它是在火星之外木星之内。真是找到了一个小天体,它跟太阳的距离是2.9。要按照提图斯-波得定则,在2.8那个地方应该有个小天体,这个小天体2.9,轨道也接近于圆轨道。然后进一步计算,就要算出来它的大小。算出来大小之后,天文学家就大为失望,就是这个行星,因为它也是围绕着太阳转的,也近似圆轨道,这个行星的直径不到一千公里,比月亮小多了,比地球小多了。那么这个行星能不能算做行星呢?因此,就给这样的一个小天体起一个名字叫做小行星。在随后的44年中,天文学家用望远镜用肉眼又发现了四个。
  到1850年,天文学家开始不用眼睛观天了。开始用照相底片作为辐射接受器,照相底片跟眼睛有很大不同,照相底片可以累计曝光。你眼睛只能看一瞬间。而照相底片可以长时间曝光,曝光几分钟,曝光上几小时。这样长时间地曝光,就可以看见更多的暗天体。正是由于掌握了一个新的技术,对于这个小行星的领域之内,44年发现了四个小天体。可是后来半个世纪就一下子把这个总数增加到了450个,到了1949年虽然经过了两次世界大战,很多天文学家都投笔从戎了,很多天文台也都不能正常工作了。即便这样子,在20世纪的上半叶也把450一下增到了1600。随着到了20世纪末,天文学家又有一种新的辐射接受器,这个辐射接收器你们一定不陌生,就是你们数码相机里的CCD。你们数码相机不用胶片了,是用那个可以反复使用的CCD。天文学家在20世纪的90年代把CCD用到天文,作为辐射接收器,跟计算机联网,连在一起。有了这个工具之后,因为移动天体怎么发现的呢?过去是照张底片,然后呢,把它搁在一边,你再照张底片。如果新的这张底片中有小天体,这小天体呢,因为它在火星之外,木星之内,它在天上有运动。你长时间曝光,你曝光二十分钟,你是跟踪了恒星,你可是没跟踪那个小行星,那个小行星在底片中就变成一个小长块。然后把这个新照的底片跟旧的底片在实验室里对比,一个底片中没有这个小长块,一个底片中出了这么一个小痕迹,发现了这个新的小行星,这就是这么发现的。而有了CCD之后,这些工作都不用人做了,全是计算机给做。计算机给你对比,你人要对比一张底片,可以用三小时才能对完,计算机一秒钟就把这问题给你解决了。这个有了新的仪器之后,就事半功倍了。到了2000年年底,这数字一下就变成24万,可不是天上的小天体多了,而是你工具改进了,这就是工具的改进促进了科学技术的进步。
  我们看这个图,左边这个图是在火星之外木星之内,叫做小行星带。40多万个密密麻麻在这儿,由于它们体积小,最大的一个不超过一千公里,小的只有一米两米,可能还有更小的。这些小石头因为体积太小了,它们几乎没有一个是圆形的,都是一个不规则的像太湖石的样子,这就是小行星普遍的形态。现在出现了一个新名词,小行星都在火星之外,它怎么会近地了呢?火星之外还隔着一大截,火星离我们并不近,如果地球到太阳的距离是1,火星到太阳的距离平均距离是1.5,木星到太阳的距离是5.2,地球到太阳的距离,光线要走8分19秒,那么火星到太阳的距离就是要走将近13分钟,而木星到太阳的距离要走四十一二分钟。所以火星到木星中间有个相当大的一个空间,它们都在那儿,怎么会跑到地球这儿来?怎么来的?
  而确确实实曾经有过来的小行星,像使恐龙灭绝的小行星。如果真是这样的话,跑到地球而且撞上地球,天文学家就把这样的小天体,这样的小行星叫做近地小行星。它们怎么近地的?原来它们是在火星之外,木星之内一个圆轨道。当这样的一个小行星如果它在轨道运行中走到了木星附近,被木星强大引力所扰动,这个在天文学里有个专有名词,叫做摄动。这个结果就改变了这个小天体的轨道。改变了轨道之后,这个小天体有两种命运。一种命运,这个小行星甩出内太阳系,甩出这一环,跑到土星那边去了,给甩出去了。另外一个可能,给甩进来了,无论甩出去还是甩进来,轨道都改变成了一个椭圆。依然以太阳作为轨道的一个焦点,这个椭圆原来是近圆轨道,经过木星引力干扰变成椭圆的轨道,就有可能接近地球。所以小行星在火星之外跑到地球之内一个重要原因就是木星引力场的作用,致使小行星的轨道改变。从它原来的主带中,主小行星带中跑到了太阳系里边来了。它甚至于可以接近水星,可以接近金星,接近地球,接近火星。
  那么今天这些数据怎么来的呢?这又有一个契机,就是1994年你们知道曾经发生了一个事件,这个事件是人类所从来没有经历过的,就是彗木碰撞。有一个彗星正好走到木星附近,而这个彗星又不是一个铁疙瘩,而是个比较松散的、像太湖石这样的一个松散的、一个固态的大石头。由于走到木星附近,被木星的引力扯动了,它就变成了21个碎片。每个碎片大概都是一两公里,这21个碎片就跟原来的整体质量就差多了,如果平均分也是每一块变成原来质量的二十一分之一,质量改变,就改变了轨道。改变了轨道,它回归木星的时候,就绕不过去了,就撞到木星上了。这件事情被天文学家拿眼睛看到了,当然事先算出来了,确确实实看到了一个小天体撞到行星的样子。人们就不禁发问,这是撞到木星了,如果类似情况撞到地球会怎么样呢?这就变成一个引人关注的事情了,因此就在1994年国际天文学会的某一个专业,小行星专业,就专门召开了国际会议。这次国际会议是在意大利一个岛上召开的,中国紫金山天文台跟北京天文台都有代表参加。参加之后,至少就形成了一个要建立近地小行星搜索网的共识。首先天文学家得发现它,发现它以后才能跟踪看它的轨道,研究它的轨道的演变。如果有了紧急情况,那就要想办法来消灾。而小行星要撞击地球,这件事情几乎不可避免。之所以说不可避免,因为我们随时随地都经过小天体的轰击,就是流星,包括流星雨。它很小,就是毫米级的,落到地球上的流星跟流星雨的灰尘每年也给地球增加的分量超过十万吨。以十万吨为计的,来自天体的固态小质点。而大一点的呢?这事情呢也并非极其罕见。拿发生在我们祖国大地的来说,在1976年3月8号那天早晨在吉林上空出现了一个火流星,这个火流星由于轨道倾角的关系,就串进地球大气了,进入底层。然后在高空220公里处爆炸粉碎了,其中最大的一块一千七百七十公斤,这块大石头就散落在吉林郊区。
  另外一件事情,就是有名的通古斯事件。这件事情发生在将近一百年前, 1908年6月17号,曾经有一个六十米大小的,这比吉林陨石要大多了,六十米大小的,一个小天体,在8.5公里高空爆炸。这都是后来算出来的,根据后果算出来的,这个动能相当于一千万吨TNT炸药。那个事件是这样子,当时全球的地震监测仪器都记录到那个地震波了。而且在它的南方,因为它是落到了西伯利亚的无人区,叫做通古斯。所以称为通古斯事件,这就是现在的陨落地点周围的情况,两千平方公里树木全是倒伏的。当它过了90年之后,就是1998年,过了90年,在当地又开了一次国际会议,这次国际会议再一次确认它并没有一个大块的实体落到地面上,而是冲击波冲出来的。而周围散落的尘埃,可以鉴定出来,确切它已经气化了,然后又降落在周围地面。
  现在的问题就在这儿,如果今后真不是狼来了,而是真有一个小天体撞击地球,会怎么样?我愿意告诉大家,就是国际天文学会给天文学家的任务是组织好搜索网,勤于观察,勤于跟踪观察,了解小行星的轨道和轨道的演变。如果这个小天体是个危险的小天体,是一个潜在危险的,希望给公众五十年的预警期。这五十年做什么呢?五十年做好消灾的一切准备,五十年的预警期,做怎么样的消灾准备呢?第一首先是详细地来研究轨道和轨道的演变。因为使得轨道变动的因素太多了,所以不断地观察,不断地确切来预告今后的发展。
  第二,如果碰撞是不可避免的,那么就要采取措施。措施的方案现在已经有了。但是最好不要实施,咱们也没有经验,也没有做过实验。这很难做实验,所以才给五十年的预警期,如果经过天文学家仔细地观察跟认真地分析,它是石质的小天体。这个小天体主要是石头,那么如果是这样的话,可以采取爆破的方法。比如说把它一分为二,一分为三。可以远程去向它发射一个导弹,也可以飞近以后填装爆炸物,只要它一分为二,最少得一分为二,或者一分为三之后,每一块剩下的残片都不再是原来的质量了,今后的轨道就失之毫厘,差之千里。如果原来的轨道是奔着地球而来的,就会擦肩而过。这就是一种防灾的方法,我们人无法胜天,像这样的事情你不能不叫它来,但是防灾可以有方法。如果它是一个铁质的,那可需要谨慎行动,如果对它起爆,弄不好反而要遭灾。如果是铁质的话,现在天文学家提出的方案,就是派上飞行器去跟踪它,比如跟它并行,跟它并行的时候终于有一个时刻,就是人造天体跟小天体的相对速度等于零。在这时候,甚至于可以用机械臂去推它一下,这个不是太难的事。两个速度都等于零,相对速度等于零的时候,这个推它并不是要千斤之力,推它一下轨道就变了。我说的是容易,但人类还没有这样的实践,科学还没有这样的实践,因此还有五十年的预警期。
  到现在为止科学家已经发现有危险的近地小行星有四个,根据中国天文学家对四个小行星的观测,根据轨道的计算和轨道演变的精确测定,五千年之内保平安。但是并没有说没有第五个、第六个,因此要勤于观察。你得尽职尽责地去发现小行星,找出小行星中的近地小行星。然后跟踪观察来研究它的轨道,这就是天文学家今天的职责,我的报告完了,谢谢大家!
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-22 17:31 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 联通/网虫岛网吧
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5月11日 《星座传说》 杜升云
央视国际 2004年05月13日 15:08




  主讲人简介:

  杜升云:北京师范大学天文学教授,多年来潜心研究天文学史,取得了丰硕的成果,著有《中华文明史》天文部分,《天文历数》等著作。

  内容简介:

  仰望苍穹,我们的目光流连在灿烂的星群之中,那些星与星的神奇组合,那些星座留给我们的神秘图形,曾经引发过人类辽远的遐思与憧憬。那些星座的影像,在人类童年的记忆里留下了浓墨重彩的一笔。而在数千年之后,当我们用科学的目光再度审视宇宙的时候,却发现那些星座却曾是我们登临宇宙之门的阶梯。

  星座产生以后,对于人类认识宇宙是一个里程碑。当你认识了星空以后,就是认识星座以后,那么人们就利用这个星认识了季节的变化。你可以通过星座的变化来认识四季,哪些星在夏季出现,哪些星在冬季出现,这个是非常有规律的,当人们认识了星座以后,他就会利用星座来判断季节,我们中国人有一个非常好的办法,就是利用北斗的斗把,那么我们在汉代以前的书里头就有记载了:“斗柄指东天下皆春,斗柄指南天下皆夏,斗柄指西天下皆秋,斗柄指北天下皆冬。”就说我的四季,就靠这个北斗的斗把,它指向那一个方向,我就可以知道什么季节来临。也因为认识了星座,所以有很多天象记载,那么古人所记载的那些东西,到现在依然是现代天体物理学家所能使用的资料。所以,从这两点意义上来讲,星座它产生以后,对于人类认识宇宙是一个里程碑。

  黄道十二宫的发掘或者是对黄道十二宫的认识,是我们揭开太阳系天体运动规律的一个里程碑,在认识太阳系天体运动规律的过程中,它起了非常重要的作用。

  (全文)

  说起星座来,大家对星空是比较熟悉的,因为你夜晚抬头向天空仰望的时候,你会看到很多星。那么这些星可以引起我们很多的遐想,但是,我们如果问一个问题,说是我认识这些星座有什么意义?那么在现在情况下,这星座还有没有什么价值?后一个问题说的是什么意思呢?就说当我们现在用天文望远镜来观测天空的时候呢,星座已经不是那么重要了。为什么呢?因为在用天文望远镜观测天空的时候,它是把每一个恒星的位置,就类似于我们地球上每一个地点它的经度纬度给它输入进去,输到计算机里头。那么那个计算机呢,会指挥这个望远镜,指向这颗星。所以只要我们知道这些星它的经度和纬度,那么用现代望远镜,它就可以自动地找到这些星。

  如此说来,在望远镜的时代,这个星座,它的意义已经不是那么重要。但是并不因为这样一个原因,星座它就没有魅力。因为星座现在它已经变成广大的公众喜爱的一种文化现象。所以它现在,应该说是跟文化联系起来的一个东西,它是一种历史的遗迹这是一个。所以从这个意义上来讲,星座它具有永恒的魅力。我们既然讲星座,我们先从星座它的来源说起。到底能够从这个全天杂乱无章的星空里头,你能够捋出一些星来,那么根据它的形状来认识它们,这样的话慢慢地产生星座,而且把它们熟悉下来,认识下来。这就比方说,你在足球场看一场足球运动员的比赛的时候,因为你对你所喜欢的那个球队非常地熟悉。那么你对每一个穿哪一个号码球衣的球员你就很熟悉,这样的话,不论这个球员在场地上他移动到什么地方,你的眼睛都很快就会找到这个球员。同样的道理,虽然天上的恒星很多。但是你经过了一段时间以后,你熟悉了那些星空里头特殊的图形以后,就如同你认识了十号球员,八号球员。这样的话,你就会在星空里头,认准这几颗星所组成的图案,这就是星座。

  但是,星座它最早产生的时间应该追溯到很早很早。在中国在外国一样,在中国,我们能够在全天的恒星里头区分出一些星来,并且认准了它就是什么东西,这个时间大家说可以追溯到什么时间呢?我们至少现在可以追溯到七千多年以前。为什么这么说呢?因为在河南濮阳古墓我们发掘了一个就是古代的一个领袖人物的一个墓葬,那么在这个墓葬里头,有用蚌壳摆成的一条龙,一个老虎,分别列在他的左右。而且在这个人骨的下方,也就是他的脚下面,还蹬着用腿的骨头就是组成的一个北斗的形状。那么经过专家们的研究,这条龙不是一般的龙,是指的天上的星座。也就说我们夏天的时候,在南方天空我们所看到的那个星的形状,在中国七千多年以前的古代,就已经把它认为是一条龙了。在冬天夜晚,它这个就是南天的星空我们会看到一只白虎,这只白虎和这条龙全是人的想象。但是在中国古代,在这么早的时间,就已经有了。其实在古文明的国家里头,这些都是同样的。比方说在埃及,五千多年以前的金字塔里头出土的棺木上的棺盖上它就有星座的图形,比方说像天鹅,就是有一只天鹅。像这样的星座,就说它也是很早很早就有,就是认识了星座。那么中国这个龙虎星座时间非常早的,我说这一点,就是人们在认识这个星座的过程中,由于它是在新石器时代,这么一个时期,就是文明正在发生的这么一个时期,开始在群星里头认出星座。那么这个具有非常重要的意义。大家想,他们的思维跟我们现代人的思维不一样,因为当时的人们对于天空具有一种敬畏的心情。因为他们觉得很多重大的事情,是从天空发生出来的,那么想到了就说有一种无形的力量,令人恐惧的力量,它来自于天空。于是,这些星座,往往就跟神联系起来。那么在中国,就跟一些部族的图腾就说这个部族很崇拜什么东西,一个部族图腾崇拜,也就在星座里头产生了。所以星座从它一诞生起,就是具有一种重要的力量,人们很畏惧它,很害怕。当然说也有一些星座留给人们很好的印象,我们现在就说在这个图上,我们春天的时候,大家可以看到,我现在就说给大家看一下这个星座。

  那么这个星座,就是叫大熊星座,我们中国人很早就认识这七颗星。这个地方有个斗状的这七颗星,我们管它叫做北斗。大家都知道北斗,那么利用北斗这个中间的这两颗星我们可以连接起来找到北极星。所以北斗在我们认星的过程中,起了非常重要的作用。但是这样一个星座在中国,它是叫北斗,在国外,就把它想象成一只大熊,就是一个熊的形状。我们举这么一个例子,就是说其实天空中有很多星座,它都是人们在不断地积累的过程中所认识下来的。在不同的文化里头,那么对这星空,它有不同的命名。既然这个星座已经产生,那么下面就有一个问题说你对星座产生有什么评价。星座的发生或者说星座的产生,在人类认识宇宙的历程中,应该是一个里程碑的事件。就是当人们在群星之中认出星座来,这件事情是非常重要的,在我们认识宇宙的历程里,它应该是一个里程碑的事件。你光这么说你能说服我吗?为什么它是一个里程碑的事件,你有什么理由来说这一点,那么我现在,要指出两点来,来说明这件事情。

  第一点当你认识了星空以后,就是认识星座以后,那么人们就利用这个星认识了季节的变化。当然说四季的变化,大家知道,就说是你会有感觉的。冬天寒冷,夏天炎热,这个你会有感觉。所以人们最初的历法或者最初对四季的认识,全凭人的感觉,和你看到的现象,比方说树叶落了,树叶长出来了,草长出来了,草枯黄了,这样一些物候的现象,人们来感受。另外通过自己的切身体验,太炎热了,太寒冷,但是这样的历法它是不稳定的。比方说吧,今年这个春天就热得特别早,特别快,也就说今年的春天,由于气温的变化,很可能就很短、很短。但是,这样完全是凭人的感觉,这个是不可靠的,但是有一件东西它是可以比较可靠的,就是四季的星空它是不一样的。你可以通过星座的变化来认识四季。哪些星在夏季出现,哪些星在冬季出现,这个是非常有规律的。当人们认识了星座以后,他就会利用星座来判断季节。我们中国人有一个非常好的办法,就是利用北斗的斗把,大家现在看到这个北斗的斗把。那么我们在汉代以前的书里头就有记载了,就说,斗柄指东天下皆春,斗柄指南天下皆夏,斗柄指西天下皆秋,斗柄指北天下皆冬。就说我们认识四季,就靠这个北斗的斗把,它指向那一个方向,我就可以知道什么季节来临。

  那么同样,在西方也是有一样的东西出来。比方说在公元前13世纪的古巴比伦,大家知道汉谟拉比这是古巴比伦王朝里面非常著名的一个国王。那么在他的时代,这个黄道十二宫,就说黄道上的十二个星座已经定型了。所以人们认识星座,他是很早。而认识星座我刚才说了,在人类认识宇宙的历程中是一个重要的里程碑。理由之一,自从认识了星座我们对季节不是凭感觉了,而是靠着一个天文现象,来把它确定下来。那么大家想说,四季星空变化反映的是什么呢?实际上反映的是太阳在空间的运动,那么由于地球在绕太阳公转。所以,太阳在空间的运动实际上反映的是地球一年四季在不同的位置。所以只有在进入到天文现象来确定季节的时候,才真正进入到科学的季节,你才能真正科学的划分季节。所以认识星座来确定季节,这件事情在人类认识宇宙过程中,它应该是一个重要的事件。

  第二个我讲也因为认识了星座,所以有很多天象记载,那么古人所记载的那些东西,到现在依然是现代天体物理学家所能使用的资料。我可以举一个例子,比方说在宋代的时候,我们宋史里头有一条记载,就是在宋史至和元年,在天关这个地方出了一颗客星,客星就是客人的客。实际上这个事情记载的是一个超新星事件,也就是在那个时候,有一个超新星爆发了。由于有了星座,也就是说它告诉你这个事情发生在天关附近,天关在现代的金牛座。因此,事件是在公元1054年发生的,那么现在,在这个地方看到了什么呢?看到了蟹状星云,也就说我们现在所发现的第一颗中子星,就是在这个蟹状星云里头。如果说没有星座,古代的这条记载尽管说是有一颗超新星爆发,你不知道在什么地方爆发。但是现在,由于有了星座,我们记载得非常详细。于是,我们现在就知道1054年爆发的那颗超新星,现在已经变成了一颗中子星,而且它的周围还有一个非常漂亮的星云伴随着它。所以,从这两点意义上来讲,星座它产生以后,对于人类认识宇宙是一个里程碑。我想现在,大家可以同意这个观点。因为,我们有事实可以说明这件事情。

  我想第二点讲一讲黄道十二宫。我们现在来给大家看一看黄道十二宫,黄道十二宫现在还是看得比较清楚的。那么现在围着现在这个黄颜色的这条道排列着十二个星座,这十二个星座就是所谓的黄道十二宫,或者说是黄道十二星座。那么现在就是因为大家不一定是学天文的,我用了一个名词,“黄道”,那就有很多人说,我首先得弄清楚,什么是黄道,您再讲什么黄道十二宫。不然我连黄道是什么我都不知道,你讲黄道十二星座,那就很难懂了是吧。所以我这儿首先要解释一下什么是黄道。如果说黄道我们用这么一句话来解释,大家也可能很容易理解。就是如果把地球公转的轨道平面,你扩展到天空,这个平面就叫黄道面,这是可以理解的。就说地球公转的轨道平面我们无限扩展,做成一个平面,那么在天空它就可以形成一个平面。这个平面,就是黄道平面,实际上我们古代的人认识黄道不是这么认识的。因为地球在围绕太阳运行的过程当中,你在地球上并不感觉自己在动。你只看到太阳在动,所以太阳一年中在天空所排列成的这个轨迹就是黄道。所以黄道就是人们最初认识黄道就是太阳一年中在天空中所形成的这么一个轨迹,就叫黄道。所以这个黄道十二宫的意思,大家现在就明白了。就说太阳每个月会在一个星座里停留。于是就可以讲,是一个重要的一个星座认识。下面我专门把黄道上的这十二个星座来讲一讲。

  我还要讲一句话,黄道十二宫的发掘,或者是对黄道十二宫的认识,是我们揭开太阳系天体运动规律的一个里程,或者说它是一个非常重要的工具。就是这个黄道十二宫,在认识太阳系天体运动规律的过程中,它起了非常重要的作用。这个话,为什么这么说呢?因为我们知道太阳系的行星,比方说水星、土星、木星、火星,那么这些行星,它基本上也都在黄道上在运行,虽然不正好在黄道上,但是都离得黄道不远。所以,当你认识了这个十二宫的时候,就是认识这十二个星座的时候,所有的月亮太阳和五大行星,现在九大行星,可是你肉眼只能看到五个行星,就是金木水火土,就是只能认识这五颗行星,其它的行星天王星、海王星、你需要用望远镜去看。那么,我们太阳月亮和五星它在天空运动的轨迹,就有了一个参照系统,这个参照系统就是黄道十二宫。其实这个道理,和我们坐在这个教室里头一样,您说你坐在第几排第几号,这个就说你横向和纵向的一个坐标都定死了。这是用座椅把屋子里每一个点的位置把它确定下来了。现在,我们有了黄道上的这十二个星座,无论这个天体运动到哪一个星座,我都可以记录下来。当记录下来以后,因为这些天体都是在移动中,那么它移动的过程中,什么时候移动到哪一点,那么就逐渐地被记录下来了。记录下来以后,人们就可以认识这个日月运行的规律。当然我们中国,有中国自己的办法。中国古代有二十八宿,二十八宿和这个黄道十二宫它的功能是相同的。只不过,就说是在西方它用这十二个星座,中国用了二十八个星座。大家都知道的,就是哥白尼的天体运行论,就是在哥白尼之前,人们以为太阳月亮和这些行星,都是围绕着地球旋转的。那么他们怎么就找出这种运动规律?正是因为有了黄道十二宫,和中国的二十八宿这种图形,你才能够每时每刻地知道日月五星,它在天空的位置。所以黄道十二宫和中国二十八宿对于天体运动规律的揭露是非常重要的一个历史事件。

  那么在讲十二个星座的时候,我想用这么一句话,就说星座是一个永恒的情趣,为什么呢?因为在港台歌星里头,他们的所谓资料里头,其中有一个重要的资料,就说他们是哪个星座,所以我们很多青少年对于他们所熟悉的歌星,都知道某某人是哪个星座。于是,他对自己是哪个星座也很感兴趣。其实,这个道理很简单,因为太阳是每个月在一个星座里头,那么当然你出生在哪一个月,那么就说你所在的星座也就确定了。反正一年就十二个月,你不会出生在第十三个月,因为我们讲的是阳历,不是讲的阴历。所以就说有了这十二宫,也就是说这十二个星座把所有人,你在哪一个星座都定死的了。不会说你在此外,再找出一个什么星座来,那么就是开玩笑了。

  那么黄道上这十二个星座,它有一个记忆的方法。我现在,给大家说一下,就说你要想记这十二个星座怎么记呢?我编了一个顺口溜,是这么说的:“鱼羊牛子蟹狮宫,女秤蝎马羯宝瓶”。鱼就是双鱼座,羊就是白羊座,鱼羊牛子,牛就是金牛座,子就是双子座,鱼羊牛子,蟹狮宫,就是巨蟹和狮子。这样的话,上边是六个星座,下面女秤,室女座和天秤座。女秤蝎马,就是天蝎和人马,羯宝瓶,魔羯座和宝瓶座这样的话这十二个星座都有了。就说你用一个,其实你把这十二个星座排起来的时候,我刚才说了,你从鱼开始,双鱼开始,这个话就自然地出来了。这样的话你就很容易记住这十二个星座。因为人们对这自己,就说是特别是现代的青年人,对于自己是哪个星座的,很感兴趣,所以,它的普及率也就很高。所以我说,它是一个永恒的情趣。大家在这个玩笑之中,就说就熟悉了天上有这么十二个星座,对于黄道十二宫自然而然地就了解到了。

  下面,我讲一讲你出生在哪个星座好,我是哪一个星座最好。那么这个星座,是在什么情况下你就会感觉到?我讲这么一件事情,我们所以能够认识这么多星座,现在在全天有八十八个星座,黄道的十二个,全天有八十八个星座。这是1933年国际天文学会规定下来的。但是它在规定的过程中,是尊重历史的。就说是历史上大家逐渐积累起来这个星座知识呢,被它所引用。那么现在,我要回答这个问题,就说你这个星座你所以能够认识这些星座,全在你的眼睛,全在我们的眼睛。为什么这么说呢?我们人的眼睛就这么灵敏,我们只能看到最暗的星,暗到六等星。也就是说我们在全天,你在北天你了不起就是看两千多颗星吧,再暗的星你就看不见了。所以我们在将近三千颗星这么一个范围内,那么有些亮星它就是有数的。这些亮星,恰恰它会组成一些图形,就是这个像狮子了,或者那个像什么秤,或者那个像个羊头了。那么中国就像擓酒的勺子了,那么叫北斗,像这样一些。就说完全是因为你用这些亮星排列图案,想像它是一个什么东西,就出来这个星座。如果我们的眼睛不是这样地糟糕,我们的眼睛,就是非常的灵敏可以看到十三等星,也就是说那些暗星也都可以看见的话,我们会是什么情况呢?我们可以在全天,看到四百多万颗星。我们在北天至少可以看到二百多万颗星,二百多万颗星,你还能在里头发现什么星座吗?你就发现不了,你看不见星座了。我讲的意思就说我们所以现在,就是有这个星座知识,全是因为我们眼睛的灵敏度不够。如果我们的眼睛灵敏度提高了,这些星座实际上是不存在的。所以就说其实哪个星座都一样,在任何天区那些星都是很多很多的。就是我刚才讲了,如果你能看到十三等星的话,北天就有会二百多万颗星,所以你就不会看见那么美丽的图案了,至少这种浪漫的情调就减少了很多。不过不要紧,我们的眼睛还是只能看到六等星,所以现在我们在外头,依然可以看到这些星座,所以我认为星座的这种情趣,是永恒的。

  我们就来讲讲第一个故事吧。这个星座我们叫做室女座,室女星座,室女在现在,有人管它叫做处女座。那么室女座在西方,把它是想像成一个神。那么这个神,是一个漂亮的女神,所以也可以讲是一个美丽的女神。这个美丽的女神叫做得墨忒耳。这个得墨忒耳她是天神克洛诺斯跟女神瑞亚所生的孩子。那么这个形象,是一个带翅膀的女神,她的一个手拿着镰刀,另外一个手抱着麦穗。所以室女座的形象非常漂亮,室女座得墨忒耳这个故事是这么来的,就说呀,这个克洛诺斯是当时的希腊的主神,那么他自己,有一个先知的能力,就说他可以预知到将来的事情。他就预知到他将来会被他的孩子所推翻。所以,每当她瑞亚生一个孩子,他就把这个孩子吃掉。那么连续吃掉了五个孩子,当第六个孩子出生以后,他的母亲为了保护他,就用了一块石头包着。这个神话就是神话,你不能用这个常人的逻辑来想这件事情,就用把石头用襁褓包起来。这个主神克洛诺斯以为这就是他的第六个孩子,就把这个石头吃下去,以为把这个后患已经绝掉了,就是说不会有人推翻他。六个孩子都吃掉了,实际上,这第六个孩子就是希腊的主神宙斯。那么宙斯他的祖母就是大地女神该亚,我们知道地球就是叫该亚,实际上就是大地女神。那么这个宙斯,是活下来了,并且,在他祖母大地女神盖亚的帮助下,最后确实是推翻了克洛诺斯。那么当然推翻以后,他就命令他的父亲,你得把那五个孩子都吐出来。于是,他就把前五个孩子都给吐出来了。吐出来以后,这五个孩子分别是冥王哈德斯,就是主管阴曹地府的哈德斯。海神波塞冬,这是两个,然后还有一个宙斯是男的。那么三个男的,那么还有三个女的。一个女的就是这儿的主角得墨忒尔,所以她也是宙斯的姐姐。另外,还有两个都是宙斯的姐姐一个是赫拉,一个是赫斯提亚,赫斯提亚是灶神,就像咱们中国的灶王爷似的,主管咱们民间的事情。那么赫拉,就是成了天后了,也就说做了主神的夫人了。那么当得墨忒尔做了农神以后,就是她主管农业,主管各种春天能够生长的万物。还包括叮当响的泉水,泉水涌出也归这个女神管。所以,当这个女神在大地上巡游的时候,草木繁茂,鲜花盛开,所以是一片繁荣的景象。

  天秤座是室女座的东边,是一个小的星座。它好像是一杆秤似的,那么天秤,在神话里头就是这个得墨忒尔她的。她也是主管人间公平的神,所以这个秤就是来衡量善恶的一个准星,就是用它来称量人间的善恶。所以这个室女也被认为是主管人间公平的事,所以天秤也就是一个主管公平的星座,那么在黄道十二宫里头我们讲到了两个星座。

  那么第三个,我想讲白羊。白羊座是这样,白羊座被认为是一个会飞的金羊,就说它的毛都是金色的,都是由金子构成的。那么这个是在希腊古代有一个国王,这个国王,他跟云中女神,组成了统治这个国家的一个最高的元首和王后,他们生有一男一女,就生有两个孩子。这个故事,它很有些人情味。那么生完这个孩子以后,这个国王又看见一个妖艳的美女,这个妖艳的美女叫伊诺。那么这个时候他就变心了,于是他就抛弃了原来的王后,来娶了这个伊诺作他的这个新的王后。但是这个妖艳的女人心术不正,不但想夺取王后的位置,而且还想把这两个孩子除掉。她这个除掉孩子的计谋,用的是什么呢?天神需要祭祀,祭祀需要用男孩子斩杀这个孩子来祭祀。这个时候他的母亲就是云中女神,非常的悲哀。正好就是神使,就是在神之间来通讯的天神就是赫尔墨斯,他看到了这个现象,他不能让这个悲惨的事情发生。于是,他就给这个云中女神一个金色的会飞的羊,让这两孩子骑到了这个羊的身上。于是这个羊就飞起来了,当这个羊飞跃大洋的时候,他的姐姐忍不住向下观看。大家都有这个经验,如果你在很高的高空,如果你不看下边的话还没事,如果你一看下边的话,晕得很。那么他的姐姐就是往下一看自己就掉到了海洋里头去,但是她的儿子得救了。那么宙斯为了褒扬,表彰金羊的这个业绩,所以就把它放到了天上,于是就出现了白羊座,这些故事有助于我们来认识这些星座。

  我们第二个故事来讲这个大英雄赫剌克勒斯,赫剌克勒斯是古希腊的一个大英雄,实际上他也是古希腊主神宙斯的孩子。那么赫剌克勒斯他的英雄业绩主要有很多,但是我讲故事只讲跟星有关的故事。我想,赫剌克勒斯立的功劳里头,其中有些是这样的,就说宙斯不忠实于,他是一个不忠实的丈夫,当然天后赫拉就非常的愤怒,非常的愤怒,就想把这个孩子置于死地。从这个孩子出生开始,她就给他制造困难,就给他找一些有毒的,各种强悍的这种动物,来想伤害这个孩子。所以当赫剌克勒斯八个月的时候,赫拉就派了两个蛇,而且是毒蛇,就是来咬这个孩子。但是这个孩子具有神力,就是在八个月的时候,就把这两条蛇给掐死了。这个在天空有一个长蛇座,那么它也就是纪念他的一个业绩。那么现在跟赫剌克勒斯的英雄业绩有关系的星座,主要有金牛座,就是一头非常凶猛的野牛那么这个赫剌克勒斯给宰杀了。第二个就是狮子叫墨涅亚雄狮,那么这个猛狮就是非常地有力,非常地强大,所以无人可敌。但是类似于武松打虎的那个架势,这个赫剌克勒斯,愣是把它脖子掐住把这个狮子给勒死了。这个故事呢主要表现这个赫剌克勒斯非常地英勇,非常地有力,这是一个狮子。

  再一个是有一个庞大的蝎子,毒蝎,那么也被他斩杀了,又是一个。还有一个螃蟹,这个螃蟹呢,它迂回,螃蟹是横行的,是吧,它咬住赫剌克勒斯的脚。但是这个赫拉派的这个螃蟹呢是个有毒的螃蟹,所以就是咬了赫剌克勒斯,咬住以后,螃蟹夹住他,你还是很难撒开的,所以他用他的这个棒一下把螃蟹打碎了。所以现在在天空,这些个动物都在天上。天蝎,就是那条巨大的蝎子,天蝎座。狮子座,墨涅亚雄狮,狮子座在天空。那么还有金牛座,还有就是刚才说的巨蟹。这样的话,我们又讲了黄道里头的四个星座。

  我们来讲山林之神的一个故事。山林之神,他是信使赫尔墨斯他的一个孩子。有一次宴席上突然出现了一个大怪物,这个大怪物,有一百个头,是一个大的毒蛇。非常地巨大,众神就都做了化身逃跑,变化了都逃跑了。其中咱们这个山林之神反应慢了一点点,他是想从河里头跑,下半身就变成鱼了,上半身还没来得及变,就钻到水里头去了。于是,现在就出现了一个就是魔羯座,这个魔羯座它的形象,就是一个下半身是鱼,上半身是羊的头。在宴席上还有一个人变化非常好。宙斯非常欣赏,就是美女阿芙洛狄特,那么她跟她的儿子变化成两条鱼,就是也从水里头跑了。后来,宙斯把这两条鱼,也放到了天上,这就是双鱼座。宝瓶座,我们可以看到一个美少年,正在拿着瓶子取倒琼浆,那么这个美少年他所担负的责任,就是在宴席上,来倒酒,原来这个活儿不是他干的,原来这个活是宙斯的女儿来做的。当这个赫剌克勒斯成了仙以后,他就跟天后赫拉消除了误会了,不是消除误会了,他也承认了赫剌克勒斯非常地英勇。所以她就把她女儿嫁给了赫剌克勒斯,嫁给了赫剌克勒斯,倒酒的没有人了。于是宙斯就到人间找一个长得非常漂亮的人来承担,于是这个美少年,甘尼美提斯,被找到了天上,找到了天上以后,就做了原来他的女儿做的这个工作,就是来倒酒。所以,就是这就是刚才我们讲的宝瓶座的故事。

  人马座,我们来看一下,这个是一个很怪的动物。就是上半身是人,下半身是马,一匹骏马。这个是希腊神话里头特有的东西,他们叫“仙陀”。这个仙陀其中有一个仙陀是时间之神和海洋女神的孩子,他叫喀荣。现在我们所看到这个图像就是喀荣的图像。喀荣有一个特点,无所不知,无所不会,就说是一个全才,不但是一个全才,而且谆谆善诱,是一个教育家,他培养出很多很好的人来,比方说像赫斯克拉斯。双子是这样,花心的主神宙斯,就是在巡游的时候,又看见了一个美女,看见了一个美女,他就又变化,这次变化他变成一只美丽的天鹅,这个天鹅飞到美女的身边,这个美女是一个公主,那么这个公主看到这个天鹅这么的可爱,最后又跟它亲热亲热最后,又让宙斯得手。得手于是她回到宫里头以后,生下一个鹅蛋,因为他化身是一个天鹅。生下鹅蛋,鹅蛋破裂以后就出现了两个孩子,也就是我们在这个图形里头看到的这两个孩子,这就是双子座,就说实际上也是宙斯的儿子。这样的话,我们就把这个十二个星座的故事就全讲完了。


《你好!宇宙》系列讲座全部结束。
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星之芒果 发表于 2004-5-23 00:23 | 显示全部楼层 来自: 中国–广东–广州 神州在线
太谢谢你了!我只看过后三集……
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 楼主| LAMOST 发表于 2004-5-26 12:00 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津 教育网/教育信息网
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活动星图 发表于 2005-10-23 21:09 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 鹏博士BGP
原文:
http://www.cctv.com/program/bjjt/20040421/101305.shtml

视频地址:
rtsp://real.cctv.com.cn/education/56K/7303624.rm
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ssry 发表于 2006-3-2 18:28 | 显示全部楼层 来自: 中国–广东–深圳 电信/教育网出口
海底捞月! :mrgreen:
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活动星图 发表于 2006-3-2 18:33 | 显示全部楼层 来自: 中国–广西–桂林–龙胜各族自治县 电信/新华网吧
[quote:724c098212="ssry"]海底捞月! :mrgreen:[/quote]???????????????????????????????
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萤羽 发表于 2006-3-2 21:11 | 显示全部楼层 来自: 中国–广东–广州 教育网/华南农业大学管理干部学院教育网
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ssry 发表于 2006-3-4 22:30 | 显示全部楼层 来自: 中国–广东–深圳 电信/教育网出口
[quote:430824dffc="活动星图"][quote:430824dffc="ssry"]海底捞月! :mrgreen:[/quote]???????????????????????????????[/quote]
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jupiter1186 发表于 2006-3-6 21:43 | 显示全部楼层 来自: 中国–天津–天津–南开区 联通
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